Почему пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром, пользуются всё большей популярностью?

Твердотопливные дровяные и угольные котлы по популярности уступают только газовым. При этом они имеют один серьезный недостаток — загрузку топлива необходимо проводить несколько раз в сутки. При обычном сгорании дров КПД котлов не превышает 75%, и часть горючих веществ просто улетает в трубу. Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром гораздо практичнее и эффективнее.

Принцип работы

Свое название котлы длительного горения взяли от происходящего в них процесса — пиролиза. Сгорание дров происходит в несколько этапов: сначала древесина нагревается и начинает обугливаться, при этом из ее волокон происходит выделение влаги, оксидов углерода, азота, водорода — из них и состоит дым. Большая часть этих веществ при доступе кислорода горит ярким пламенем. Температура его намного выше, чем на поверхности поленьев.

При ограниченном поступлении кислорода дрова еле тлеют, и газы улетучиваются без сгорания, этот процесс сопровождается сильным выделением дыма, который содержит большое количество сажи, угарного газа, соединений серы, азота и водорода. За эту особенность их называют газогенераторами.

В пиролизных агрегатах, в отличие от обычных печей, процесс горения разбит на два этапа: в одной зоне котла древесина нагревается до разложения, в другой при нагнетании воздуха вентилятором сгорают пиролизные газы. Разделение процессов позволяет добиться более полного сгорания топлива и его компонентов, в результате меньше образуется зола, а дым на выходе имеет температуру менее 150 градусов и практически не содержит вредных веществ, загрязняющих атмосферу.

Тление дров — процесс длительный, поэтому время сгорания топлива в газогенераторах составляет от 12 до 24 часов. Для сравнения, обычные твердотопливные модели могут работать без дозагрузки максимум 6 часов. Этим обусловлено удобство обслуживания котлов длительного горения: к ним можно подходить один раз в день.

Видео: особенности и принцип работы газогенератора

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.

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.

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.

[blockquote_gray]Как обогреть квартиру или дом с помощью тёплого пола, читайте здесь
А если интересуетесь нестандартными методами отопления дома, то советуем познакомиться с принципами работы тепловых насосов: https://gidpopechkam.ru/obogrevateli/teplovye-nasosy-princip-dejstviya.html[/blockquote_gray]

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.

[attention type=yellow]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.[/attention]

Достоинства и недостатки

По сравнению с другими твердотопливными отопительными агрегатами, пиролизные котлы имеют ряд достоинств:
• полное сгорание топлива, и, как следствие, экономия дров, уменьшение количества золы и сажи;
• пожарная безопасность — топливная камера герметична, а дымоход не нагревается до опасных температур;
• длительная работа на одной загрузке — нет необходимости постоянно следить за уровнем дров и подкладывать их;
• автоматическое регулирование режима горения за счет вентиляторов, формирующих тягу и подающих воздух;
• использование дров большого диаметра и длины.

Не лишены они, впрочем, и недостатков, большая часть которых решается правильной установкой и эксплуатацией:
• пиролизные котлы имеют довольно высокую цену по сравнению с обычными твердотопливными;
• из-за необходимости работы вентиляторов они энергозависимы, и в местах с частым отключением электроэнергии необходимо предусмотреть дополнительный источник питания, например, генератор;
• для эффективной работы необходимы сухие дрова, в противном случае в пиролизных газах будет слишком много водяных паров, что приведет к их неполному сгоранию, снижению КПД и даже погасанию котла;
• котел необходимо загружать до номинальной мощности, иначе температура дыма снизится, начнется образование конденсата на стенках топочной камеры и дымохода, что приведет к их загрязнению сажей и коррозии;
• требуется правильное устройство подключаемой системы отопления — на входе в рубашку котла температура теплоносителя не должна быть ниже 60 градусов Цельсия, чтобы избежать конденсатообразования и низкотемпературной коррозии.

Обзор моделей и цены

Покупателю порой сложно разобраться в огромном ассортименте отопительных агрегатов, поэтому имеет смысл рассмотреть наиболее популярные модели газогенераторных котлов.

Печь булерьян с водяным контуром

Печи булерьян давно завоевали доверие и популярность у покупателя благодаря компактным размерам и высокому КПД. Булерьян по типу сжигания топлива — газогенераторная печь. Его бочкообразная топливная камера разделена по горизонтали на две части: в нижней происходит пиролиз, а в верхней — дожигание газов. Поступление воздуха регулируется заслонкой на дверце.

Видео: работа печи булерьян

https://youtu.be/eIQjp_Nflsg

Традиционная конструкция булерьяна подразумевает отопление одного или нескольких помещений с помощью воздуха, нагреваемого от стенок печи и доставляемая в разные помещения по воздуховодам. Однако в последние годы появились печи булерьян-аква, оснащенные водяным контуром. Он занимает около 70% поверхности корпуса и эффективно производит отвод тепла от стенок камеры в систему отопления.

Достоинства печи булерьян с водяным контуром:

• высокая скорость нагрева системы отопления;
• равномерная теплопередача, исключены резкие перепады температуры воды и закипание, булерьян можно использовать в системах с естественной циркуляцией;
• сама печь компактна и проста в установке;
• цена булерьяна ниже, чем у пиролизных котлов;
• широкий ряд моделей разной мощности позволяет подобрать отопительный прибор для любого помещения.

Эксплуатация печи подразумевает выполнение некоторых требований:

• дрова должны быть сухими, допускается использование пеллет и брикетов;
• дымоход печи должен создавать хорошую тягу и иметь прочистные элементы, так как дымовые газы в печи часто прогорают не полностью, и на стенках трубы оседает сажа.

[attention type=green]Цена на печи Булерьян-аква, в зависимости от мощности, колеблется в диапазоне от 16 до 46 тысяч рублей.[/attention]

Пиролизные котлы «Траян»

Котлы компании «Траян» с легкой руки покупателей получили неофициальное название троян. Они представляют собой газогенераторы с нижней загрузкой и мощностью от 10 до 30 кВт в зависимости от модификации. Корпус выполнен из стали, во фронтальной части его расположена загрузочная дверца, а также заслонка зольника и прочистная дверка камеры дожига.

В верхней части корпуса находится дымовой патрубок, штуцер для подключения выходной трубы системы отопления и механический регулятор тяги, соединенный с заслонкой зольника цепочкой. Входной штуцер находится в задней части котла.

Достоинства котла:

• высокая производительность при малом расходе дров;
• энергонезависимость — в котле нет вентиляторов;
• агрегат оснащен встроенным аварийным контуром, позволяющим избежать закипания и гидроудара в системе;
• троян можно оснастить дополнительным электрическим ТЭНом для поддержания температуры в системе во время перерывов в топке.

Ниже подробное видео: котел «Троян»

[attention type=green]Цена на котлы Троян, в зависимости от модели — от 45 до 70 тысяч рублей.[/attention]

Шахтный котел Стропува

Один из наиболее популярных представителей газогенераторов с верхней загрузкой, мощность котлов от 8 до 40 кВт. Он имеет корпус цилиндрической формы, внутри которого размещена цилиндрическая топка. Все пространство между корпусом и топкой является водяной рубашкой. Топливо загружается через дверку, расположенную в верхней трети котла. Снизу находится зольник для чистки камеры.

Необходимый для горения воздух подается через телескопическую трубу прямо к верхнему слою дров. Заслонка регулируется биметаллическим элементом. При прогорании и опускании дров труба постепенно увеличивается. После окончания топки труба поднимается специальным тросом.

Достоинства котлов Стропува:

• длительный режим горения без загрузки — до 5 суток при использовании угля;
• высокий КПД — до 90%;
• безопасность — при перегреве котел не взорвется, возможная деформация стенок происходит внутрь котла, что позволит избежать утечки и ожогов;
• независимость от электроснабжения — регулировка осуществляется механически;
• компактные габариты даже у котлов большой мощности.

Видео: котлы Стропува шахтного типа

Котлы длительного горения — новое слово в производстве отопительных агрегатов. Их конструкция все время совершенствуется, при этом повышается КПД, увеличивается безопасность и простота использования, цена становится доступнее. Установка пиролизного котла в частном доме — шаг к комфорту и экономии.