Главной задачей пиролизного отопительного оборудования, является создание необходимых условий для максимального продуцирования углекислого газа: высокая температура и ограниченный доступ воздуха.
Пиролизный котел своими руками: устройство, схемы, принцип работы
Термин «пиролиз» подразумевает процесс, где имеет место замедленное сжигание твёрдого топлива с получением газовой среды. Несмотря на «профессорское» название сооружения, сделать пиролизный котел своими руками относительно несложно, и самоделки на практике встречаются достаточно часто.
Объяснение тому простое – газогенераторный котёл на дровах проще в обслуживании, зачастую эффективнее и экономичнее другого похожего оборудования. Давайте вместе разберемся, как работает такое оборудование и, что понадобится для его изготовления.
Принцип действия пиролизных котлов
Котлы систем обогрева, где в качестве топлива используются твёрдые горючие материалы, помимо классики, относятся также к пиролизным конструкциям. Обычно их называют газогенераторными котлами.
Чтобы лучше понять принцип работы домашнего пиролизного котла, логично внимательно рассмотреть устройство такой техники. Начнём с особенностей топки как основной части нагревательной конструкции. По сути, рабочая область топливной камеры пиролизных котлов разделяется на две разделённых камеры.
Конструкция пиролизного котла в разрезе: 1 – загрузочная камера (пассивная), где протекает процесс пиролиза (неполного горения); 2 – камера сгорания газа (активная), образующегося в процессе пиролиза
Одна из таких камер загружается твёрдым топливом – дровами, пеллетами, брикетами и т.п. Там начинается первичный процесс горения твёрдого топлива при ограниченной подаче воздуха. В таком состоянии топливо не горит, но тлеет. Газы, выделяющиеся при медленном горении, поступают в другую область камеры — активную, где уже при увеличенной подаче воздуха интенсивно прогорают.
Технически подобный процесс сжигания реализуется простым способом. Подобласти общей камеры попросту разделяются колосниковой решёткой и форсункой. Верхняя часть камеры – пассивная топка, нижняя часть камеры – активная топка. При этом следует учитывать конструктивную особенность – верхнюю подачу воздуха в топливную камеру (верхнее дутье).
Собственно, этим и отличается конструкция газогенераторного котла от классической однокамерной разработки, где применяется нижняя подача.
Классическая конструкция воздушного насоса (часто называют – вентилятором, но технически это ошибочное название), которая используется в схеме пиролизного котла. Это важная деталь, обеспечивающая эффективность работы оборудования
Технологически для устройства пиролизных котлов характерным моментом является также организация принудительной тяги. Конструкция двухступенчатой топки обладает завышенным аэродинамическим сопротивлением. Поэтому здесь никак не обойтись без установки воздушного насоса.
Как функционирует котёл на практике?
Практическое применение оборудования удобно рассмотреть пошаговым процессом:
- Загрузка дров — укладка на колосник верхней области камеры.
- Поджиг топлива и запуск в работу дымового насоса.
- Образование древесного газа при температуре 250-850 °С.
- Переход древесного газа в нижнюю область топки.
- Сгорание древесного газа при дополнительной подаче воздуха.
Далее полученное в нижней области топливной камеры тепло используется для нагрева теплоносителя. Теплоносителем может быть как водная среда, так и воздушная.
1 – активная камера; 2 – вход воды; 3 – вторичный воздух; 4 – дымоход; 5 – патрубок выхода; 6 – дроссельная заслонка; 7 – выход воды; 8, 9 – датчики; 10 – терморегулятор; 11 – дверь пассивной камеры; 12 – первичный воздух; 13 – пассивная камера; 14 – воздушный насос; 15 – контур теплообменника; 16 – форсунка; 17 – дверь активной камеры
Если обратить внимание на все существующие конструкции домашних котлов, действующих на твёрдом топливе, главной альтернативой пиролизному котлу выступает конструкция традиционного исполнения.
Это похожий вариант котла на дровах, где действует одна неразделённая топка и работает принцип нижней подачи воздуха в камеру сгорания. Но такая система считается менее эффективной и неэкономичной по причине быстрого сгорания топлива.
Пиролизный котёл способен выдавать коэффициент полезного действия на уровне 85-95% при условии 100% нагрузки. Однако КПД резко падает, если нагрузка составляет менее 50%. Именно поэтому изготовители пиролизной техники рекомендуют пользователям эксплуатировать оборудование с максимальной нагрузкой.
Аналогичный подход справедлив и для самодельных конструкций, при условии их полного соответствия классической пиролизной схеме и требованиям эксплуатации.
Для «пиролиза» требования эксплуатации, надо заметить, достаточно жёсткие:
- обязательное оснащение воздушным насосом;
- допустимая влажность топлива не выше 25-35%;
- нагрузка на оборудование не ниже 50%;
- температура обратного теплоносителя не ниже 60 °С;
- загрузка только крупным топливным массивом.
Также следует отметить дороговизну пиролизных систем промышленного изготовления. Наверное, поэтому пользуется высокой популярностью вариант «сделай сам».
Рядом с теплообменником (по верхнему уровню) устанавливается дроссельная заслонка. Эта деталь оснащается рукояткой и также приваривается к сооружению. Торцевая часть корпуса дросселя закрывается куском листа с патрубком под дымовую трубу.
Принцип работы пиролизного котла
Главным отличием пиролизного котла от классического твердотопливного является наличие двойной топки.
Суть его работы заключается в том, что в одну топку помещается твердое топливо (дрова, уголь), а другая в это время остается пустой. За счет воздействия высокой температуры и недостатка кислорода дрова в топке не горят, а разлагаются на пиролизный газ и древесный уголь.
Выделяясь, пиролиз смешивается с кислородом во второй топке котла и моментально воспламеняется. Таким образом происходит нагрев теплоносителя в системе отопления.
К главным преимуществам пиролизного котла можно отнести:
Недостатками такого котла являются:
- Значительная цена оборудования;
- Энергозависимость;
- Требования к качеству топлива.
Газогенераторный котел может работать и на основе энергонезависимости. Для этого он должен быть оборудован дополнительными устройствами: вентилятором и дымососом. Сама топка котла разделяется на 2 камеры. В одной происходит сгорание твердого топлива.
При нехватке кислорода, твердое топливо перестает гореть, а начинает вырабатывать пиролизный газ, который попадает во вторую топку и при контакте с кислородом воспламеняется. Такой вариант функционирования котла может быть двух основных видов: набор установленной мощности, а также ее поддержание.
Топливо для газогенераторного котла
Основным видом топлива для твердотопливного котла является дерево. Реже может применяться торф, каменный и бурый уголь, пеллеты.
Показатели сгорания полной загрузки топки котла зависят от вида топлива. Так, время прогорания для наиболее популярного топлива, следующее:
- Мягкая древесина полностью прогорает за 5 часов, а твердая – за 6;
- Бурый уголь способен полностью прогореть за 8 часов;
- Показатель горения каменного угля составляет 10 часов.
Где установить котел в своем доме
Что касается выбора места установки твердотопливного котла, то для него желательно выделить отдельную комнату, которая будет отделана огнеупорными материалами. В комнате обязательно должно быть окно с выходом на улицу, а также пожарный выход и система вентиляции. Площадь самого помещения, где будет установлен такой тип котла должна быть не менее 7 квадратных метров. Кроме того, в ней обязательно должен быть предусмотрен дымоход.
Использование такого типа котла даст возможность полноценно отопить любое помещение, причем его газификация является необязательным условием. За счет принципов своей работы пиролизный котел является отличным решением для системы отопления дачного домика.
Благодаря своей энергонезависимой системе работы, этот котел может использоваться и в тех домах, где существует проблема с их энергообеспечением.
Суть его работы заключается в том, что в одну топку помещается твердое топливо (дрова, уголь), а другая в это время остается пустой. За счет воздействия высокой температуры и недостатка кислорода дрова в топке не горят, а разлагаются на пиролизный газ и древесный уголь.
Можно ли сделать пиролизный котёл самостоятельно
Пиролизный котёл, изготовленный в домашних условиях
Многие считают, что подключение и настройка такого сложного устройства как пиролизный котёл представляет собой сложный процесс, который смогут произвести только специалисты. Однако, как часто показывает практика, установка такого котла производится намного легче, чем газового котла отопления. Кроме того, что существует традиционная схема подключения пиролизного котла, произведённого серийно, существуют различные схемы, позволяющие не только самостоятельно подключить, но и изготовить газогенераторный котёл своими руками.
Прежде чем покупать пиролизный котёл промышленного производства и привлекать к его подключению специалистов, услуги которых стоят не дёшево, стоит просчитать предстоящие расходы. Как правило, устройство отопительного котла своими силами обойдётся на половину дешевле, не говоря уже о тех случаях, когда вы сможете изготовить такой котёл самостоятельно. Сейчас можно найти готовые чертежи пиролизного котла, а можно, проявив некоторую фантазию, изготовить схему котла самостоятельно. Кстати, некоторые устройства, разработанные домашними умельцами, значительно превосходят те модели, которые собираются в условиях производства.
В частности, стоит отметить котлы Blago, разработчиком которых является Ю.П.Благодаров. Основным достижением конструктора стал главный упор на обеспечение естественной тяги, что обеспечивает более длительное горение и максимальный экономический эффект – КПД таких котлов гораздо выше даже самых эффективных котлов, изготавливаемых промышленным способом. Этому же способствуют и некоторые конструктивные элементы (перемычки), позволяющие сохранять тепло.
Схемы подключения пиролизных котлов
Существует большое количество схем подключения пиролизных котлов, среди которых можно выделить простые системы, а также системы, предусматривающие наличие специальных аккумулирующих ёмкостей, которые в экстренном случае способны обогревать помещение на протяжении двух суток. Таких схем не менее сорока, но неизменными всегда являются, помимо самого котла, элементы обвязки котла. К их выбору надо подходить крайне серьёзно.
Для того чтобы обеспечить эффективную работу котла важно правильно подобрать трубы, фитинги, фильтры, отводы и обратные клапаны, представляющие особый интерес в плане безопасности. Немалое значение имеет выбор циркуляционного насоса и бака-расширителя. Что касается насоса, то стоит обратить внимание на устройства немецкого производства. Они стоят несколько дороже, но являются более долговечными и имеют лучшие показатели относительно производительности.
Когда все элементы системы отопления подобраны, можно приступать к монтажу котла по одной из имеющихся схем. Можно для этого привлечь специалистов, но гораздо дешевле выполнить все работы самостоятельно, ведь стоимость монтажных работ часто превышает стоимость котла и элементов обвязки котла вместе взятых. Однако стоит отметить, что для этого надо иметь определённые навыки, и не стоит забывать о той степени опасности, которую таят в себе котлы отопления, даже такие безопасные, как газогенераторные котлы.
В настоящее время дровяное отопление все чаще конкурирует с торфяным. Этот вид топлива выпускают в виде прессованных брикетов. Стоит он ощутимо дешевле каменного угля, а в загрузке гораздо удобнее.
Что такое пиролизный котел длительного горения
Современные котлы, работающие на твердом топливе, все чаще, в своей работе используют процесс пиролиза. Принцип работы отопительного оборудования, основанный на способности древесины, при сгорании, выделять большое количество углекислого газа.
Пиролизный котел длительного горения аккумулирует тепло, получаемое в процессе сжигания топлива из древесины или ее отходов, и дожига выделяемого газа.
Согласно статистическому отчету, относительно продаж пиролизных моделей отопительного оборудования, наиболее востребованными остаются котлы европейских производителей. На популярность не влияет даже высокая стоимость моделей, большая, чем на отечественные аналоги, в 2-3 раза.
Рейтинг пиролизных котлов возглавляют немецкие, чешские и австрийские теплогенераторы. Российская и украинская продукция, несколько уступает по популярности европейской.
Короткий обзор пиролизных котлов отопления длительного горения на твердом топливе, помогает выявить модели, востребованные отечественным потребителем:
-
Немецкие котлы – лидерство по популярности занимают немецкие Buderus, Viessmann, HDG. В ассортименте представлены как полностью автономные котлы, так и оборудование с ручным управлением.
Сколько стоят пиролизные котлы
Чтобы подобрать пиролизный котел, требуется учитывать не только технические характеристики и производительность, но также его себестоимость и затраты на дальнейшее обслуживание.
Котлы небольшой мощности, до 20 кВт, в зависимости от производителя, стоят от 60 до 350 тыс. руб. Дороже всего обходятся немецкие Будерус и Висман.
Отечественные Термофор и Буржуй-К, относятся к средней ценовой категории. Чешские Wattek стоят дорого, практически как немецкие аналоги, что несколько ограничивает их популярность.
