Критерии выбора твердотопливного котла

С каждым годом отопление твердым топливом становится все более актуальным. Одновременно с этим возрастает и разнообразие представленной на рынке техники. Хотелось бы, не вдаваясь в марки и маркировки, помочь читателям разобраться с самим принципом выбора твердотопливного котла. Как ни странно, но читателям, имеющим опыт подбора и эксплуатации газовых котлов, придется полностью про него забыть ведь в рассматриваемых котлах используются совершенно иные способы подачи и сжигания топлива, регулировки мощности и защитного отключения. Другой химический состав топлива выдвигает иные требования к материалу теплообменника. В данной статье мы будем рассматривать наиболее популярный класс котлов, сочетающий сравнительно небольшую цену с достаточно высоким качеством работы. Приблизительно 80% продаж бытовых твердотопливных котлов это котлы традиционного способа сжигания топлива. Делятся на безнаддувные котлы, независимые от электроэнергии, с ручной загрузкой и регулированием мощности прямодействующим терморегулятором и котлы с вентилятором наддува, управляемые контроллером.  *Наддув – способ принудительной подачи воздуха для горения с помощью вентилятора. *Прямодействующий терморегулятор – регулятор температуры, в котором для привода регулирующего органа используется энергия самой регулируемой величины. *Контроллер – электронное устройство, управляющее процессом горения в зависимости от требуемой отопительной нагрузки и температуры отходящих дымовых газов (либо теплоносителя).  Данный класс котлов состоит из двух групп, сильно отличающихся друг от друга потребительскими свойствами: чугунные котлы и стальные котлы. Дело в том, что материал изготовления и, следовательно, технология изготовления накладывают на производителей определенные ограничения, а так как твердотопливные котлы являются наиболее чувствительными к правильной конфигурации топочного пространства теплообменника, можно смело считать, что 90% качества котла – это теплообменник. Выделим критерии важные для потребителя, по которым можно сравнивать две данные группы котлов.

   1) Вид основного топлива. Как правило, производитель указывает для своих котлов два вида топлива: основное и резервное. Основное топливо - это тот вид топлива, на котором котел может работать продолжительное время без вреда для себя и с максимальным КПД. У чугунных котлов устройства загрузки оптимизируются под основное топливо. Выяснить на какой вид топлива оптимизирован котел легко: чугунные котлы, использующие в качестве основного топлива дрова, имеют передние секции с расширенным окном загрузки и уменьшенными поверхностями теплосъема. При загрузке дровами котлов, предназначенных для основной работы на угле и имеющих стандартные передние секции, могут возникать проблемы, т.к. полноразмерные поленья могут не проходить в загрузочное окно. У стальных котлов уголь может быть основным топливом только в тех моделях, которые имеют колосники из чугуна. Осмотреть колосники, чтобы определить материал из которого они изготовлены можно открыв загрузочный люк котла. Поскольку размер загрузочного люка у стальных котлов больше размеров топливного бункера, то никаких отличий в устройствах загрузки, связанных с видом топлива нет.

   2) Вес котла/мощность. У чугунных котлов это отношение колеблется в пределах 10-13 кг/кВт, у стальных 7-12 кг/кВт. В виду меньшего веса доставка и установка стального котла может обойтись вам на 15-20% дешевле, чем чугунного той же мощности. Словом, чем ниже данное отношение, тем лучше.

   3) Вес котла/вес воды. Данная характеристика показывает способность котла противостоять перегреву в случае возникновения проблем с циркуляцией теплоносителя. При остановке циркуляции все тепло накопленное в массивном теле теплообменника идет на разогрев находящейся в нем воды. Чем меньше это отношение, т.е. чем легче котел и чем больше в нем теплоносителя, тем меньше вероятность перегрева котла. У стальных котлов это отношение колеблется в пределах 3,4 - 4,4 у чугунных 7,8 - 8,1.

   4) Полезный объем загрузочной камеры/мощность котла. Данная характеристика показывает, как соотносится объем закладываемого за одну загрузку топлива с мощностью котла. Это очень важная характеристика, которая показывает, как часто вам придётся ходить к котлу для закладки топлива. Это отношение для стальных котлов составляет, как правило, 1,6 - 2,6 л/кВт, а для чугунных 1,1-1,4 л/кВт. Чем эта цифра больше, тем лучше, тем реже вам придется закладывать в котел топливо. Полезный объем загрузочной камеры – это тот объем, который вы можете фактически использовать для закладки топлива. У чугунных котлов с передней загрузкой через дверцу, особенно у многосекционных с длинным теплообменником, равномерное распределение топлива по загрузочной камере требует дополнительной затраты времени и усилий. В документах на котлы многие производители указывают «полный» объем камеры сжигания (загрузки), который больше полезного на величину объемов, необходимых для свободного горения и прохождения дымовых газов.

   5) Экономичность. По усредненным данным КПД стальных котлов может достигать 87% в то время как КПД чугунных котлов не превышает 83%. Эти различия обусловлены тем, что в стальном котле путь дымовых газов, проходящих по теплообменнику, намного длиннее чем в чугунном котле и, как следствие, более эффективный теплообмен.

   6) Эксплуатационные расходы. Этот показатель определяет, сколько средств вам надо будет тратить для поддержания котла в хорошем состоянии. Обслуживание твердотопливного котла, как правило, заключается в периодической чистке теплообменника со стороны дымовых газов. Дело в том, что по сравнению, например, с обычной печкой в нормальном режиме эксплуатации котла на дровах, температура на его внутренних поверхностях достаточно низкая, что может приводить к образованию дегтя и снижению КПД. Различие стальных и чугунных котлов тут следующие: § Стальной котел обладает достаточно длинным трактом дымовых газов, что позволяет хорошо передавать тепло от дымовых газов теплообменнику. При этом поверхности теплообмена (стенки дымового тракта) представляют собой плоскости, легко доступные для чистки при открытии верхней крышки котла. § Особенностью конструкции чугунных котлов является невозможность организовать длинный тракт дымовых газов. Для достижения высокого КПД приходится делать поверхности теплообмена с большим количеством близко расположенных ребер. В результате, очистка такого котла от дегтя чрезвычайно трудоемкая операция, тем более, если учесть, что поверхности теплообмена доступны для чистки только со стороны топки.

   7) Долговечность. Срок эксплуатации отопительных котлов, на который производится конструктивный расчет – 10 лет. Этот срок назначается законодательно и является обязательной нормой для Европы. Имеется в виду, что за 10 лет изделие настолько морально устаревает, что его эксплуатация становится нецелесообразна из соображений экономичности и безопасности. Некоторые производители (особенно котлов с чугунными теплообменниками) указывают срок гарантии на теплообменник до 30 лет. Эта традиция повелась от газовых котлов, в которых наиболее существенная проблема эксплуатации – низкотемпературная коррозия. Для газовых котлов в данном аспекте чугунный теплообменник действительно является существенным преимуществом, влияющим на надежность и долговечность. В случае с твердотопливными котлами материал теплообменника не имеет значения в виду отсутствия низкотемпературной коррозии, а следовательно срок службы будет приблизительно одинаковым и в любом случае намного дольше расчетного. *Низкотемпературная коррозия – в газовых котлах при низкой температуре обратного теплоносителя, на поверхностях теплообмена со стороны топки возможно появление конденсата сернистой и серной кислоты (образующихся из сернистых соединений, содержащихся в природном газе и водяного пара). Следствием такого явления может стать разрушение теплообменника. Заметить такое явление не трудно. Из-под газового котла, мощностью 50-60 кВт за сутки может вытечь несколько десятков литров конденсата.

   8) Устройство и принцип действия системы аварийного охлаждения котла. Это, пожалуй, основной показатель безопасности, и на нем надо остановиться подробнее. В современных системах отопления с твердотопливными котлами все чаще применяется принудительная циркуляция теплоносителя, т.к. это позволяет существенно сэкономить средства, затрачиваемые на строительство систем отопления, позволяет избежать присутствия в интерьере труб, проходящих по стенам под различными углами, применить современные эстетичные и эффективные отопительные приборы с терморегуляторами, обеспечивающими экономию топлива. Единственным недостатком системы отопления с принудительной циркуляцией являются возможные нарушения циркуляции теплоносителя и, вследствие этого, перегрев котла. Дело в том, что твердотопливные котлы не могут изменять свою мощность так быстро, как например газовые. Современные твердотопливные котлы обладают возможностью плавного регулирования своей мощности, но этот процесс требует времени, а самое главное котел не может сам быстро потухнуть. Если в процессе работы котла теплосъем с теплообменника снижается (например, прекратилась циркуляция из-за отключения циркуляционного насоса, закрылись термостаты на радиаторах и т.д.) скорости автоматического уменьшения мощности котлу может не хватить. При этом тепло выделяемое в камере сгорания котла становится избыточным. Это приводит (в случае отсутствия системы охлаждения) к закипанию теплоносителя, возможно повышение давления в системе отопления, температурные деформации стальных корпусов теплообменников, выгорание межсекционного герметика и разгерметизация теплообменника в местах соединения секций у чугунных теплообменников, оплавление пластиковых частей котла - корпусов термоманометров, ручек и прочего. Для того чтобы этого не происходило теплообменник необходимо охлаждать. При производстве стальных котлов есть конструктивная возможность разместить охлаждающий змеевик внутри тела котла. Таким образом, змеевик охлаждает теплоноситель непосредственно внутри корпуса котла и не дает ему возможность закипать. При повышении температуры в котле открывается термостатический клапан, который пропускает через охлаждающий змеевик воду из системы водоснабжения или напорной емкости, обеспечивая отвод избыточного тепла в режиме затухания котла. При этом напор, необходимый для эффективного и надежного охлаждения котла очень небольшой. Попросту говоря, емкость с водой поднятая на 1м выше кола и соединенная с термостатическим краном охлаждающего змеевика отрезком шланга полностью решает все проблемы безопасности. В чугунных котлах ситуация намного сложнее. Нет конструктивной возможности расположения внутрии котла независимого контура охлаждения, поэтому производители идут на различные уловки, чтобы как-то облегчить участь котла. Самый безопасный способ - это установка отдельного охлаждающего теплообменника на выходе из котла. Это решает проблему отвода тепла от котла только в том случае, если циркуляция не нарушена (например, если котел перегрелся в результате неправильной наладки дроссельной заслонки). Но абсолютно не спасает теплообменник от перегрева при проблемах с циркуляцией. Другой способ, это установка устройства, в случае перегрева теплообменника сливающие из него воду в дренаж и добавляющие вместо неё воду из системы водоснабжения. Это устройство имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, оно хоть защищает теплообменник от перегрева, но само может привести к его разрушению, так как подача холодной воды в разогретый котел приводит к тепловому удару, а во-вторых, попадание сырой не подготовленной воды в систему отопления вызывает отложение солей жёсткости на внутренних поверхностях теплообменника и коррозию в отопительных радиаторах, если они изготовлены из стали. Мало того, если остановка циркуляционного насоса котла была вызвана отключением электроэнергии, то и насос водоснабжения может быть обесточен. *Тепловой удар – резкое изменение температуры массивного хрупкого тела в какой-либо локальной части, приводящее к возникновению высоких внутренних напряжений и как следствие к его разрушению. Тепловой удар – основная причина разрушения теплообменников чугунных котлов не только твердотопливных, но и газовых.

   9) Стойкость к тепловому удару и перегреву. Как уже отмечалось выше, особенности системы регулирования мощности твердотопливных котлов приводят к тому что на протяжении своей жизни (в случае отсутствия устройств охлаждения) котел может неоднократно подвергаться перегреву и от того, как он перенесет это событие, зависит его долговечность и надежность. Вид перегретого котла – само по себе зрелище не для слабонервных. Как правило, в таком случае, люди, напуганные раскаленным, угрожающе гремящим кипящим теплоносителем, шипящим паром и воняющий гарью массой метала, поступают очень по-человечески правильно – берут ведро воды и выливают его в котел. С точки зрения пожаробезобасности это правильно, с точки зрения котла – не очень. Если стальной котел в худшем случае потеряет пару колосников, которые вы сможете заменить сами, то чугунный котел потеряет пару секций, для замены которых потребуется вызов специалиста со специальным оборудованием и полная разборка котла. Менее радикальным способом будет открытие подпитки котла и его охлаждение изнутри водой из системы водоснабжения. Если стальной котел в этом случае не пострадает, то с чугунным котлом вам все равно придется возиться по предыдущей схеме (в 80% случаев замена секций).

   10) Удобство в эксплуатации. Это особенности, с которыми вам придется сталкиваться каждый день по нескольку раз в течение долгих лет работы вашего котла. В отличие от газовых котлов, у твердотопливников надо периодически отделять твердые продукты сгорания от еще не прогоревшего топлива и удалять их из зоны горения. Для чугунных твердотопливных котлов для этого используется известная с незапамятных времен кочерга - длинный изогнутый стальной прут с деревянной теплоизолирующей ручкой на одном конце. Процедура следующая: открыть дверь зольника (расположена ниже двери камеры загрузки), присесть на корточки, немного нагнутся и вставляя кочергу между колосниками, снизу вверх поворошить топливо по всей площади теплообменника. У стальных котлов прогресс зашел несколько дальше. В стальных котлах используются чугунные поворотные колосники с приводом от рычага, расположенного на боковой панели котла. Для отделения шлаков вам необходимо просто подойти к котлу и ничего не открывая просто совершить несколько колебательных движений рычагом. При этом колосники, имеющие специальную форму, совершают колебательные движения вокруг своей оси и шлаки просыпаются в зольный поддон.

   11) Конструктивная надежность. Теплообменники чугунных котлов состоят из секций, гидравлически соединенных между собой и стянутых стальными прутками-шпильками. Сборка и герметизация теплообменников производится вручную. При производстве их герметичность проверяется на заводе, но в процессе транспортировки по плохим дорогам от вибрации массивные секции теплообменника могут сдвигаться друг относительно друга и тогда при разогреве смонтированного котла может возникнуть течь. Теплообменники стальных котлов напротив, представляет собой цельное изделие, сваренное из 4-6-и миллиметровой стали на автоматической линии. По конфигурации теплообменник имеет жесткую коробчатую структуру. Ввиду свойств упругости стали теплообменники, подвергшиеся даже сильным вибрационным и ударным нагрузкам сохраняют свою геометрию и герметичность. Стальной теплообменник, прошедший заводские испытания на герметичность сохраняет свои качества, попадая к потребителю в самые отдаленные местности.

   12) Травмобезопасность. У чугунных котлов дверца загрузочного люка, ведущего в камеру сгорания расположена на передней стороне котла и в процессе работы котла может сильно нагревается, т.к. у нее не предусмотрена теплоизоляция и защитно-декоративный кожух. У стальных котлов весь периметр корпуса является водоохлаждаемым и защищен теплоизоляцией из минеральной ваты под декоративно-защитным кожухом. Дверца люка загрузки у стальных котлов снабжена защитным кожухом, предохраняющим человека от ожогов при случайном соприкосновении.

   Подведем итоги. Выбор твердотопливного котла требует тщательной проработки вопроса и понимания того, что в отличие от газового оборудования, твердотопливный котел требует много больше вашего времени в обслуживании и эксплуатации, а, следовательно, трудоемкость обслуживания является одним из важнейших критериев. Какое оборудование вы бы ни выбрали, грамотная эксплуатация - это залог долговечности вашего котла и безопасности вашего дома.

   P.S. На нашем рынке предложение чугунных твердотопливных котлов под различными торговыми марками более чем избыточно. Это объясняется простотой организации отверточной сборки теплообменников из комплектов, поставляемых всего несколькими чугунолитейными заводами. В результате у неискушенного потребителя создается впечатления о популярности и превосходстве чугунных котлов над стальными. Причиной присутствия на рынке меньшего количества торговых марок, предлагающих современные стальные котлы является то, что фирмы выпускающие твердотопливные котлы в небольших объемах, не способны проинвестировать дорогостоящее автоматизированное сварочное производство, а покупать чужие готовые теплообменники экономически не выгодно. Вот и получается, что стальные котлы выпускаются относительно небольшим кол-вом фирм, являющихся на самом деле лидерами по производству твердотопливной отопительной техники.