Твердотопливные пиролизные котлы длительного горения

Технология использования твердотопливных материалов существует уже более 400 лет.  Ещё в средние века в Европе угольщики применяли специальные камеры, которые искусственным методом ограничивали приток кислорода. Это позволило сохранять тепло продолжительное время. Сегодня такую технологию использует пиролизный котёл длительного горения.

Коротко, что такое пиролиз

Чтобы понять принцип работы пиролизного котла, нужно разобраться с тем, что такое пиролиз. Это такой процесс, в результате которого из древесины выделяется горючий газ. Таким образом, из энергоносителя (дров) можно извлечь максимум пользы в виде дополнительных килоджоулей тепловой энергии. Но для того чтобы процесс пиролиза стал возможен, нужно создать определенные условия, а именно:

  • температура в топке от 400 до 800 градусов;
  • отсутствие пламени.

Чтобы дрова в топке твердотопливного пиролизного котла не горели, а тлели, нужно уменьшить количество подаваемого кислорода до критического минимума. Иными словами, создать условия дефицита кислорода. В результате топливо будет тлеть дольше и выделится пиролизный газ.

Чтобы газ воспламенился, его нужно обогатить кислородом, так как огонь без воздуха не горит. Сделать это в основной топке невозможно, так как там должен быть дефицит кислорода. Чтобы решить эту задачу, в конструкцию котла были внесены радикальные изменения, по сравнению с обычными твердотопливными нагревателями.

Устройство и принцип работы

Конструкция котла включает 2 камеры: нижняя предназначена для пиролиза, а верхняя – для сгорания выделившихся в процессе сгорания газов. Поскольку все процессы протекают под действием высоких температур, то все элементы и корпус котла должны быть изготовлены из жаропрочных материалов. Чаще всего производители прибегают к чугуну в силу его сверхпрочности, хорошей устойчивости к коррозии и температурному воздействию. Нередко встречаются и котлы из стали, которые очень быстро нагреваются и также быстро остывают. В таких конструкциях предусматривается наличие специального керамического покрытия, которое защищает сталь от прогорания.

Пиролизный котел

Принцип работы пиролизного котла – это процесс генерации пиролизного газа из твердой древесины при температурном режиме от 200ºС до 800ºС и недостатке кислорода и последующего дожигания выделяющихся газов, которые перемешиваются со вторичным воздухом уже в отсеке дожига.

Для этого:

  • твердотопливные ресурсы помещаются в загрузочную камеру;
  • с помощью регулятора выбирается и устанавливается режим горения, по достижении которого котел выполняет функции печи;
  • после того как топочный отсек достаточно прогрет, регулятор переключается на режим пиролиза. В этот момент перекрывается доступ воздуха, из-за чего древесина постепенно тлеет и пространство наполняется большим количеством углекислого газа;

Пиролизный котел с нижней камерой

  • газ перемещается во вторую камеру, которая обычно расположена в верхней части котла, но в некоторых моделях может быть и внизу;
  • перемешиваясь с кислородом, газообразное вещество сжигается, при этом выделяется дополнительный объем тепла, который и обогревает помещение.

Важно! Поскольку пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром бытового назначения относятся к современным и производительным отопительным приборам, то они предусматривают возможность легкого и эффективного контроля за процессом горения. Кроме того, они решают задачу создания благоприятных условий для образования максимального количества выделяемых газов и тепла.

Читайте также:  Выбор лучшего котла на отработанном масле – обзор моделей

Какой котел лучше

Если важна энергонезависимость, невысокая цена и неприхотливость к виду топлива, то это должна быть традиционная конструкция котла с естественной тягой. И в этом случае можно ограничится выбором среди отечественных производителей, таких как ZOTA, Буржуй К или Лемакс.

Совет! Для того чтобы получить максимальную эффективность системы отопления, надо выбирать пиролизный котел. Но если немного «поступиться» показателями КПД, чтобы получить взамен более надежное и стабильное оборудование с длительным циклом работы от одной загрузки, то лучший вариант – котел длительного горения.

А любителям комфорта, и просто занятым людям, у которых мало времени на уход и обслуживание системы отопления, можно посоветовать пеллетные котлы.

Пеллетный котел даже в компактном виде способен длительное время работать автономно Источник

  • лучший по соотношению цена/качество – ZOTA PELLET 100А (Россия);
  • лучший по надежности и набору опций – ACV TKAN 100 (Бельгия);
  • лучшая компактная модель (без бункера) по цене и эффективности (при переходе на дрова может работать как пиролизный котел) – PELLUX COMPACT (Швеция).

Твердотопливный котёл длительного горения своими руками

При умении работать ручным слесарным и электрическим инструментом, а также имея навыки работы со сварочным оборудованием, твердотопливный котёл длительного горения можно изготовить своими руками. Конструкция, имеющая в своём составе водяной контур, достаточно сложна для самостоятельного изготовления, а чисто отопительного типа – может быть собрана из подручных средств.

Чертёж печи длительного горения, доступной для самостоятельного изготовления

Для этого потребуется:

Твердотопливный котёл длительного горения своими руками
  • найти или разработать чертёж в соответствии с видом имеющегося топлива и наличием материалов, возможных к использованию;
  • подготовить оборудование и инструмент;
  • изготовить эскизы и лекала в соответствии с разработанными чертежами;
  • подготовить материалы, используемые при изготовлении.

Вариантов конструкций может быть большое количество, всё зависит от фантазии и технической грамотности исполнителя и имеющихся материалов. Для изготовления могут быть использованы старые газовые баллоны или водяные титаны, стальные трубы большого диаметра или листовой металл, а также фасонные части, которые придётся приобрести или изготовить отдельно: колосниковые решётки, дверцы и заслонки.

Как выбрать котел на дровах

Выбирая котел длительного горения для отопления дома, необходимо учитывать следующее:

  • Выбор горючего . Использование дров в качестве топлива целесообразно в лесистой местности и вблизи деревообрабатывающих предприятий. В этом случае затраты на заготовку и транспортировку горючего будут минимальны.
  • Мощностные характеристики . Конкретную модель котла на дровах следует выбирать после вычисления общего объема отапливаемого помещения, с учетом запаса мощности порядка 15–20%, необходимого для обеспечения комфортных условий в случае аномально низких температур. Существенно упрощают расчет специальные онлайн калькуляторы.
  • Масса агрегата имеет особое значение при настенном способе крепления. Не рекомендуется монтировать на стену оборудование, у которого объем камеры сгорания превышает 100 л. Однако даже при напольной установке некоторые установки требуют оборудования специального фундамента.
  • Рабочий объем загрузочной камеры оказывает непосредственное влияние на длительность автономной работы, чем больше дров можно загрузить, тем реже придется это делать. Кроме этого, в топках с большим объемом происходит дополнительное просушивание поленьев, находящихся вне зоны горения.
  • КПД котла длительного горения показывает какое количество теплоты расходуется по назначению. У современных моделей этот показатель может колебаться в пределах 80–90%. Чем выше КПД установки, тем меньше расход топлива.

Ориентировочная цена некоторых наиболее популярных моделей приведена в таблице:

Помимо этих параметров, прежде чем сделать окончательный выбор, целесообразно проанализировать отзывы владельцев понравившейся модели.

Какой пиролизный котел лучше

Как выбрать пиролизный котел, когда на рынке представлено большое количество моделей и фирм. Здесь необходимо ориентироваться как на самого производителя и его классы оборудования, так и на технические характеристики модели.

Важно! При выборе котла для производственного  или жилого помещения обращайте внимание на время горения продуктов распада. Это основная характеристика каждой такой отопительной системы. В среднем при одной закладке отопление должно продолжаться не менее 10 часов.

Дополнительно следует учитывать систему газоотвода и дымоходную трубу. Если для обогрева используется водонагревательный принцип, необходимо, чтобы котёл имел соответствующие подключение и радиаторы накаливания.

Немецкие котлы

Отопительные пиролизные системы, произведённые в Германии, считаются одними из первых.

Такое оборудование применяется в частном и промышленном секторе более 30 лет.

Какой пиролизный котел лучше

На отечественный рынок котлы такого принципа горения также пришли одними из первых.

Сроки службы у них довольно значительные – до 20 лет. При этом системы ежегодно модернизируются, и внедряются дополнительные элементы для автоматизации и упрощения данного процесса отопления.

Чешские котлы

Чешские котлы также отличаются высоким качеством сборки. Большая часть комплектующих, которые используются при изготовлении систем пиролизного горения, применяется в немецких.

Для этого также задействуются и собственные наработки. Отличаются от оборудования, произведённого в Германии, чешские котлы и стоимостью – она сравнительно ниже.

Российские котлы

Лучшие пиролизные котлы длительного горения для частного сектора производятся и на территории РФ. У нас хоть данная технология и появилась сравнительно недавно, но быстро набрала популярность и потихоньку начала завоёвывать рынок.

В основном используются при сборке комплектующие собственного производства. В зависимости от серии и модели такие системы будут отлично подходить для производства или обогрева частного дома.

Болгарские котлы

Болгария, как и Россия, стремится удешевить производство и внедрить в него более доступные технологии, которые могут использоваться и семьями при отоплении дома в частном секторе со средним и небольшим достатком.

Также производители на территории данной страны отличаются котлами компактных размеров, которые при своём небольшом объёме способны сохранять тепло также продолжительное время.

Какой пиролизный котел лучше

Совместное производство (российско-европейские котлы)

Совместное производство пиролизных систем особенно заметно в промышленности.

Выпускается много моделей, которые разрабатываются для обеспечения нужды производственных предприятий.

Немного отстают на данном этапе системы для домашних нужд.

Связано это с тем, что данный тип отопительных котлов вышел на рынок не так давно, и у пользователей классических систем ещё возникает недоверие насчёт современного и более экономичного оборудования.

Конструкция

Пиролизный котел состоит из топливной камеры, разделенной на зоны. В одной из них, называемой газогенераторной, происходит разложение топлива на золу и пиролизные газы, в другой — зоне дожига — происходит сгорание этих газов.

    Котлы выпускаются двух типов:
  • с верхней загрузкой, или шахтные;
  • с нижней загрузкой.

Шахтные котлы верхнего горения

Они отличаются тем, что процесс горения в них распространяется сверху вниз. В топливной камере зоны горения разделены колосниковой решеткой. На нее загружают дрова или иное топливо. После розжига котла в верхней части топки происходит пиролиз, и дымовые газы опускаются в нижнюю камеру дожига. По пути они нагревают находящиеся снизу дрова.

Чтобы преодолеть аэродинамическое сопротивление и стабилизировать тягу, камеру оборудуют дутьевым вентилятором, установленным сверху котла — этот процесс называют «верхним дутьем». Некоторые модели оснащены еще одним вентилятором, подающим струю воздуха прямо в камеру дожига, что повышает эффективность котла. Дым и пар после дожига через дымовой патрубок выводятся в дымоход.

Читайте также:  Коллекторная система отопления частного дома

Котлы с нижним горением В этом типе отопительных агрегатов газогенераторная камера находится снизу, а пиролизные газы поднимаются вверх под воздействием тяги. Для устойчивого горения таким котлам необходим дымоход высотой не менее 5 метров.

Применение вентилятора для котлов с нижней загрузкой не обязательно, т.к. воздух подается через заслонку. Эффективность котлов нижнего горения ниже, чем у шахтных, но они не зависят от наличия электроэнергии.

Теплообменник и подключение котла к системе отопления

Рядом с топкой находится теплообменник, по которому циркулирует теплоноситель системы отопления. Конструкция теплообменника зависит от модели агрегата. Для подачи и отвода воды в систему предусмотрены штуцера. Входной штуцер, через который в котел поступает остывшая в системе отопления вода, находится в нижней части теплообменника. Выходной штуцер — в верхней. В качестве теплоносителя может использоваться вода, лучше дистиллированная, или антифризы.

Конструкция

Газогенераторы длительного горения могут работать в системах с естественной или принудительной циркуляцией. При выборе котла необходимо согласовать объемы теплообменника и теплоносителя, необходимого для заполнения системы отопления. Систему оснащают расширительным баком, а для принудительной циркуляции — насосом, который устанавливают непосредственно перед вводом в котел.

Для стабилизации температуры в системе отопления рекомендуется установить также теплоаккумулятор — накопительный бак, который будет промежуточным звеном между котлом и отопительными приборами. При этом, во время перерывов в топке котла, система не будет остывать более, чем на 10-15 градусов. Вода на входе в теплообменник должна иметь определенную производителем температуру, обычно — 60 градусов Цельсия. Для поддержания этой температуры системы оснащают трубой для подмеса горячей воды. В системах с принудительной циркуляцией на случай внезапного отключения электричества также нужно предусмотреть байпас для обхода циркуляционного насоса.

Ряд моделей пиролизных газогенераторов помимо отопления могут быть подключены также к контуру ГВС, такие котлы называются двухконтурными. Удобно, если допускается эксплуатация агрегата при отключенной системе отопления, только для нагрева воды, что позволит использовать его летом. Обычно такие модели комплектуются дополнительно ТЭНами, встроенными в теплообменник.

Материал корпуса

Твердотопливные котлы длительного горения обычно имеют корпус из стали толщиной от 3 до 8 мм.

    Но некоторые производители предлагают котлы из чугуна, которые имеют ряд преимуществ:
  • чугун имеет повышенную коррозионную стойкость по сравнению со сталью, чугунным котлам не страшна низкотемпературная коррозия;
  • чугунные котлы с кованным теплообменником не имеют сварных швов, в которых чаще всего начинается разрушение стали;
  • более толстые стенки чугунных агрегатов не подвержены прогоранию и деформации;
  • благодаря большей толщине они дольше не остывают, что позволяет поддержать температуру в системе во время перерыва на чистку котла.
    Недостатки у чугунных моделей тоже есть:
  • они значительно тяжелее, в 2-2,5 раза;
  • цена выше, чем у стальных, примерно на 50-70%.

Требования к топливу

Большинство современных моделей пиролизных котлов оснащены автоматическим регулированием режима горения. Длительность горения зависит от вида топлива. Как правило, при топке сухими дровами газогенератор может работать на одной загрузке до 12 часов, а на угле — около суток. Использование опила, стружки, отходов деревообработки несколько снижает время горения без дозагрузки.

Дрова должны быть сухими, с влажностью не более 16%. При использовании пеллет или брикетов такая влажность гарантирована производителем, дрова необходимо сушить в тени не менее года.