Роки йдуть, наука і техніка рухаються вперед, а тверді види палива як і раніше залишаються затребуваними. Спалювати дрова в традиційній печі або в буржуйки не надто ефективно, але ситуацію змінили піролізні котли опалення - агрегати відрізняються високим ККД і відносно простий експлуатацією.
Погодьтеся, це досить значні аргументи при облаштуванні автономного опалення. Якщо ви підшукуєте ефективний котел для будинку, то варто уважніше придивитися до піролізного котлам.
Ми розповімо, як влаштовані і працюють агрегати тривалого горіння, в чому їх техніко-експлуатаційні особливості, а також наведемо огляд найбільш рейтингових моделей вітчизняних і зарубіжних виробників.
Що таке піроліз
Дрова - це, мабуть, найперше паливо в людській історії. Практично кожному відомо, як швидко вони згорають на відкритому повітрі, і що тепла при цьому виділяється не так вже й багато. Але ситуація кардинально змінюється, якщо створити інші умови для процесу згоряння.
Так зване піролізного горіння здійснюється в закритих камерах. Туди завантажують дрова або інше тверде паливо подібного типу: пелети, тирса, відходи деревного виробництва і т.п.
Паливо підпалюють і потім скорочують кількість повітря, що надходить в камеру.
До піролізного котлам відносять всі твердопаливні теплогенератори тривалого горіння, переробні твердий тип палива 
Значну частину теплової енергії, яка постачається котлами тривалого горіння, дає процес згоряння піролізних газів 
У пірокотле складні хімічні сполуки розщеплюються на більш прості компоненти під впливом високої температури без застосування реагентів 
В результаті термічної обробки паливо виділяє газ, який простіше і легше горить. Тому піролізні котли відносять до розряду газогенераторних 
У піролізному агрегаті безперервно відбувається виділення величезної кількості теплової енергії, а відбиратися може тільки необхідний її обсяг 
Бажаючим зробити пірокотел власними руками слід врахувати, що через безперервно відбуваються високотемпературного горіння для виготовлення топки потрібна жаростійкий футерування 
За схемою горіння піролізні котли ділять на агрегати природного і примусового типу. Природні дешевше, але менш ефективні, ніж примусові, обладнані наддувом 
За специфікою обслуговування систем пірокотли діляться на одно- та двоконтурні. Перші призначені тільки для опалення, другі обслуговують опалення та ГВП
Як відомо, при горінні відбуваються окислювальні процеси, один з головних учасників яких - кисень, що міститься в повітрі. Якщо кисню мало, реакція сповільнюється і дрова згоряють повільно, фактично в таких умовах вони просто тліють. При цьому виділяється певна кількість теплової енергії, зола і горючий газ.
Процес піролізу на цьому не закінчується. Отриманий при спалюванні первинного паливо газ змішується з повітряними масами і також згорає. В результаті теплової енергії виділяє значно більше, ніж при роботі стандартних теплогенераторів.
Тому піролізні котли демонструють дуже пристойний ККД в порівнянні зі своїми чисто твердопаливними "побратимами", а також нерідко надають можливість помітно заощадити на опаленні.
Перевага опалювальної техніки цього типу полягає в тому, що принцип її роботи і пристрою відносно не складний. Кількість повітря, що надходить в камери згоряння, регулюється звичайної механічної заслінкою. Проста конструкція забезпечує надійність пристрою, поломки для піролізних котлів - явище нечасте.
Ця схема наочно демонструє всі етапи процесу піролізного горіння. Температура всередині пристрою може досягати 1200 ° С (+)
Ще один "плюс" піролізних котлів - тривалий період горіння. Повне завантаження пристрою паливом дозволяє не втручатися в процес протягом декількох годин, іноді і більше доби, тобто немає необхідності постійно підкидати дрова в топку, як це відбувається при відкритому горінні.
Звичайно, це не означає, що піролізний котел можна залишати без нагляду. Як і щодо іншої опалювальної техніки, тут є суворі правила техніки безпеки.
Варто пам'ятати, що піролізний котел знову не всеїдний - вологість палива повинна бути невисокою. Інакше частина дорогоцінної теплової енергії піде не на підігрів теплоносія, а на висушування палива.
Котли піролізного горіння, особливо виконані з чавуну, володіють значним фізичним вагою, тому вони завжди представлені тільки підлоговими моделями
При реалізації піролізного горіння паливо згорає майже повністю, чистити пристрій доведеться набагато рідше, ніж при експлуатації традиційного твердопаливного котла. Дрібну золу, отриману після очищення, використовують як добриво. Горіння палива в таких котлах здійснюється у напрямку зверху вниз.
Тому можливості для природної циркуляції повітря в топці помітно обмежені. Використання примусового нагнітання повітря за допомогою вентилятора значно покращує ефективність роботи пристрою, але при цьому робить котел енергозалежною, оскільки для роботи вентилятора необхідна електроенергія.
Пристрій і робота піролізного котла
Топка піролізного котла розділена на два відділення. У першій згоряють дрова, а в другій виробляється вторинне згоряння суміші піролізних газів і повітря. Відокремлює першу камеру від другої решітка, на яку і укладають паливо.
Повітря зазвичай нагнітається примусово за допомогою невеликого вентилятора. Хоча в невеликих моделях іноді для створення тяги використовують димосос.
На цій схемі представлено пристрій піролізного котла нижнього горіння. Дрова повільно згорають при малій кількості кисню і виділяють горючий газ (+)
Наявність примусової вентиляції можна вважати основною відмінністю піролізного котла від класичної твердопаливної моделі. Корпус пристрою складається з двох частин, вставлених один в одного. Простір між стінками заповнюють теплоносієм, роль якого традиційно виконує вода.
Спочатку в перше відділення топки піролізного котла завантажують паливо, потім включають вентилятор і підпалюють паливо. Утворені в результаті горючі гази переміщаються в друге відділення, змішуються з повітрям і згорають.
Температура горіння може досягати 1200 ° С. Вода, що знаходиться в зовнішньому теплообміннику, нагрівається і циркулює по системі опалення будинку. Залишки продуктів згоряння видаляються через димар.
На карб пристроїв, в роботі яких використовується піролізний принцип горіння, можна поставити відносно високу ціну. Звичайний твердопаливний котел коштує значно менше. Але в котлах тривалого горіння дрова згоряють практично повністю, чого про класичний котлі не скажеш.
До дров для піролізного котла висувають певні вимоги за розмірами і вологості. Детальну інформацію можна знайти в інструкції виробника
Вибираючи піролізний котел, слід пам'ятати, що недорогі моделі малої потужності зазвичай розраховані тільки під дрова. Дорогі модифікації здатні працювати на різних видах палива.
Причому завантажувати паливо в пристрій припаде до максимуму, зниження навантаження призводить до підвищеного утворення золи і сажі, а також негативно позначається на роботі агрегату в цілому.
Котли верхнього горіння
Один з варіантів піролізного пристрої - котел верхнього горіння. Принцип дії цих двох агрегатів дуже схожий.
Точно так же в топку завантажують велику кількість твердого палива низької вологості, повітря нагнітають примусово і забезпечують тління палива при зниженій кількості кисню. Засувку, яка регулює потік кисню, встановлюють в потрібному положенні.
Схема пристрою котла верхнього горіння. Топка такого котла має глухе дно, частинки продуктів горіння видаляються через димар (+)
Але котли тривалого горіння не мають ні зольника, ні колосника. Дно представляє собою глуху металеву плиту. Такі котли влаштовані так, щоб деревина горіла повністю, а час, що залишився в топці мала кількість золи видуває повітря.
Такі пристрої відрізняються високим ККД і також працюють при температурах понад 1000 ° С.
Основна особливість таких пристроїв - вони дійсно забезпечують тривалий термін роботи при повному завантаженні. Паливна камера в таких пристроях зазвичай виконана у формі циліндра.
У неї зверху завантажують паливо, зверху ж, по центру, нагнітається необхідний для горіння повітря.
В котлах верхнього горіння пристрій для нагнітання повітря - це рухливий елемент, який опускається вниз у міру прогорання дров
Таким чином здійснюється повільне тління верхнього шару палива. Паливо поступово згорає, його рівень в топці знижується. Одночасно змінюється і положення пристрою для подачі повітря в топку, цей елемент в таких моделях рухливий і він практично лежить на верхньому шарі дров.
Другий етап горіння здійснюється в верхній частині топки, яка відокремлена від нижнього відділення товстим металевим диском. Гарячі піролізні гази, що утворилися в результаті згоряння палива внизу, розширюються і переміщаються вгору.
Тут вони змішуються з повітрям і згорають, додатково передаючи теплообміннику солідну порцію теплової енергії.
Балка, що утримує диск, який розділяє камеру згоряння на дві частини, як і сам цей диск, в процесі роботи котла верхнього згоряння постійно знаходиться під впливом високої температури. Згодом ці елементи згорають, їх доведеться періодично замінювати.
На виході з другої частини паливної камери зазвичай встановлений регулятор тяги. Це автоматичний прилад, який визначає температуру теплоносія і в залежності від отриманих даних регулює інтенсивність руху горючого газу. Він захищає пристрій від можливого перегріву.
Варто відзначити, що зовнішній теплообмінник в таких котлах реагує на зміну швидкості циркуляції рідини в теплообміннику, тобто на коливання температури. На поверхні пристрою відразу ж утворюється шар конденсату, який викликає корозію, особливо якщо мова йде про сталевих котлах.
Переважно брати пристрій з чавуну, яке значно краще чинить опір подібній дії.
Хоча паливо в піролізних котлах тривалого горіння повинно згоряти без залишку, на практиці так буває не завжди. Часом попіл спікається, утворюючи частинки, які важко видалити за допомогою потоку повітря.
Якщо в топці накопичиться велика кількість таких залишків, може спостерігатися помітне зниження теплової віддачі агрегату. Тому котел верхнього горіння слід періодично все ж прочищати.
Особливість пристроїв цього типу в тому, що в міру згоряння палива його можна довантажувати, не чекаючи згоряння всієї закладки палива. Це зручно, коли потрібно позбутися від пального побутового сміття.
Існують також різновиди котлів верхнього горіння, які працюють не тільки на деревному паливі, але і на вугіллі. Складні вузли автоматичного управління в піролізних котлах цього типу відсутні, тому серйозні поломки спостерігаються вкрай рідко.
Конструкція котла верхнього горіння дозволяє завантажувати топку лише частково, якщо це необхідно. Однак в цьому випадку виконати розпал верхнього шару палива може бути не просто. Саме палива повинно бути підсушеним, дрова з відкритою дровітні для такого котла не підходять.
Паливо великих фракцій також не слід використовувати для цього виду техніки, тобто дрова доведеться обов'язково колоти на невеликі частини.
Особливості експлуатації газогенераторних котлів
Ефективність роботи піролізного котла багато в чому залежить від типу і якості палива. Технічно в топку можна завантажити не тільки деревину, а й вугілля, і навіть торф, більшість сучасних моделей котлів розраховані на використання декількох видів палива.
Деревина згорає приблизно за 5-6 годин, в залежності від сорту. Чим твердіше дерево, тим довше воно горить.
Сучасні моделі котлів піролізного горіння можуть працювати на різних видах деревного палива: дровах, брикетах, пелетах, вугіллі, торфі і т.п.
Близько десятої години піде на згоряння чорного вугілля, а така ж кількість бурого вугілля буде тліти протягом восьми годин. На практиці найвищу тепловіддачу пиролизная техніка демонструє при завантаженні сухим деревом. Оптимальними вважаються дрова вологістю не більше 20%, а довжиною близько 45-65 см.
Якщо доступу до такого палива немає, можна використовувати вугілля або інше органічне паливо: спеціальні брикети з тирси та пелети з деревини, відходи, отримані при обробці дерева, торф, матеріали з целюлозою і т.п.
Перед початком експлуатації котла слід уважно вивчити рекомендації виробника пристрою відносно палива.
В котлах піролізного горіння надходження повітря регулюється звичайними механічними засувками. Відсутність складної електроніки забезпечує високу відмовостійкість приладу
Занадто вологе паливо в таких пристроях неприпустимо. При його згорянні в топці утворюються додаткові водяні пари, які сприяють утворенню таких побічних продуктів, як дьоготь і кіптява.
Стінки котла забруднюються, тепловіддача знижується, з часом котел може навіть припинити роботу, згаснути.
Якщо використовувати для котла піролізного горіння дрова із занадто високою вологістю, всередині пристрою виникнуть умови для утворення дьогтю, який погіршить тепловіддачу пристрою і може привести до поломок
Якщо в топку закладено сухе паливо і котел налаштований правильно, піролізний газ, отриманий в результаті роботи пристрою, буде давати полум'я жовто-білого кольору. Таке горіння супроводжується незначним виділенням побічних продуктів згоряння палива.
Якщо колір полум'я забарвлений інакше, має сенс перевірити якість палива, а також налаштування приладу.
Піролізні гази, змішані з повітрям, горять рівним жовто-білим полум'ям. Якщо колір полум'я змінився, можливо, потрібно перевірити налаштування котла або якість палива
На відміну від звичайних твердопаливних пристроїв, перед завантаженням дров в піролізні котли, що працюють на твердому паливі, топку слід розігріти.
Для цього виконують такі кроки:
- Завантажують на дно топки дрібну суху розпалювання (папір, тріску і т.п.)
- Підпалюють її за допомогою факела з подібних матеріалів.
- Закривають дверцята камери згоряння.
- Дверцята завантажувальної камери залишають трохи прочиненими.
- Додають порції розпалювання в міру її згоряння.
- Процес повторюють до тих пір, поки на дні не утвориться шар тліючого вугілля.
До цього моменту топка вже прогрівається приблизно до 500-800 ° С, створюючи умови для завантаження основного палива. Не слід використовувати для розпалювання розпалювання бензин, гас або будь-які інші подібні рідкі речовини. Перед тим, як прогрівати топку котла тривалого горіння, слід переконатися, що пристрій готовий до експлуатації.
Характерна особливість котлів піролізного горіння - мала кількість золи і попелу, що полегшує процес очищення пристрою і його обслуговування
Для цього перевіряють наявність тяги, герметичність дверцят, справність запірних механізмів і регулювальної апаратури, наявність теплоносія в системі опалення і т.п.
Потім слід включити терморегулятор, щоб переконатися, що на прилад надходить напруга. Після цього відкривають шибер прямий тяги і вентилюють котел протягом 5-10 хвилин.
Огляд популярних моделей
Слід розуміти, що будь-який піролізний котел - це досить важкий агрегат, який не призначений для підвішування на стіну. Такі пристрої можна застосовувати як для опалення невеликого будинку, так і для просторих котеджів. Як і інші опалювальні агрегати, котли тривалого горіння відрізняються по потужності.
Вибираючи котел піролізного горіння, слід орієнтуватися на такі показники, як теплова потужність пристрою, розміри камери завантаження, наявність другого контура і т.п.
На цей показник зазвичай і орієнтуються покупці.
Серед популярних моделей такої техніки слід згадати:
- Atmos (Україна) - представлені пристроями, які можуть працювати і на дровах, і на вугіллі, потужність варіюється в межах від 14 до 75 кіловат.
- Attack (Словаччина) - здатні впоратися з обігрівом площ до 950 кв. м, деякі моделі здатні продовжувати роботу навіть при перебоях з електроенергією.
- Bosch (Німеччина) - високоякісна продукція відомого бренду, потужність варіюється в межах 21-38 кіловат.
- Buderus (Німеччина) представлена лінійками Elektromet і Logano, перша добре відома в Європі як класичний варіант піролізного котла, друга - більш сучасні версії, призначені для приватних будинків.
- Gefest (Україна) - високопотужні пристрої з ККД до 95%.
- КТ-2Е (Росія) спеціально розроблений для великих житлових приміщень, потужність агрегату становить 95 кіловат.
- Opop (Чехія) - відносно недорогі котли, надійні і довговічні, потужність 25-45 кіловат.
- Stropuva (виробництва Литви або України) з потужністю від семи кіловат цілком підійдуть для невеликого будинку, але в модельному ряді представлені і більш потужні пристрої.
- Viessmann (Німеччина) - ідеальний вибір для приватних домоволодінь, потужність стартує з 12 кіловат, застосування сучасних технологій дозволяє економити паливо.
- "Буран" (Україна) з потужністю до 40 кіловат ще один популярний варіант для власників великих котеджів.
- "Логіка" (Польща) високопотужні пристрої на 20 кіловат з легкістю обігрівають приміщення площею до 2 тис. Кв. м, це скоріше котел для промислових потреб: обігріву цехів, офісів, теплиць і т.п.
Вибираючи піролізний котел для приватного будинку, слід звернути увагу на моделі з двома контурами, щоб не тільки опалювати житло, а й забезпечити його автономним гарячим водопостачанням.
Теплообмінник для ГВП буває накопичувального або проточного типу. Для останнього варіанту використовують моделі котлів підвищеної теплової потужності.
При бажанні заощадити кошти, можна спробувати зробити піролізний котел своїми руками. Технологія його збірки описана в цій статті.
Висновки і корисне відео по темі
На цьому відео наочно зображений принцип роботи піролізного котла:
Докладний огляд роботи котла верхнього горіння можна подивитися тут:
Піролізні котли недешеві, але повністю виправдовують вкладені в їх придбання кошти. При правильній установці і обслуговуванні такі пристрої забезпечать будинок стабільним і недорогим теплом.
Підшукуєте піролізний котел для опалення будинку? Або є досвід експлуатації таких агрегатів? Залишайте, будь ласка, коментарі до статті і діліться враженнями про використання піролізних котлів. Форма зворотнього зв'язку розташована в нижньому блоці.