Котел отопления своими руками

Содержание

Как работает твердотопливный пиролизный котел длительного горения

Содержание

  1. Схема и устройство котла пиролизного горения
  2. Принцип работы пиролизного устройства отопления
  3. Достоинства и недостатки пиролизных котлов
  4. Установка и монтаж котлов пиролизного типа

Введение

Каждый владелец частного дома, выбирая твердотопливный отопительный котел несомненно хочет сделать лучший выбор. Один из основных критериев на который обращают внимание все покупатели без исключения это экономичность. Среди всего многообразия устройств представленных на российском рынке, есть одна разновидность использующая особый способ его сжигания – пиролизные котлы длительного горения. Давайте попробуем разобраться как работает такой котел и как он устроен, а также рассмотрим его основные плюсы и минусы.

Схема и устройство котла пиролизного горения

Объяснить суть пиролиза можно на примере котла длительного горения на дровах. Под воздействием высоких температур в топке (около 450 градусов Цельсия), происходит разложение древесины на твердую и газообразную составляющую. Впоследствии, каждая из этих составляющих сжигается отдельно.

Отопительные приборы такого типа называют еще газогенераторными, а сам метод – методом сухой перегонки. Благодаря этой технологии достигается лучший КПД и меньший расход дров, чем при использовании классического способа, но значительно возрастает цена устройства.

Основными видами топлива для котлов длительного горения использующих метод пиролиза являются: древесина, уголь, торф, опилки, пеллеты. Главные требования к топливу следующие:

  • ограниченные габариты

    Габариты закладки должны быть не больше размеров топки. В случае использования древесных поленьев, их длинна обычно ограничивается 40см, а диаметр 20см.

  • низкая влажность

    Для получения высокого КПД, а также для продления срока службы котла, необходимо, чтобы влажность используемого в нем топлива не превышала 20%.

По типу используемого топлива, все виды пиролизных котлов можно разделить на:

  • дровяные

    Конструктивно, спроектированы для работы на дровах. Именно на этом топливе они дают наилучший КПД. Самая известная модель такого типа — пиролизный котел на дровах «Buderus Logano»

  • угольные

    Основной вид топлива бурый уголь или кокс.

  • пеллетные

    Такие котлы работают на пеллетах – прессованных топливных гранулах из одходов деревообработки.

  • комбинированные (или универсальные)

    Могут работать на любом из выше перечисленных видах топлива. КПД универсальных котлов длительного горения обычно хуже чем у спроектированных под определенный вид топлива.

В зависимости от того сколько контуров содержит конструкция выделяют:

  • одноконтурные

    Водогрейный котел содержит один контур, который используется для отопления дома.

  • двухконтурные

    В конструкции предусмотрен дополнительный контур, для обеспечение горячего водоснабжения.

Ниже показана схема пиролизного котла, глядя на которую мы разберем его устройство. Бытовой котел отопления длительного горения, обычно состоит из следующих основных элементов:

  • Устройство управления

    Блок автоматического управления котлом предназначен для установки различных режимов работы котла. Данное устройство позволяет контролировать различные параметры работы отопительного прибора.

  • Корпус

    Наружный каркас выполнен из стали и покрыт специальной жаропрочной и износостойкой краской. Изпользование особых красок в отопительных котлах продиктовано условиями их эксплуатации и температурным режимом.

  • Теплоизоляция

    Для уменьшения теплопотерь пиролизного котла его теплоизолируют. В качестве материалов для теплоизоляции используются муллитокремнеземистные плиты, асбест, диатомит, а также известь.

  • Устройство от закипания котла

    Данное приспособление позволяет держать температуру котла в необходимых рамках. Закипание котла очень опасно и может превести к выходу котла из строя, а в некоторых случаях и к взрыву.

  • Теплообменник

    Теплообменник представляет собой чугунную или стальную емкость, которая наполнена теплоносителем. В верхней и нижней его части оборудованы вентили для подключения подающей и обратной линии системы отопления. В процессе горения теплоноситель внутри теплообменника нагревается и циркулирует по отопительной системе.

  • Камера загрузки

    Камера загрузки (газифицирующая или топочная) представляет собой отсек, в который загружается твердое топливо. После загрузки и розжига топлива, уменьшается подача первичного воздуха. Процесс горения замедляется и топливо начинает медленно тлеть, выделяя при этом пиролизный газ. Температура при которой происходит эта процедура равна приблизительно 450С. Образовавшаяся газообразная смесь нагнетается в следующий отсек, называемый камерой сгорания.

  • Камера сгорания

    В камере сгорания происходит сжигание смеси из древесного газа и вторичного воздуха. Подача этой смеси осуществляется принудительно из отсека газификации. Процесс горения проходит при температуре 1100С.

  • Подключение подающей линии

    Подающий патрубок используется для подачи горяей воды из котла в систему отопления.

  • Колосник

    Колосник представляет собой чугунную или стальную решетку, расположенную между камерами загрузки и сжигания. На ней происходит газификация твердого топлива, также через отверстия в ней пиролизный газ нагнетается в расположенную ниже камеру сжигания.

  • Патрубок дымохода

    Дымоход представляет собой канал для отвода газообразных продуктов сгорания. Длина и сечение дымовой трубы должны зависят мощности котла.

  • Вентилятор дымовой трубы

    Так как в большинстве пиролизных котлов отечественного производства применяется верхнее дутье, необходимо использовать принудительную тягу с помощью вентилятора или дымососа.

  • Клапан подачи первичного воздуха

    Первичный воздух предназначен для предварительного разогрева топлива и начала процесса пиролиза.

  • Клапан вторичного воздуха

    Вторичный воздух необходим для дожига пиролизных газов в камере сгорания.

  • Подключение обратной линии

    Через обратный патрубок, теплоноситель, из системы отопления возвращается обратно в отопительный прибор.

Вернуться к оглавлению

Принцип работы пиролизного устройства отопления

Итак, как же работает пиролизный котел? Давайте разберем поэтапно схему его работы на примере пиролизного котла на угле:

Этап 1:

В топку загружается твердое топливо, в нашем случае уголь. Котел разжигается и дверца в топочную камеру плотно закрывается. Так как поступление первичного воздуха ограничено, начинается процесс тления и выделения пиролизного газа. Длительностью горения можно управлять, регулируя подачу первичного воздуха.

Этап 2:

Смесь пиролизного газа и первичного воздуха принудительно нагнетается внутрь камеры сжигания сквозь отверстия в колосниковой решетке. Туда же подается и вторичный воздух для обеспечения интенсивности горения. Происходит процесс сжигания смеси пиролизного газа и вторичного воздуха при большой температуре. Образовавшаяся тепловая энергия нагревает теплоноситель внутри теплообменника.

Этап 3:

Через газоход, посредством принудительной тяги с помощью дымососа, осуществляется вывод газообразных продуктов сгорания в атмосферу. Особо следует отметить, что выхлопные газы, образовавшиеся в результате пиролизного горения, содержат минимальное количество вредных примесей. Большую часть дымовых газов составляют водяные пары и углекислый газ.

Как видно, принцип действия пиролизного котла несколько сложнее традиционного. Именно поэтому стоимость их обычно в 2 раза выше. Прежде чем принять решение какой котел купить пиролизный или классический, давайте разберем плюсы и минусы котлов пиролизного горения.

Вернуться к оглавлению

Достоинства и недостатки пиролизных котлов

Использование технологии пиролиза имеет как преимущества, так и недостатки.

Основными плюсами котлов длительного горения пиролизного типа являются:

  • Длительность горения

    Интервал между загрузками увеличен в 3-4 раза по сравнению с классическими. Например отопительный пиролизный котел «Прометей Эко» способен непрерывно работать на одной закладке топлива до 12 часов.

  • Повышенная экономичность

    При использовании пиролизного горения твердое топливо прогорает значительно лучше. Для получения одного и того же количества тепла при использовании пиролиза, потребуется меньше топлива, чем при традиционном сжигании.

  • Высокий КПД

    КПД при использовании пиролиза значительно выше. Диапазон значений КПД для пиролизных котлов 85-92%.

  • Экологичность

    В составе газов на выходе котла пиролизного типа почти полностью отсутствуют вредные примеси. Основную часть выхлопных газов составляют водяные пары и углекислый газ.

  • Возможность регулировки

    Процесс газогенерации легко поддается регулировке. Поэтому чаще всего пиролизные котлы автоматические. Регулировка интенсивности горения позволяет подстраиваться под потребности отопительной системы.

Помимо рассмотренных нами плюсов, они обладают и рядом недостатков. Давайте остановимся на них поподробнее:

  • Энергозависимость

    Особенность конструкции пиролизного котла в том, что подача первичного и вторичного воздуха, а также тяга осуществляется принудительно с использованием вентиляторов, требующих наличия электричества. Однако, существуют и энергонезависимые модели на естественной тяге, но они достаточно редки.

  • Требуется низкая влажность толпива

    Метод газогенерации очень прихотлив к содержанию влаги в твердом топливе. Чем более сухое топливо используется, тем лучше. Рекомендуемая влажность не более 20%

  • Требуется полная загрузка

    При малом количестве топлива, пиролизные котлы начинают гореть нестабильно. Поэтому рекомендуется не делать загрузки менее 30-50%, от рекомендуемой производителем нормы.

  • Сложность автоматической подачи топлива

    Для дровяных пиролизных котлов сложно организовать автоматическую подачу топлива из-за больших размеров поленьев. Сделать автоматический угольный котел длительного горения возможно лишь в случае однородности размеров фракций угля.

  • Высокая цена

    Высокая стоимость газогенераторных котлов длительного горения один из самых существенных их недостатков. Купить такой котел можно в 1.5-2 раза дороже, чем устройства аналогичной мощности, но использующие традиционный способ сжигания.

Подробнее об отопительных приборах пиролизного типа, их преимуществах и недостатках смотрите в видео:

Вернуться к оглавлению

Установка и монтаж котлов пиролизного типа

Процесс установки, монтажа и обвязки пиролизного котла имеет свои особенности. Соблюдение всех нюансов, позволит обеспечить долгий срок службы отопительного прибора, а также обезопасить его владельцев. Технология пиролизного горения вносит ряд особенностей в монтаж котлов:

  • Выполняя монтаж котла, следует учесть, что надув воздуха и тяга в них осуществляется с помощью вентиляторов и дымососов. Поэтому установку следует проводить в непосредственной близости от источника электропитания.
  • Также следует принять во внимание требования к влажности топлива. Во избежании сбоев в работе, производить установку котла длительного горения следует в сухом помещении.
  • Поскольку температура газов на выходе ниже, чем у обычного, допускается применения дымоходов с более тонкими стенками (до 0.5мм).
  • Рекомендуется подключение теплоаккумулятора.

    Поскольку наилучший КПД и режим работы котла длительного горения достигается полной загрузке, излишнее тепло рекомендуется накапливать в теплоаккумуляторе и использовать его для отопления по мере необходимости.

Вернуться к оглавлениюЗаключение

В заключении хочется сказать, что пиролизные котлы, хоть и имеют высокую стоимость, но обладают рядом существенных преимуществ. Если ваш бюджет позволяет вам приобрести отопительный прибор данного типа, то вы уж точно не разочаруетесь. Эти устройства стоят своих денег, благо сейчас, на российском рынке, появились сравнительно недорогие пиролизные котлы отечественного производства.

Автоматика для твердотопливных котлов

Чтобы повысить эффективность твердотопливных котлов и продлить время горения с одной закладки используется автоматика. Под ней подразумевают электронный блок управления или термомеханический регулятор тяги, что изображено на фото:

Задачи котельной автоматики

Автоматика твердотопливных котлов выполняет следующие задачи:

  • поддержание заданной температуры теплоносителя (или температуры воздуха в помещении);
  • рациональное использование топлива либо его дозированная подача (в пеллетных котлах);
  • создание и поддержание определённых условий горения (пиролизные котлы);
  • предотвращение аварийных ситуаций или преждевременного угасания огня.

Принципы действия автоматики твердотопливных котлов

Интенсивность горения любого топлива зависит от притока кислорода в топку: чем больше воздуха, тем жарче горит и быстрее нагревается теплоноситель. Поэтому первый вариант автоматизации котла – регулировка тяги. Тягой управляют:

  • поворачивая или задвигая шиберную заслонку в дымоходе;
  • приоткрывая дверцу зольника;
  • нагнетая воздух вентиляторами.

Соответственно, шибер двигают вручную, на дверцу можно приспособить механический регулятор тяги (см.

фото ниже) а нагнетающий вентилятор подключен к электронному блоку.

Второй механизм управления – движением теплоносителя. В данном случае запускается или приостанавливается циркуляция воды по трубам, для этого в системе должен быть подключенный к управляющей электронике циркуляционный насос:

И третий вариант – это автоматическая подача топлива из бункера в топку. Уменьшая или увеличивая скорость транспортировочных узлов (шнеков, лент и т. п.), задают активные или экономные режимы горения и обогрева. На следующем фото как раз и показан такой котёл с автоматической подачей:

Преимущества и недостатки

Большинство бытовых отопительных и водогрейных котлов на твердом топливе – с ручной загрузкой. Пеллетные и пиролизные агрегаты с длительным циклом, как правило, в 4-8 раз дороже при той же мощности, поэтому не каждому по карману. 

В зависимости от модели и объема камеры сгорания, дрова/уголь необходимо подкидывать в топку каждые 3…6 часов, что не очень удобно, особенно в ночное время. В котле с автоматикой этот период можно увеличить в 1,5…2 раза.

  • Отопительный агрегат работает всю ночь на одной закладке топлива, поддерживая комфортную температуру (без чрезмерного нагрева и остывания).
  • Котел быстрее выходит на режим – например, после простоя, когда хочется быстро прогреть помещение.
  • Для контура ГВС задается оптимальный диапазон, чтобы не обвариться кипятком и не мыться в прохладной воде.
  • Возможность дистанционного управления (через приложения для смартфонов, Интернет: ещё по пути домой активизируйте отопительную систему, чтобы к вашему приходу помещения прогрелись).
  • Повышение безопасности эксплуатации: даже если дома никого нет, автоматика отключит, выведет котел на минимальный режим или вовсе погасит, или же усилит ток воды, чтобы интенсивнее отбирать тепло в теплообменнике.

Основной недостаток всех электронных контроллеров – зависимость от электроснабжения. Если отключится свет, перестанет работать и автоматика (а также и насос, и вентилятор). Даже работающий котел при этом перестанет обогревать помещение, или будет функционировать на минимуме возможностей – как в системе с естественной циркуляцией теплоносителя. Чтобы не допустить этого, используют резервные источники питания с аккумуляторами, которые способны питать электронику и двигатели от 30 минут до нескольких часов.

Конструкция и монтаж автоматики для котлов

Механические регуляторы тяги состоят из термостатической головки, которая погружается в теплообменник котла (вкручивается в предусмотренное отверстие).

При изменении температуры воды термостат поворачивает рычаг, а тот в свою очередь через цепочку приоткрывает или опускает дверцу на зольнике или поворотную заслонку вентилятора. Механика проста, не требует электричества, но и управление здесь только притоком воздуха.

Управляющие модули – компактные приборы с несколькими кабельными выводами: на термостат или термопару, к насосу, к вентилятору.

Режимы и настройки задаются на кнопочно-сенсорных панелях с ЖК-дисплеями. Как правило, контроллеры размещаются на котле или вблизи него, поэтому длина кабелей невелика – метр-полтора. Потребляемая мощность – 2…3 Вт, но для защиты от скачков напряжения и замыканий есть предохранитель на 1 А.

Марки и модели контроллеров

На рынке представлены десятки моделей и брендов, в основном европейского производства (Польша, Германия), либо китайского по европейским лицензиям. Встречаются также и отечественные разработки. Из наиболее распространённых и пользующихся спросом можно назвать марки TECH, БИОПРОМ, KG ELEKTRONIC. Например, на фото изображён контроллер TECH ST-81:

Ценовой диапазон – от 3000 до 30 000 рублей в зависимости от функциональности.

Более подробно с ассортиментом вы можете ознакомиться на сайте http://kpdshop.ru/

Звоните или оставляйте заявку! Наши специалисты подберут для Вас оптимальную автоматику для котла учитывая Ваши пожелания.

(Источник статьи: http://kpdshop.ru/novosti/avtomatika-dlia-tverdotoplivnyh-kotlov)

автоматика твердотопливного котла

.

Содержание

Основным видом твердотопливных котлов можно считать котлы, работающие за счёт сжигания дров. Такие устройства, в свою очередь, можно условно разделить на 3 группы:

Котлы на твёрдом топливе, горение в которых происходит естественным путём

Котлы такого типа отличаются от аналогов тем, что все дрова, которые были помещены в топку, горят одновременно, то есть процесс горения твёрдого топлива, в рассматриваемом случае — дров, происходит естественно.

К преимуществам котлов этого типа традиционно относят простую конструкцию и низкую стоимость изделия. Такой котёл снисходителен к качеству дров и не вызывает затруднений в процессе обслуживания, что также можно отнести в актив устройства.

Оператор такого котла может контролировать мощность работы устройства, однако этот показатель может колебаться между 60 и 100 % КПД, конкретная цифра зависит от того, насколько интенсивным является горение. Интенсивность горения регулируется с помощью специальной заслонки, которая ограничивает попадание воздуха в котёл. Вместе с мощностью неизбежно уменьшается и КПД аппарата.

Практика показывает, что максимальный КПД, который могут похвастаться подобные котлы, составляет 80%. Говоря о минусах твердотопливных котлов с природным типом сгорания топлива, принято вспоминать о том, что процесс горения топлива происходит в максимально короткие сроки. Как правило, одной партии помещённых в котёл дров хватает не более, чем на 4 часа.

Твердотопливные пиролизные газогенераторные котлы продолжительного горения

Действие таких котлов базируется на газификации топлива. Топка такого котла разделена на 2 половины по горизонтали. Верхняя половина, которая одновременно является загрузочной камерой для топлива, дрова не горят, а тлеют. Испытывая на себе воздействие высоких температур, дрова выделяют различные горючие вещества, которые и становятся основным топливом для котла, сгорая во второй камере, расположенной снизу.

Описанный принцип действия котлов существенно повышает КПД таких образцов, в этом случае можно говорить о 85 или даже 90 %. Время горения топлива также ощутимо увеличивается, доходя до 12 часов. Дело в том, что в рассматриваемых котлах процесс непосредственного горения топлива происходит только в нижней камере.

В верхней, загрузочной камере, дрова только тлеют, выделяя горючие вещества. После этого горючие вещества перемешиваются с воздухом и через специальную форсунку отправляются во вторую, нижнюю камеру, где и становятся основным топливом для такого котла. В процессе сжигания смеси из воздуха и газов, выделяющихся из дров, удаётся достичь достаточно высоких температур, поэтому нижняя камера, в которой и происходит процесс сгорания, обшивают специальной термостойкой отделкой.

Топливо в рассматриваемых котлах прогорает почти полностью, что позволяет говорить ещё и об экономичности котла. Кроме того, в силу своих технических особенностей котёл не образует сажи и пепла в процессе работы. Для того, что пиролизный котёл полноценно выполнял свои функции, необходимо полноценное нагнетание воздуха внутрь устройства.

Рассматриваемые котлы являют собой сложную и недешевую аппаратуру.

В большинстве случаев, в конструкцию таких котлов входят:

  •  Дымососы;
  •  Электронные приборы для управления рабочим процессом котла и эффективного контроля за ним.


Важным условием для правильной эксплуатации пиролизного котла, является уровень влажности топлива. Влажность дров, которые будут закладываться в такой котёл, не должна превышать 25 %. Практика показывает, что хранящиеся в поленнице дрова могут похвастаться таким процентом влажности только спустя 24 месяца после начала хранения.
Также котёл требователен и к размерам топлива: толщина дров, которые готовятся к закладке в такой котел, не должна быть менее 100 миллиметров. Минимальная мощность котла, которую можно считать подконтрольной, составляет 50 %, в тех случаях, когда мощность котла опускается нижеуказанного показателя, работа прибора становится нестабильной. Это говорит о том, что котёл хорошо адаптирован для работы в холодные периоды года, однако совершенно непригоден для эффективной эксплуатации в межсезонье.


Пиролизные котлы от таких производителей, как VERNER и ATMOS могут похвастаться отличными отзывами от пользователей, успевших изучить и испытать данную технику в процессе практического применения.

Твердотопливные котлы, в топку которых подаётся вторичный воздух

В традиционных котлах с естественным процессом прогорания топлива процесс контроля мощности прибора осуществляется с помощью особой заслонки, то есть путём сокращения количества подаваемого воздуха. Минусом такой системы контроля заслуженно считают то, что большое количество веществ, которые применимы в качестве топлива для котла, улетучиваются вместе с продуктами горения.


Выходит, что потребление дров возрастает, а полезность котла, наоборот, сокращается. В рассматриваемых котлах происходит натуральный процесс сгорания топлива, то есть вся партия помещённых в топку дров горит одновременно, однако в камеру сгорания поступает ещё и вторичный воздух, который обеспечивает не только сгорание дров, но ещё и горючих веществ и газов, речь о которых велась несколько выше.
Решение о подаче вторичного воздуха в камеру сгорания таких котлов сделало их более экономичными, а значит, более выгодными.


Благодаря такому подходу, КПД котла существенно возрастают, но другие рабочие параметры остаются аналогичными показателям других котлов. Такие котлы большинство продавцов и продающих организаций также называют пиролизными, однако такое утверждение постоянно подвергается справедливой критике. Описанные котлы являются псевдопиролизными, а разговоры о том, что подобные аппараты – пиролизные, являются нечестным маркетинговым ходом.

05.08.2015

.

Оставьте комментарий