Время не стоит на месте, а научные достижения и технический прогресс продолжают развиваться, однако виды твердого топлива по-прежнему находятся на пике популярности. Использование дров в традиционных печах или буржуйках нельзя назвать максимально эффективным, но пиролизные котлы для отопления произвели настоящую революцию благодаря высокому коэффициенту полезного действия и сравнительно простым условиям эксплуатации.
Неужели это не веские доводы для установки автономного отопления? Если вы ищете мощный котел для собственного дома, нам стоит обратить внимание на пиролизные модели.
В этом материале мы подробно обсудим принцип работы и устройство котлов длительного горения, их эксплуатационные плюсы, а также предложим вам обзор самых востребованных моделей как отечественных, так и зарубежных производителей.
Краткое содержание статьи
Что такое пиролиз
Древесина, безусловно, является первым источником энергии в истории человечества. Все знают, что она быстро сгорает на открытом воздухе и лишь незначительное количество тепла выделяет. Тем не менее, условия, в которых происходит сжигание, могут изменить всю картину.
Пиролизное горение имеет свои особенности и осуществляется в закрытых камерах. Именно туда помещают дрова или любое другое твердое топливо, например, пеллеты, отходы деревообработки или опилки.
Процесс начинается с поджигания древесины, после чего следует сделать поступление воздуха минимальным.
К пиролизным котлам можно отнести все установки длительного горения, которые используют твердые виды топлива.
Основная часть тепловой энергии, которую обеспечивают подобные котлы, получается за счет горения пиролизных газов.
В процессе работы пирокотла сложные химические соединения разрушаются на более простые вещества под воздействием высоких температур без применения каких-либо химических реактивов.
Из-за термической обработки выделяется газ, который горит легче, поэтому пиролизные котлы также классифицируют как газогенераторы.
В таких устройствах осуществляется непрерывное выделение больших объемов тепла, при этом можно забирать только столько, сколько необходимо.
Если вы планируете изготовить пирокотел самостоятельно, имейте в виду, что потребуются жаропрочные материалы для создания топки из-за постоянных высоких температур.
В зависимости от способа сжигания пиролизные котлы разделяют на модели с естественной и принудительной тягой. Первые дешевле, но их эффективность ниже, чем у принудительных, которые оснащены вентилятором.
При обслуживании пирокотлы делятся на одно- и двухконтурные: одноконтурные используются исключительно для отопления, в то время как двухконтурные могут также производить горячее водоснабжение.
Как известно, в процессе горения происходят окислительные реакции, важнейшим участником которых является кислород, содержащийся в атмосфере. Если комплексное кислородное обеспечение мало, реакция замедляется, и древесина медленно тлеет, выделяя при этом лишь незначительное количество тепла, а также зажигая дым.
Однако процесс пиролиза на этом не заканчивается. Газ, получаемый при сгорании первичного топлива, смешивается с воздухом и также активно сгорает. В результате выделяется значительно больше тепловой энергии, чем в классических теплогенераторах.
Таким образом, пиролизные котлы позволяют достигнуть высокой эффективности по сравнению с традиционными твердотопливными моделями, а также часто дают возможность значительно сэкономить на отоплении.
Преимуществом пиролизного оборудования является его довольно простое устройство и принцип работы. Количество подаваемого в камеры сгорания воздуха можно регулировать, используя обычную механическую задвижку. Простой механизм гарантирует надежность работы устройства, и сбои в пиролизных котлах случаются крайне редко.
На этой схеме показаны все основные этапы пиролизного горения. Температура внутри котла может доходить до 1200°C.
Еще одним несомненным плюсом пиролизных котлов является длительная продолжительность горения. Полная загрузка котла топливом позволяет не вмешиваться в процесс в течение нескольких часов или даже суток — не нужно постоянно подкидывать дрова в топку, как это принято в случае открытого горения.
Тем не менее, это не означает, что пиролизный котел можно оставить без контроля. Как и при использовании любых других отопительных приборов, необходимо соблюдать строгие нормы безопасности.
Важно понимать, что пиролизный котел не универсален — уровень влажности топлива должен быть достаточно низким. В противном случае часть драгоценной теплотворной энергии уйдет на сушку самого топлива.
Как правило, пиролизные котлы, особенно из чугуна, обладают внушительным весом, поэтому в продаже представлены только напольные версии.
В процессе пиролизного горения топливо практически полностью сгорает, поэтому необходимость в частой чистке устройства отсутствует в отличие от традиционных твердотопливных котлов. Небольшое количество золы, оставшейся после очистки, можно использовать как удобрение. Сжигание в таких котлах происходит сверху вниз.
Это приводит к значительному ограничению возможностей для естественной циркуляции воздуха в топке. Использование принудительного нагнетания воздуха с помощью вентилятора улучшает эффективность работы устройства, однако делает его зависимым от источника электроэнергии.
Устройство и работа пиролизного котла
Топка пиролизного котла делится на две камеры. В первой происходит сжигание дров, а во второй — вторичное сгорание смеси пиролизных газов с воздухом. Первую камеру отделяет от второй колосниковая решетка, на которую укладывают топливо.
Обычно воздух подавляется принудительно с небольшим вентилятором, хотя в компактных моделях иногда устанавливается дымосос для создания тяги.
На приведенной схеме изображено устройство пиролизного котла нижнего горения. Здесь дрова сжигаются медленно в условиях ограниченного кислорода, выделяя при этом горючий газ.
Принудительная вентиляция является одним из ключевых отличий пиролизного котла от традиционных твердотопливных моделей. Корпус устройства состоит из двух концентрических частей, пространство между которыми заполняется теплоносителем — в большинстве случаев это вода.
Первым делом в первую камеру загружают топливо, затем запускается вентилятор и поджигается древесина. Полученные горючие газы перемещаются во второе отделение, где смешиваются с воздухом и сгорают.
Температура сгорания может достигать 1200°C. Вода, находящаяся в наружном теплообменнике, нагревается и начинает циркулировать по системе отопления дома. Оставшиеся продукты сгорания выводятся через дымоход.
Некоторые замечают высокую цену на котлы, работающие на основе пиролиза, поскольку стандартные твердотопливные модели стоят значительно дешевле. Но стоит учитывать тот факт, что в котлах длительного горения дрова сгорают почти полностью, в отличие от классических котлов.
К дровам, используемым в пиролизных котлах, предъявляются строгие требования к размеру и влажности. Подробную информацию можно найти в руководстве пользователя.
При выборе пиролизного котла важно помнить, что бюджетные модели с низкой мощностью, как правило, предназначены только для дров. Более дорогие версии могут работать с различными видами топлива.
Важно также помнить, что топливо следует загружать полностью. Если снизить нагрузку, это может привести к увеличению образования золы и сажи и неблагоприятно сказаться на работе устройства в целом.
Котлы верхнего горения
Существует и вписываемый в эту категорию пиролизный котел верхнего горения. Принципы работы этих двух видов устройств очень схожи.
Топливо низкой влажности загружается в топку, воздух подается принудительно, а необходимый уровень кислорода регулируется задвижкой.
На схеме показано устройство котла верхнего горения. Топочная камера этого котла имеет глухое дно, а продукты горения выводятся через дымоход.
Тем не менее, котлы длительного горения не оснащены зольником и колосниками. Дно представляет собой глухую металлическую панель. Такие устройства разработаны так, чтобы древесина полностью сгорала, а оставшаяся небольшая часть золы удалялась при помощи воздуха.
Эти котлы отличаются высоким коэффициентом полезного действия и способны работать при температурах выше 1000°C.
Основное преимущество таких устройств — продолжительность работы при полной загрузке топливом. Топочная камера в таких устройствах обычно выполнена в цилиндрической форме.
Топливо загружается сверху, а воздух нагнетается также сверху по центру.
В котлах верхнего горения предусмотрено подвижное устройство для подачи воздуха, которое опускается ниже по мере сжигания дров.
Таким образом обеспечивает медленное тление верхних слоев топлива. Древесина постепенно сгорает, и уровень в топочной камере уменьшается, в то время как механизм подачи воздуха изменяет свое положение, оставаясь почти на верхнем слое дров.
Второй этап горения происходит в верхней части топки, которая отделена от нижнего отделения прочным металлическим диском. Горячие пиролизные газы, образующиеся при сжигании топлива в нижней части, поднимаются вверх.
Здесь они взаимодействуют с воздухом и сгорают, дополнительно передавая теплообменнику значительное количество тепловой энергии.
Балка, которая поддерживает диск, разделяющий камеру сгорания на две области, как и сам диск, постоянно подвергается воздействию высоких температур во время работы котла верхнего сгорания. С течением времени эти компоненты подвергаются сгоранию, и их замена является необходимым мероприятием, которое следует осуществлять периодически.
На выходе второй секции топливной камеры установлен регулятор тяги — автоматическое устройство, которое следит за температурой теплоносителя и автоматически корректирует уровень подачи горючего газа на основании этих показаний. Он обеспечивает защиту оборудования от перегрева.
Нужно отметить, что наружный теплообменник в таких котлах реагирует на изменения скорости циркуляции жидкости, что приводит к колебаниям температуры. На его поверхности может быстро появляться конденсат, который, в частности, негативно сказывается на стальных конструкциях из-за коррозии.
Более предпочтительным вариантом будет чугунное устройство, так как оно гораздо более устойчиво к таким неблагоприятным воздействиям.
В пиролизных котлах длительного горения топливо должно полностью сгорать, но на практике это не всегда происходит. Иногда образуются спекшиеся комки пепла, которые сложно удалить с помощью воздуха.
Если в топочной камере накопится большое количество таких остатков, производительность устройства может значительно упасть. Поэтому рекомендуется периодически чистить котел верхнего горения.
Одной из особенностей таких агрегатов является возможность добавления топлива в процессе горения, не дожидаясь полного сгорания текущего заряда. Это может быть удобно для утилизации ненужных бытовых отходов.
Кроме того, существуют разные виды котлов верхнего горения, способные работать не только на древесине, но и на угле. В таких пиролизных котлах нет сложных автоматических систем управления, что делает серьезные поломки весьма редкими.
Конструкция котла верхнего горения позволяет загружать топку частично по мере необходимости. Однако это может затруднить розжиг верхнего слоя топлива. Для эффективного сгорания древесина должна быть хорошо высушенной, дрова из открытых поленниц для его работы не подойдут.
Для этого типа оборудования также не следует использовать топливо крупных фракций, что означает, что дрова нужно обязательно колоть на небольшие куски.
Особенности эксплуатации газогенераторных котлов
Эффективность пиролизного котла во многом определяется качеством и видом топлива. На практике, в топку можно закладывать не только древесину, но также уголь и даже торф; большинство современных моделей рассчитаны на применение различных типов топлива.
Древесина может гореть от 5 до 6 часов в зависимости от ее сорта. Чем твёрже дерево, тем более длительное оно горение.
Современные пиролизные котлы могут использовать различные виды древесного топлива: дрова, брикеты, пеллеты, а также уголь и торф.
Чёрный уголь сгорает за около десяти часов, тогда как бурый уголь может тлеть в течение восьми часов. На практике наивысшую теплоотдачу такие устройства показывают, когда используются сухие дрова, с оптимальной влажностью не более 20% и длиной около 45-65 см.
Если доступ к указанному топливу затруднен, можно применять уголь или другие органические источники топлива: специализированные брикеты из опилок, древесные пеллеты, отходы деревообработки, торф, целлюлозные материалы и т. д.
Перед началом работы с котлом важно внимательно ознакомиться с рекомендациями производителей относительно применяемого топлива.
В пиролизных котлах подача воздуха регулируется привычными механическими задвижками. Отсутствие сложной электроники делает такие устройства надежными и устойчивыми к поломкам.
Использование слишком влажного топлива в таких котлах недопустимо. При его combustion в топке формируется избыток водяных паров, что может привести к возникновению побочных продуктов — дегтя и копоти.
Стенки котла загрязняются, и эффективность теплоотдачи снижается, со временем агрегат может даже остановиться.
При использовании дров с высокой влажностью в пиролизных котлах могут создаваться условия для образования дегтя, что негативно скажется на их эффективности и может привести к поломкам.
При закладке в топку сухого топлива и правильной настройке котла, пиролизный газ даст желто-белое пламя, сопровождающееся минимальным выделением побочных продуктов. Если цвет пламени изменяется, следует проверить качество топлива и настройки устройства.
Смешанные с воздухом пиролизные газы горят ровным желто-белым пламенем. Изменение цвета пламени также может свидетельствовать о необходимости проверки качества топлива или параметров котла.
Перед тем как загрузить дрова в пиролизные котлы, работающие на твердом топливе, необходимо предварительно прогреть топочную камеру.
Для этого выполняются следующие действия:
- В нижнюю часть топки закладывается небольшое количество сухого растопки (например, бумага, щепа и т.д.).
- Ее поджигают с помощью факела, сделанного из аналогичных материалов.
- Дверца камеры сгорания закрывается.
- Дверца загрузочной камеры оставляется немного приоткрытой.
- Добавляются порции растопки по мере ее сгорания.
- Процедура повторяется до тех пор, пока не появится слой тлеющих углей на дне.
На этот момент температура в топке уже достигает 500-800°C, что создает подходящие условия для загрузки основного топлива. Не следует использовать бензин, керосин и другие подобные жидкости для розжига. Перед прогревом котла длительного горения необходимо убедиться, что устройство готово к работе.
Отличительной чертой пиролизных котлов является минимальное количество золы и пепла, что упрощает их очистку и обслуживание.
Перед эксплуатацией проверяется наличие тяги, герметичность дверей, работоспособность запорных механизмов, регулировка и наличие теплоносителя в системе отопления.
После этого необходимо включить терморегулятор для проверки наличия напряжения на приборе. Далее открывается заслонка для прямой тяги, и котел проветривается на протяжении 5-10 минут.
Обзор популярных моделей
Важно понимать, что пиролизный котел — это довольно массивное устройство, не предназначенное для монтажа на стены. Такие агрегаты можно использовать как для обогрева небольших домов, так и для больших коттеджей. Как и другие отопительные устройства, котлы длительного горения различаются по мощности.
При выборе пиролизного котла стоит уделить внимание таким характеристикам, как тепловая мощность, размеры камеры для загрузки и наличие второго контура и прочее.
На эти параметры обычно и ориентируются покупатели.
Среди востребованных моделей подобной техники выделяются:
- Atmos (Украина) — устройства, работающие как на дровах, так и на угле, мощностью от 14 до 75 киловатт.
- Attack (Словакия) — способные отапливать площади до 950 кв. м, некоторые модели продолжают функционировать даже в случае перебоев с электричеством.
- Bosch (Германия) — продукция известного бренда, мощность от 21 до 38 киловатт.
- Buderus (Германия) включает линейки Elektromet и Logano, первая известна как классическая версия пиролизного котла, вторая — современные решения для частных домохозяйств.
- Gefest (Украина) — высокомощные устройства с КПД до 95%.
- КТ-2Е (Россия) предназначен для крупных жилых помещений с мощностью 95 киловатт.
- Opop (Чехия) — котлы с доступной ценой, надежные и долговечные, мощностью 25-45 киловатт.
- Stropuva (производства Литвы или Украины) с мощностью от семи киловатт идеально подходят для небольших домов, но также имеются модели и с большей мощностью.
- Viessmann (Германия) — оптимальный вариант для частных домов, с мощностью от 12 киловатт, применение современных технологий позволяет сэкономить топливо.
- “Буран” (Украина) — котел мощностью до 40 киловатт, популярный среди владельцев больших коттеджей.
- “Логика” (Польша) — высокопроизводительные устройства на 20 киловатт, которые легко отапливают площади до 2000 кв. м, предназначены для промышленных нужд, например, обогрева цехов и офисов.
При выборе пиролизного котла для частного дома стоит рассмотреть модели с двумя контурами, чтобы обеспечить не только отопление, но и горячее водоснабжение.
Теплообменники для ГВС могут быть накопительными или проточными. Для второго варианта рекомендуется использование котлов с повышенной тепловой мощностью.
Если хотите сэкономить деньги, можно попробовать сделать пиролизный котел своими руками; технологии его сборки описаны в этой статье.
Выводы и полезное видео по теме
На этом видео наглядно показан принцип работы пиролизного котла:
Подробный обзор работы котла верхнего горения можно посмотреть здесь:
Пиролизные котлы хоть и стоят недешево, но затраты на их приобретение полностью оправданы. При правильной установке и обслуживании такие устройства смогут обеспечить ваш дом стабильным и недорогим теплом.
Ищете пиролизный котел для отопления своего дома? Или у вас уже есть опыт использования таких агрегатов? Оставляйте свои комментарии к статье и делитесь впечатлениями о работе пиролизных котлов. Форма обратной связи находится в нижнем разделе.
