Как автоматизировать твердотопливный котел

Котел — незаменимая вещь в загородном доме. И в том случае, если возможности провести в дом газ нет, а дизельное топливо кажется не лучшим выбором, оптимальным источником тепла становится твердотопливный котел с автоматической системой управления. Применение управления делает работу котла эффективнее, они лучше используют энергию от сжигания топлива, понижается требования к качеству и интенсивности обслуживания, становятся более автономными. В статье мастер сантехник расскажет, как выбрать нужную аппаратуру и обеспечить её эффективное применение.

Особенности управления

Если работа твердотопливного котла регулируется в ручном режиме, то интенсивность горения зависит от тяги в дымоходе и других факторов, которые могут изменяться в значительной степени случайным образом. Автоматические системы реализуют проведение эффективного управления практически независимо от внешних условий. Такое оборудование возможно установить почти на все модели котлов: классический, пиролизный и длительного горения.

Автоматика для твердотопливных котлов отопления

Любая автоматическая электронная система для котлов отопления состоит из датчиков (температуры, давления, тяги, пламени), исполнительных устройств и контроллера, управляющего этими устройствами по заданной программе и показаниям с датчиков. Все процессы происходят в автоматическом режиме, без вашего участия. Наличие датчиков и контроллеров позволяет системе самой реагировать на меняющуюся ситуацию. На основании заданных вами параметров, котел работает в установленных режимах.

Управление шиберной заслонкой

Шибер устанавливается в любом твердотопливном котле на выходе из топки перед дымоходом и служит для регулировки тяги и скорости отвода газов, выделяющихся при горении топлива.

Правильная настройка шиберной заслонки значительно повышает КПД котла, а в случае её отсутствия большая часть полезной энергии будет просто «вылетать в трубу». А это вызывает повышенный износ котла и дымохода от перегрева.

Привод шиберной заслонки бывает как электромагнитным, обеспечивающим два положения (полностью открыта — приоткрыта наполовину), так и моторизованным, что позволит точнее контролировать сечение дымохода.

Датчик температуры устанавливается в рубашку котла. При повышении температуры теплоносителя автоматика прикрывает шибер, уменьшая тягу и понижая мощность работы котла, при понижении — наоборот, открывает и увеличивает мощность.

Вентиляторы

Другой способ регулировки тяги заключается в использовании вентиляторов для принудительной циркуляции воздуха в котле. Он позаимствован из промышленных агрегатов, где из-за объёмов топлива КПД играет важную роль.

Выделяются два типа вентиляторов для котлов длительного горения:

• Вентилятор поддува — ставится перед топкой вместо дверцы зольника и влияет на подачу кислорода в топочную камеру, регулируя этим интенсивность горения топлива.
• Дымосос — ставится либо в начале дымохода (сразу после котла), либо в его конце.

Основная задача — регулировка тяги, а также её усиление, когда естественной тяги недостаточно для эффективной работы котла (из-за погодных условий или конструкции дымохода).

Скорость вращения вентиляторов, а, следовательно, и их влияние на тягу в системе может плавно регулироваться в широких пределах с помощью блока управления.

В случае недостаточной температуры теплоносителя, контроллер увеличивает тягу, изменяя обороты вентилятора. Если котёл слишком горячий, тяга уменьшается

Дверца зольника

Самый распространённый вариант автоматизации — регулировка раскрытия дверцы зольника (поддувала). Открывая или закрывая дверцу, изменяют естественную тягу и оказывают влияние на температуру котла.

Простейшие системы регулировки дверцы зольника — термомеханические. Устройство состоит из термочувствительной жидкости, пружины и цепочки для соединения с дверцей. Устанавливается в штатные отверстия котла, где обеспечивается термоконтакт с теплоносителем.

На терморегуляторе устанавливается нужная температура. При перегреве жидкость расширяется, преодолевает силу упругости пружины и ослабляет цепь, дверца прикрывается, тяга уменьшается, и температура падает. В противном случае дверца открывается шире, и температура растёт. Подобные системы не требуют питания и надёжны, но точность регулировки ограничена 5–10 °C.

Электронные системы используют температурные датчики для контроля теплоносителя и электромеханические приводы, устанавливаемые на дверцу зольника. Работают аналогично, обеспечивая точность регулировки до 1 °C. Поскольку электронные системы требуют постоянного питания, стоит озаботиться установкой источников бесперебойного питания (ИБП), чтобы при отключении электричества котёл не вышел из строя.

Автоматические котлы на угле, щепе и пеллетах

Общее устройство и принцип действия данных агрегатов мало чем отличается друг от друга. Шнековый конвейер осуществляет подачу топлива в топку по команде блока управления, так же работает нагнетание воздуха и розжиг.

Разница есть в конструкции самого шнека, для угля он сделан более массивным, соответственно, увеличена мощность электродвигателя. Кроме того, угольный твердотопливный котел с автоматической подачей топлива требует горючее определенного качества и влажности. Это связано с особенностями конструкции ретортной горелки, применяющейся в подобных теплогенераторах.

Отопительные агрегаты, сжигающие щепу, имеют в подающем устройстве одну дополнительную функцию – измельчение древесины. Ведь длина щепы может быть разной и шнек под нее предусмотреть невозможно. Чтобы сделать размеры щепок одинаковыми, в подающий патрубок между бункером и шнеком встраивается поворотный нож-измельчитель. И конвейер, и нож приводятся в движение от одного мощного электродвигателя.

Немного об универсальных агрегатах. Их удобство в том, что в случае недостатка какого-нибудь вида сыпучего топлива можно в любой момент перейти на обычные дрова. Для этого конструкцией предусмотрена дополнительная камера сгорания для закладки деревянных поленьев. Конечно, КПД в этом случае значительно снижается (от 90 до 80%), поскольку отопитель функционирует в режиме простого твердотопливного котла. Следует отметить еще одно обстоятельство: каждый производитель автоматических котлов старается расширить ассортимент сжигаемого топлива, модернизируя систему подачи. Поэтому некоторые изделия помимо пеллет могут использовать угольную пыль, экогорошек и даже лузгу семечек.

Достоинства и недостатки

Автоматика для твердотопливных котлов отопления имеет следующие плюсы:

• В различные моменты времени нужная степень нагрева может отличаться. Обычно в ручном режиме корректировка интенсивности горения осуществляется с помощью изменения положения заслонки. Этот процесс сложный и часто не даёт возможности для точного регулирования работы. Автоматическая система управления может не только обеспечить нужный тепловой режим в определённый момент, но и его выполнение на протяжении заданного периода времени.
• КПД горения возрастает в среднем на 15%-25%.
• Если владелец дома планирует на несколько дней уехать, он должен остановить работу котла. После возвращения его нужно будет разжигать снова. Применяя автоматику, достаточно на этот период установить минимальные параметры, а затем вновь использовать котёл в активном режиме.
• Важную часть в искусстве пользования котлом играет умение правильно разжечь дрова или другое топливо. Автоматическая система может выполнить эту операцию самостоятельно.
• Если используется влажное топливо, система подбирает для него оптимальный режим горения.
• При использовании автоматики для твердотопливных котлов происходит более экономный расход топлива.
• Регулировка теплового режима исключает возможность закипания котла.
• Одной из важнейших задач устройства является поддержание безопасности на достаточно высоком уровне. Для этого предусмотрена встроенная система диагностики. Она может автоматически находить различные виды неисправностей. При их наличии принимаются специальные меры для отключения определённых узлов или для исправления проблем.
• Для функционирования рассматриваемой системы необходима подача электроэнергии. Если происходит её прекращение, в системе предусмотрено аварийное питание, действующее на протяжении определённого отрезка времени.
• При желании пользователя автоматическое управление можно сочетать с ручным. Владелец, хорошо разбираясь в работе устройства, может, например,
• В некоторых моделях котлов предусмотрен дополнительный бак, где находится топливо, которое можно будет добавить. Электронный контроллер обеспечит автоматическое выполнение этой операции.
• При необходимости очистка зольника может происходить без участия человека.
• Могут быть предусмотрены различные реализации системы управления. Иногда для этого достаточно использовать переключатели или нажимать кнопки непосредственно на устройстве. В других случаях управление может осуществляться с помощью дистанционного пульта.

При использовании рассматриваемых систем можно отметить такие недостатки:

• Для функционирования необходима электроэнергия. При аварийном отключении в течение некоторого времени она может продолжать свою работу, но этого достаточно только на принятие неотложных мер в такой ситуации.
• Такие системы более дорогие по сравнению с обычными. Потратив больше средств, владелец получит много полезных возможностей, но не всегда он может позволить себе эту покупку.
• Работа вентилятора может создавать дополнительный шум, однако в большинстве случаев он достаточно тихий.

Использование автоматической системы управления твердотопливным котлом делает жизнь владельца намного более комфортной.

Как выбрать систему управления

Автоматика делится на два типа: механическая и электронная. Каждый вариант имеет свои плюсы и минусы.

Механическая система имеет свои достоинства:

• Её можно использовать независимо от наличия или отсутствия электросети.
• Механическая система простая и удобная при эксплуатации.
• По сравнению с использованием электронной управляющей платы она существенно дешевле.
• Высокая надёжность при эксплуатации.
• Монтаж могут сделать те владельцы, которые не имеют профессиональных навыков для такой работы.

Применение такого варианта позволяет регулировать использование воздуховода, выполнять другие действия для оптимизации работы котла. Недостатком является меньшая эффективность по сравнению с автоматикой, реализованной с помощью электронных устройств.

Электронный вариант обеспечивает наличие таких плюсов:

• Высокое качество работы.
• Возможность программирования на несколько дней.
• В некоторых системах доступно удалённое управление, в том числе и через интернет.

В качестве недостатка отмечают высокую стоимость оборудования и энергозависимость. Там, где нет возможности подключить электропитание, система функционировать не будет.

Видео

В сюжете - Обзор автоматики для твердотопливных котлов

Заключение

Использование твердотопливного котла даёт возможность организовать отопление в частном доме или снабжать жилище горячей водой. Двухконтурные системы позволяет решать эти задачи параллельно. Использование систем автоматического управления обеспечивают увеличение эффективности работы, гарантируют безопасность эксплуатации. Имеется возможность программировать работу котла на несколько дней. Существуют устройства, обеспечивающие подгрузку топлива, розжиг или остановку горения. Такая автоматика стоит дороже, но делает жизнь владельца более комфортной.

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Торфяные брикеты — их особенности и характеристики