Эффективность и критерии выбора пиролизных твердотопливных котлов

Расходы на отопление и ГВС, основанные на потреблении таких энергоносителей как газ и электричество растут ежегодно. Если жители мегаполисов в многоквартирных домах мало могут влиять на выбор топлива, то люди, проживающие в малоэтажном или частном жилье, могут поискать более приемлемые варианты для себя из доступных и традиционных энергоносителей.

Еще недавно использование угля, торфа и тем более дров казалось архаикой и возвратом к печному примитиву из-за сложности автоматизации и управления горением твердого топлива. Прогресс на месте не стоит, появилось большое количество современных твердотопливных котлоагрегатов, оснащенных совершенной автоматикой, интересным дизайном, высокими технологическими и экономическими показателями. Пиролизные твердотопливные котлы – яркий пример такого прогресса.

Что собой представляют твердотопливные пиролизные котлы

Прежде всего, это в большинстве своем одноконтурные энергозависимые котлы. Главным и практически единственным отличием пиролизных котлоагрегатов от классических твердотопливных является наличие дополнительной камеры сжигания газов. Процесс выделения, а затем сжигания высокоэнергетического газа из твердого топлива позволяет получить более дешевую (в пересчете на стоимость 1 кВт) тепловую энергию. И все это при высоком КПД, более длительном горении и надежном контроле без участия человека.

Устройство и принцип работы

Процесс длительного распада органических соединений под действием высокой температуры (до 800°С), при недостатке кислорода для сгорания, приводит к выделению древесного газа и созданию древесного угля, каждый из которых является высокоэнергетическим топливом. Агрегат, предназначенный для выделения этих продуктов с последующим их сжиганием и получением горячей воды, называется пиролизным твердотопливным котлом.

Основной принцип работы газогенераторного котла – разделить твердое топливо на две фракции (уголь и газ) с целью выжать из их сгорания все на что они способны. Различное их устройство имеет общие черты:

  • камера сгорания твердого топлива в режиме наибольшего выделения газов;
  • камера сжигания газа;
  • принудительное управление подачей воздуха (вентиляторами или механически).
Принцип работы пиролизного тт котла
Устройство и принцип работы пиролизного котла с нижним расположением камеры дожига и принудительной тягой.

В камере сгорания загруженное топливо горит в обычном режиме, подаваемый в зону горения воздух доводит температуру в ней до обильного выделения газа и не более. Топливо горит постепенно, превращаясь в золу, греет водяную рубашку котла и выделяет газ в режиме ограниченной подачи кислорода.

Газ, за счет разности давлений (тяги), перемещается в камеру дожигания, где интенсивно сгорает при обильном поступлении кислорода, перемещаясь по дымовому тракту. Высокая температура горения прогревает трубы теплообменника и теплоноситель.

Тяга в агрегате создается за счет механического регулятора тяги, управляющего дверкой поддувала и высоким дымоходом при автономной работе. В современных котлах с высоким уровнем автоматизации для управления подачей кислорода в зону горения используется вентилятор поддува, а тягой горящего газа через теплообменник управляет вентилятор-дымосос.

Пиролизные котлы длительного горения

Отдельно стоит отметить категорию долгоиграющих котлов. После ускоренного нагрева теплоносителя до заданной температуры, пиролизный котел переходит в режим ее поддержания. Поступление кислорода в камеру сгорания практически прекращается и топливо в режиме тления прогорает постепенно, слой за слоем. Длительность прогорания одной закладки зависит от качества и количества загруженного топлива.

Одна закладка дерева в обычном пиролизном котле может прогорать до 6-10 часов, угля – в среднем 8-15 часов, когда в обычном твердотопливном котле дозагрузка необходима через 3-6 часов. Высокотехнологичные пиролизные котлы длительного горения отличаются более вместительной топкой и качеством управления горения, что позволяет им работать с одной загрузкой до 48 часов и даже более.

Насколько технология пиролиза эффективнее прямого сжигания

В котлах прямого горения КПД редко выше 75-80%, и это в идеальных условиях сгорания качественного топлива. К примеру, 1 кг древесины с влажностью 20% может выдать 3,9*0,75 = 2,925 кВт тепловой энергии (удельная теплотворность древесины – 3,9 кВт/кг). Каменный уголь с влажностью 10% выдает 7,5*0,75 = 5,625 кВт (удельная теплотворность каменного угля – 7,5 кВт/кг).

При пиролизной технологии горения КПД сегодня часто достигает 92% и из того же топлива агрегат выдаст:

  • 1 кг древесины – 3,9*0,92 = 3,588 кВт (+22,7%);
  • 1 кг каменного угля – 7,5*0,92 = 6,9 кВт (+22,7%).

Существенная разница показывает, сколько тепла недополучено при выбросе, а не сжигании сопутствующих газов (соответственно, при различной разнице в КПД результаты будут другими).

Использование эффективного управления горением при пиролизе позволяет значительно увеличить время работы котла в режиме поддержания температуры теплоносителя, что еще более усиливает аккумулирование тепловой энергии. Температура горения пиролизных газов выше, чем при классическом способе, поэтому выход на заданный режим происходит гораздо быстрее.

Отзывы о бытовых газогенераторных котлах: преимущества и недостатки

Озабоченность мирового сообщества проблемой загрязнения окружающей среды укрепила позиции пиролизных котлов на рынке агрегатов долгого горения для отопления. Согласно практике эксплуатации и отзывам владельцев, при правильном функционировании данного типа котлов, в атмосферу попадает малое количество углекислого газа и пара. Сжигая любое органическое топливо, из дымохода такой агрегат выдает минимум не догоревших веществ без гари, без дыма, запаха и цвета. Результат проявляется и в выбросах в помещение котельной, например, при дозагрузке топлива, а особенно – в загрязнении самого котла и частоте его очистки.

Преимущества Недостатки
За счет дожигания пиролизных газов КПД может достигать 95%. Стоимость оборудования выше в 1,5-2 раза, хотя и относительно быстро окупается
Увеличенная загрузочная камера позволяет дольше работать с одной закладки (в 1,5-3 раза), чем у обычных агрегатов Высокие затраты на подготовку топлива по влажности. Она не должна превышать 20%, иначе процесс пиролиза не состоится
Выгорание топлива почти без остатков и конструкция камер сгорания делает чистку и техобслуживание реже и легче. Большинство промышленных и бытовых агрегатов с высокой автоматизацией используют вентиляторы поддува и дымососы, что делает их зависимыми от электроснабжения
Высокие температуры предполагают устройство теплообменника из жаропрочных сталей, что дает возможность быстрее обогревать здание При низкой температуре теплоносителя в обратной трубе, котел может потухнуть, необходимо подмешивание горячей воды через трехходовой клапан или байпас.
Выбросы продуктов горения минимальны Габаритные размеры и вес существенно выше, чем у котлов других видов
Агрегаты могут работать на любом органическим топливе без существенной переделки, но с разной эффективностью При малых нагрузках (менее 50%) сложно получить стабильное горение
Высокий КПД предполагает экономичный расход топлива и снижает расходы на него
Высокий уровень автоматизации работы котла позволяет реже контролировать процесс горения

Как выбрать пиролизный котел

Выбор конкретной модели и бренда при окончательном выборе газогенераторного агрегата зависит от предпочтений и выделенного бюджета на приобретение пользователем. Но при первичных прикидках следует оценить характеристики, описанные далее.

Расположение камеры дожига

Пиролизные котлы с нижней и верхней камерой дожига газов

Расположение камеры сжигания пиролизных газов не меняет принципа работы, но конструкция агрегата приобретает свои особенности.

Верхняя камера дожига, расположенная над камерой загрузки и сгорания топлива, может обойтись без принудительной вентиляции. Котлы с такой компоновкой больше пригодны для автономной работы без электричества и вентиляторов. Газ поднимается в камеру сжигания за счет естественного перепада давления. Однако часть горящих газов с несгоревшими остатками топлива уходит в атмосферу. КПД таких котлов несколько ниже, однако зола, которая осыпалась в загрузочную камеру может без проблем быть убрана при следующей загрузке.

Большая часть высокотехнологичных твердотопливных пиролизных котлов выпускается с нижней камерой дожига. Горящие пиролизные газы принудительной тягой прогоняются через весь сложный путь теплообменника и отдают всю тепловую энергию, на которую способны. КПД таких котлов достигает 92%, а в некоторых конструкциях знаменитых брендов и больше. Неудобством является отходы горения из камеры загрузки и сгорания топлива, осыпающиеся в нижнюю камеру. Это усложняет процесс обслуживания.

Топливо

Выбор топлива для твердотопливного агрегата определяется наиболее распространённым видом в регионе. Это даст приемлемую цену и бесперебойность поставки. Для пиролизных котлов длительного горения важна такая характеристика сырья, как продолжительность горения. Предпочтительнее для них топливо, время тления которого составляет:

  • каменный уголь – до 15 часов;
  • бурый уголь – до 11 часов;
  • дрова – до 10 часов.

Однако важно смотреть на информацию касательно видов топлива, с которыми способен работать котел, ведь не все модели предназначены для сжигания угля. Остальные виды твердого топлива (опилки, щепа, торф) также могут не предполагаться производителем в качестве топлива, но они и прогорают быстрее, требуют частой дозагрузки.

Пиролиз как процесс очень критичен к влажности сырья, если она выше 20%, значительная часть энергии уйдет на просушку, КПД будет низким и окупать существенные затраты на приобретение оборудования будет проблематично. Лучшим вариантом топлива большинства котлов являются дрова твердых пород с влажностью 10%.

Естественная или принудительная тяга

Управление процессом горения в пиролизном котле требует регулировки потока кислорода в загрузочной камере или нижней камере сгорания пиролизных газов, а также продвижения горящего газа через несколько колен современного теплообменника. Для организации такой тяги высота дымохода становится нереальной. Поэтому высокотехнологичные котлы оснащаются вентиляторами поддува, дымососами и множеством датчиков обратной связи для анализа процесса компьютером, управляющим всей системой обогрева. Эта автоматика делает оборудование энергозависимым и дорогим. Стоимость такого агрегата высока, но высокий КПД, экономическая эффективность и комфорт потребителя требует таких трат.

Энергонезависимым пиролизный котел может быть с верхней камерой сгорания газа. Механический регулятор тяги, регулирующий поступление кислорода управляет заслонкой поддувала, тем самым продлевая тление топлива в камере загрузки. Пиролизный газ поступает в верхнюю камеру самостоятельно, за счет перепада давления дымохода и топки. В ней он, смешавшись с кислородом вторичного воздуха (второй заслонки), догорает. Большая часть тепла идет на нагрев теплоносителя, часть через дымоход в атмосферу. Процесс настройки пиролизного горения требует очень скрупулезного исполнения предписаний производителя, но можно обрести реальную энергетическую независимость.

КПД

Заявленный в документах на пиролизный твердотопливный котел КПД, чем выше, тем лучше. Это означает что эксплуатационные расходы позволят быстрее окупить стоимость оборудования. Однако, паспортный КПД определен производителем для идеальных условий, с определённым топливом, дымоходом и т.д. Согласно моему опыту и инструкциям по эксплуатации пиролизных котлов необходимо выполнить следующие условия:

  • точно выполнить необходимые настройки котла для эффективной работы;
  • качество топлива по влажности и зольности должны соответствовать;
  • загрузка топливной камеры должна выполняться на 100% объема;
  • укладка топлива в топку тоже должна производиться в соответствии с рекомендациями.

В целом, чтобы реальный КПД не отличался от заявленного нужно выполнить много условий, но похожая ситуация и с классическими твердотопливными котлами. Тем не менее, говоря о заявленном КПД, при выборе я рекомендую отталкиваться от показателя 88% и выше. КПД ниже 86-87% говорит о несовершенстве конструкции и часто не оправдывает повышенную стоимость.

Минимально необходимая мощность

Точный расчет минимальной мощности при выборе конкретного котла производится теплотехником на основании нормативов и коэффициентов СНиП 2.04.01-85.

На практике же в бытовых условиях часто пользуются правилом 1 кВт на 10 м2 отапливаемой площади и добавляют для одноконтурных котлов + 20% запаса.

Например, для отопления помещения со стандартными потолками (2,7 м) с легким или достаточным утеплением в 180 м2, минимальная мощность котла будет (180/10)*1,2 = 21,6 кВт. Нужно выбирать агрегат с ближайшей большей номинальной мощностью.

Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены

Рынок газогенераторных котлов насыщен множеством видов оборудования импортного и российского производства. Традиционными лидерами по созданию высокотехнологичных отопительных систем на основе пиролизных агрегатов являются производители Германии. Их оборудование соответствует самым высоким экологическим требованиям, наибольшим КПД и экономической эффективностью. Но и цены на немецкие котлоагрегаты соответствующие.

Заметно присутствие чешских и итальянских компаний, выпускающих аналогичную продукцию высокого качества и занимающие средний ценовой сегмент предложений на рынке газогенераторных котлов.

Российское производство котельного оборудования в последние годы значительно продвинулось к выпуску достойного качества газогенераторных агрегатов для отопления при существенно меньшей (в 2-3 раза) цене за близкую к импортным по характеристикам и исполнению продукцию. Учитывая, что она лучше адаптирована к существующему топливу и реалиям эксплуатации, приобретение ее интересно не только для ограниченного бюджета.

Буржуй-К «Модерн-12»

Буржуй-К «Модерн-12»

Эта серия, соединяющая в себе энергетическую независимость и доступную цену, является одной из лучших среди пиролизных котлов для отопления частного дома. Промежуток между закладками дров 12 часов, а угля 15 часов. Котел эффективен до 50% влажности топлива, хоть и с незначительным снижением КПД. КПД при соответствующем требованиям топливе достигает 92%, что очень достойный показатель, особенно для уровня отечественных производителей.

Котел работает на любом твердом топливе, для естественной тяги нуждаются в дымоходе высотой минимум 7 м (довольно много, но реально). Конструкция пожаробезопасна, обшита стальными листами с базальтовым покрытием и не требует разрешительных документов надзирающих органов, вес – 220 кг. Согласно практике эксплуатации считается абсолютно беспроблемным, что вполне объяснимо, ведь конструкция максимально простая, энергонезависимая.

Стоимость: 59 000-62 000 руб.

Траян ТБ-10-2КТ

Траян ТБ-10-2КТ

Газогенераторный двухконтурный котел номинальной мощностью 10 кВт, диапазон регулирования допускает снижение до 40% от номинала. Энергонезависимый, с механическим управлением. КПД в зависимости от регулировок и топлива – 82-85%. Главной особенностью, помимо контура ГВС, являются крайне компактные габариты – 450x890x730 мм (ШхВхГ). Комплектуется термометром, манометром и механическим регулятором заслонки Honeywell для подачи воздуха.

Прост и безопасен в эксплуатации, период между загрузками сухого топлива при правильно регулировании работы котла достигает 10 часов. Для поддержания температуры теплоносителя при малой нагрузке может подключаться ТЭН до 3 кВт (опция), также опционально доступен полный комплект энергозависимой автоматики. Вес котла 190 кг.

Стоимость: 43 000-53 000 руб.

Buderus Logano S171-22W

Buderus Logano S171-22W

Входит в рейтинг как один из самых высокотехнологичных котлов с нижней камерой дожигания пиролизных газов немецкого производства. Основное топливо – древесина с длиной полена до целых 58 см, что крайне практично. КПД достигает 89%, оснащен самыми современными системами автоматики: регулируемые двигатели вентилятора поддува и дымососа; управление насосами отопительной системы; датчиками температуры в помещениях; управление от мобильного телефона и ПК.

Качество управления системой отопления позволяет экономить топливо и обеспечить высокую экологическую безопасность. Большая загрузочная камера обеспечивает продолжительность горения 3-4 часа и расход дров в среднем 6,2 кг/ час. Обеспечение высочайшего уровня комфорта для пользователя при сохранении интуитивно понятного предполагает и высокие требования к сервисному обслуживанию. Габаритные размеры агрегата 1136х620х1019 мм, вес 362 кг. Единсственные недостатки – предназначение для сжигания исключительно древесины, большой вес за счет теплообменника из 5 мм стали, а также высокая цена.

Стоимость: 179 000-198 000 руб.

Atmos DC 18S

Atmos DC 18S

Чешский газогенераторный одноконтурный котел длительного горения с встроенным вентилятором-дымососом. У модели на 20 кВт камера загрузки составляет всего 65 дм3, но длительность сгорания одной закладки дров может достичь 12 часов. Лучшее топливо для него – поленья длиной до 33 см и диаметром до 15 см, что, конечно, не столь практично. Но хорошо отлаженный котел позволяет за сезон сэкономить до 40% топлива, расход дров 3,8 кг/час, КПД может достичь 90%. Управление частично механическое, но за счет вентилятора и автоматики котел требует подключения к электросети. Теплообменник изготовлен из легированной стали 6 мм.

Важной особенностью таких котлов является встроенный дымосос, он избавляет от дыма при дозагрузке дров, способствует быстрому прогреву дымохода и избавляет от запахов. Пиролизные агрегаты данного типа могут дооснащаться специальными пеллетными горелками. Габаритные размеры 590x1180x845 мм, вес 269 кг.

Стоимость: 127 000-159 000 руб.

«Суворов-М» К-10

«Суворов-М» К-10

Отечественный пиролизный одноконтурный котел длительного горения с открытой топкой (воздушный поток принудительно не нагнетают) номинальной мощностью 10 кВт, диапазон регулирования ее от 2,2 кВт до 12 кВт. Большая загрузочная топка, одна закладка поленьев горит 10-14 часов, а топливных брикетов до 36 часов. Использование древесины твердых пород увеличивает время горения на 20-30%, при опилочных брикетах хорошего качества продолжительность тления увеличивается в разы. Длина поленьев может быть до 45 см, полная загрузка сухих дров 14 кг, расход их 2,9 кг/час.

Котел использует любое твердое топливо. Влажность сырья не должна превышать 25% для достижения КПД 92%. Энергонезависимый, имеется возможность подключения контура ГВС и установки ТЭНов. Габаритные размеры 990х535х780 мм, вес 185 кг.

Стоимость: 62 000-64 000 руб.

«Суворов Ультра» К-15У

«Суворов Ультра» К-15У

Шахтный газогенераторный котел длительного горения номинальной мощностью 15 кВт, диапазон ее регулирования от 1,7 кВт до 20 кВт. Время горения дров – до целых 65 часов, топливных брикетов – до 120 часов. Топка объемом 140 л вмещает поленья до 40 см (не столь практично, но достаточно), вес загрузки 46 кг. Влажность дров, при которой достижим максимальный КПД 94%-95,7%, не должна превышать 25%. Высота дымохода, замеряя от колосников, должна составлять не менее 6 м – вполне стандартное требование.

Шахтная компоновка котла с нижним горением топлива, инновационные инженерные решения, связанные с увеличением длины специального трехоборотного газового тракта, позволила увеличить продолжительность горения дров, а значит выжать из них максимум возможного. Габаритные размеры котла 1210х560х875 мм, вес 295 кг.

Стоимость: 93 000-96 000 руб.

Цены: итоговая таблица

Модель Мощность, кВт КПД,% Особенности Стоимость, руб.
Буржуй-К «Модерн-12», Россия

 

12 92 Энергонезависимый, с механическим управлением, промежуток между закладками дров – 12 ч., угля – 15 ч. 59 000-62 000
Траян ТБ-10-2КТ, Россия 10 85 Энергонезависимый, двухконтурный, с механическим управлением, период между закладками топлива – 10 ч., возможность подключения ТЭН 3 кВт. 43 000-53 000
Buderus Logano S171-22W, Германия, Bosch Thermotechnik GmbH 22 89 Энергозависимый, высокоавтоматизированный, экологически безопасный, период загрузки – 3-4 ч. 179 000-198 000
Atmos DC 18S, Чехия 20 90 Энергозависимый, со встроенным дымососом, длительного горения, одна загрузка – до 12 ч. 127 000-159 000
Суворов-М» К-10, Россия 12 92 Энергонезависимый, длительного горения. Продолжительность горения одной хвойной закладки до 14 ч., твердая древесина – до 17 ч., топливные брикеты – до 36 ч. 62 000-64 000
Суворов Ультра» К-15У, Россия 15 94 Шахтный, длительного горения, дрова – до 65 ч, топливные брикеты – до 120 ч. 93 000-96 000

 

Технология преобразования твердого топлива в тепло и ГВС серьезно ушла вперед от печного отопления. По экономичности использования, насыщенностью инновационными решениями, экологической безопасности и доступному комфорту пиролизные котлы вполне конкурентоспособны на фоне газовых и электрических аппаратов, а рынок предоставляет выбор на любой вкус и кошелек.

 

Показать комментраииСкрыть комментарии

Оставить комментарий