Котел отопительный твердотопливный с аккумулятором тепла

Особенности твердотопливных котлов

Твердотопливные котлы для получения тепла используют различное твердое топливо: уголь, торф, горючие сланцы, дрова. По организации горения их можно разделить на виды: классические, пиролизные, автоматические, длительного горения. Котел отопительный твердотопливный с аккумулятором тепла

Особенностью горения твердотопливного котла является его температурная цикличность, обусловленная необходимостью закладки новой порции топлива. Т. е. прослеживается последовательность операций: розжиг с минимумом температуры, горение при максимальной температуре, затухание с постепенным снижением температуры. Цикличность температуры в топке сказывается соответствующими колебаниями температуры теплоносителя.

Проблема температурных колебаний решена в большей степени у автоматических котлов, поддерживающих стабильность температуры автоматической подачей топлива и наддувом вентилятора горелки.

Тепловые процессы

Рассмотрим более подробно, что происходит с твердотопливным котлом, системой отопления и помещением в целом, как единой системой отопления. Устройство твердотопливного котла

Начало цикла – розжиг: резкое повышение температуры в топке с 40С после загрузки топлива, до 600С в течение 5-10 минут. В зависимости от параметров системы, обусловленной теплоемкостью, способностью аккумулировать тепло, в теплообменнике топки может быть температура от 40С до 70С. При минимальной температуре — наихудший сценарий: тепловой удар по теплообменнику и системе отопления.

Чугунные теплообменники, как самые хрупкие, долго такого режима не выдерживают, лопаются. Чаще такой режим возникает ночью, когда необходимость новой закладки топлива попросту проспали, котел тухнет, температура теплоносителя значительно понижается. При недостаточной скорости циркуляции при быстром прогреве возможно закипание теплоносителя, что является гидравлическим и тепловым ударом по системе отопления. Пластиковые трубы страдают от перепадов температуры первыми.

В помещении начинают теплеть трубы, воздух холодный.

Середина цикла – дальнейший нагрев теплоносителя. Температура в топке повышается до 1000С для дров, до 1300С для угля, нагревая теплоноситель. При отсутствии контроля происходит нагрев теплоносителя до максимальной температуры котла – 95С. Но современные твердотопливные котлы позволяют контролировать в некоторых пределах температуру теплоносителя, регулируя задвижкой подачу воздуха. Не позволяют подняться до опасно высокой температуры, поддерживать заданную температуру до полного сгорания топлива.

В помещении трубы горячие, начинает прогреваться воздух.

Конец цикла – топливо прогорает до образования тлеющих углей, температура в топке падает до 600-400С, — самый комфортный режим для системы. Происходит медленное остывание теплоносителя, воздух в помещении остывает незначительно. После образования тлеющих углей процесс охлаждения теплоносителя и воздуха в помещении ускоряется.

История, пути решения

Не может быть, чтобы за всю историю твердотопливного отопления человечество не придумало способ решения неравномерного прогрева. Решение напрашивается само – увеличить тепловую емкость прибора отопления, компенсируя паузы без обогрева.

Национальный способ решения этой проблемы заключается в использовании массива кирпичной печи как аккумулятора тепла. Даже в условиях значительных запасов леса средней полосы России постоянно топить печь очень накладно: заготовка, транспортировка, резка и колка дров. Рационально топить печь 2 раза в сутки, совмещая отопление с приготовлением пищи. Русская печь весит от 3 до 7 тонн, аккумулируя всем своим объемом тепло и отдавая его равномерно все время между топками.

Индейские вигвамы в зимнее время обкладывали очаг большими валунами – аккумуляторами тепла.

Современные пути решения

Что предлагают современные технологии для решения проблемы аккумуляции тепла? Путей много по изменению агрегатного состояния вещества. Но самым дешевым оказалась вода, как одно из веществ, имеющих самую большую удельную теплоемкость.

Переход от теплоемкости камня к воде позволяет уменьшить объем накопления тепла до емкости в 1-3м3. Много это или мало? — нет разницы. Указанный объем можно разместить в любом удобном месте, хорошо его утеплив, – хоть в чердачном пространстве. Компактный твердотопливный котел

Решение водяного аккумулятора тепла реализуются в современном жилище двумя способами.

Способ №1.

Между отопительным котлом и системой отопления устанавливается соответствующая по объему емкость. Главное назначение которой — в качестве буфера компенсация температурных выбросов котла и накопление тепла от котла, обеспечение длительного обогрева при отсутствии топочного процесса.

Способ №2.

Все в нашем жилище накапливает тепло: стены, потолок, пол, мебель и т. д. Теплые полы с повышенным слоем покрытия над трубами достойное наследие русской печки. Теплые полы во всем помещении являют собой достаточно большой аккумулятор тепла, но гораздо меньший, чем емкостной теплоаккумулятор.

Способ реализации

Наиболее удачный способ практического применения теплового аккумулятора твердотопливного котла реализован в следующей схеме.
Схема котела отопительного твердотопливного с аккумулятором тепла фото

  • Твердотопливный котел.
  • Насос циркуляции котел-аккумулятор.
  • Термодатчик включения насоса циркуляции котел-аккумулятор.
  • Насос циркуляции аккумулятор – система отопления.
  • Термодатчик системы отопления, показан вариант контроля температуры воздуха.
  • Змеевик нагрева воды для бытовых нужд.
  • Бак теплоаккумулятора.

Часто для решения частных проблем отопления выход с котла в тепловой аккумулятор выполнен змеевиком — позиция №7. Например, когда в системе отопления антифриз, нежелательный для котла и насоса циркуляции.

Работает система следующим образом. При начале горении топлива в котле включается датчик температуры, запускающий насос №2 в работу. Этот насос будет работать все время, пока температура в топке не опустится ниже 60С. Нагретая вода с теплового аккумулятора расходуется с помощью насоса №3, необходимая температура в помещении поддерживается с помощью термодатчик №5.

Преимущества и недостатки

Затратив средства на установку термоизолированной емкости и труб к котлу, что мы получили?

Преимущества:

  • Защита котла и системы отопления от перегрева, разбавляя перегретый теплоноситель с большой емкостью теплоаккумулятора;
  • Аккумуляция тепла от работающего котла;
  • Реализуется наиболее экономичный режим работы котла по сгоранию топлива, а не поддержанию заданной температуры;
  • Снижение количества топок до 1-2 в сутки, отпадает необходимость топить ночью, улучшение температурного комфорта в помещении за счет стабилизации температуры теплоносителя;
  • Теплоаккумулятор позволяет принимать тепло от любых теплогенераторов: гелиоустановки, тепловые насосы, газовые котлы, камин и т. д.
  • Просто реализуется нагрев воды для бытовых нужд.

Недостатки:

  • Высокая стоимость емкости, утепления, подводки труб;
  • Необходимо место под установку емкости не менее 500л с прочным основанием.

Заключение

Наличие буферной емкости в виде аккумулятора тепла не освобождает систему отопления от приемов защиты превышения — температуры и давления. Необходимо предусмотреть работоспособность системы отопления при отсутствии электроэнергии.

Для расчета минимального объема емкости теплоаккумулятора принята следующая методика расчета: на 1кВт мощности котла необходимо 25л жидкости, оптимально 50л на 1 кВт.

Для системы отопления с теплоаккумулятором предпочтителен котел на 30% больше расчетной мощности.

Тепла вашему дому.

Дмитрий Степин

Автор статьи:
Дмитрий Степин

12345 (голосов 1, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...

Отзывы и комментарии

Внимание, только СЕГОДНЯ!