Ключевой целью пиролизного отопительного оборудования является создание оптимальных условий для максимального выделения углекислого газа, которые включают высокую температуру и ограниченный доступ воздуха.
Пиролизный котел своими руками: устройство, схемы, принцип работы
Понятие «пиролиз» отражает процесс, в ходе которого происходит замедленное сжигание твёрдого топлива с образованием газообразных продуктов. Несмотря на то что данная терминология может казаться сложной и специализированной, на практике создание пиролизного котла собственными руками оказывается достаточно простым делом. Самодельные устройства такого типа все чаще встречаются у домашних умельцев.
Причина этого в том, что газогенераторные котлы, работающие на древесине, более просты в обслуживании и зачастую показывают более высокий уровень эффективности и экономичности по сравнению с другими аналогичными устройствами. В данной статье мы детально разберем принцип работы пиролизного котла, а также рассмотрим, что именно потребуется для его изготовления.
Принцип действия пиролизных котлов
Котлы отопительных систем, использующие в качестве топлива твёрдые горючие материалы, не только относятся к традиционным системам, но также включают в себя пиролизные конструкции, которые чаще всего называют газогенераторами.
Для более глубокого понимания принципа работы домашних пиролизных котлов разумно начать с изучения устройства таких систем. Фокусируясь на особенностях топки, которая составляет основную часть нагревательной конструкции, можно constater, что рабочая область топливной камеры пиролизного котла делится на две специализированные камеры.
Структура пиролизного котла в разрезе: 1 – загрузочная камера (пассивная), в которой протекает процесс пиролиза (неполного сгорания); 2 – камера для сгорания газа (активная), получаемого в процессе пиролиза.
В одну из таких камер загружается твёрдое топливо – это могут быть дрова, пеллеты, брикеты и подобные материалы. В этой области начинается первичный процесс горения твёрдого топлива при ограниченном поступлении воздуха. В таком состоянии топливо не сгорает, а лишь тлеет. Газы, образующиеся в результате медленного горения, направляются во вторую, активную область, где интенсивно сгорают при достаточном количестве воздуха.
Технологически процесс сжигания осуществляется при помощи простой конструкции. Разделение двух камер внутри общей системы происходит с использованием колосниковой решётки и устройства для подачи воздуха. Верхний уровень камеры представляет собой пассивную область сушки, а нижний – активную часть. Здесь важно учитывать конструктивную особенность – верхнюю подачу воздуха в топливную камеру, что называется верхним дутьем.
Эта конструкция и служит отличительной чертой газогенераторного котла в противовес традиционным однокамерным моделям с нижней подачей воздуха.
На схеме показан классический воздушный насос, который часто ошибочно называют вентилятором, однако в техническом плане это неточное определение. Данный элемент является критически важным для обеспечения эффективной работы котла.
В технологическом плане одним из основных моментов при проектировании пиролизных котлов является организация принудительной тяги. Конструкция двухкамерной топки создает высокое аэродинамическое сопротивление, что делает установку воздушного насоса необходимой для нормальной работы оборудования.
Как функционирует котёл на практике?
Для наглядного понимания практического применения пиролизного котла можно проследить пошаговый процесс его работы:
- Загрузка дров – укладка на колосник верхней области камеры.
- Поджиг топлива и запуск в работу дымового насоса.
- Образование древесного газа при температуре в диапазоне 250-850 °С.
- Переход образованного древесного газа в нижнюю область топки.
- Сгорание древесного газа при дополнительной подаче воздуха.
Полученное в нижней части топливной камеры тепло используется для нагрева теплоносителя, который может быть как водным, так и воздушным. Это позволяет эффективно распределять тепло по помещению.
1 – активная камера; 2 – вход холодной воды; 3 – подача вторичного воздуха; 4 – дымоход; 5 – патрубок выхода; 6 – дроссельная заслонка; 7 – выход горячей воды; 8, 9 – датчики температуры; 10 – терморегулятор; 11 – доступ к загрузочной камере; 12 – подача первичного воздуха; 13 – загрузочная камера; 14 – воздушный насос; 15 – тепловая система с теплообменником; 16 – форсунка для первичного воздуха; 17 – дверь активной камеры для доступа и чистки.
Если взглянуть на все существующие формы домашних котлов на твёрдом топливе, можно заметить, что главной альтернативой пиролизному котлу является традиционный котёл, который отличается тем, что в его конструкции используется одна неразделённая топка с принципом нижней подачи воздуха в процесс горения. Однако такая система считается менее эффективной и экономичной, в основном из-за быстрого сгорания топлива.
Пиролизный котёл демонстрирует коэффициент полезного действия на уровне 85-95% при работе на максимальной нагрузке, однако стоит отметить, что КПД значительно снижается при уменьшении нагрузки ниже 50%. Именно поэтому производители пиролизных устройств настоятельно рекомендуют эксплуатировать такие установки в условиях максимальной загрузки.
Это же правило применимо и для самодельных конструкций, создаваемых с учетом стандартных принципов пиролиза и условий эксплуатации.
Заметим также, что эксплуатационные требования к пиролизного оборудования весьма строгие и включают в себя следующие условия:
- обязательное наличие воздушного насоса;
- влажность используемого топлива не должна превышать 25-35%;
- нагрузка на котёл должна составлять не менее 50% его номинальной мощности;
- температура обратного теплоносителя не должна быть ниже 60 °С;
- использование только крупного горючего материала.
Несмотря на дороговизну промышленно изготавливаемых пиролизных систем и оборудования, растущая популярность самодельных вариантов объясняется не только экономиёй, но и возможностью создания индивидуального устройства, которое может превосходить по качеству заводские аналоги.
В непосредственной близости к теплообменнику, на верхнем уровне, устанавливается дроссельная заслонка. Этот элемент оборудован рукояткой и также приваривается к конструкции. Крайняя часть дросселя закрывается металлическим листом с выходом под дымовую трубу.
Принцип работы пиролизного котла
Основное отличие пиролизного котла от традиционного твердотопливного представлено наличием двойной топки, что значительно увеличивает его эффективность.
Суть функционирования данной системы состоит в том, что одно отделение топки заполняется твёрдым топливом, таким как дрова или уголь, в то время как другое остаётся пустым. Под воздействием высокой температуры и нехватки кислорода твёрдое топливо не просто горит, а распадается на пиролизный газ и древесный уголь.
Образуемый пиролизный газ перемещается во вторую топку и смешивается с кислородом, где мгновенно воспламеняется, обеспечивая тем самым нагрев теплоносителя в системе отопления.
К числу основных преимуществ пиролизного котла можно отнести:
Несмотря на все плюсы, у данного типа котлов есть и недостатки, среди которых:
- высокая стоимость самого оборудования;
- зависимость от электроэнергии;
- строгие требования к качеству используемого топлива.
Тем не менее, газогенераторный котел может работать также в энергонезависимом режиме, благодаря добавлению вспомогательных устройств, таких как вентилятор и дымосос, которые позволяют управлять процессами горения и дымоудаления. Таким образом, топка делится на две зоны: одна предназначена для сжигания твёрдого топлива.
Когда уровень кислорода недостаточен, твёрдое топливо начинает производить пиролизный газ, который затем попадает во вторую камеру, где в результате контакта с кислородом воспламеняется. Существуют два основных способа функционирования котла: первая – это набор установленной мощности, вторая – поддержание этой мощности в процессе работы.
Топливо для газогенераторного котла
Наиболее распространённым видом топлива для твердотопливных котлов является древесина. Однако также могут использоваться торф, каменный и бурый уголь, пеллеты и другие биомассы.
Параметры сгорания при полной загрузке топки зависят от специфики используемого топлива. Например, продолжительность горения для наиболее популярных форм топлива составляет следующее:
- мягкая древесина полностью сгорает за 5 часов, в то время как для твёрдой древесины этот процесс занимает около 6 часов;
- бурый уголь требует около 8 часов для полного выгорания;
- каменный уголь демонстрирует время горения порядка 10 часов.
Где установить котел в своем доме
При выборе места для установки твердотопливного котла рекомендуется выделить специальное помещение, отделанное огнеупорными материалами. Это помещение должно в обязательном порядке иметь окно с выходом на улицу, пожарный выход, а также полноценную систему вентиляции. Площадь комнаты, в которой планируется установка котла, должна составлять не менее 7 квадратных метров. Также нужно учитывать необходимость установки дымохода.
Использование пиролизного котла сделает возможным полноценное отопление любого помещения, при этом газификация не является обязательным условием. Благодаря принципам своей работы, пиролизный котел является отличным решением не только для загородных домов, но и для дач.
Благодаря своей энергонезависимой системе работы, данный котел также может использоваться в домах с недостаточным обеспечением электроэнергией, что делает его универсальным решением для различных условий.
Суть работы пиролизного котла заключается в следующем: в одну из камер помещается твёрдое топливо (дрова, уголь), в то время как другая остаётся пустой. В условиях высокой температуры и недостатка кислорода, дрова не сгорают целиком, а распадаются на пиролизный газ и древесный уголь.
Можно ли сделать пиролизный котёл самостоятельно
Пиролизный котел, произведенный в условиях домашней мастерской.
Существует мнение, что установка и настройка такого сложного устройства, как пиролизный котел, является задачей, посильной только профессионалам. Однако на практике процесс установки данного устройства оказывается значительно проще, чем установка газового котла. Существует традиционная схема подключения пиролизного котла, произведенного на заводе, а также различные схемы, позволяющие не только подключить, но и изготовить газогенераторный котёл своими руками.
Прежде чем принимать решение о покупке пиролизного котла и вызове специалистов для его установки, стоит провести расчеты предполагаемых затрат. В большинстве случаев, изготовление отопительного котла своими силами может обойтись в полтора раза дешевле, не говоря уже о ситуациях, когда вам удастся создать такой котёл полностью самостоятельно. В настоящее время доступны готовые чертежи пиролизного котла, а также возможно создать схему котла, проявив собственную креативность. Примечательно, что некоторые устройства, разработанные домашними умельцами, могут значительно превосходить по качеству те, что массово производятся на заводах.
Особое внимание стоит уделить котлам, разработанным Ю.П. Благодаровым, известного в этой области. Одним из ключевых аспектов, на который сделал акцент данный конструктор, является создание условий для естественной тяги, что, в свою очередь, обеспечивает более длительное горение и наилучший экономический эффект – коэффициент полезного действия (КПД) таких котлов обычно намного выше, чем у аналогичных промышленных моделей. Дополнительные конструктивные элементы, такие как перемычки, также способствуют сохранению тепла.
Схемы подключения пиролизных котлов
На сегодняшний день существует множество схем подключения пиролизных котлов, которые можно условно разделить на простые и более сложные решения, включая системы с аккумулирующими ёмкостями. Эти емкости позволяют поддерживать теплоснабжение помещения в течение суток при отсутствии подачи энергии. Всего доступно более сорока различных схем, однако неизменными остаются основные компоненты, такие как сам котел и элементы обвязки. Их выбор должен основываться на принципах надежности и эффективности.
Для обеспечения эффективной работы котла важно правильно подбирать такие элементы, как трубы, фитинги, фильтры, отводы и обратные клапаны, с особым вниманием следует подойти к выбору циркуляционного насоса и бака-расширителя. В частности, предпочтение стоит отдавать насосам германского производства, которые, несмотря на более высокую цену, отличаются долговечностью и надежными показателями производительности.
После того как все составляющие системы отопления подобраны, можно перейти к монтажу котла в соответствии с одной из доступных схем. Привлечение специалистов в этом случае может показаться дорогим и нецелесообразным, поскольку стоимость монтажных работ иногда превышает расходы на котел и все необходимые элементы обвязки в совокупности. Тем не менее, для самостоятельного выполнения монтажных работ необходимы определённые навыки, и не следует забывать о потенциальных рисках, связанных с эксплуатацией любых отопительных котлов, даже если они считаются безопасными, такими как газогенераторные модели.
На сегодняшний день дровяное отопление все более активно конкурирует с торфяным. Этот вид топлива, выпускаемый в виде прессованных брикетов, является более доступным вариантом по цене, чем каменный уголь, а в процессе загрузки – намного удобнее.
Что такое пиролизный котел длительного горения
Современные котлы, использующие твердое топливо, всё чаще применяют пиролизный процесс в своей работе. Принцип работы таких систем базируется на способности древесины выделять значительное количество углекислого газа в ходе сгорания.
Пиролизный котел длительного горения аккумулирует тепло, генерируемое в процессе сжигания древесины или её отходов, и обеспечивают полное дожигание выделяемого газа.
По статистическим данным, касающимся продаж пиролизных моделей отопительного оборудования, можно отметить, что наиболее востребованными остаются котлы, произведенные в Европе. Никакие факторы, включая высокую цену этих моделей, которая может в 2-3 раза превышать стоимость отечественных аналогов, не снижают их популярности.
Наиболее высоким спросом пользуются пиролизные котлы от немецких, чешских и австрийских производителей. Продукция из России и Украины несколько уступает этим моделям по популярности на рынке.
Обозревая пиролизные котлы длительного горения, можно выделить те модели, которые пользователи предпочитают в нашей стране:
- Немецкие котлы — лидеры по популярности занимают марки Buderus, Viessmann, HDG. Их ассортимент включает как полностью автономные модели, так и устройства с ручным управлением.
Сколько стоят пиролизные котлы
При подборе пиролизного котла следует учитывать не только его технические параметры и производительность, но и общий бюджет, который включает в себя первоначальные затраты, а также расходы на дальнейшее обслуживание.
Котлы небольшой мощности, примерно до 20 кВт, в зависимости от марки обойдутся покупателю в диапазоне от 60 до 350 тысяч рублей. При этом немецкие бренды, такие как Buderus и Viessmann, могут иметь самую высокую цену.
Российские модели, такие как Термофор и Буржуй-К, относятся к средней ценовой категории. Чешские котлы марки Wattek стоят практически столько же, сколько и их немецкие собратья, что несколько ограничивает их популярность в нашей стране.
