Необходимость получения тепла для жителей верхних широт обоих полушарий планеты с наступлением зимнего периода предопределила целое направление в развитии отопительных систем-котлов. Работа любого котла базируется на нагреве теплоносителя(масло, вода) продуктами сгорания (газ, дизель, уголь, торф, древесина) и электроэнергией с последующей передачей в теплообменник или для непосредственного использования в случае воды. Главными показателями каждого конструктивного исполнения являются КПД и степень экологической чистоты (загрязнение атмосферы выделяемыми газами). С экономической точки зрения привлекают внимание газовые и твердотопливные котлы. Поскольку газ и уголь принадлежат к невосстанавливаемым ресурсам, то популярностью в последнее время стали пользоваться модели, где сжигаются древесина, солома и сухие листья. Чтобы иметь ясное представление о принципе работы, преимуществах и недостатках данных котлов, достаточно показать как устроена система сгорания и система теплообмена и транспортировки тепла.
Система сгорания
В сфере организации сгорания можно выделить два основных типа — это пиролизный и пеллетный. Оба попадают в номинацию «твёрдотопливный котёл длительного горения». Это значит, что пиролизные котлы превосходят основных конкурентов на дровах с обычной камерой в несколько раз по времени до следующей загрузки(от 12 часов до 30 против 3-4-х). Пеллетные оборудованы бункером автоматической подачи гранулированых брикетов с интервалом полного цикла работы до 7 дней. К достоинствам последних можно отнести длительный срок эксплуатации. Специальные горелки обеспечивают полное сгорание пеллет так, что золу приходится удалять раз в месяц. Недостаток — относительная дороговизна изготовляемого топлива. Пиролизные котлы неприхотливы к размерам деревянных полен, но требовательны к уровню их влажности(избыток водяных паров в составе сгораемого газа увеличивает выброс углекислоты в окружающее пространство). Принудительная подача продуктов пиролиза приводит к дополнительным энергозатратам. Чувствительность к порогу мощности влияет на стабильность горения и величину накапливаемого дегтя на стенках газоходов.
Система теплообмена
Когда в качестве теплоносителя используется вода, то имеет место подразделение на паровые и водонагревательные модели. В свою очередь твердотопливные водяные котлы бывают водотрубными и газотрубными и отличаются по способу контакта области сгорания с циркулирующим поглотителем тепла. У первых вода движется в змеевике, который находится непосредственно в топке. Вторые используют корпус, заполненный теплоносителем, внутри которого проходят трубы с горелками либо только с движущимися продуктами горения. Газотрубным котлам свойственна высокая ремонтнопригодность, простота обслуживания и доступность газового наддува. Водотрубные паровые котлы барабанного типа отличаются наличием экономайзера с предварительным подогревом уходящими газами, самого барабана, обеспечивающего конвективный теплообмен и разделение воды на фазы, и паронагревателя с доводкой пара до состояния насыщенности. Данная категория предназначена для работы турбин, двигателей, а также необходима в текстильной промышленности и сельском хозяйстве.