Схема твердотопливного котла: все основные элементы прибора

Устройство и принцип работы твердотопливного котла – теория и практика

Не секрет, что с точки зрения экономичности и удобства эксплуатации наиболее удобным является газовое отопление. В тех случаях, когда населенный пункт находится в значительном удалении от газовой магистрали, автономное теплоснабжение рациональнее всего оснастить твердотопливным колом.

Общие сведения

Из-за высокой стоимости дизельного топлива и электричества, а также дополнительных расходов на подключение газового оборудования во многих случаях выбор делают в сторону котла на твердом топливе. В результате получается обзавестись отопительной системой, на работу которой не влияет наличие или отсутствие внешних энергоносителей. Как правило, большая часть приборов данного типа не нуждаются в электрической энергии, или же потребляют ее в очень небольших количествах.

Чаще всего твердотопливными котлами комплектуются индивидуальные системы отопления в отдаленных районах, испытывающих серьезные затруднения с подачей магистрального газа. Существуют целые области нашей страны, где в качестве основного обогревающего агрегата используются дровяные котлы.

Особенности конструкции

Для понимания принципа работы твердотопливного котла предлагается рассмотреть его конструкцию, в состав которой входит несколько элементов.

Топка

Это название применяется к камере, где происходит сгорания топлива. Обычно она выполняет также роль теплообменника. Конструкция топки состоит из портала для подачи топлива, зоны выведения продуктов сгорания, колосника, емкости для сбора золы и воздушного отверстия. Когда твердое топливо сгорает, это способствует нагреванию стенок топки. В дальнейшем тепловая энергия передается воде в специальной рубашке, которая окружает топку со всех сторон.

Водяная рубашка

Принцип действия твердотопливного котла подразумевает наличие в его топке двойных стенок: в промежутке между ними заполняют теплоносителем. Такую конструкцию называют водяной рубашкой. По мере горения топлива происходит нагревание жидкости в водяной рубашке. Это приводит к появлению тепловых потоков, поднимающих горячий теплоноситель в верхнюю часть емкости. Отсюда горячая вода перетекает в теплопровод. После того, как жидкость пройдет по всему отопительному контуру и отдаст тепло жилищу, она возвращается в остывшем состоянии обратно. Для этих целей имеет нижний патрубок.

Для убыстрения циркуляции воды внутри отопительной системы на некоторых твердотопливных котлах монтируются специальные насосы. Однако большая часть моделей выпускается для открытых отопительных систем. Имеются в виду схемы, где теплоноситель двигается не за счет работающей помпы, а благодаря небольшому уклону трубопровода. Объясняется это простотой, надежностью и экономичностью инерционных систем. К тому же, они полностью независимы от наличия электрической энергии. Благодаря этому их можно применять в отдаленных районах, лишенных благ цивилизации.

Система дымоудаления

Принцип работы твердотопливного котла объясняет образование внутри топки значительного количества дыма. Для удаления продуктов горения используют теплоизолированные трубы, проложенные от котла за пределы дома.

Контроль и регулировка температуры

Как известно, обязательным условием для процесса горения является подача воздуха. При чем от интенсивности этой подачи напрямую зависит скорость горения. Этот принцип используется в конструкции твердотопливных котлов, где для регулировки поступления воздуха имеются механические заслонки и шиберы.

Для такой схемы устройства твердотопливного котла отопления характерна простота и надежность: заслонку прочно скрепляют со специальным регулятором. Если температура чрезмерно поднимется, это провоцирует расширение стенок регулятора и следующее за этим опускание заслонки. В итоге снижается интенсивность поступления кислорода в топочную камеру. Процесс остывания регулятора активизирует обратный процесс поднятия заслонки: воздух получает возможность поступать в большем объеме, увеличивая тем самым интенсивность горения.

На первый взгляд может показаться, что учитывая принцип работы твердотопливного котла длительного горения, такая схема управления процессом горения слишком примитивна и архаична. Однако именно простота служит залогом ее эффективности и надежности. Это объясняет широкое распространение шиберной регулировки в большинстве моделей твердотопливных отопительных котлов. Строго говоря, такой подход до сих пор не испытывает особой конкуренции, т.к. в этом случае не требуется дорогостоящая электроэнергия.

Разновидности твердотопливных котлов

Принцип действия твердотопливных котлов позволяет им быть частью различных современных схем. Речь идет как о самых простых одноконтурных приборах, так и о мощнейших многофункциональных агрегатах с высокой производительностью. Существует несколько способов классификации твердотопливного оборудования.

По материалу изготовления:

  1. Из стали. Стоимость на стальные приборы ниже, чем на чугунные. К тому же они более просты в обслуживании: чистка проходит без особых проблем. Из недостатков можно выделить чувствительность моделей к температуре в обратной трубе: она должна быть не менее +60 градусов. Это предусматривает использование специальных клапанов для поддерживания необходимого температурного режима путем подмешивания в обратку горячей воды из подающей трубы.
  2. Из чугуна. Отличаются более высокой долговечностью, однако требуют сложный уход. Использование чугунных твердотопливных котлов рекомендуется в случае их непрерывного использования. Приобретение сверхнадежного чугунного агрегата только для аварийных случаев является непрактичным решением. С подобными задачами в состоянии справиться более дешевые стальные модели.

Принцип работы

Работает котел на твердом топливе, как правило, на дровах, торфе, отходах пиломатериалов, специальных древесных брикетах, угле и пеллетах (гранулах, изготовленных из измельченной древесины, смолы, хвои и т.п.). Особой популярностью пользуются приборы универсального типа, способные потреблять практически все виды твердого топлива.

По способу теплопередачи котлы бывают:

  • Воздушными.
  • Паровыми.
  • Водяными (встречаются чаще всего).

По принципу сжигания топлива:

  • Традиционные. Работают на дровах и угле. Принцип действия такой же, как у обычной дровяной печи.
  • Длительного горения. Инновационная разработка в области оборудования для отопления. Твердотопливные котлы длительного горения имеют вид удлиненной топочной камеры, окруженной со всех сторон водяной рубашкой. При горении пламя распространяется не снизу вверх, а сверху вниз, напоминая в этом отношении процесс горения свечи. Принцип работы котла длительного горения позволяет достигать полного сгорания топлива. При этом увеличивается промежуток горения одной закладки топлива (до 7 суток). Работает котел длительного горения, как правило, при стабильно высокой температуре теплоносителя, что на порядок повышает его КПД. Бесперебойное и безопасное функционирование таких моделей достигается за счет включения в конструкцию вентиляторов для экстренного тушения, предохранительного клапана и циркуляционной помпы.
Читайте также:  Уклон пандуса для инвалидов: нормы, требования

  • Пеллетные. В качестве топлива здесь используются специальные пеллеты. Такие котлы дополнительно оснащаются автоматической системой подачи пеллет и бункером для хранения топлива. Благодаря электронным датчикам осуществляется контроль наличия топлива внутри топки. Для работы такой системы необходимо стабильное электрическое питание.
  • Пиролизные. Уникальное оборудование, где наряду с энергией от горения твердого топлива используется также тепловыделение газов. Это дает возможность небольшой объем топлива обратить в значительную порцию тепловой энергии. В результате достигается повышение КПД котла и снижение вредных выхлопов.

Принцип работы твердотопливных котлов длительного горения дает возможность применить автоматизацию. Управление агрегатами данного типа настолько простое, что его может осилить ребенок.

Итоги

Для организации системы отопления можно применить несколько схем устройства котла на твердом топливе. Любая из разновидностей агрегата представляет собой универсальный прибор, превосходящий своих электрических и дизельных собратьев в плане экономичности.

Классика среди отопительных устройств! Схема твердотопливного котла, его размеры

Твердотопливный (ТТ) котёл – энергонезависимый компонент автономной системы отопления. Он продолжает нагревать теплоноситель даже при перебоях с подачей электричества или газа.

Прибор «заправляют» не только древесиной, но и другим сырьём: торфом, щепой, опилками, углем, пеллетами (гранулами).

Такие отопительные системы часто устанавливают в домах небольших населённых пунктов, где отсутствуют центральные коммуникации.

Принцип работы твердотопливных котлов

Котлы имеют модульную конструкцию, состоящую из нескольких устройств в одном корпусе:

  • теплообменника;
  • топки с дверцей;
  • колосниковой решётки;
  • зольника с люком для прочистки;
  • терморегулятора.

Отопительный котёл работает по следующему принципу:

  1. В камеру загружают топливо, поджигают. Дрова или альтернативные материалы сгорают, образуя СО.
  2. Температура воздуха увеличивается и газы поднимаются выше в дымоход.
  3. Горячие воздушные потоки, вытесняя холодные, перемещаются по отопительной сети.
  4. По мере их продвижения жидкость в теплообменнике нагревается.

За подведение воды отвечает впускной патрубок, а за поступление горячего носителя в радиаторы — коллектор обратки. Обе точки подключения контура рекомендуют оборудовать температурными датчиками.

Популярные схемы твердотопливных котлов и их особенности

Проекты ТТ котлов в основном различают по:

  • направлению сжигания топлива;
  • материалу;
  • дополнительным функциям.

Чаще используют чертежи котлов с верхним или нижним горением. Котлы строят из кирпича и/или металла. При необходимости, систему оборудуют варочной панелью.

С верхним горением

Стандартные модели котлов имеют вертикальную цилиндрическую конструкцию с теплообменником, устроенным по типу «водяной рубашки».

Фото 1. Три твердотопливных котла верхнего горения. Устройства имеют цилиндрическую форму.

Кислород в котёл подаётся сверху вниз через телескопическую трубу. В таком же направлении в котле происходит и сгорание топлива.

По мере прожигания дров, подвижный распределитель постепенно опускается под воздействием собственного веса. Под давлением начинается тление следующей части древесной массы в закладке. Топливо сжигается поэтапно и выделяет большой объем газа.

Нижнего горения

В конструкции котла чаще используют две камеры:

  • Топочная с вертикальной или горизонтальной закладкой. В ней происходит сжигание дров.
  • Секция дожига. Здесь углекислый газ, выделяемый древесиной, сгорает полностью, нагревая воздух и теплоноситель.

Поэтапное сжигание топлива в традиционных схемах твердотопливных котлов обеспечивает обратная тяга. Пламя охватывает только нижний слой. По мере его прогорания, верхний объем закладки опускается на место углей, а последние ссыпаются в зольник. В котлах из чугуна устанавливают «рубашку» вокруг камеры закладки, в стальных используют «змеевик».

Справка. Чтобы исключить потерю энергии в твердотопливных котлах, секцию дожига отделывают шамотным кирпичом. Устанавливать вентилятор для принудительной тяги при сборке необязательно.

С варочной поверхностью

Технически приборы напоминают обычную дровяную печь. Котлы выполняют сразу несколько функций:

  • отапливают помещение посредством конвекции или теплоносителя;
  • греют воду проточным способом при наличии соответствующего контура и подключения к сети ГВС;
  • выполняют функцию плиты.

Фото 2. Твердотопливный котёл с варочной поверхностью. Конфорки устройства изготовлены из чугуна.

Учитывая склонность стали к деформации, под варочную поверхность в котле используют чугун. Для изготовления теплообменника котла подходит любой металл достаточной прочности. Конструкцию регистра выполняют по схеме змеевика или «водяной рубашки». Панель под плиту оборудуют непосредственно над камерой сгорания топлива.

Из кирпича, его размеры

Устройства этого типа котла представляют собой обычную печь с теплообменником внутри. Есть два варианта установки регистра в котле:

  • В системе дожига. Из-за меньшей температуры нагрева воды, такой метод чаще применяют в хозяйственных и подсобных помещениях малой площади.
  • В зоне горения закладки. В этом случае необходимо увеличить габариты камеры. Основа для регистра — жаростойкая сталь толщиной от 3 миллиметров и более.

Котлы работают по принципу пиролиза. Продукты горения выводятся за счёт естественной тяги через дымоход.

Типовая конструкция котла включает:

  • бункер — камеру для закладки топлива;
  • колосники для подачи воздуха в топку;
  • теплообменник в виде трубчатого змеевика или накопительной ёмкости;
  • дымоход для выведения газов;
  • механический регулятор тяги.

В бытовых котлах на 25 кВт используют детали следующих размеров:

  • контроллер контура — 1039 мм;
  • загрузочный люк — 1190 мм;
  • дверца зольника — 430 мм;
  • дымосос — 618 мм;
  • муфта — 1289 мм;
  • аварийный патрубок — 1101 мм;
  • подающая магистраль контура — 1126;
  • подведение холодной воды — 765;
  • выход в сеть — 880 мм;
  • обратка — 41 мм;
  • расширительный бак — 990 мм.

Размер элементов котла напрямую зависит от мощности оборудования.

Справка. Кирпич — слабый проводник тепла. Он сохраняет энергию с минимальными потерями, хорошо нагревает воздух и воду в регистре.

Как выбрать проект и построить устройство своими руками

При разработке чертежа котла учитывают следующие характеристики:

  • Площадь отапливаемого объекта. От неё зависит необходимый диапазон мощности и (иногда) тип топлива.
  • Высота потолков. Показатель принимают во внимание при разработке вентиляции и дымовой трубы.
  • Уровень теплопотерь здания. Определяют с учётом толщины стен и перекрытий, типа материала в основе сооружения. На теплопотери также влияет количество и размер проёмов — окон и дверей.
Читайте также:  Устройство отмостки вокруг дома по СНиП

Проще и безопаснее заказать профессиональную схему котла. При отсутствии такой возможности используют стандартную формулу: 1 кВт номинальной мощности на каждые 10 квадратных метров площади, при высоте потолков равной 3 м. К результату прибавляют запас 1—2 кВт.

В проекте пиролизного котла обязательно присутствует труба для подачи воздуха и груз, который оказывает давление на топливо при горении. Ёмкость топочной камеры котла рассчитывают с учётом типа оборудования и удельной теплоты сжигания, чтобы обеспечить оптимальную частоту загрузки.

Материалы и инструменты

Проще и быстрее сделать пиролизный котёл из использованного газового баллона. Помимо него, понадобятся:

  • металлические листы на основе углеродистой 5-миллиметровой стали;
  • обрезок уголковой трубы D110—120;
  • труба под воздуховод D80—90;
  • труба под стояк дымохода D120—140;
  • переходник для труб соответствующего диаметра;
  • асбестовый шнур или стеклоткань;
  • металлические уголки под ножки котла;
  • обрезки стального прутка и лента 1х50 мм;
  • сухая бетонная смесь для строительства фундамента.

Из инструментов используют электросварочный аппарат, болгарку и углошлифовальную машину. Заранее подготавливают 10—12 шлифовальных кругов для зачистки стыков и швов котла.

Крупные отверстия выполняют газовым или плазменным резаком. Также понадобится стандартный набор слесарных инструментов. Чтобы заготовки были точными и ровными, предварительно размечают материал маркером.

Конструкция из газового баллона: пошаговая инструкция, чертежи

Перед использованием из ёмкости стравливают остатки пропана и промывают. Для этого:

  1. Выкручивают фиксирующие болты на горловине, сливают газолин.
  2. Баллон заполняют водой и выдерживают 2—3 дня.

Фото 3. Чертёж твердотопливного котла из газового баллона. Устройство демонстрируется с разных сторон.

Чтобы подготовить топочную камеру для котла, изделие распиливают болгаркой по поперечной линии «плеч» ёмкости. Длина полученного цилиндра составляет около 130 см — в этой секции происходит розжиг топлива.

Важно! Отпиленную горловину не выкидывают. Она пригодится в качестве крышки для готового котла.

Для топки котла изготавливают колено-вытяжку:

  1. В боковой стенке баллона вырезают отверстие под уголковую трубу D110—120 и выводят её перпендикулярно цилиндру.
  2. На верхний край устанавливают переходник, уплотняют асбестовым шнуром или стеклотканью.
  3. Через переходник к трубе подключают стояк дымохода из трубы большего диаметра — 120—140 мм.

Фото 4. Чертёж котла на твёрдом топливе, изготавливаемого из газового баллона. Указаны размеры устройства.

За счёт разницы в ширине эффективность оборудования возрастает.

Из горловины делают крышку для котла:

  1. Для удобного использования к заготовке приваривают ручки из металлического прутка.
  2. По центру устанавливают короткий патрубок, направляющий «поршень».
  3. В патрубке резаком выполняют отверстие под систему воздуховода из разграничительной пластины с телескопической трубой.

По краю цилиндрического корпуса котла в месте соединения с крышкой приваривают металлическую ленту, чтобы ограничить сдвиг горловины. Под разграничитель используют один из двух «блинов», полученных при вырезке отверстий под цилиндр. Эта деталь отделяет горящий газ от топлива:

  1. Заготовку обтачивают, чтобы уменьшить диаметр на 1/20 часть и оставить зазор между её краями и стенками баллона.
  2. К пластине приваривают лопасти из металлической ленты в количестве 6 единиц. Они обеспечивают равномерное прогорание дров в топке и дожиг древесных газов.
  3. Посередине выполняют отверстие и приваривают трубу.

Готовый разграничитель с трубой воздуховода устанавливают в крышку через вырез. Система обеспечивает необходимую подачу кислорода в топку котла сверху вниз.

Справка. По желанию, в центре распределителя устанавливают вторую менее широкую пластину с отверстием D30—40 мм. Благодаря ей, между топливной массой и лопастями сохраняется промежуток для беспрепятственного вывода газов.

Большую эффективность можно получить, если дополнить котёл «водяной рубашкой». При наличии контура, твердотопливный котёл одновременно прогревает сразу несколько комнат. Теплообменник в котёл устанавливают двумя способами:

  • на корпусе;
  • на дымовой трубе.

Воплотить схему по первому методу проще. Чтобы подготовить теплообменник (внешний корпус), из листов стали вырезают 6 металлических пластин:

  • квадратные 600х600 мм — х2;
  • прямоугольные 120х60 мм — х4.

Элементы конструкции котла собирают по следующей схеме:

  1. В центре пластин 600х600 мм выполняют круглые отверстия точно под наружный диаметр цилиндра.
  2. Все заготовки сваривают. Из квадратных делают дно и крышку котла, из прямоугольных — стенки.
  3. Полученную «рубашку» надевают на цилиндр, а все открытые торцевые части закрывают обрезками металла.
  4. В верхней части выполняют отверстие под входной, а в нижней — под выходной патрубки. Через них устройство подключается к отопительной системе.

КПД пиролизных котлов 85%. Такая эффективность использования котла достигается только за счет оптимального качества дров — в этом случае дрова должны быть максимально сухими. Котёл монтируют на высоту не менее 50 см относительно уровня пола на ровном основании из бетона. Между «рубашкой» и стеной оставляют зазор. В конструкции используют жестяную дымоходную трубу с выводом в потолок и крышу котельной. Оптимальная длина — 2 метра.

Схемы твердотопливных котлов

В нынешние времена мало кто из домовладельцев готов приобретать отопительную технику, не разобравшись досконально, за что он платит свои кровные. Это касается и твердотопливных котлов, чей ассортимент достаточно широк. Но одному человеку достаточно знать технические характеристики оборудования, а другому важно понять принцип работы того или иного теплогенератора. Представляем вашему вниманию существующие на данный момент схемы твердотопливных котлов с описанием их работы. Они могут различаться в деталях у разных изделий, но на общий принцип это не повлияет.

Классические твердотопливные котлы

Это самый распространенный вид отопительных установок, сжигающих твердое топливо, их еще называют котлами прямого горения. В силу простоты конструкции данные агрегаты – самые дешевые из всех и потому приобретаются домовладельцами чаще всего.

Читайте также:  Шпросы и фальшпереплеты для ПВХ-окна: функции и особенности

Также популярны они и среди мастеров – самодельщиков, оттого и чертежи по изготовлению традиционных теплогенераторов отыскать несложно. Агрегаты можно условно разделить на 2 типа:

  • энергонезависимые, работающие на естественной тяге дымохода;
  • наддувные, с принудительным нагнетанием воздуха.

Первые функционируют по принципу обычной печи, только «одетой» в водяную рубашку. Объемная топливная камера располагается над зольником, отделяемая от него колосниками. Воздух из помещения поступает в топку через заслонку в дверце зольника и колосниковую решетку. Его количество регулирует термостат с цепным приводом, ориентирующийся на температуру воды в рубашке котла и управляющий воздушной заслонкой механически. Для лучшего восприятия процесса ниже показана схема твердотопливного котла:

Дымовые газы, выделяющиеся в топке, проходят через жаровые трубы теплообменника, омываемые снаружи водой. В зависимости от конструкции отопителя, продукты горения могут совершить 2 или 3 хода по газоходам, интенсивно обмениваясь теплом с водяной рубашкой. Отдав свою теплоту, газы покидают агрегат посредством дымохода.

Примечание. В приведенной схеме теплогенератора жаровые трубы расположены горизонтально. Есть модели и с вертикальными газоходами, но решающего значения это не имеет.

Энергонезависимые твердотопливные агрегаты не могут похвастать высоким КПД, максимум – 70%. Длительность горения зависит от объема топливника и режима работы, хотя настоятельно рекомендуется использовать их совместно с теплоаккумулятором. Второй тип котлов – более продуктивный, их КПД достигает 75% за счет принудительной подачи воздуха вентилятором. Устройство такой установки хорошо отражает схема работы твердотопливного котла, представленная ниже:

Котлы длительного горения

Данные агрегаты по эффективности не лучше традиционных, их показатели примерно такие же: у атмосферных котлов – до 70%, у наддувных – до 75%. А вот продолжительность горения с одной закладки дров или угля у них и вправду увеличена. Это достигается благодаря следующим техническим решениям:

  • увеличенные размеры топливной камеры, куда вмещается вдвое больше дров, нежели в обычный котел;
  • способ сжигания нетрадиционный – сверху вниз.

Такие теплогенераторы имеют цилиндрическую форму, поскольку реализовать идею в прямоугольном корпусе вряд ли возможно. Топка наполняется дровами доверху, разжигается сверху, а затем на них с помощью телескопической трубы опускается груз с отверстием для прохода воздуха. По мере прогорания груз опускается, из-за чего воздух все время подается непосредственно в зону пламени. На иллюстрации ниже изображена схема твердотопливного котла длительного горения:

Воздух проходит по телескопической трубе тоже сверху вниз, побуждаемый естественной тягой дымохода либо нагнетаемый вентилятором. Конструкцией не предусмотрен теплообменник, процесс нагрева теплоносителя происходит напрямую, хотя дымовые газы тоже успевают отдать часть своего тепла. Благодаря описанному способу сжигания котел и система отопления могут работать с одной загрузки древесины до 12 часов, а угля – до 2 суток.

Пиролизные котлы

Принцип действия данных теплогенераторов основан на раздельном сжигании в двух камерах, сообщающихся между собой через форсунку из огнеупорного кирпича. В первичной камере, расположенной сверху, тлеют дрова при ограниченной подаче воздуха вентилятором. В результате происходит процесс пиролиза, иначе – газификации, при котором выделяется смесь горючих газов. Она перемещается во вторую камеру, где и дожигается при поступлении вторичного воздуха. Рабочая схема пиролизного котла, работающего на твердом топливе, выглядит следующим образом:

Дымовые газы из вторичной топки попадают в жаротрубный теплообменник в виде вертикальных газоходов, окруженных водяной рубашкой. Там они остывают, передавая тепло воде, и покидают котел через дымоходный патрубок. Производительностью вентилятора управляет электронный блок – контроллер, ориентируясь на показания датчиков давления и температуры.

В целом теплогенератор имеет неплохие показатели эффективности – порядка 80%, но при этом агрегат существенно дороже классического. Кроме того, котел показывает высокий КПД только при работе на сухих дровах, хотя это утверждение справедливо и для других твердотопливных агрегатов.

Котлы на пеллетах

Эта группа теплогенераторов – самая прогрессивная из всех, хотя и самая дорогая. Недешево обойдется как сам отопитель, так и его установка с подключением. Но пеллетные котлы стоят своих денег: они эффективны (КПД – до 85%), полностью автоматизированы и лишены инертности, присущей остальным твердотопливным «собратьям». Поскольку запаса топлива в бункере хватает на 3—7 дней работы, то их можно смело отнести к агрегатам продолжительного горения.

Конструктивно установки схожи с газовыми отопителями, поскольку снабжаются горелками двух типов: ретортной и факельной. На рисунке представлен чертеж твердотопливного котла длительного горения на пеллетах с разными типами горелок:

Организация теплопередачи здесь такая же, как и в других теплогенераторах, — с помощью жаротрубных теплообменников. Высокая эффективность достигается за счет другого: сухого качественного топлива и контролируемого автоматикой сжигания. Но если попадутся влажные либо рыхлые пеллеты, то и КПД агрегата резко снизится.

Для справки. По такому же принципу действуют и автоматические угольные котлы, только горелки в них бывают одного типа – ретортные.

Немного о контурах для ГВС

В силу своих особенностей любые твердотопливные отопители мало приспособлены для прямого нагрева воды на нужды ГВС. Тем не менее некоторые производители все же встраивают в свои изделия второй контур в виде змеевика. При этом схема двухконтурных твердотопливных котлов бывает разной, змеевик может располагаться внутри водяной рубашки и прогреваться от теплоносителя. В других моделях его помещают внутрь топливника либо над ним.

Оптимальный вариант – не помещать теплообменник внутрь дровяного теплогенератора, а готовить воду в бойлере косвенного нагрева, что будет служить одновременно и тепловым аккумулятором. Но приобрести подобное оборудование не всем под силу, поэтому пользователям все еще интересны двухконтурные агрегаты, хотя обеспечить все потребности в горячей воде они вряд ли смогут. Ниже представлена схема установки котла функцией подогрева воды для ГВС:

Заключение

Как видите, устройство и принцип работы теплового оборудования на твердом топливе может весьма различаться. Необходимо отметить, что для удобства схемы различных котлов представлены в порядке удорожания конструкции. Вам остается только обработать эту информацию и сделать для себя правильный выбор.

Читайте также:  Удобная и необходимая шпалера для огурцов

Разбираемся в схеме отопления от твердотопливного котла

В настоящее время все больше и больше владельцев частных домов, коттеджей стараются добиться независимости от источников центрального энергоснабжения. Если с электричеством этот вопрос не актуален и проблематичен в силу технической сложности, то с отоплением жилых домов ситуация намного проще. Автономное газовое отопление популярно среди жителей частного сектора, однако в тех условиях, когда централизованная подача газа отсутствует, на первый план выходят твердотопливные котлы.

Отопительные приборы этого типа сегодня переживают второе рождение. Привычные для всех нас печи и камины, используемые в былые времена для отопления жилых домов, сегодня уступают место высокотехнологичному котельному оборудованию.

Схема отопительного котла, устройство твердотопливного котла в нынешнем виде позволяют понять не только принцип действия отопительных приборов этого типа, но и оценить по достоинству огромные возможности подобной техники. Принцип действия твердотопливных котлов во многом является ключевым аспектом, на который сегодня обращает внимание потребитель. Для того, что бы с максимальной пользой использовать систему автономного отопления, следует разобраться в двух моментах:

  • из каких элементов и деталей состоит твердотопливный котел;
  • какова принципиальная схема работы твердотопливного котла.

Эксплуатация твердотопливных котлов. Новые возможности

В отличие от газового и электрического отопления, используя систему отопления дома твердотопливным котлом, требует от владельцев жилья больших физических усилий и соответствующей технической подготовки. Имея существенные технические и бытовые ограничения, твердотопливные котлы обладают одним неоспоримым преимуществом в сравнении с газовыми отопительными приборами, не говоря уже об электричестве. Отопительный котел на твердом топливе является на 80-90% энергетически независимым устройством. Достаточный запас ископаемого топлива, дров или пеллет позволит вам всю зиму не только спокойной обогреть собственный дом, но и обеспечить себя горячей водой.

Система отопления, подключенная к твердотопливному котлу, мало зависит ни от перебоев с электричеством. Ей не страшны перепады с рабочим давлением в газовой магистрали. Стоимость топлива и наличие свободного доступа к нему, обеспечат нормальную и бесперебойную работу всего отопительного оборудования в доме. Управление твердотопливным котлов позволяет эксплуатировать агрегаты в любых режимах работы, обеспечивая тем самым безопасность и комфорт обитателям жилого дома.

Отечественные производители, зарубежные компании, специализирующиеся на выпуске котельного оборудования сегодня предлагают потребителю качественно новый продукт. Твердотопливный котлы, которые используются для бытовых и промышленных целей имеют более высокий КПД. Сегодня это параметр достигает значений 90%.

Для справки: старые твердотопливные котлы в традиционном исполнении обладали КПД в 70-80%. Низкая энергоэффективность отопительной техники старого поколения приводила к значительному перерасходу топлива и к существенным потерям тепловой энергии.

Конструктивные новшества и «ноу-хау» в сфере практического применения различных энергоресурсов, позволили существенно расширить эксплуатационные возможности отопительной техники. Огромная мощность является одним из основных преимуществ котлов на твердом топливе. На порядок увеличилась рентабельность современных моделей твердотопливных котлов. Существенно повысилась безопасность эксплуатации котельного оборудования этого вида.

Двухконтурный твердотопливный котел способен обеспечить обогрев больших и просторных помещений. К тому же, практически все модели котлов рассчитаны на обеспечение жилых объектов ГВС.

Конструктивные особенности устройства твердотопливных котлов

Традиционный твердотопливный котел представляет собой, в нашем понимании, отопительный агрегат, способный работать на любом твердом топливе. Принцип действия котла элементарный. Поступившее в камеру сгорания топливо в процессе сгорания выделяет в большом объеме тепловую энергию, которая нагревает теплоноситель. По аналогичному принципу было организовано в старину печное отопление, только вместо жидкого теплоносителя использовался горячий воздух.

Существенными минусом традиционной модели твердотопливного котла является то, что часть тепла, получаемого при сгорании топлива, просто уходит в атмосферу через дымоход. Рассмотри принципиальную схему устройства твердотопливного котла. Устройство котла – это конструкция, собранная из различных модулей в единый стальной корпус. Основными конструктивными элементами отопительного оборудования этого типа являются:

  • камера сгорания (топка, оборудованная дверцей);
  • теплообменник (стальной или чугунный);
  • прочистной люк;
  • колосники (решетка);
  • терморегуляторы;
  • предохранительный клапан.

*
Показанный на рисунке традиционный твердотопливный котел нового поколения оснащен всеми необходимыми для нормальной работы приспособлениями, механизмами и элементами.

Топочная камера – процессы, протекающие в ней

Одним из первых элементов, с которым приходится познакомиться в первую очередь, является топка котла. Именно суда закладывается уголь, торф, брикеты или дрова, и именно здесь происходит основной процесс — сжигание топлива. Весь процесс можно разделить на три этапа, подсушка топлива, окисление и получение горючего газообразного вещества, которое уже выполняет основную нагревательную функцию в процессе горения.

В камере сгорания загруженное топливо равномерно распределяется на колосниках, которые специально установлены под наклоном.

Расположенное на колосниках топливо подсушивается раскаленными газами, после чего уже начинается сам процесс горения топлива с принудительной подачей воздуха. В завершении, получаемая на начальном этапе горения газообразная горючая смесь дожигается в топке при температуре 950-1000 0 С. На каждом этапе необходимо обеспечить бесперебойную подачу воздуха.
Остатки твердого топлива, зола и сажа скапливаются в зольной камере, откуда удаляется ручным способом.

Для справки: следует отметить, что от того, насколько плотно загружена топливом камера сгорания и как работает вытяжка, зависит эффективность работы котла. При полной загрузке топочной камеры и нормальной подаче воздуха, топливо должно сгорать полностью, выделяя в процессе горения максимальное количество килокалорий. Соотношение полезной подачи к мощности котла является ключевым моментом во время эксплуатации твердотопливного котла.

Процессы, протекающие в камере сгорания, определяют и вид котельного оборудования. Горение может осуществляться обычным способом, благодаря пиролизу или длительно, сверху вниз. В каждом случае достигается определенный тепловой эффект, который и определяет сферу применения твердотопливного котла, каким образом организовано отопление дома.

Читайте также:  Шикарный домик для скважины своими руками - просто

Теплообменник — его функция

Следующий по значимости конструктивный элемент твердотопливного котла — теплообменник. Устройство представляет собой чугунную или стальную конструкцию, в которой происходит передача тепловой энергии от продуктов горения на теплоноситель. В традиционном исполнении теплообменник изготавливается в виде бочки, через которую проходят цельнотянутые котловые трубы. Разогретые газы, проходя по трубам, нагревают котельную воду, циркулирующую внутри контура теплообменника.

Важно! Интенсивность прохождения газов по дымогарным трубам регулируется положением дымососа. Интенсивность циркуляции воды в теплообменнике зависит от работы насосной станции. Теплообменники обязательно имеют толстый слой теплоизоляции, предохраняющей основной корпус котла от перегрева.

Поступление воды в теплообменник происходит через впускной коллектор, тогда как выход разогретого теплоносителя наоборот, осуществляется через выпускной коллектор. На каждом из коллекторов стоят датчики температуры теплоносителя. Домашнее отопление в доме твердотопливным котлом, схема подключения которого мало чем отличается от традиционной и общепринятой процедуры, может в каждой ситуации иметь некоторые конструктивные отличия.

Стальные теплообменники в отличие от чугунных изделий, больше подвержены коррозии, в то же время успешно справляются с передами температур. Стоимость таких устройств значительно меньше в сравнении с чугунными теплообменниками. Последние обладают высокой теплоемкостью, менее подвержены коррозии.

Конструктивные разновидности систем

Если не рассматривать традиционно используемое печное отопление, существующих на сегодняшний момент видов твердотопливных котлов не так уж и много. Основное различие между существующими моделями котлов заключается в способе подачи топлива. Дешевые агрегаты предназначены для ручной подачи топлива. В дорогих моделях для работы твердотопливного котла используется автоматическая подача топлива в топочную камеру.

Способ подачи топлива в основном определяет и принцип действия котла. Уголь, брикеты или дрова загружаются в топку и поджигаются. Нагреваемая до необходимо температуры вода в теплоносителе расходится по трубам, отапливая жилые помещения.

На заметку: однако, есть одно но! Топливо быстро сгорает и приходится снова заниматься загрузкой котла топливным сырьем. Время, которое необходимо для полного сгорания топлива ограничивается 2-8 часами, в зависимости от модели котла и его мощности. К тому же, приходится попутно убирать из подтопочной камеры золу, остатки несгоревшего топлива. Для нормальной работы котла постоянно требуется подкидывать в топку все новые и новые порции топлива.

Автоматическая подача топлива решила проблему с работой твердотопливных котлов наполовину. Требовалось принципиальное техническое решение. Для отопления с твердотопливным котлом оптимальным выходом из создавшейся ситуации стало возможность использования тепловых генераторов, которые еще называются твердотопливные котлы длительного горения.

На практике такой вид отопительной техники принято делить на два типа:

Способ загрузки в оборудовании этих видов остался принципиально тот же, только стал продолжительнее по времени и более трудоемкий. В качестве компенсаций потраченных усилий, во время работы котел создает максимально возможный тепловой эффект. Несмотря на трудность и сложность загрузки, в этих моделях происходит практически полное сжигание топлива, что значительно уменьшает количество загрузок и расход топлива.

Для пиролизных котлов процесс работы выглядит следующим образом. При отсутствии кислорода процесс горения в камере замедляется. Топливо полностью выгорает, а получаемый в результате тления, коксовый газ является вторичным топливом. Обогащенное кислородом газообразное вещество в процессе сжигания выделяет дополнительные калории тепловой энергии. Налицо высокий КПД, рентабельность и эффективность оборудования при эксплуатации.

В последнее время получил распространение обогрев жилых зданий твердотопливными котлами верхнего горения. Принципиально схема работы выглядит несколько иначе, в сравнении с традиционными моделями. Здесь пламя распространяется сверху, а не снизу, как мы обычно привыкли видеть. Горение топлива происходит постепенно, сверху вниз. В тот момент, когда верхний слой топлива подвержен интенсивному горению, нижние слои остаются нетронутыми. По мере сгорания каждого слоя топлива, воздух вместе с горючими газами опускается вниз. Этот процесс может происходить очень долго, в некоторых моделях время сгорания одной закладки может составлять 8-12 часов.

На заметку: некоторые модели твердотопливных котлов верхнего горения в поддерживающем режиме работы могут давать тепло от одной загрузки на протяжении суток и более.

Другие важные элементы конструкции — их роль в работе всей отопительной системы

Схема любого твердотопливного котла не мыслима без регулятора тяги. Данное устройство обеспечивает механическое воздействие на заслонку в дымоходе в процессе включения или отключения агрегата. Показать работу регулятора тяги можно с помощью простого рисунка.

Благодаря работе этого приспособления осуществляется автоматическая регулировка подачи воздуха в камеру сгорания, температуры нагрева теплоносителя.

Для справки: Установка регулятора выполняется при первом пуске котла, установив положение в соответствии с заданными параметрами. В полузакрытом положении при температуре 65 0 С, в открытом положении заслонки, регулятор соответствует максимальному значению температуры в 90 0 С.

Многие агрегаты, особенно большой мощности, устанавливаются вместе с буферной емкостью, которая является обязательно при обвязке твердотопливной техники с газовыми котлами в единую систему. Такое приспособление представляет собой расширительный бак, куда поступает теплоноситель. Буферная емкость в данном случае выполняет две функции, гидроразделителя и теплового аккумулятора. В результате остывания котла после выключения, вода из теплового аккумулятора расходится по радиаторам отопления, поддерживания необходимую температуру. Быстрое остывание твердотопливного котла практически невозможно, из-за того, что буферная емкость играет роль аккумулятора тепла.

Вместе с буферной емкостью котлы оснащаются термостатическим клапаном. Прибор используется для предохранения системы от перегрева. Контур охлаждения, оснащенный термостатическим клапаном, обеспечит подачу холодной воды внутрь при первых сигналах перегрева теплоносителя.

Для розжига в твердотопливных котлах современных моделей применяются различные газовые горелки. Такие устройства обычно работают на сжиженном газе, который храниться в специальном резервуаре. Розжиг топлива в камере сгорания за счет использования газовой горелки происходит за считанные секунды. В эксплуатации и в обслуживании такие горелки просты и надежны.

Читайте также:  Что можно сделать из остатков плитки: подборка идей на фото

Заключение

Ознакомившись с устройством и схемой твердотопливного котла, узнав принцип действия некоторых видов котельного оборудования на твердом топливе, можно смело приступать к созданию в собственном доме своей автономной системы отопления. Выбор котла особой сложности не представляет. Основная тяжесть и трудности, с которыми придется столкнуться в дальнейшем – это уже сам монтаж оборудования, подключение и подготовка к пуску.

Грамотный и квалифицированный подход на каждом этапе позволит вам добиться желаемого результата.

Как делается обвязка твердотопливного котла

От того, насколько правильно сделана обвязка твердотопливного котла, зависит эффективность его дальнейшей работы и срок службы. В эксплуатации дровяные и угольные теплогенераторы отличаются от агрегатов на других видах топлива, потому требуют особого подхода.

Предлагается подробно рассмотреть, как после монтажа отопительной разводки подключить котел на твердом топливе, в том числе – своими руками. Описание различных схем подключения ТТ-котла к системе отопления вы сможете найти в данном материале.

  • 1 В чем отличие твердотопливных котлов
  • 2 Как подключить твердотопливный котел
    • 2.1 Как работает схема
    • 2.2 Способ удешевления обвязки
  • 3 Вариант обвязки с буферной емкостью
  • 4 Совместное подключение двух котлов
  • 5 Обвязка методом первичных и вторичных колец
  • 6 Заключение

В чем отличие твердотопливных котлов

Помимо сжигания различных видов твердого топлива, теплогенераторы имеют ряд отличий от остальных источников тепла. Эти особенности нужно воспринимать как данность и всегда учитывать при обвязке твердотопливного котла с системой водяного отопления. В чем они заключаются:

  1. Высокая инерционность. На данный момент не существует способов резко потушить разгоревшееся твердое топливо в камере сжигания.
  2. Образование конденсата в топливнике во время прогрева. Особенность проявляется из-за поступления в котловой бак теплоносителя с низкой температурой (ниже 50 °С).

Примечание. Явление инерционности отсутствует только у одного вида агрегатов на твердом топливе – пеллетных котлов. В них имеется горелка, куда древесные гранулы подаются дозировано, после прекращения подачи пламя угасает почти сразу же.

Инерционность создает опасность перегрева водяной рубашки отопителя, вследствие чего теплоноситель в ней вскипает. Образуется пар, который создает высокое давление, разрывающее корпус агрегата и часть подающего трубопровода. Как результат, в помещении топочной много воды, куча пара и непригодный к дальнейшей эксплуатации твердотопливный котел.

Подобная ситуация может возникнуть, когда обвязка теплогенератора выполнена неправильно. Ведь на самом деле нормальный режим работы дровяных котлов – максимальный, именно в это время агрегат выходит на свой паспортный КПД. Когда термостат реагирует на достижение теплоносителем температуры 85 °С и прикрывает воздушную заслонку, горение и тление в топке еще продолжается. Температура воды повышается еще на 2—4 °С, а то и больше, прежде чем ее рост остановится.

Во избежание превышения давления и последующей аварии, в обвязке твердотопливного котла всегда участвует важный элемент – группа безопасности, подробнее о ней будет сказано ниже.

Другая неприятная особенность работы агрегата на дровах – появление конденсата на внутренних стенках топливника из-за прохождения через водяную рубашку еще не разогретого теплоносителя. Этот конденсат – вовсе не божья роса, поскольку представляет собой агрессивную жидкость, от которой быстро корродируют стальные стенки камеры сжигания. Потом смешавшись с пеплом, конденсат превращается в липкую субстанцию, отодрать ее от поверхности не так легко. Проблема решается установкой смесительного узла в схему обвязки твердотопливного котла.

Такой налет служит теплоизолятором и снижает КПД твердотопливного котла

Владельцам теплогенераторов с чугунными теплообменниками, не боящимися коррозии, рано вздыхать с облегчением. Их может ожидать другая беда – возможность разрушения чугуна от температурного шока. Представьте, что в частном доме на 20—30 минут отключили электроэнергию и циркуляционный насос, прогоняющий воду через твердотопливный котел, остановился. За это время вода в радиаторах успевает остыть, а в теплообменнике – нагреться (из-за той же инерционности).

Появляется электричество, включается насос и направляет в разогретый котел остывший теплоноситель из закрытой системы отопления. От резкого перепада температур у теплообменника случается температурный шок, чугунная секция дает трещину, на пол бежит вода. Отремонтировать весьма сложно, заменить секцию удается не всегда. Так что и при таком раскладе узел подмеса предотвратит аварию, о чем будет сказано далее.

Аварийные ситуации и их последствия описаны не с целью напугать пользователей твердотопливных котлов или побудить их к покупкам ненужных элементов схем обвязки. Описание основано на практическом опыте, который необходимо учитывать всегда. При правильном подключении теплового агрегата вероятность подобных последствий чрезвычайно низка, почти такая же, как у теплогенераторов на других видах топлива.

Как подключить твердотопливный котел

Каноническая схема подключения твердотопливного котла содержит два главных элемента, позволяющих ей надежно функционировать в системе отопления частного дома. Это группа безопасности и смесительный узел на основе трехходового клапана с термоголовкой и датчиком температуры, показанные на рисунке:

Всегда открытый выход смесительного клапана (левый патрубок на схеме) должен быть направлен к насосу и теплогенератору, иначе циркуляции в малом котловом контуре не будет

Примечание. Здесь условно не показан расширительный бак — он должен подключаться к обратной линии отопительной системы перед насосом (по направлению течения воды).

Представленная схема показывает, как подключить агрегат правильно и применяется с любыми котлами на твердом топливе, в том числе — пеллетными. Вы можете найти различные общие схемы отопления – с теплоаккумулятором, бойлером косвенного нагрева или гидрострелкой, на которых данный узел не показан, но он там должен быть обязательно. Способ защиты от выпадения влаги в топке подробно рассматривается на видео:

Задача группы безопасности, устанавливаемой прямо на выходе подающего патрубка твердотопливного котла, — сбрасывать в автоматическом режиме давление в сети при его росте сверх установленного значения (обычно – 3 Бар). Этим занимается предохранительный клапан, а кроме него элемент оснащен автоматическим воздухоотводчиком и манометром. Первый выпускает появляющийся в теплоносителе воздух, второй служит для контроля над давлением.

Внимание! На отрезке трубопровода между группой безопасности и котлом не допускается установка любой запорной арматуры. Если вы поставили шаровой кран для отсечения и ремонта деталей группы, снимите со штока рукоятку.

Как работает схема

Смесительный узел, предохраняющий теплогенератор от конденсата и температурных перепадов, работает по такому алгоритму, начиная от растопки:

  1. Дрова только разгораются, насос включен, клапан со стороны системы отопления закрыт. Теплоноситель циркулирует по малому кругу через байпас.
  2. При повышении температуры в обратном трубопроводе до 50—55 °С, где стоит накладной датчик выносного типа, термоголовка по его команде начинает нажимать на шток трехходового клапана.
  3. Клапан потихоньку открывается и холодная вода понемногу поступает в котел, смешиваясь с горячей из байпаса.
  4. По мере того как прогреваются все радиаторы растет общая температура и тогда клапан перекрывает байпас полностью, пропуская весь теплоноситель через теплообменник агрегата.

Важный нюанс. В паре с 3-ходовым вентилем ставится специальная головка с датчиком и капилляром, рассчитанная на регулирование температуры воды в определенном диапазоне (например, 40…70 или 50…80 градусов). Обычная радиаторная термоголовка не подойдет.

Данная схема обвязки – самая простая и надежная, ее монтаж можно спокойно выполнить своими руками и таким образом обеспечить безопасную работу твердотопливного котла. Касательно этого есть парочка рекомендаций, особенно при обвязке дровяного отопителя в частном доме полипропиленом или другими полимерными трубами:

Читайте также:  Фильтр для воды проточный магистральный - изучаем рейтинг лучших очистительных систем и способы правильной установки

  1. Участок трубы от котла до группы безопасности сделайте из металла, а дальше прокладывайте пластик.
  2. Толстостенный полипропилен плохо проводит тепло, из-за чего накладной датчик станет откровенно врать, а трехходовой кран – запаздывать. Для корректной работы узла участок между насосом и теплогенератором, где стоит медная колба, тоже должен быть металлическим.

Подключение медными трубами не защитит полипропилен от разрушения в случае перегрева ТТ-котла. Зато позволит корректно работать термодатчику и предохранительному клапану на группе безопасности

Другой момент – место установки циркуляционного насоса. Лучше всего ему стоять там, где он изображен на схеме – на обратке перед дровяным котлом. Вообще, ставить насос можно и на подаче, но вспомните, о чем говорилось выше: при аварийной ситуации в подающем патрубке может появиться пар.

Насос неспособен перекачивать газы, поэтому при заполнении камеры паром крыльчатка остановится, циркуляция теплоносителя прекратится. Это ускорит возможный взрыв котла, ведь он не будет охлаждаться протекающей из обратки водой.

Способ удешевления обвязки

Схему защиты от конденсата можно удешевить, если поставить трехходовой смесительный клапан упрощенной конструкции, не требующий подключения накладного температурного датчика и термоголовки. В нем уже вмонтирован термостатический элемент, настроенный на фиксированную температуру смеси 55 либо 60 °С, как это изображено на рисунке:

Специальный 3-ходовой клапан для твердотопливных отопительных агрегатов HERZ-Teplomix

Примечание. Подобные клапаны, поддерживающие фиксированную температуру смешанной воды на выходе и предназначенные для установки в первичный контур твердотопливного котла, выпускают многие известные бренды — Herz Armaturen, Danfoss, Regulus и другие.

Установка такого элемента однозначно позволяет сэкономить на обвязке ТТ-котла. Но при этом теряется возможность изменения температуры теплоносителя с помощью термоголовки, а ее отклонение на выходе может достигнуть на 1—2 °С. В большинстве случаев эти недостатки несущественны.

Вариант обвязки с буферной емкостью

Наличие буферной емкости крайне желательно для работы котла на твердых видах топлива и вот почему. Чтобы агрегат функционировал эффективно и производил тепло с заявленным в паспорте КПД (от 75 до 85% у разных типов), он должен действовать на максимальном режиме. Когда прикрывается воздушная заслонка с целью замедлить горение, в топке наблюдается недостаток кислорода и КПД сжигания дров снижается. При этом возрастают выбросы в атмосферу угарного газа (СО).

Для справки. Именно из-за выбросов в большинстве европейских стран запрещается эксплуатировать твердотопливные котлы без буферной емкости.

С другой стороны, при максимальном горении температура теплоносителя в современных теплогенераторах достигает 85 °С, а одной закладки дров хватает всего часа на 4. Это не устраивает многих владельцев частных домов. Решение проблемы – поставить буферную емкость и включить ее в обвязку ТТ-котла таким образом, чтобы она служила баком-аккумулятором. Схематично это выглядит так:

Измеряя температуру Т1 и Т2, можно настроить послойную загрузку емкости балансировочным вентилем

Когда топка горит вовсю, буферная емкость накапливает тепло (на техническом языке – загружается), а после затухания отдает его в отопительную систему. Для управления температурой теплоносителя, подающегося в радиаторы, с другой стороны от бака-аккумулятора тоже ставится трехходовой смесительный клапан и второй насос. Теперь вовсе не обязательно бегать к котлу каждые 4 часа, ведь после затухания топки обогрев дома какое-то время будет обеспечивать буферная емкость. Как долго – зависит от ее объема и температуры нагрева.

Справка. На основании практического опыта вместительность теплоаккумулятора можно определить так: на частный дом площадью 200 м² понадобится бак объемом не менее 1 м³.

Есть парочка важных нюансов. Чтобы схема обвязки благополучно работала, нужен твердотопливный котел, чьей мощности хватит на одновременное отопление и загрузку буферной емкости. Значит, потребуется мощность в 2 раза выше расчетной. Другой момент – подбор производительности насосов таким образом, чтобы расход в котловом контуре немного превышал количество протекающей воды в контуре отопительном.

Интересный вариант стыковки ТТ-котла с самодельным буферным резервуаром (он же — бойлер косвенного нагрева) без насоса продемонстрирован нашим экспертом в видеосюжете:

Совместное подключение двух котлов

Для повышения комфорта отопления частного дома многие хозяева устанавливают два и более источника тепла, работающие на разных энергоносителях. На данный момент наиболее актуальны сочетания котлов на:

  • природном газе и дровах;
  • твердом топливе и электричестве.
Читайте также:  Удобная и необходимая шпалера для огурцов

Соответственно, газовый и твердотопливный котел надо подключить таким образом, чтобы второй автоматически замещал первый после сжигания очередной порции дров. Такие же требования выдвигаются и к обвязке электрокотла с дровяным. Это сделать достаточно просто, когда в схеме обвязки участвует буферная емкость, поскольку она одновременно играет роль гидрострелки, что и показано на рисунке.

Подающие линии котлов присоединяются к верхним патрубкам теплоаккумулятора, обратные – к нижним

Совет. Информацию о расчете объема буферного резервуара вы найдете в отдельной публикации.

Как видите, благодаря наличию промежуточного бака-аккумулятора 2 разных котла могут обслуживать сразу несколько распределительных контуров отопления – батареи и теплые полы, и вдобавок загружать бойлер косвенного нагрева. Но теплоаккумулятор с ТТ-котлом ставят далеко не все, поскольку это недешевое удовольствие. На этот случай существует простая схема, причем ее можно смонтировать своими руками:

В схеме учтена особенность электрокотла – встроенный циркуляционный насос всегда работает

Примечание. Схема справедлива как для электрического, так и для газового теплогенератора, работающего вместе с твердотопливным.

Здесь основным источником тепла является дровяной отопитель. После прогорания закладки дров температура воздуха в доме начинает падать, что регистрирует датчик комнатного термостата и тут же включает нагрев электрокотлом. Без новой загрузки дров температура в подающей трубе снижается и накладной механический термостат отключает насос твердотопливного агрегата. Если спустя какое-то время его разжечь, то все произойдет в обратном порядке. Подробно об этом способе совместного подключения рассказано на видео:

Обвязка методом первичных и вторичных колец

Существует еще один способ совместной обвязки твердотопливного котла с электрическим для обеспечения большого числа потребителей. Это метод первичных и вторичных колец циркуляции, который предусматривает гидравлическое разделение потоков, но без использования гидрострелки. Также для надежной работы системы требуется минимум электроники, а контроллер не нужен вообще, невзирая на кажущуюся сложность схемы:

Хитрость в том, что все потребители и котлы подсоединяются к одному первичному кольцу циркуляции как подающим трубопроводом, так и обратным. За счет малого расстояния между подключениями (до 300 мм) перепад давлений выходит минимальным по сравнению с напором насоса главного контура. Благодаря этому движение воды в первичном кольце не зависит от работы насосов колец вторичных. Меняется лишь температура теплоносителя.

Теоретически в главный контур может быть включено сколько угодно источников тепла и вторичных колец. Главное, верно подобрать диаметры труб и производительность насосных агрегатов. Фактическая производительность главного кольцевого насоса должна превышать расход в самом «прожорливом» вторичном контуре.

Чтобы этого добиться, необходимо выполнить гидравлический расчет и только потом удастся верно подобрать насосы, так что без помощи специалистов обычному домовладельцу не обойтись. Кроме того, надо увязать работу твердотопливного и электрического котлов путем установки отключающих термостатов, о чем рассказано в следующем видео:

Заключение

Как вы могли убедиться, правильно сделать обвязку котла на твердом топливе не так уж просто. К вопросу надо отнестись ответственно и перед выполнением работ по монтажу и подключению дополнительно проконсультироваться со специалистом, чья квалификация не вызывает сомнений. Например, с таким, кто дает пояснения в представленных видеороликах.

Все о сварочном трансформаторе

Из всевозможных видов промышленного оборудования самым распространенным является сварочный трансформатор. Такой аппарат состоит из нескольких ключевых узлов и способен создавать ток, дуга которого плавит сталь, и соединяет стороны изделия в единый шов. Оборудование делится на несколько видов по сложности исполнения конструкции, а также способности выдавать необходимую величину напряжения. В чем заключается принцип действия сварочного трансформатора и его устройство? Какие физические процессы происходят внутри аппарата? Чем одни изделия могут отличаться от других? Материал статьи и видео сполна осветят эти вопросы.

Устройство сварочного трансформатора

Чтобы осуществлять плавление металла электрической дугой, необходимо изменить параметры тока, потребляемого от сети. В аппарате он модернизируется так, что напряжение понижается (V), а сила тока возрастает (А). Сварка металла этим оборудованием возможна благодаря несложным комплектующим, входящим в его конструкцию. Большинство моделей включают в себя:

  • магнитопровод;
  • стационарную первичную обмотку из изолированного провода;
  • движущуюся вторичную обмотку, часто без изоляции, для улучшения теплоотдачи;
  • вертикальный винт с лентовидной резьбой;
  • ходовую гайку винта и крепление к обмотке;
  • рукоятку для вращения винта;
  • зажимы для вывода и крепления проводов;
  • корпус с жалюзи для охлаждения.

Некоторые сварочные трансформаторы переменного тока содержат дополнительное оборудование, совершенствующее их работу, о котором будет описано ниже в разделе схем.

Устройство сварочного трансформатора предусматривает магнитопровод. Сердечник не влияет на силу тока, а лишь способствует образованию магнитного поля. Для этого используется пакет пластин из специальной стали. Их поверхность покрывается оксидной изоляцией. Некоторые модели лакируются. Если бы сердечник был из сплошного металла, то вихревые токи (токи Фуко), получаемые из-за действия магнитного потока, снижали бы индукцию поля. За счет наборных составляющих сердечник не образует сплошной проводник, что снижает влияние токов Фуко.

Для более тихой работы пластины сердечника важно стягивать потуже. Слабое соединение ведет к вибрации составляющих благодаря прохождению переменного тока с частотой 50 Гц. Но даже плотное стягивание не устраняет всего шума, поэтому любой расчет сварочного трансформатора подразумевает гул, что слышно на видео по его работе.

Принцип работы сварочного трансформатора

Аппарат, состоящий из вышеописанных элементов, работает по следующему принципу:

  1. Напряжение из сети подается на первичную обмотку, в которой образуется магнитный поток, замыкающийся на сердечнике устройства.
  2. После этого напряжение передается на вторичную катушку.
  3. Магнитопровод, созданный из ферромагнитных материалов, размещая на себе обе обмотки, создает магнитное поле. Индуцирующий магнитный поток образовывает в обмотках переменные электродвижущие силы (ЭДС).
  4. Разница в количестве витков катушек позволяет изменять ток с необходимыми для сварки значениями V и А. По этим показателя происходит расчет сварочного трансформатора.
Читайте также:  Шикарный домик для скважины своими руками - просто

Существует прямая взаимосвязь между количеством витков вторичной обмотки и получаемым напряжением. При необходимости повысить исходящий ток, вторичную катушку наматывают в большем количестве. Трансформатор для сварки относится к понижающему типу, поэтому число витков вторичной обмотки у него значительно меньше, чем на первичной.

Устройство и принцип действия сварочного трансформатора призвано и регулировать силу исходящего тока, путем изменения расстояния между первичной и вторичной катушками. Именно для этого и предусмотрена движущаяся часть конструкции. На некоторых видео хорошо заметно, что вращение рукоятки и сведение катушек друг к другу приводит к увеличению сварочного тока. Обратное вращение и разведение обмоток способствует понижению силы тока. Это происходит за счет изменения магнитного сопротивления, вследствие чего и возможна быстрая регулировка напряжения, позволяющая подбирать сварочный ток в зависимости от толщины стали и положения шва.

Холостой ход

Сварочный трансформатор имеет два режима работы: под нагрузкой и холостой. Во время выполнения шва, вторичная обмотка замыкается между электродом и изделием. Мощный сварочный ток позволяет плавить металл и образовывать надежное соединение. Но когда сварка окончена, вторичная цепь размыкается. И аппарат переходит в режим холостого хода.

Электродвижущие силы в первичной катушке имеют двойное происхождение. Первые образуются из-за рабочего магнитного потока, а вторые путем рассеяния. Эти ЭДС создаются ответвляясь от основного потока в магнитопроводе, и замыкаясь между витками катушки по воздуху. Именно они и образуют величину холостого тока.

Холостой ход должен быть безопасным для жизни сварщика и ограничиваться 48 V. некоторые модели имею допустимое значение в 60-70 V. Если ЭДС от потока рассеивания превышают эти значения, то устанавливается автоматический ограничитель этого значения. Он должен срабатывать менее чем через секунду после разрыва цепи и прекращения сварки. Для дополнительной защиты сварщика корпус аппарата всегда заземляется, чтобы возникшее напряжение на кожухе, из-за повреждения изоляции первичной обмотки, миновало человеческое тело и уходило в землю.

Схема сварочного трансформатора и ее модификации

Кроме стандартных устройств для изменения тока, сварочный трансформатор может содержать некоторые совершенствующие узлы. Схемы данного оборудования могут быть дополнены:

  • несколькими вторичными обмотками;
  • конденсаторами;
  • импульсными стабилизаторами;
  • тиристорными фазорегуляторами.

Дополнительно, в схему трансформатора добавляется сопротивление, предназначенное для продолжения регулировки силы тока там, где разведение обмоток не дает нужного результата. Это востребовано при работе с тонким металлом или очень мощными моделями оборудования. Сопротивление может быть в виде отдельного корпуса с набором контакторов, задающих определенное значение Ом, через которое будет проходить ток от вторичной обмотки, либо обычной пружиной из высокоуглеродистой стали, прикрепляемой к кабелю массы.

Расчет сварочного трансформатора

Для разных видов сварки необходимы трансформаторы разной мощности. Основной расчет производится на основании разности витков обмотки между первичной и вторичной катушками. Для понижающих устройств действует правило, что если исходящее напряжение необходимо понизить в 10 ил 100 раз, то и количество витков на вторичной катушке должно быть меньше в 10 или 100. Это значение имеет погрешность в 3%. Это же правило действует и в обратную сторону.

Каждое устройство подобного типа имеет свой коэффициент трансформации. Это значение (n) показывает масштабирование силы тока при переходе от первичного (i1) во вторичный (i2). Расчет таков: n = i1/i2. Исходя из этого можно создать устройство подходящее под конкретные виды сварки.

Отличия и разновидности оборудования

Виды сварочных трансформаторов разделяются по рабочему предназначению. Они различаются по:

  • Весу и размеру. От компактных с ремнем для плеча, до больших, перемещаемых на колесиках или тельфером
  • Выдаваемому напряжению холостого хода от 48 V до 70 V.
  • Силе тока от 50 до 400 А. На крупных производственных предприятиях встречаются модели с показателем 1000А.
  • Потребляемого тока и количеству фаз — 220-380V. Одно и трехфазные версии.
  • Импульсной подаче тока или непрерывной.
  • Возможности работы с разными диаметрами электродов, от 2 до 6 мм.

Трансформаторная сварка — простой способ получить крепкое соединение. Она хорошо подойдет для монтажа заборов, сварки труб, создании стеллажей и каркасов беседок. Издаваемый гул от аппарата и треск сварочной дуги вносят некоторый дискомфорт от использования устройства.

Сварочные трансформаторы отличаются ценовой доступностью в магазинах и легкостью схемы сборки в домашних условиях. Их принцип действия несложен, а работа аппарата на видео помогает понять основы обращения с агрегатом. Качество шва сохраняется на высоком уровне, поэтому они широко применяются в быту и промышленной сфере.

Из чего состоит сварочный трансформатор и как работает?

Сварочные трансформаторы представляют собой оборудование для преобразования переменного тока для оптимального уровня сварки. Для обеспечения равномерной работы аппарат снижает входное напряжение до 60-75 Вольт.

Оборудование применяется в быту и промышленности, способно работать в тяжелых условиях.

Устройство и принцип работы электрооборудования, какие виды бывают, конструктивные особенности рассмотрим ниже.

В чем состоит принцип устройства?

Из чего состоит трансформатор для сварки и как он устроен? Однофазное устройство имеет простую структуру, состоящую из:

  • магнитного привода;
  • начальной и вторичной обмоток;
  • металлического корпуса;
  • рукоятки;
  • системы охлаждения;
  • зажима для проводов;
  • крышки корпуса;
  • ходовой гайки;
  • вертикального винта с ленточной резьбой.

Коэффициент преобразования определяет количество витков в обмотках. Проходящий переменный ток через сердечник из ферримагнитного сплава с замкнутым контуром, создает внутренне напряжение в каждом витке обмотки, оптимизируя выходное напряжение.

Начальная обмотка соединена с центральной сетью, вторичная – с массой и держателем электродов, который и осуществляет сварку. Контур теряет сопротивление, а связь электромагнитов повышается. Баланс переменного тока осуществляется с помощью регулятора.

Конструктивная особенность каждого вида сварочного трансформатора зависит от параметров:

  • формы и типа сердечника, обмоток;
  • типа и мощности преобразования тока;
  • характеристик охлаждения обмоток;
  • параметров изоляции;
  • места установки оборудования;
  • необходимых требований к массе и сопротивляемости обмоток.
Читайте также:  Шпросы и фальшпереплеты для ПВХ-окна: функции и особенности

Некоторые модели сварочных трансформаторов оснащены определенными узлами. Дополнительные элементы: конденсаторы, дополнительные обмотки, вентиляция, стабилизаторы, совершенствуют работу аппаратов.

Смотрите познавательно-обучающее видео про устройство сварочного трансформатора:

Какие виды сварочных трансформаторов существуют?

В зависимости от конструкции электрического устройства и метода его регулирования классифицируют на три основные группы.

  1. Аппараты амплитудного регулирования с номинальным магнитным рассеиванием. Конструкция состоит из корпуса трансформатора с дроссельным механизмом регулирования выходного напряжения, дополнительной катушки. Дроссель находится на магнитопроводе. В этих моделях обмотки медные или алюминиевые.
  2. Трансформаторы амплитудного регулирования с повышенным магнитным рассеиванием. Отличительные особенности данного вида заключаются в конструкции шунтов и обмоток. При небольшом весе оборудования рабочие характеристики заключаются в повышенном коэффициенте мощности.
  3. Тиристорные приборы. Оснащены фазорегулятором, расположенным на цепи, которая соединена с тиристорами и системой управления.

По количеству фаз сварочное оборудование бывает однофазным и трехфазным.

Первые модели работают при входящем напряжении 220 Вольт. Такие аппараты используют в основном в домашних условиях.

Трехфазные приборы работают от сети с напряжением 380 Вольт, их применяют в промышленности. Увеличенная сила тока позволяет сваривать металлические изделия большей толщины.

Существуют аппараты, способные работать от сети напряжением 220 Вольт и 380 Вольт повсеместно.

В этом видео рассказывается, в чём разница между трёхфазным и однофазным сварочным:

Как работает сварочный трансформатор?

Основная задача устройства – преобразовать высокое входящее напряжение в низкое, оптимальное для работы. Это свойство дает возможность увеличить силу тока в обмотке, и как следствие происходит плавление металла.

Трансформаторная сварка производится поэтапно:

  • ток попадает на первичную обмотку высоковольтного напряжения, затем возникает магнитное поле переменного характера;
  • магнитный поток попадает в сердечник, который передает его на вторую обмотку, минимизируя индукционные потери;
  • магнитная индукция создает электродвижущую силу, вращая электроны металла, возникает постоянный электрический ток;
  • из-за большего количество витков во вторичной намотке, напряжение падает, а сила тока повышается;
  • во время замыкания металла с электродом создается равномерная электрическая дуга, которая переносит частички металла на свариваемые детали.

Во время работы сварочный агрегат находится под постоянной нагрузкой. Но его преимущество заключается в возможности работы в режиме холостого хода.

В процессе сваривания деталей под напряжением происходит замыкание между заготовкой и электродом, образуется сварочный шов. Металлические изделия соединяются, благодаря электричеству.

После образования шва цепь размыкается. Оборудование переходит в режим ожидания (холостой ход).

Электродвижущие силы замыкаются в воздушных зазорах между витками. Именно они создают напряжение холостого хода. Такая работа аппарата считается безопасной. Показатели холостого хода достигают 48-70 Вольт. Они не должны превышать допустимые нормы.

В таких случаях применяют ограничители, которые автоматически срабатывают по окончанию процесса сварки. Для безопасной работы оборудование должно быть оснащено заземлением.

Важно! Проводить работы с электрооборудованием нужно в защищенном от влаги месте. Попадание воды на технику может вывести ее из строя.

На этом видео показан принцип работы трансформатора:

По какому принципу рассчитать сварочный трансформатор?

Сварочные аппараты бывают разной мощности. Их выбор будет зависеть от того, для какого вида сварки они используются. Основной расчет производится, исходя из количества витков в намотке и диапазона выдаваемого тока.

По назначению электроприборы делятся на:

  • бытовые трансформаторы – для сварки металлических изделий, толщиной не более 6мм, применяются для бытовых нужд в доме, гараже;
  • профессиональные аппараты – применяются в промышленных сферах, обеспечивая бесперебойную работу нескольких точек;
  • полупрофессиональные приборы – сваривают изделия до 8 мм толщиной, используются как в быту, так и в промышленности.

Отличия трансформаторов от инверторов

Отличие в процессе сварки трансформатором заключается в нестабильности электрической дуги. Сварочный шов изменяется в параметрах при малейшем колебании тока.

Инвертор имеет сложную конструкцию, состоящую из несколько узлов, управляемых блоком. Это дает возможность обеспечивать плавную регулировку тока.

Трансформаторы имеют более простую конструкцию в отличие от инверторов. Поэтому их стоимость значительно ниже, чем у современных инверторов.

Простота конструкции сводит к минимуму возможность поломки. Если оборудование вышло из строя, ремонт не потребует больших затрат.

Правила выбора оборудования

Сварочные трансформаторы выбирают в зависимости от назначения и места эксплуатации.

  1. Напряжение сети. От требуемого напряжения зависит тип аппарата. Перед покупкой оборудования, нужно выяснить какое напряжение будет в месте работы 220 В или 380 В. Несоответствие этих параметров приведет к поломке техники.
  2. Напряжение холостого хода. Появление сварной дуги зависит от напряжения холостого хода. Чем выше его показатель, тем легче создать стабильность горения дуги.
  3. Количество рабочих мест. Если для работы потребуются несколько сварщиков, то бытовые модели для таких целей не подходят.
  4. Мощность. При выборе оборудования обращают внимание на два показателя мощности – входную и выходную. Между этими показателями должен быть минимальный порог.
  5. Продолжительность работы. От этого показателя зависит степень производительности аппарата. Чем выше показатель времени работы электрооборудования, тем выше производительность.
  6. Размеры и масса, мобильность. Габариты сварочного оборудования влияют на показатель производительности. Оснащение аппарата колесами делает его удобным в эксплуатации. Можно выбрать компактный или, наоборот, громоздкий вариант техники. Это будет зависеть от его предназначения.

Важно! Выбирая модель, нужно обратить внимание на защитные функции от перегрева. Это обезопасит сварщика от серьезных последствий во время работы.

Полезное видео, особенности выбора сварочных инверторов и трансформаторов:

Заключение

Что такое сварочный трансформатор и как с ним работать, рассмотрели в данной статье. Соблюдая рекомендации по эксплуатации оборудования для сварки можно избежать существенных проблем.

Правильно выбранный вариант техники обеспечит надежной и долговечной работой в процессе эксплуатации. А результат работы будет виден в качественном сварном шве.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: