Пиролизные котлы отопления: виды, устройство, обзор лучших производителей

Виды котлов по принципу действия

В зависимости от способа сгорания топлива выделяют четыре типа котлов:

Классический котел прямого горения (или естественной тяги). Это традиционная и наиболее распространенная конструкция. Главные достоинства: простое устройство, доступная цена, способность работать на любом виде топлива, энергонезависимость. Последний фактор очень важен для сельской местности с плохим качеством электросетей – как правило, для работы котла не надо электричество, а терморегуляция осуществляется с помощью заслонки и механического привода. Принципиальный недостаток один – неполное сжигание топлива. А уже из этого следуют остальные: невысокий по сравнению с другими видами КПД, большой процент твердого остатка продуктов горения, трудоемкое обслуживание и уход. Исходя из этого. такой вид сложно отнести к категории «лучшие твердотопливные котлы для отопления дома».

Схема прямого горения с нижней подачей воздуха и механической тягой «на цепочке» для управления заслонкойИсточник metalscrap.org.ua

Классический котел с дополнительной тягой. Есть два варианта устройства. В первом случае воздух «вдувают» в топку, что обеспечивает более полное сгорание топлива. Во втором – котел оборудуют дымососом (вытяжным вентилятором перед дымоходной трубой), который создает разрежение в топочной камере и увеличивает естественную тягу. Достоинства такие же как у котла прямого горения, кроме энергонезависимости. Но «зависимость» от электроэнергии компенсируется повышенным КПД и более высокими показателями мощности при таких же размерах топки и виде топлива.

Котел с дополнительной тягойИсточник loyalprice.com.ua

Пиролизный (или газогенераторный) котел. В какой-то мере это следующая ступень развития котла с дополнительной тягой, но меняется сам принцип горения топлива. Функционально котел разделен на две камеры. В первой, при искусственной нехватке воздуха, дрова тлеют, вырабатывая не только тепло, но и пиролизные газы, которые поступают во вторую камеру, где они полностью сгорают в условиях дополнительной подачи воздуха. По уровню КПД эти котлы самые эффективные, но и «капризные». Главный недостаток – строгие требования к стабильному качеству топлива. Если это дрова (а большинство видов моделей пиролизных котлов «настроены» именно на них), то стандартное требование – влажность древесины должна быть не выше 20%. В противном случае снижается генерация пиролизных газов, превращая котел в разряд обычного с принудительной подачей воздуха, что с учетом высокой стоимости оборудования нерентабельно. Помимо эффективности, к достоинству относится длительность сгорания одной закладки – до 12 часов.

Пример практической реализации газогенераторного котлаИсточник projject.ru

Время прогорания одной закладки зависит от вида топливаИсточник cs.decorexpro.com

Отдельно надо сказать о котлах с автоматической подачей топлива в камеру горения. По принципу действия – это традиционные котлы с естественной или принудительной тягой, но благодаря отдельному бункеру для топлива, время работы на одной «заправке» может достигать от нескольких суток до нескольких недель (зависит от объема бункера и площади обогреваемого помещения).

Пеллетные котлы с лотковой горелкой по сути также поддерживают «верхнее» горение топлива с высокой эффективностью теплоотдачиИсточник eanok.de

Котлы с бункером работают либо на пеллетах, либо на каменном угле, измельченным до определенной фракции (обычно не крупнее 25 мм). Есть модели с автоматическим золоудалением, что в сочетании с автоматикой по поддержанию режима работы делает схему отопления частного дома с твердотопливным котлом такой же удобной в пользовании, как и газовую.

Печь Попова принцип действия и явные преимущества

Альтернативой аналогичным приспособлениям является твердотопливный котел Попова, основанный на применении эффекта пиролиза. Что это означает? Конструкция камеры сгорания этого устройства сделана практически герметичной, т. е. доступ кислорода в нее строго ограничен. Ни для кого не является секретом, что для полноценного процесса горения необходим кислород, иначе он просто не будет происходить.

Исходя из этого фактора, минимальный ввод воздуха в камеру сгорания все же предусмотрен. Однако его количество настолько ничтожно, что полноценного горения так и не возникает. Вместо него происходит процедура медленного тления твердого топлива. Теплоотдача при этом имеет значительно низшие показатели, чем при полноценном горении материалов. Но благодаря своей конструкции это различие практически неощутимо.

Печь Попова содержит один секрет, заложенный в ее конструкции. Он заключается в повторном сгорании отработанных газов. Что это означает? В процессе медленного истлевания древесины, являющейся основным топливным элементом, используемым в этой печи, выделяется значительное количество дыма, который содержит при этом некоторое количество неизрасходованного топлива. Именно он перенаправляется в следующий отсек, где и подвергается вторичному использованию.

В результате этого процесса происходит его частичное сжигание и повышение теплоотдачи всего устройства. Остатки дважды переработанного топлива выводятся наружу через дымоход. В конечном счете печь Попова выдает замечательные характеристики при относительно небольшом расходе твердого топлива. Все эти факторы позволяют выделить и структурировать преимущества этого прибора перед остальными аналогичными устройствами. Выглядят они следующим образом и в наилучшем виде характеризуют качества этой печи:

Приведенные выше качества сделали печь Попова одним из наиболее функциональных твердотопливных устройств, существующих на сегодняшний день. Ее характеристики теплоотдачи и относительно небольшой расход древесины позволяют говорить об оптимальных качествах этого приспособления.

Классификация

Котлы имеют отличия по расположению камер для дожигания газов:

с верхним расположением;
с нижним расположением.

Котлы с верхней камерой более громоздкие, требуется больше материала для сборки дымоотвода. Зато чистить их придётся намного реже, ведь частицы от сгоревшего топлива не попадают в камеру для дожигания газов.

В котлах с нижним расположением секции топливо располагается в верхней части, а газы выводятся в нижнюю, и там догорают. Это удобно, но придётся часто удалять мелкие дровяные частицы из камеры утилизации газов.

По энергозависимости котлы бывают:

без применения электричества: котлы с естественной тягой;
с принудительной тягой.

Энергонезависимые котлы подразумевают включение в конструкцию высокого дымохода (не менее 5–6 метров) для увеличения тяги и обеспечения достаточного разрежения в отсеке сгорания.

Эффективность обогрева у таких котлов будет несколько ниже, чем у котлов с принудительной тягой.

Устройства с принудительным поддувом оснащаются одним или двумя вентиляторами, которые могут работать в режиме нагнетания воздуха или откачки сгоревших газов.

В некоторых моделях котлов применяется комбинированный способ с участием нагнетающих и отсасывающих газ устройств для увеличения мощности.

Справка! Механизмы, откачивающие отработанные газы, изготавливаются из особых жаропрочных (аустенитных) сплавов, их стоимость значительно выше, чем у нагнетающих вентиляторов.

По способу обогрева:

Водяного обогрева — к теплообменнику котла подключаются водяные трубопроводы, по которым нагретая рабочая жидкость разносится по различным помещениям.
Воздушного обогрева — вместо воды используется воздух, получающий тепло посредством того же теплообменника и распространяемый по воздухопроводам. Эффективность ниже, чем у водяного способа, применяется на производственных площадках, складах.

Фото 1. Пиролизный котел с теплообменником, предназначен для водяного обогрева, работает на дровах.

Чертеж: общий вид, рабочий процесс

Вариантов исполнения пиролизного котла много. Наипростейший вид по чертежу устроен таким образом.

Камера сгорания котла.
Отсек газификации.
Секция дожигания газов.
Колосниковые решётки.
Теплообменник (входной/выходной патрубки).
Трубопровод отвода газов (дымоход).
Отверстия для поддува.
Дверка в отсек для закладки топлива.

В котел могут быть включены температурные датчики и приборы для контроля и поддержания нормальных режимов работы.

А также аппаратная часть котла для автоматизации функционирования всего отопительного комплекса.

Суть происходящего внутри пиролизного котла характеризуется следующими процессами:

Поток воздуха извне поступает в отсек газификации с находящимся там топливом.
Некоторая часть кислорода будет поддерживать процесс горения (тления). Газы, являющиеся продуктами горения, через сопло попадают в камеру сгорания котла и там окисляются в присутствии вторичного кислорода, который поступает вместе с воздухом снаружи.
Часть пиролизных газов восстанавливается при наличии углерода из топлива до угарного газа и окиси азота, потребляя при этом часть энергии. Смесь проходит в секцию дожигания газов и окисляется там с возвратом отнятой им энергии.

Фото 2. Чертеж пиролизного котла длительного горения, собранное по нему устройство может обогреть большой дом.

Участвующие в реакции пиролиза газовые смеси выводятся наружу через дымоход, минуя при этом теплообменник котла.

Внимание! Так как функционирование пиролизных котлов связано с большим количеством энергии, генерируемой внутри оборудования и возможном выделении разного рода вредных газов, осуществлять самостоятельную постройку котлов рекомендуется только при полном понимании всех физико-химических процессов, возникающих при его работе. Температурные фазы:

Температурные фазы:

сушка, пиролиз древесины — 450 °C;
сгорание древесного газа и вторичного воздуха — 560 °C;
продувание пламени и возврат тепла — 1200 °C;
отвод оставшихся продуктов горения — 160 °C.

Отличия устройства от обычных котлов

Включая древесину (дрова), специальные топливные брикеты (пеллеты) и отходы, получаемые на производстве. Одно из главных отличий котлов — применение различных видов твёрдого топлива, практически любого вещества, которое может гореть.

Длительность процесса сжигания топлива намного больше, чем у обычных котлов. От 8–10 часов и выше. Есть модели котлов с крупным отсеком для дров, продолжительность непрерывной работы — до 24 часов. Это значит, что пополнение камеры сгорания новыми порциями топлива осуществляется 1–2 раза в сутки.

Важно! За счёт того, что происходит почти полное разложение твёрдых материалов, пирокотлы менее вредны для окружающей среды

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

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.

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.

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.

Лучшие классические твердотопливные котлы

Классический твердотопливный чугунный котел пришел на смену печи. Оборудование отличается простой конструкцией, работает на принципе прямого горения – снизу вверх. Технику выпускают разные производители: от кустарных предприятий до лидеров отрасли

Проанализировав 9 марок, предлагаем обратить внимание на 4 котла с оригинальной конструкцией, высоким уровнем безопасности и хорошей теплоизоляцией, которая делает работу экономичнее

Лемакс Форвард-12,5

Классический одноконтурный котел с КПД 75%. Мощность в 13 кВт позволяет поддерживать комфорт в небольшом доме площадью 120-130 кв.м. В качестве горючего можно использовать дрова, каменный уголь, антрацит. Верхняя загрузка позволила сделать конструкцию максимально компактной. Корпус усилен швеллером, а в качестве основного материала используется сталь толщиной 4 мм. Для защиты от коррозии металл обработан ингибиторами и термостойким декоративным покрытием.

Колосники изготовлены из серого чугуна, особенностью которого является высокая устойчивость к термическому воздействию. Для контроля над температурой в лицевую панель вмонтирован термометр. Управлять работой оборудования можно с помощью механического регулятора.

Достоинства:

Максимальная продолжительность работы на одной загрузке 12 часов;
Усиленный теплообменник;
Энергонезависимость обеспечивает полную автономность;
Простая система подключения к бойлеру косвенного нагрева;
Низкая цена.

Недостатки:

Небольшой размер топливной камеры.

Котел можно переоборудовать под использование магистрального газа. Для этого достаточно установить газовую горелку. Эта особенность конструкции делает модель оптимальным выбором для новостроек.

Bosch Solid 2000 B SFU 12

Одноконтурный котел с высоким КПД, который достигает 84%. В качестве горючего можно применять дрова, уголь, кокс, древесные или угольные брикеты. Расход топлива 5,3 кг/час. Первичный теплообменник изготовлен из жаропрочной стали. Возможна установка оборудования для механической регулировки подачи воздуха. Дверца зольника укомплектована регулируемым дросселем, что упрощает подачу первичного воздуха.

Рекомендуемая температура теплоносителя 65-95 градусов. Для контроля над основными рабочими параметрами установлен термометр и манометр. Рекомендуемое давление воды в отопительном контуре 2 атмосферы.

Достоинства:

Простое обслуживание;
Вертикальная загрузка;
Энергонезависимость;
Эффективность теплоизоляции;
Усовершенствованная конструкция камеры сгорания.

Недостатки:

Завышенная цена.

Эван Warmos TT-18

Одноконтурный отопительный котел мощностью от 6 до 18 кВт. Конструкция колосниковой системы делает оборудование неприхотливым к используемому топливу. В камере можно сжигать дрова и отходы лесопереработки с влажностью до 70%. Вместительная камера позволяет использовать поленья длиной до 55 см. Максимальное время горения на одной загрузке – до 15 часов при использовании качественного угля.

Защитный экран делает обслуживание безопасным. Для контроля над основными рабочими параметрами установлен комбинированный термоманометр. Предусмотрена установка регулятора тяги, который варьирует мощность в диапазоне от 30 до 100%. В качестве резервного источника тепла в котел вмонтирован электрический нагреватель с термоограничителем и термостатом.

Достоинства:

Комбинированная теплоизоляция экономит тепло и защищает от ожогов;
Система подачи нагретого воздуха в зону сгорания увеличивает длительность горения;
Усиленная конструкция;
Камера сгорания изготовлена из жаропрочной стали;
Простой монтаж.

Недостатки:

Засоряется система дожига пиролизных газов.

Protherm Бобер 20 DLO

Одноконтурная напольная модель, рассчитанная на отопление дома площадью 160-180 кв.м. КПД – 70,8% при работе на угле. По этому показателю может конкурировать с пиролизными и газовыми котлами. В качестве топлива используется уголь или дрова. Температура теплоносителя варьируется в диапазоне от 30 до 85 градусов. Двухпроходной чугунный теплообменник обеспечивает высокую площадь нагрева и максимальную теплоотдачу.

Система контроля состоит из регулятора тяги и термостатического регулятора, работа которых не требует подачи электричества. Встроенные термометр и манометр позволяют контролировать основные рабочие параметры. Максимально допустимое давление в системе – 4 атмосферы. Это позволяет отапливать здание большой площади.

Достоинства:

Безупречное качество сборки;
Быстро нагревает теплоноситель до заданной температуры;
Объемная камера сгорания;
Увеличенный интервал между чистками;
Простое обслуживание.

Недостатки:

Высокая цена;
Дорогие запасные части.

Пиролизный котёл из газового баллона инструкция

Эта конструкция в народе называется Бубафоня. Такой ник был у изобретателя-умельца из Колымы, который первым выложил идею в сети.

Подвижный поршень разделяет камеру сгорания на два сегмента: внизу горят дрова и сверху догорает пиролизный газ.

Движение воздуха направлено сверху вниз. Горение происходит намного медленнее, чем в традиционном котле.

Кислород поступает через трубу, служащую стержнем для поршня. Для горения пиролизного газа кислород поступает через отверстия, где труба поршня вставляется в крышку. Соединение не должно быть герметичным. Разделение камер обеспечивает прогорание всего объёма топлива.

Регулировка интенсивности горения осуществляется через трубу, соединённую с поршневым кольцом. Для удобства к трубе приваривается штырь с подвижным металлическим диском, размер которого немного превышает диаметр трубы. Регулируя зазор между трубой и диском, добиваются нужной температуры.

Для изготовления Бубафони необходимы следующие материалы:

баллон объёмом не менее 50 л;
арматура;
полоса металла (стали).

Устройство состоит из частей:

Сборочно-сварочные работы

Выполнять сборочно-сварочные работы следует по инструкции:

Срезать закруглённую часть баллона, получив корпус и крышку. Отшлифовать места среза болгаркой. Сбоку вырезать загрузочное отверстие для подачи топлива.
Из арматуры сделать решётку, сквозь которую будут просыпаться сгоревшие дрова.
Сделать поршень: к железному диску приварить лопасти с одной стороны, трубу – с другой.
Выполнить монтаж дымохода. Для лучшей тяги можно использовать постепенное увеличение диаметра трубы в направлении от начала к концу.

Покрыть конструкцию огнеупорной краской.

Процесс горения приводит лопасти в движение. Создаются воздушные вихревые потоки, но диск препятствует увеличению пламени. Результатом становится пиролизный эффект от тления дров на протяжении 8-10 часов. Загрузка топлива производится 1 раз в сутки.

Такой котёл может отопить помещение большого размера. Он работает на разных видах твёрдого топлива:

Получение большего количества тепловой энергии из древесины делает использование пиролизных котлов всё более привлекательным. Имея навыки в слесарно-сварочных работах, можно сделать отопительный агрегат пиролизного принципа действия своими руками по чертежам и схемам или из старого газового баллона.

Пиролизные котлы отопления: принцип работы и виды котлов длительного горения

Виды котлов по принципу действия

Печь Попова принцип действия и явные преимущества

Популярные модели