Принцип работы пиролизного котла

Отапливать частный дом можно по-разному. Одним из популярных способов является использование твердотопливных котлов прямого горения. Но сегодня, вы можете приобрести его более продвинутую версию, а именно пиролизный (газогенераторный) котел. Как понятно из названия, в основе его работы лежит пиролиз – химический процесс разложения древесины на древесный уголь и газ, во время которого выделяется большое количество энергии в виде тепла.  Он позволяет использовать весь потенциал дров, обеспечив максимальной высокий КПД котла с минимальным присмотром за ним со стороны хозяина.

Особенности конструкции

Для того, чтобы выделить пиролизный газ и сжечь его, получив необходимое тепло, в конструкции твердотопливного котла длительного горения предусмотрены следующие компоненты.

1. Основная камера. Классическая топка. Предусмотрена для загрузки дров и их сжигания. В зависимости от ее размеров, могут варьироваться размеры пиролизного котла. Топка может располагаться как снизу, так и сверху, имеет дверцу, которая во время работы котла обязательно находится в закрытом состоянии.
2. Дополнительная камера. Предназначена для поступления и дожигания газа, выделяющегося в процессе пиролиза. Он генерируется в основной камере. Дополнительная камера также оснащена дверкой для того, чтобы ее можно было чистить. Соединена с основной камерой специальным каналом, через который в нее поступает газ.
3. Зольник. Нижняя часть топки, куда падает зола. Оборудован выдвижным ящиком для удобства очистки. Открытием и закрытием крышки зольника регулируется подача кислорода в основную камеру, а следовательно, и интенсивность горения дрова.
4. Термостат. Отвечает за контроль подачи кислорода в нужном количестве, регулирует крышку зольника с помощью цепного привода. Установлен в верхней части котла.
5. Устройства подачи воздуха. Находятся в дополнительной камере и обеспечивают доставку кислорода, необходимого для дожигания газа, через калиброванные отверстия под давлением.

Это основные элементы, которые можно увидеть сразу, посмотрев чертежи любого пиролизного котла. Внешняя оболочка выполняется из стали высокого качества, где расположены каналы для теплоносителя, который нагревается обеими топками. Контроль температуры воды и давления производится прибором, размещенным на фронтальной панели. Кроме того, котел имеет контур аварийного охлаждения, который предохраняет его от перегрева. При желании его в дальнейшем можно использовать как контур ГВС, организовав источник горячей воды для хозяйственных нужд.

Дымоход необходим такой же, как и для классических твердотопливных агрегатов. Должна быть хорошая тяга для работы котла, если в нем не предусмотрен вентилятор или дымосос. Она обеспечивается за счет большой длины наружной части дымохода. Принудительная тяга, которую создают вентилятор или дымосос, работает от электрической сети. Она повышается эффективность котла, так как быстро прогревает камеру сгорания и ускоряет процесс выделения газа.  С ней настройка пиролизного котла происходит автоматически. Тем не менее агрегат с естественной тягой считается более надежным в эксплуатации и не нуждается в электроэнергии для работы, что может иметь большое значение, если в регионе часто бывают перебои с электричеством.

Также пиролизные котлы высокой ценовой категории могут иметь в комплектации программаторы, с помощью которых выставляется требуемый режим отопления. Но вне зависимости от устройства пиролизного котла долгого горения часть дымохода, которая выходит на улицу, рекомендуется утеплить дополнительно. Из-за того, что температура выходящих дымовых газов довольно низкая (до 150⁰С), велика вероятность выпадения конденсата и, как следствие, скорейшего разрушения материала трубы.

Как работает пиролизный котел

Сначала в основную камеру загружаются дрова и поджигаются любым удобным способом, обычно спичками. В это время, термостат максимально открывает крышку зольника, обеспечивая подачу кислорода к дровам, чтобы они разгорелись. Когда они полностью просохли, и температура в камере поднялась свыше 200⁰С, термостат прикрывает дверцу заслонки, снижая подачу кислорода до минимума. Дрова переходят в режим тления, и начинается процесс выделения древесного газа. Он поднимается по каналу и попадает в дополнительную камеру. В это время кислород продолжает поступать, но уже проходя длинный путь от дверцы зольника до дополнительной камеры успевает нагреться от горячей стенки топки. Кислород поступает в устройства подачи воздуха, из которых через калиброванные отверстия подается под давлением в камеру, вступает в термохимическую реакцию с пиролизными газами и воспламеняет их. При этом сгорают не только сами газы, но и мелкие частицы, благодаря чему выходящий из трубы дым содержит гораздо меньше оксидов углерода, азота и частиц золы. Об этом свидетельствует и цвет дыма – белый или светлый с желтым оттенком. Поэтому твердотопливные котлы длительного горения считаются более экологичными.

После того, как все газы были сожжены, термостат снова открывает крышку зольника на полную и оставшиеся угли сгорают полностью. Либо, если там еще есть дрова, то тогда поджигается следующая партия, которая опустилась вниз благодаря тому, что нижний слой поленьев сгорел. Таким образом, теплоноситель, которые циркулирует по всему периметру котла и собирает тепло от всей его поверхности, нагревается в целых три этапа: когда горят дрова, горит газ и догорают угли. Именно поэтому, твердотопливные котлы длительного горения считаются лучшими из лучших. Такая схема работы пиролизного котла позволяет обеспечивать КПД минимум в 85%, а с принудительной тягой его значение вырастает до 93%. 

Виды топлива

Большинство производителей указывают в качестве топлива только дрова, так как они наиболее эффективны в производстве газов. Собственно они, и обеспечивают высокий КПД. При этом дрова должны быть практически сухими, влажность должна быть не более 25%, а лучше меньше. Если загрузить в топку сырые дрова, то из них интенсивно будет выделяться водяной пар, который смешиваясь с выделяемым газом, уменьшает, концентрацию горючего для пиролизного сжигания. Например, если мы возьмем 1 кг дров с влажностью 20%, то пиролизный котел будет работать с мощностью 4 кВт, а если 1 кг влажностью 50%, то с мощностью 2 кВт. Что касается вида дрова, то обычно используются березовые или из хвойных пород. В случае с последними необходимо время от времени чистить стенки топки от смолы и дегтя, чтобы они также не ухудшали качество горючего. Дополнительно в качестве топлива можно использовать пелеты, уголь, древесные опилки и торфяные брикеты, но только дополнительно. Они должны составлять не более четвертой части от всего загружаемого в основную камеру топлива, чтобы КПД не упал.

Плюсы и минусы пиролизных котлов

Они обладают целым рядом достоинств.

1. Высокий КПД. Как мы уже отмечали выше, он может доходить до 93%.
2. Длительный процесс горения. Он составляет 12 часов, что позволяет загружать дрова в топку всего лишь два раза в день.
3. Экологичность. В атмосферу выбрасывается в три раза меньше углекислого газа и азота по сравнению с твердотопливным котлом прямого горения.
4. Экономичность. За счет того, что топливо используется более эффективно, его расхода на 100 кв. м в помещении с высотой потолков до 3 м составляет 10-11 кг в сутки.
5. Регулируемость. Мощность пиролизного котла можно регулировать в диапазоне от 30 до 100%, при этом обогрев помещений происходит в течение получаса.
6. Простое обслуживание. Проводить его полную чистку приходится нечасто, золы образуется очень мало. Но организовать генеральную уборку можно без проблем, так как во всем камерам и зольнику (есть выдвижной ящик) обеспечен свободный доступ.
7. Автономность (агрегаты с естественной тягой).  Не зависит от наличия газа или электричества в качестве источника питания.

Также к преимуществам можно отнести тихую работу оборудования даже при наличии вентилятора и дымососа.

Из недостатков можно выделить зависимость от электросети в случае с агрегатами с принудительной тягой, а также высокую стоимость самого оборудования и установки. Однако, учитывая, все плюсы, то повышенные расходы на покупку и монтаж довольно быстро окупаются. Если говорить о том, какой котел длительного горения лучший, то среди отечественных компаний сложно выделить лидеров – продукция по качественности находится на одном уровне. Из иностранных  предприятий популярностью пользуются газогенераторные котлы польского производителя Eko-Vimar Orlanski. Котлы компании представлены в большом разнообразии моделей, отличаются качественной сборкой, надежностью и долгим сроком службы.  В любом случае приобретение газогенераторного котла – это выгодное вложение средств, ведь он обеспечит вам комфорт в доме на долгие годы.