Самым лучшим и простым решением такой задачи будет обратиться к специалисту, но если нет подходящего специалиста или Вы доверяете только себе? Ниже мы приведем сведения о том, как выбрать котел. Основное внимание уделено твердотопливным котлам.

Первое что необходимо узнать — это мощность котла. Необходимая мощность котла зависит от большого числа факторов, вот главные:

• — Размеры отапливаемого строения,
• — Его утеплённость,
• — Требуемая температура в помещении,
• — Зимние температуры наружного воздуха

Имея подробные сведения можно точно определить потребность в тепле. Требуемая мощность системы отопления рассчитывается на стадии проектирования здания. Но не всегда при строительстве выполняются проектные работы и, порой, мощность котла приходится определять, что называется, на глаз. Существует несколько методик приближенной оценки требуемой мощности. Например 100-250 вт/м² или 30 вт/м³ т.к. здесь не учитывается реальная степень теплопотерь здания, то в итоге возможны грубые ошибки. Если приложить определенные усилия в интернете можно найти он-лайн калькуляторы теплопотерь или подробные методики расчета, ( http://www.kolodec.ru/ot/teplopoteri.html), однако вся ответственность за такие расчеты лежит на Вас, в случае ошибки винить будет некого.

Предположим в результате расчета требуемая мощность для отопления загородного дома площадью 300 м² составила 50 кВт.

Вторым, по важности, будет вопрос стоимости топлива, для этого нужно знать его реальный расход. Можно взять паспортный расход топлива котла 50 кВт, но это не правильно. В идеале теплопотери любого здания, при постоянной температуре внутри, зависят от наружной температуры, то есть от разности температур внутри помещения и снаружи. Также должна изменяться и мощность котла вместе с расходом топлива. Правильно выбранный котел на отопление должен работать на полную мощность только в период наиболее низкой наружной температуры. Все остальное время котел работает с меньшей мощностью и расходует меньше топлива. Так сколько же нужно топлива? Приведем пример: пеллетный котел 50 кВт работающий на отопление, скажем в Подмосковье, израсходует за 30 суток 8424 кг пеллет если на улице будет постоянно -32 °С, но среднестатистическая температура наиболее холодного месяца в году (январь) -7,5 °С. При такой температуре расход котла на пеллетах мощностью 50 кВт составит 4752 кг за 30°суток, почти в 1,8 раза меньше максимального размера. Однако это средние цифры, так в январе 2010 года средняя температура в январе составила -14,5 °С с предполагаемым расходом 6120 кг пеллет за 30 дней. В более теплый период отопительного сезона расход будет ещё меньше. В целом, для котла работающего на любом виде топлива, любой мощности работающего на отопление средний расход в январе (самом холодном месяце) будет примерно в 2 раза меньше паспортного, если конечно в паспорте котла реальные цифры.

Природный газ в настоящее время наиболее дешевое топливо и самое удобное. Газовые котлы полностью автономны, компактны, и дешевы. Но только при условии наличия газовой инфраструктуры. Порой 5 метров отделяющие дом от трубы становятся непреодолимым препятствием из-за стоимости всех необходимых работ по подключению. В такой ситуации альтернативные виды топлива могут быть в итоге дешевле.

Отопление на пеллетах по состоянию на зиму 2010 дороже газового примерно в 2 раза. Пеллетные котлы дороже газовых, но работают с минимальным обслуживанием, пеллеты при использовании не оставляют грязи, экологически и пожаро- взрывобезопасны. Имеют стабильные теплотехнические показатели в отличие от угля или дров.

Уголь – это постоянная въедливая грязь, большое количество шлака, непредсказуемое качество поставляемого угля. Угольные котлы бытового применения тяжело автоматизируются, требуют качественного, измельченного угля.

Солярка, сжиженный газ и т.д. — очень дороги, пожаро- и взрывоопасны, требуют специальной инфраструктуры хранения и транспортировки. Дороже всех вышеперечисленных методов.

Дрова, брикеты — не поддаются автоматизации.

Электроотопление — цена за единицу тепловой энергии самая высокая. Большая часть электричества вырабатывается при сжигании ископаемых топлив, а значит, в принципе не может быть дешевле этих топлив. Но стоимость оборудования и монтажа электротопления на основе различных конвекторов, излучателе и т.д. самая низкая. Кроме того монтаж проще некуда.

Не менее важно при выборе вида топлива — доступность его в Вашем регионе.

Теперь, оценив затраты на различные виды топлива, стоимость котлов различного уровня автоматизации и удобства обслуживания, трудоемкость подготовки топлива (если это дрова или уголь), отбросив рекламную шелуху можно сделать рациональный, обоснованный выбор. Далее приводим более подробные материалы по особенностям бытовых твердотопливных котлов.

Лучше всего если температура в помещении поддерживается на заданном уровне постоянно, в идеале следует установленному графику. Для этого котел должен постоянно поддерживать заданную температуру. Наиболее просто добиться такой работы котла при использовании газового или жидкого топлива. Здесь все просто, известно и отработано. Сложнее с автоматизацией твердотопливных котлов. Из всех видов твердого топлива легче всего автоматизируются пеллетные котлы.

Обслуживание пеллетного котла заключается в периодической загрузке пеллет и удалении золы. Время работы от одной загрузки зависит от емкости бункера, емкости зольника, расхода пеллет и составляет от 1 суток до недели для котлов различных производителей. Золы образуется мало, утилизируется внесением в почву в качестве минерального удобрения.

Существуют автоматические угольные котлы бытовой мощности, обслуживание таких котлов несколько более трудоемко по сравнению с пеллетными. Шлака значительно больше, чем золы от пеллет, его нужно утилизировать — вывозить на свалку из-за его токсичности (содержит соединения серы и т.д.). Обращение с углем связано с образованием грязи. Немаловажно то, что уголь для таких котлов должен быть сортированным по размеру.

Можно найти предложения котлов, так называемого, длительного горения. Это твердотопливные котлы, угольные или дровяные в топку которых закладывается большое количество топлива с таким расчетом, чтобы его хватило на относительно длительную работу котла. Котлы длительного горения на дровах иногда ошибочно называют газогенераторами, иногда более правильно — пиролизными. Время работы таких котлов (на угле или дровах) с одной загрузки топлива на номинальной мощности не превышает 10 часов. При не самой низкой температуре на улице такой котел проработает до 20-30 часов на угле. Уголь для таких котлов является оптимальным топливом из-за высокой плотности (1,2-1,5 кг/литр против 0,63 кг/литр для березы) и особенности горения.

Работа таких котлов на дровах имеет целый ряд особенностей. Чтобы понять чего ждать от дровяного котла длительного горения необходимо, во-первых, понять, как горит древесина читать здесь. Дрова должны быть обязательно сухими, влажностью до 20%, лучше 12-15%. Такая влажность достигается примерно через 3-6 месяцев при сушке дров на улице под навесом. Во вторых камера для топлива в котле должна иметь значительные размеры. Так угольный котел производства Польши мощностью 41 кВт имеет объем камеры для топлива 50 литров, туда можно загрузить около 65 кг угля, этого хватит на 10 часов работы котла с номинальной мощностью. При горении угля нет необходимости в создании условий для сгорания факела летучих компонентов топлива, их в угле мало, т.е. сразу за слоем горящего топлива начинается теплообменная поверхность. Дровяной котел такой же мощности и таким же временем автономной работы должен иметь топливную камеру на 93 кг дров, из-за более низкой плотности и невозможности плотной укладки дров объем камеры должен быть не менее 200 литров. Более того для сгорания большого количества летучих компонентов необходим значительный топочный объем и только после можно расположить поверхности теплообмена. Как видим, котел длительного горения на дровах должен быть значительно, более чем в 2 раза, больше угольного с аналогичными характеристиками. С соответствующей ценой. Конечно, в реальности производители идут на компромисс, неизбежно сказывающийся на экономичности и практичности установки.

Котлы длительного горения на дровах можно условно поделить на 2 группы — котлы с постепенным подводом воздуха или топлива и пиролизные котлы.

Рис.1 Схема котела длительного горения на дровах с подводом воздуха по телескопической трубе.

В первой группе происходит горение только части топлива в месте подвода воздуха. В конструкции на Рис. 1 дрова укладываются в цилиндрическую емкость топки, верхний слой разжигается и опускается на него воздухоподводящая труба. По мере прогорания топлива телескопическая труба подвода воздуха, опертая на слой горящего топлива, опускается вниз, и фронт горения движется вместе с ней. При расходовании загруженного топлива, воздухоподводящая труба поднимается, загружается следующая порция топлива, разжигается и процесс повторяется. Стенки топки при этом являются теплообменными поверхностями. Действительно, организовать достаточно длительное горение, ограниченное только запасом топлива, легко, но слабое место такой конструкции это телескопическая труба подачи воздуха. Труба эта работает в условиях высоких температур, на ней осаждается сажа, смолы, зола. Поэтому её срок службы ограничен, нередки застревания, когда труба перестает следовать за слоем топлива, работа котла при этом невозможна. Второй недостаток это изменение площади теплообменных поверхностей по мере изменения уровня топлива. Так сразу после розжига львиная доля поверхности не участвует в теплообмене, мощность котла, несмотря на активное горение топлива мала, КПД низок, объема камеры не хватает для полного сгорания летучих. По мере прогорания топлива КПД увеличивается, мощность тоже. Увеличить поверхности теплообмена не закрываемые топливом не сложно, но приводит к увеличению цены. К тому же розжиг после каждой загрузки только усложняет обслуживание котла.

Рис.2 Схема дровяной печки булерьян.

Похожий принцип медленного горения используется в печках типа «булерьян» (Рис.2) : топливо укладывается в глухую шахту и фронт горения распространяется вглубь шахты по мере выгорания топлива. Проблемы те же, переменная площадь теплопередачи (в начале значительная часть стенок холодная — закрыта топливом, ждущим своей очереди), топливо сгорает не полностью, из-за несовершенства подвода воздуха. Визуально к концу горения в топке кроме золы ничего нет, но значительная часть древесины сгорает в виде летучих, которые не догоревшими выбрасываются в трубу. Эти воздухогрейные печки можно применять для отопления только зданий с временным пребыванием людей и только на дровах.

Рис.3 Схема котла твердотопливного для длительной работы на дроах или угле.

Для сжигания угля схемы, описанные выше, не применяются. Для угля большее распространение получила следующая схема, Рис.3. Топливо засыпается в вертикальную шахту сверху и герметично закрывается, воздух подается снизу и, пройдя через зону горения, уже дымовыми газами уходит через боковое окно. Топливо под собственным весом опускается в зону горения по мере выгорания. Такой способ следует признать оптимальным для угля, торфа, брикетов и т.д. Так же можно сжигать и дрова, при этом за боковым выходом необходимо организовать топочное пространство с подводом воздуха достаточного объема для полного выгорания летучих. Единственное что может произойти с дровами – это их повисание в шахте. Таким образом, в приведенных схемах, горение происходит при изменении места подвода воздуха (следует за фронтом горения, перемещающимся по мере выгорания топлива) либо при перемещении свежего топлива на место согревшего, топливо разогревается только в зоне горения (фронта горения) остальная часть топлива никаких изменений не претерпевает при этом.

Рис.4 Схема пиролизного котла.

Несколько по иному принципу строены пиролизные котлы (Рис.4). Справедливости ради отмети, что пиролиз — неотъемлема часть горения древесины и неизбежно происходит при любом способе сжигания.

Топливо загружается в топку, на колосники. На колосниках происходит горение, вся масса топлива разогревается и начинается процесс пиролиза под воздействием температуры с выделение горючих газов. Далее газы направляются в место их дожига (керамическая форсунка и т.д.), туда же подается вторичный воздух. Такая схема позволяет улучшить условия смешения кислорода воздуха с летучими компонентами топлива и повысить полноту сгорания. Процессы, происходящие при этом, в котле ничем не отличаются от случая слоевого сжигания за исключением способа подвода вторичного воздуха. Пиролизу подвергается около 80-85% массы древесины остальное, коксовый остаток, горит на колосниках без участия вторичного воздуха. Причем коксовый остаток это практически чистый углерод, который имеет высокую удельную теплоту сгорания и 30% тепловыделения при горении дров приходится на кокс, т.е. на топку. Для создания условий для пиролиза топка не должна охлаждаться, необходима её теплоизоляция. При сжигании качественного угля в таком котле никаких отличий от обычного котла не будет, выход летучих очень мал, уголь полностью сгорает в слое. Ещё немаловажным для пиролизного котла длительного горения является толщина дров. Древесина имеет низкую теплопроводность, и скорость пиролиза дров в топке будет ограничена скоростью их прогрева. Толстые, большого размера поленья медленно прогреваются внутри, и горит только наружный слой, несмотря на то, что в топке очень высокая температура. Мелкие, тонкие — прогреваются гораздо быстрее даже при не очень высокой температуре в топке. Предположим, в топку пиролизного котла загружены толстые чурки 15 см в диаметре, на улице не сильный мороз, от котла необходима половина номинальной мощности. Дрова прогреваются медленно, пиролиз происходит только в наружном слое толщиной 1 см. Скорость горения легко регулируется подачей воздуха, добиться длительной работы пиролизного котла несложно. Другое дело при загрузке тонких обрезков 1-2 см в диаметре. Уже в самом начале, непосредственно после загрузки такие дрова быстро прогреются на всю толщину, даже при минимальном уровне дутья, интенсивный пиролиз приведет к массированному выходу летучих, а нам нужна только половина мощности котла и большая часть летучих будет выброшена несгоревшими. Через небольшой промежуток времени прогрев топлива завершиться вместе с пиролизом, в топке останется только 15% первоначальной массы топлива, длительной работы не получиться.

Таким образом, при использовании пиролизного котла мощностью 40 кВт с объемом топки 100 литров, зимой в мороз время работы с одной загрузки составит не более 5 часов.