Пиролизные твердотопливные котлы для отопления помещений

Эти отопительные аппараты характерны особенным способом получения тепловой энергии. Пиролизные твердотопливные котлы — удачный вариант для отопления.

Пиролизные твердотопливные котлы

Пиролизные твердотопливные котлы

В их работе используется процесс пиролиза. Он заключается в термическом разложении органических и многих неорганических соединений на составляющие при недостатке кислорода. Используя его, удается добиться высокой эффективности от сжигаемого твердого топлива. При обычных условиях процесса горения это недостижимо.

Применение таких котлов очень перспективно. В них используются доступные по цене дрова, уголь, продукты растительной биомассы — пеллеты, топливные брикеты. Они заменяют дорогостоящий газ. В зарубежных странах аппараты на основе пиролиза пользуются хорошим спросом.  У нас этот вид отопления приобретает все большее распространение.

Что такое пиролизные твердотопливные котлы

Они имеют две характерные особенности в работе. Во-первых, топливо и образующиеся газы в них сгорают раздельно. Во-вторых, горение происходит в специальных условиях — при недостатке кислорода. Реально получается не горение, а тление.

Это приводит к образованию большого количества горючих веществ и газов. В их числе древесный уголь, ацетон, уксусная кислота, метиловый спирт, всевозможные смолы. Все эти вещества при последующем горении выделяют большое количество теплоты.

Особенности пиролизного процесса сгорания

Он происходит в двух разных, камерах котла. Это непосредственно камера сгорания — сюда загружается и разжигается до нужной температуры топливо. Здесь происходит выделение газов.

Сжигание топлива в пиролизном котле

Сжигание топлива в пиролизном котле

В другую — пиролизную камеру из камеры сгорания перетекают образовавшиеся газы, уже имеющие высокую температуру. При смешивании с подаваемым туда воздухом, они воспламеняются.

Пиролизные твердотопливные котлы в обе камеры раздельно получают воздух для образования процесса горения нужной силы. За счет изменяемой интенсивности подачи воздуха происходит автоматическая регулировка процесса горения.

Температура сгорания древесного газа значительно выше, чем дров. Поэтому при его дожиге требуется меньше вторичного воздуха. Соответственно температура растет и повышается экономичность процесса приготовления тепла. По сравнению с обычными котлами она составляет от 5 до 7 %.

Такая технология сокращает количество тепла, «вылетаемого в трубу», как у аппаратов прямого горения. За счет дожигания выделяемых при горении газов их энергия уходит на нагрев теплоносителя.

Продукты сгорания на выходе из котлов прямого горения имеют температуру от 300оС до 400оС. Этот же показатель у пиролизных аппаратов составляет всего 140оС – 170оС.

Пиролизные твердотопливные котлы – устройство и работа

Существуют конструкции на естественной и принудительной тяге, создаваемой при помощи центробежного вентилятора.

Камеры

Топочное пространство котла разделено на две полости колосниками. Первая из них — камера сгорания. Здесь укладывается топливо (например, дрова), которое разжигается при помощи подаваемого первичного воздуха.

Камеры пиролизного котла

Камеры пиролизного котла

Затем, примерно через 20 минут, подача воздуха автоматически ограничивается. В условиях недостатка кислорода дрова не горят, а тлеют. Начинают выделяться древесные газы (происходит процесс пиролиза). Температура в камере достигает примерно 450оС.

Вторая – полость дожига, куда поступают эти образовавшиеся газы для последующего дожигания. Здесь при помощи вторичного воздуха происходит термохимическая реакция – пиролизное горение с выработкой основного количества тепла. Температура в камере составляет около 1200оС.

Читайте также: Газовые отопительные котлы настенные и напольные

Движение потоков газа

Пиролизные твердотопливные котлы оснащены дымососом, вмонтированным в выходной газоход. Его задачей является, во-первых, создание недостатка кислорода в камере сгорания. Во-вторых, перемещение горячего потока выходящих газов через теплообменник.

Первичный воздух подается естественным путем в верхнюю часть камеры сгорания для поддержания тления дров. В нижнюю часть полости дожига при помощи вентилятора подается вторичный воздух для дожигания образовавшихся газов. За счет него минимизируется отвод тепла из верхней камеры.

Далее происходит теплообмен и выброс продуктов сгорания в дымоход. Температура газов на выходе составляет около 160оС.

В результате такой конструкции топочный тракт котла получается удлиненным. Поэтому для нормальной его работы необходима достаточная тяга в дымоходе. Она может быть естественной или принудительной.

Естественная тяга зависит от погодных условий и правильности устройства дымохода. То есть, в таком случае пиролизные твердотопливные котлы зависят от этого фактора.

Чтобы его исключить, применяется центробежный вентилятор. Его задачей является создание требуемого постоянного давления для преодоления сопротивления котельного тракта и дымохода.

Контроль процесса

Для него предусмотрены датчики температуры и давления воды. Они передают данные на контроллер. Его работа состоит в анализе поступающей информации и управлении работой вентилятора.

Контроллер пиролизного котла

Контроллер пиролизного котла

При достижении теплоносителем заданной температуры контроллер уменьшает его обороты или полностью останавливает. Соответственно уменьшается или полностью временно прекращается количество подаваемого воздуха. Выделение тепла в котле снижается.

При остывании системы отопления контроллер дает команду на увеличение оборотов вентилятора. Соответственно, увеличивается количество подаваемого в топку воздуха. Тепловыделение возрастает до достижения заданной температуры теплоносителя.

Топливо

Пиролизные твердотопливные котлы используют дрова, как основной вид топлива. Это достаточно доступный и относительно недорогой материал. Для применения подойдет любая древесина, независимо от породы дерева.

Основное требование перед применением — количество влаги в ней. Например, древесина с относительной влажностью 20% содержит 800 граммов сухого древесного волокна и 200 граммов воды. Более сухая древесина обладает повышенной теплотворной способностью (больше произведет тепла), чем влажная.

Точно определить влажность дерева в домашних условиях не просто вследствие его гигроскопичности. Она, независимо от породы древесины, быстро меняется в зависимости от внешних условий.

Читайте также: Пеллеты для отопительных котлов на твердом топливе

Классификация древесины по влажности

Она состоит из трех основных групп. Первая – сухая древесина, которой соответствует показатель не более 25% влажности. Вторая — сырая, с влажностью более 35%. Третья – полусухая.

Ее значение находится в пределах от 25 до 35% влажности. Пиролизные твердотопливные котлы могут сжигать дрова при любом из этих параметров.

У только что срубленных деревьев влажность составляет 50 – 60%. Ее можно уменьшать нескольким способами.

Во-первых, в условиях естественной сушки под навесом. Его можно разместить на воздухе. При хорошем проветривании процесс длится в течение двух лет. В этих условиях древесина приобретет условно – равновесную степень влажности (около 25%) и станет «воздушно – сухой».

Правильное хранение дров

Правильное хранение дров

Во-вторых, в сухом, отапливаемом и вентилируемом помещении на длительное время. Здесь можно достигнуть показателя «комнатно-сухой» древесины с влажностью от 7 до 18%.

Наконец, для дальнейшего снижения кай величины, дрова следует переместить в сушильную камеру. Здесь результат достигается значительно быстрее, вплоть до «абсолютно сухой» влажности с показателем – 0%.

Лучшим вариантом для применения в качестве топлива являются дрова с «комнатно – сухой» степенью влажности. Однако это требует дополнительных финансовых затрат.

Оптимальным решением будет применение воздушно – сухой древесины. Она получится при хранении дров в проветриваемом сухом помещении.

Пиролизные твердотопливные котлы – что влияет на выбор

Правильный подбор пиролизного аппарата зависит от величины отапливаемой площади (мощность прибора) и его функционального назначения.

Многообразие пиролизных котлов

Многообразие пиролизных котлов

Существует несколько модификаций таких аппаратов. Например, ими можно только отапливать помещения с трубной разводкой отопления. Возможно использование для помещений, где такой разводки нет. Для этого в конструкции котла предусмотрен воздушный теплообменник.

Есть варианты с дополнительным водяным теплообменником для приготовления горячей воды средней температуры нагрева. Все они отличаются между собой и по стоимости.

Дорогостоящее оборудование

Наиболее совершенными являются конструкции тех стран, где они давно применяются. Из категории дорогих по стоимости это, например, производства Германии – «Buderus» и «Viessmann».

Пиролизные твердотопливные котлы - модель "Buderus"

Пиролизные твердотопливные котлы — модель «Buderus»

Эти пиролизные твердотопливные котлы полностью автоматизированы (в том числе и процесс розжига). Здесь контроллер управляет не только процессом сжигания топлива. Он совмещен с сетевыми и циркуляционными насосами, клапанами обвязки.

Для создания тяги вентилятор располагается на выходе аппарата в дымоходном пространстве. Он работает не как нагнетатель воздуха, а как дымосос. В совокупности с немецким качеством это делает такие котлы совершенно надежными и эффективными.

Их модели имеют хорошие технические параметры. Коэффициент полезного действия находится в пределах от 88 до 90%. Мощность составляет 25 – 80 кВт («Viessmann»), 20 – 40 кВт («Buderus»). Наибольшая длина загружаемых дров до 0,5 м («Viessmann») и 0,58 м («Buderus»).

Температура теплоносителя (подача/обратка), – 95оС – 55оС. Максимальное рабочее давление – до 3 бар.

Аппараты средней стоимости

Здесь можно отметить чешские пиролизные твердотопливные котлы «Viadrus». Выпускаемые модификации, такие, как «Herсules», «Hefaistor» имеют широкую линейку мощностей, значительно меньше по стоимости. Коэффициент полезного действия составляет от 83 до 89%.

Пиролизные твердотопливные котлы производства Чехии

Пиролизные твердотопливные котлы производства Чехии

Конструкцией предусмотрена автоматическая плавная регулировка мощности с помощью вентилятора. Регулирование подачи воздуха для горения осуществляется прямодействующим термомеханическим регулятором тяги.

Преимущества и недостатки пиролизных котлов

Эти устройства обладают целым рядом преимуществ. В результате особенностей пиролизного горения коэффициент их полезного действия достигает 90%. При этом образуется минимальное количество золы и сажи. Сокращается объем работ по чистке, как котла, так и дымохода.

Увеличенный объем загрузочной части топки и процесс медленного горения дает возможность закладывать значительное количество дров. Это позволяет производить следующую загрузку не ранее, чем через 12 часов.

Пиролизные твердотопливные котлы автоматически поддерживают заданную температуру и расходуют меньше топлива, чем аппараты прямого горения. Имеется возможность самостоятельной заготовки топлива (дров). При термохимическом дожиге вырабатываемых газов выброс вредных веществ в атмосферу минимален.

Недостатки

Такие аппараты зависимы от электропитания. В качестве выхода из положения при временном его отсутствии требуется резервный источник питания.

Пиролизный отопительный аппарат в интерьере дома

Пиролизный отопительный аппарат в интерьере дома

Эффективность их работы зависит от силы тяги в дымоходе. Если она не достаточна, то котел работает менее эффективно. Для преодоления этого недостатка необходима принудительная тяга, которая создается при помощи центробежного вентилятора.

Необходимо специальное место для хранения дров. Это должно быть сухое, хорошо проветриваемое помещение. В идеальном случае отапливаемое, но и без этого, оно также обеспечит требуемый результат.

Пиролизные твердотопливные котлы достаточно дорогие. Однако их преимущества позволяют в среднем за 1,5 – 2 года окупить затраты на приобретение.

Автор: Сергей Морозов.

Внимание! Эта статья защищается законом об авторском праве в цифровую эпоху (DMCA). Запрещается любое копирование без моего разрешения.