Пиролизный котел воздушного отопления - RemontOtdelka23.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Пиролизный котел воздушного отопления

Эффективность увеличена в разы! Пиролизный котел: что это такое, принципы его работы

Вы просматриваете раздел Пиролизные, расположенный в большом разделе Котлы.

Работа пиролизного котла основывается на особой химической реакции — пиролизе.

Под данным термином подразумевается процесс разложения органического топлива на газ и уголь. При этом в большом объёме выделяется тепловая энергия.

Процесс возможен только при определённых условиях: нехватка кислорода в пространстве. Высокая температура: 200–800 °C.

Принципы пиролиза для отопления

Пиролиз широко применяют в разных отраслях промышленности. Востребован этот химический процесс и для обогрева жилых площадей.

Пиролиз происходит при любом виде твёрдого сырья:

  • Дрова.
  • Мелкие ветви или древесные опилки.
  • Брикеты.
  • Торф.
  • Бурый уголь.
  • Пеллеты.
  • Кокс.

Однако наиболее эффективно пиролизный агрегат работает на топливе с повышенным уровнем выхода летучих веществ — на древесине толщиной 80—100 мм. Вместе с ними используют пеллеты или древесные отходы.

Внимание! Использовать только опилки или пеллеты нецелесообразно — с ними котел не вырабатывает тепло или же его КПД снижается до минимума.

Пиролизный котел: что это значит, его устройство

Конструкция пиролизного котла выглядит следующим образом:

  1. Дымоход.
  2. Блок управления.
  3. Загрузочный бункер.
  4. Форсунка.
  5. Камера сгорания.
  6. Теплообменник.

Отопительный котёл на основе пиролиза представляет собой двухкамерный агрегат — в этом его особенность. Главная химическая реакция в этих камерах:

  1. Камера загрузки или газифицирующая камера. Здесь происходит предварительное термическое разложение сырья. Органика под воздействием высоких температур превращается в горючий газ. Для поддержания тления в камеру направляется первичный воздух. Горение при температуре 300—800 °C.

Фото 1. Камера загрузки топлива в пиролизном котле. Внутренняя отделка выполнена шамотным кирпичом.

  1. Камера сгорания. После тления выделенный воздух и газ попадают сюда. Здесь образовавшийся газ горит, как обычный природный. Температура в среднем 1200 °C. Именно на этом этапе выделяется очень много тепла, необходимого для отопления. В то же время происходит сильное аэродинамическое сопротивление, поэтому необходима принудительная тяга, роль которой выполняет дымосос.

Два пространства между камерами разделяет колосник, в который загружается топливо. Там оно поджигается и запускается дымосос. Колосник препятствует выходу тепла из верхней камеры загрузки и обеспечивает лёгкий поток первичного воздуха.

Пиролизные топки оснащены переключателями тяги, которые разжигают топливо. Таким образом, в начале розжига котёл функционирует как устройство прямого горения, а после закрытия задвижки переключается на пиролиз.

Виды пиролизных устройств, характеристики

Котлы на основе пиролиза различаются по своему строению. Так, существуют:

  • Камера дожига сверху. Встречается редко. Преимущества конструкции в том, что дымовой газ беспрепятственно проходит в камеру дожига, а после догорания сразу попадает в дымоход для дальнейшего охлаждения. Среди минусов — расположение дымовой системы неэкономичное, так как изначально требуется больше расходного материала для изготовления подобной конструкции.

Фото 2. Пиролизный котел с нижней камерой дожига. Стрелками указаны составные части устройства.

  • Камера дожига снизу. Самый распространённый и наиболее комфортный тип конструкции. Пользователю удобно закладывать дрова, так как камера находится не на полу. А также камера имеет прямой выход в нижний дымоотвод, а оттуда — в дымоход. Однако подобная конструкция имеет также свои недостатки. Так, из загрузочного отсека зола засоряет вторую камеру, поэтому её чаще чистят. Кроме того, нужно обеспечивать усиленную тягу, чтобы дым продвигался вниз.

А также пиролизные котлы различаются по типу используемой тяги:

  1. Естественная тяга. Нет необходимости в электрике. Однако для эксплуатации нужен довольно высокий дымоход с мощной естественной тягой, что будет стоить дорого.
  2. Принудительный наддув и тяга. Котёл становится энергозависимым, впрочем, повышается скорость выхода на режим. Такой агрегат оснащается вентиляторами и дымососами, которыми управляет автоматика — полностью пропадает зависимость от погодных условий и повышается эффективность горения. Этот тип топки может работать с максимальным уровнем КПД на протяжении 4—5 часов, а это на 20% больше, чем у котла с естественной тягой.

По способу отопления выделяют два типа пиролизных устройств:

  • Для водяного отопления. В качестве теплоносителя выступает вода, которая нагревается в теплообменнике, затем разливается по трубам в радиаторы. Температура поддерживается за счёт постоянной циркуляции.
  • Для воздушного отопления. В бытовых условиях используется значительно реже. Зачастую применяют для обогрева хозяйственных построек или на производствах. Тепловая энергия распределяется в помещении с помощью тёплых воздушных масс. Они прогреваются в результате сгорания сырья. Тепло распределяется посредством алюминиевых труб и нагнетателей. Такая система управляется автоматикой, поэтому владелец с лёгкостью может настроить её в соответствии со своими потребностями.

Как выбрать такой прибор

При выборе агрегата на основе пиролиза обращают внимание на его ключевые характеристики:

Качество корпуса. Раньше корпус топки изготавливали преимущественно из чугуна.

Теперь производители выпускают цельносварной корпус из листового материала.

Главное здесь — его толщина.

Она зависит от мощности котла:

  • 15—65 кВт: внутренние конструкции 5 мм, наружные — 4 мм;
  • 75—110 кВт: внутренние — 6 мм, внешние — 5 мм;
  • 135—195 кВт: внутри — 8 мм, снаружи — 6 мм;
  • 200 кВт и более: внутренние составляющие — 10 мм, наружные — 8 мм.

Мощность. Этот показатель зависит от отапливаемой площади. Существует множество методик определения мощности. Самый простой и оптимальный среди них — брать за основу 1 кВт на 10 квадратных метров отапливаемой площади.

Специалисты рекомендуют агрегат с 10% запасом мощности. Так, для помещения на 120 метров квадратных подойдёт котёл на 16 кВт. Если площадь территории 160 метров квадратных, мощность устройства должна составлять не менее 18 кВт, и далее по такому же принципу.

Справка. Если высота потолков в отапливаемом помещении превышает 3 м, для каждого дополнительного метра добавляется мощность котла на 1—3%.

Энергоэффективность. Обозначает соотношение полезной теплоты, которая была израсходована, с объёмом затраченного сырья. Этот показатель зависит в основном от топлива. Так, для эффективного прогревания необходимы исключительно сухие расходные материалы.

Впрочем, учитывают также объем загрузочной камеры, которая вмещает дрова до 60—65 см. Кроме этого, обе камеры покрывают специальным слоем керамобетона — он поддерживает подходящую температуру внутри. В результате топливо сжигается более качественно и эффективно.

Важно! Оптимальным считается котёл, который обеспечивает не менее 10 непрерывных часов горения сырья и служит бесперебойно на протяжении 20 лет.

Стоимость. Пиролизные котлы стоят дороже других типов отопительных котлов. Однако и здесь есть варианты. Так, отечественные в 2—3 раза дешевле импортных, а по характеристикам не уступают заграничным аналогам.

Пиролизные котлы – стоит ли приобретать

Пиролизный котел имеет свои недостатки и особенности, которые стоит знать потребителям, прежде чем делать выбор в пользу той или иной теплогенерирующей техники. Авторитетные специалисты охотно перечисляют именно недостатки в первую очередь…

Кто и как производит пиролизные котлы

Интересен тот факт, что именитые производители отопительной техники, пиролизные котлы или не производят вовсе, или имеют по одной линейке образцов, скорее экспериментальной, как дань моде.

В каталогах, на выставках солидные фирмы бочкообразную продукцию с большой загрузкой дров не показывают вовсе, объясняя это тем, что не находят в данной идее преимуществ.

Так называемые пиролизные котлы (большие металлоемкие устройства с дожигом газов, снабженные вентилятором и большой камерой для тления дров) делают те, кто гоняется за сиюминутным настроением потребителей, — мелкие фирмы, вплоть до гаражных производств.

Разберемся — почем такая ситуация?

Что подразумевается под названием пиролиз

Пиролиз – генерирование горючего газа и его последующее сжигание, — происходит во всех твердотопливных котлах, в большей или в меньшей степени. Такой же процесс идет и в обычной печи, — при горении дров или угля, в каком-то месте не хватает кислорода, появляется угарный газ CO, затем он находит недостающий кислород и сгорает, выделяя тепло, превращаясь из яда в обычный углекислый газ – CO2.

В качестве экспериментов еще 1950-х годах была разработана схема котельного оборудования, где сначала топливо тлело при недостатке кислорода, затем полученное СО дожигалось во вторичной камере. Но идеи не были воплощены, как не дающие ни каких преимуществ с весомыми недостатками и дорогостоящие.

Теперь же в рекламках ядовитый угарный газ СО называют – «древесный газ».

Схема, особенности работы

Вторично в 2000-х годах, когда у среднего производителя появились достаточные производственные возможности и материалы, началось производство на бытовом уровне. У потребителя лживая реклама вызывала интерес, — появились продажи и прибыль.

Схема пиролизного котла обычная – в большой камере закладка дров сначала разгорается, затем автоматика перекрывает воздух и при его недостаче дрова тлеют длительное время.
Выделяющийся угарный газ и большое количество зольных частиц – чистого углерода С смешивается с подогретым воздухом во вторичной камере, где и догорают.

В этой горелке всегда красноватое пламя – прямой признак реакции с участием углерода.

Особенность конструкции

Особенность конструкции «пиролизный котел» — наличие вентилятора 50 – 100 Вт мощностью, принудительная подача воздуха. Причем происходит движение воздуха и в первичной камере между дров, за счет завихривания (содания разрежения) в месте расположения подающей форсунки.

Наличие датчиков и управляющей автоматики, которая обеспечивает режимы работы.
Большой размер, дополнительные металлические детали, камеры.

Основное конструкционное отличие – большая загрузка дров и наличие вокруг них всех «обвесов» из автоматики, форсунок, камер сгорания.

Цена пиролизного котла

Но для потребителя пиролизный котел в первую очередь отличается большой ценой.
Нужно сравнивать одинаковые по мощности и по классу исполнения изделия. Окажется что цена пиролизного котла будет больше, чем у изделия классической конструкции в 2 – 3 раза.

У «не гаражных» производителей изделие под названием «пиролизное», обычной домашней мощности, будет стоить 150 тыс р. А «классический котел» — 50 тыс р.
У менее знаменитых разница в цене в 2 раза – примерно так 75 тыс. р. и 35 тыс р.

За что же нужно платить больше на 50 – 100 тыс рублей? В чем выгода? За сколько времени и каким образом окупится эта сумма…

Настоящие технические характеристики

Более-менее серьезные производители стараются не давать истинных технических характеристик пиролизных котлов. Иначе все увидят, что ничего там особенного там нет. Их заменяют рекламными возгласами, лозунгами, или подачей лживых характеристик через вторичные источники, без ответственности.

Если же отыскать паспортные данные пиролизного котла именитого производителя, например Buderus ,т о вдруг окажется что КПД составляет всего-навсего 87%
А у обычного котла – 80%
Где же сказочный «золотые горы» сэкономленных дров?

Насколько экономичный пиролизный котел

Подсчитаем для обычной мощности среднего дома, экономию с пиролизным котлом. Например, сожжем в обычном устройстве за сезон 7 месяцев дров на 20 тыс. руб. При этом на пиролизе сэкономим около 1800 руб, — расход дров на 18200 тыс. руб.

Но вентилятор мощностью 80 Вт., проработав 7 месяцев при цене за 1кВт электроэнергии около 5 рублей, скушает более 1500 руб. Итого, — экономия не больше 200 рублей в год. Т.е. потраченные 50 тыс. рублей не окупятся никогда.

Даже если каким-то образом экономия будет 1000 рублей (чудо-КПД более 92%), — все равно 50 лет – не серьезный срок для окупаемости. Самый большой максимум — дополнительная стоимость котельного оборудования должна окупаться за 10 лет. Иначе оно не выгодно. Таких показателей нет и близко.
Что же привлекает пиролизный котел потребителя при такой цене, — большая загрузка!

Читайте также:  Что лучше газовое или электрическое отопление

Недостатки пиролизного котла

Имеется возможность поджечь много дров, после чего они горят постепенно 12 часов и более. К агрегату нужно подходить один – два раза в сутки. Это нравится потребителю больше всего.

Но взамен пользователь в частном доме получает большие недостатки:

  • Нельзя топить сырыми дровами, котел на них просто не работает. Теплоотдача сырых дров в 2 раза ниже – энергия уходит на испарение воды, в результате они не тлеют.
  • Весьма не желательно применять древесину которая дает смолу, — сосну, ель, березу, — отложениями они сильно загрязняют бочку, камеры, форсунки, затем это все проблематично очищать. А чем же топить?
  • Не редко возникает перерасход дров в межсезонье, когда нужно подтопить слегка в холодную ночь… Чем фактически полностью нивелируется повышенный КПД.
  • Зола, которая обязательно остается от дров, выносится струей в дымоход. Дымоход загрязняется, зола оседает беспорядочно, «по ветру» загрязняя все вокруг.
  • Поломка, неправильная работа, не настроенная автоматика угрожает массовым выбросом СО, большим перерасходом дров – угарный газ и древесные частицы не догорают полностью.
  • Большая цена, необоснованный расход денег.

Что выбрать — чем выгоден классический котел

Обычный котел на естественной тяге отличается тем, что сразу может работать с максимальной подачей кислорода без поломок, всегда, с любыми дровами. Такая безотказность не может не привлекать. При этом зола остается где ей и положено быть – в зольнике, а не сыпется на головы людям, — зольность это физическая характеристика древесины, которая полностью сгорать не может.

Но он может выполнять и функции пиролизного – цепочка от настроенного термостата управляет воздушной заслонкой в современных моделях, котел переходит на тление, с подачей вторичного воздуха.
При этом цена среди отопительного оборудования – самая демократичная.

Чтобы уменьшить количество подходов к классическому котлу для его обслуживания до 1 – 2 в сутки есть несколько методов по увеличению аккумуляции генерируемого тепла. Самый действенный – внедрение теплоаккумулятора, или возведение теплоемких массивных конструкций. При этом сам агрегат желательно применить несколько более мощный, — с большей отдачей на аккумуляцию за одну топку.

Воздушное отопление: варианты исполнения

все о биотопливе и твердотопливных котлах

  • все категории
  • Общая информация 228
  • Брикеты из торфа 8
  • Брикеты топливные 60
  • Древесный уголь 36
  • Дрова 34
  • Пеллеты древесные 90
  • Пеллеты из лузги 16
  • Пеллеты из соломы 21
  • Пеллеты из торфа 13
  • Щепа, стружка, отходы 41
  • Дымоходы 45
  • Енергетические комплексы 9
  • Камины, печи для дома 208
  • Комплектующие 17
  • Пиролизные котлы (печи) 25
  • Твердотопливные котлы 111
  • Отопление, энергосбережение 125
  • Проекты и услуги 4
  • Сбор и утилизация отходов 20

1. Что это такое
2. Плюсы и минусы:
2.1 Достоинства
2.2 Недостатки
2.3 Однако
3. Источники тепла:
3.1 Котлы на твердом топливе
3.2 Газовые котлы и климатические комплексы на их основе
3.3 Электрические системы воздушного отопления:
3.3.1 Грунт-воздух
3.3.2 Вода-воздух
3.3.3 Воздух-воздух
4. Как рассчитать воздушную отопительную систему
5. Заключение

Как организовать воздушное отопление коттеджа или склада? Какое оборудование для этого необходимо?

Что может послужить источником тепловой энергии и как развести тепло от него? Давайте постараемся разобраться.

Строго говоря, к этой категории относятся все способы обогрева без посредничества теплоносителя. Сюда относятся и тепловые пушки, и кондиционеры в режиме обогрева, и обычные тепловентиляторы.

В устоявшейся терминологии, однако, оборудование для воздушного отопления – это довольно ограниченный список устройств, предназначенных для нагрева воздуха и его подачи в воздуховоды. Источником тепла может служить и электричество, и сгорание газа, солярки или отработанного масла.

Мы не будем ограничивать себя в выборе какими-то рамками и постараемся рассмотреть наиболее практичные схемы реализации воздушного отопления, независимо от того, как позиционируются на рынке соответствующие устройства.

Стоит сделать небольшое лирическое отступление. Недостатки и преимущества придется все-таки обсуждать применительно к классической схеме: источник тепла находится в одном помещении; по всем другим теплый воздух разводится воздуховодами.

Однако: на практике для помещений большого объема без перегородок (для гаража, теплиц или цеха) используется либо несколько источников тепла, либо один с направленными с помощью заслонок воздушными потоками. Разводка теплого воздуха рукавами просто не требуется.

  • Малая инерционность. Помещение после запуска воздушных отопителей прогреется за считанные минуты. Для сравнения: при конвекционном отоплении дома с посредничеством теплоносителя только выход воды в батареях на приемлемую температуру может занять до двух часов.
  • Относительная дешевизна. Котлы воздушного отопления по стоимости не отличаются от предназначенных для водяных отопительных систем; а вот разводка заметно дешевле. Алюминиевый рукав и вентиляционная решетка несопоставимы по стоимости с радиатором, трубой и фитингами к ней.
  • Устойчивость к низким температурам. Воздушное отопление производственных помещений можно смело останавливать на ночь и не бояться разморозки труб и радиаторов.
  • Легкий скрытый монтаж. Водяное отопление подразумевает, что как минимум сами радиаторы или конвектора остаются на виду. Да, существуют и внутрипольные конвекторы отопления; но попробуйте утопить их в бетонное перекрытие в городской квартире. А поднять пол на необходимые несколько сантиметров не всегда позволяет высота потолков, да и объем работы при этом будет весьма немаленьким.
  • Совмещенность с вентиляцией. Больше того: воздушные тепловые насосы для отопления могут при необходимости осуществлять и кондиционирование воздуха.

  • Простота запуска. Отопление воздухом не требует долгой балансировки радиаторов, стравливания воздуха из расширительного бачка и радиаторов, настройки рабочего давления в системе отопления и прочих утомительных процедур.

Справедливости ради:балансировка выполняется только при первом запуске, а проблему стравливания воздуха позволит решить автоматический воздушный клапан отопления.
Он самостоятельно даст выйти воздуху и перекроет дорогу теплоносителю.

В сущности, серьезная проблема только одна. Если вытяжную вентиляцию в помещении легко расположить под потолком, где она никому не помешает, то монтаж воздушного отопления выполняется так, чтобы приток теплого воздуха был по возможности ближе к полу.

В этом случае можно обеспечить эффективное распределение тепла конвекцией при небольшой скорости воздушного потока. Да, можно нагнетать воздух из-под потолка мощным потоком, и он тоже эффективно прогреет комнату; но понравится ли вам постоянный сквозняк в спальне или гостиной?

А раз приток воздуха расположен внизу – значит, воздуховоды придется либо прятать за декоративное покрытие стен, уменьшая полезный объем помещения, либо укладывать под чистовой пол, между лаг.

Полезно: выходом может быть и сравнительно небольшой декоративный короб из гипсокартона.

Отопление кондиционером или тепловым насосом позволяет обойти все проблемы, связанные с разводкой теплого воздуха. Проект воздушного отопления может включать несколько независимых устройств, либо так называемую мультисплитсистему – один внешний блок и несколько внутренних.

Магистрали куда тоньше воздуховодов, и их легко расположить под потолком.

Какие источники тепла могут использовать теплогенераторы для воздушного отопления?

КОТЛЫ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ

Самая, пожалуй, популярная печь для воздушного отопления – булерьян. Название изготовителя давно стало нарицательным для всех пиролизных печей с трубами-теплообменниками, обеспечивающими естественную циркуляцию нагретого воздуха.

Печь располагается в любой точке дома. Для нее совсем необязательна котельная: в гостиной она не испортит дизайн помещения своим видом и не загрязнит воздух продуктами сгорания.

В принципе булерьян способен прогреть дом с достаточно сложной конфигурацией помещений и за счет естественной циркуляции; однако при необходимости горячий воздух от него разводится алюминиевыми воздуховодами с естественной или принудительной циркуляцией по нескольким комнатам или этажам.

Смонтировать систему воздушного отопления с булерьяном своими руками совсем не трудно.

  • Устанавливаем печь в любом месте, где она не будет мешать и рядом есть возможность хранить суточный запас дров.
  • Крепим термостойким алюминиевым скотчем алюминиевые же воздуховоды сверху к трубам, опоясывающим топливник.
  • Снизу крепим короткие отрезки тех же воздуховодов с зафиксированными в них канальными вентиляторами.
  • Разводим рукава от печи по комнатам, которые планируется отапливать.

Весьма любопытная альтернатива – камины с воздушным отоплением. Обычный камин бесполезно отдает с продуктами сгорания большую часть тепла, здесь же произведенная при сгорании топлива тепловая энергия используется для нагрева воздуха в чугунном или стальном кожухе.

Дальше нам все знакомо: воздух по системе воздуховодов разводится по комнатам.

ГАЗОВЫЕ КОТЛЫ И КЛИМАТИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ НА ИХ ОСНОВЕ

Они используются и как отдельное устройство, обеспечивающее дом теплом, и как часть климатического комплекса.

В первом случае схема работы довольно проста: котел, сжигая газ, нагревает теплообменник, через который принудительно прогоняется воздух. Затем он разводится по помещениям.

Решения второго типа включают, наряду с котлом, дополнительное оборудование:

  • Систему рекуперации тепла;
  • Систему кондиционирования воздуха (в этом качестве выступает, как правило, канальный кондиционер);
  • Увлажнитель воздуха;
  • Ультрафиолетовый очиститель, который обеззараживает циркулирующий по дому воздух;
  • Фильтр для улавливания пыли.

Проект обойдется, разумеется, недешево. Отечественная климатическая система Антарес Комфорт, к примеру, может похвастаться стоимостью примерно в 3000 рублей на квадратный метр обслуживаемой площади, что для коттеджа площадью в 150 квадратных метров выльется в весьма впечатляющие 10 с лишним тысяч евро.

Для сравнения: отопительное оборудование от известнейшего американского производителя Goodman обходится в 1300-1500 рублей на квадратный метр. Это тоже стоимость комплекса под ключ, однако он обеспечивает только обогрев.

Любопытно: Газовые котлы для воздушного отопления Goodman GMS, GDS и GMP имеют очень низкую температуру продуктов сгорания на выходе – всего около 40С, что позволяет использовать в качестве дымохода… пластиковые вентиляционные трубы.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Простейшая и непревзойденная по дешевизне система электрического воздушного отопления – обычный тепловентилятор. Расходуя мощность около 2 киловатт, он быстро нагревает воздух, прогоняя его через раскаленную спираль. Увы – помимо низкой энергоэффективности, такая схема ухудшает состав воздуха в помещении, сжигая кислород.

Разнообразные тепловые пушки и электрические конвекторы с обдувом низкотемпературного теплообменника уже более интересны. Они, будучи совмещенными с системами рекуперации тепла, уже могут создать в доме вполне комфортный климат. Затраты энергии будут несколько меньше, чем в случае применения электрического котла.

Однако системы прямого обогрева все равно обходятся слишком дорого.

К счастью, уже много лет существуют тепловые воздушные насосы для отопления, простейшим из которых является обычный оконный кондиционер. Они тратят тепло не на нагрев воздуха, а на перекачку тепла с более холодной улицы. Как вариант – насосы могут отнимать тепло у воды или грунта.

Давайте рассмотрим принципиальные схемы работы воздушных тепловых насосов. Точнее, источники тепла в них.

У почвы ниже уровня промерзания температура постоянна круглый год и растет с увеличением глубины. Достаточно погрузить в грунт несколько глубинных зондов или горизонтальный коллектор – и можно круглогодично извлекать тепло для обогрева воздуха в доме.

Геотермальные насосы наиболее универсальны. Их основная проблема – дороговизна как самого устройства, так и его монтажа.

Если у вас высокий уровень проточных грунтовых вод – задача резко упрощается. Достаточно, упрощенно говоря, вырыть неглубокий колодец и погрузить в него зонд-теплообменник. Та же схема может быть использована, если рядом есть незамерзающий естественный водоем.

Читайте также:  Термостат для твердотопливного котла отопления

Ограничение понятно и очевидно: вода есть далеко не везде.

Здесь мы видим две основных категории устройств.

  1. Мультисплитсистемы применяются для поддержания климата в небольших домах. Ограничение связано с тем, что длина магистрали не может быть бесконечно большой: компрессор ведь должен прокачивать через трубки фреон, а стенки трубы оказывают ему заметное сопротивление.
  2. Канальные кондиционеры – это типичная, каноническая система воздушного отопления. От одного внутреннего блока теплового насоса воздух каналами-воздуховодами разводится по всем помещениям.

В этом секторе рынка в России предлагают свою продукцию прежде всего японские производители – Daikin и Mitsubishi. Несколько реже можно встретить американские Lennox и Carrier.

Общая проблема устройств – зависимость степени их эффективности от температуры на улице.

КАК РАССЧИТАТЬ ВОЗДУШНУЮ ОТОПИТЕЛЬНУЮ СИСТЕМУ

Стоит оговорить: точный расчет воздушного отопления – совмещенного с вентиляцией или выполненного отдельной разводкой – выполняется специалистами с учетом длинного ряда факторов:

  • Материала и толщины стен;
  • Количества и площади окон;
  • Количества людей, которые будут находиться в помещении;
  • Количества и мощности дополнительных источников тепла и т.д.

Упрощенная схема – та же, что и для других отопительных систем: 40 ватт тепловой мощности на кубометр отапливаемого помещения. Для районов Крайнего Севера с учетом крайне низких зимних температур берется коэффициент 1,5-2,0.

Дополнительную информацию о том, как можно реализовать воздушное отопление дома, вы найдете в видео в конце статьи.

Поделитесь с друзьями и сохраните себе!

Принцип работы и особенности работы твердотопливных котлов воздушного отопления

Из всех существующих на сегодняшний день способов обогрева наиболее редким считается воздушное отопление. Несмотря на то, что еще лет 50-70 назад эти системы отопления были популярным и устанавливались массово, сегодня найти такие объекты довольно трудно. Исключением являются камины и традиционные русские печи, которые не являются полноценными системами воздушного отопления.

Из всего того оборудования и устройств, которые работают по тому же принципу, нам наиболее знакомы тепловые пушки, тепловентиляторы и конвекторы. Обогрев, где основная ставка делается на твердотопливные котлы, осуществляющие воздушное отопление сегодня используется в редких случаях. Рассмотрим причины, почему воздушное отопление сегодня не является настолько популярным, как другие виды обогрева. Разберемся с принципом работы воздушного нагревательного прибора, работающего на твердом топливе.

Суть воздушного отопления. Основные преимущества

Система воздушного отопления – это комплекс устройств и приспособлений, тесно взаимодействующих друг с другом. Как и в других способах обогрева, здесь осуществляется передача тепловой энергии, получаемой в результате горения, окружающему пространству, предметам. Существенная разница данного способа заключается в отсутствии теплоносителя, который в большинстве отопительных системы играет роль посредника. Обогрев помещений осуществляется за счет циркуляции нагретого до определенной температуры воздуха.

Существует два вида воздухообмена: естественная циркуляция воздуха и принудительная.

Глядя на горящий камин, можно примерно представить то, как работает воздушное отопление. Однако здесь тепло в результате сгорания дров расходуется не рационально, его большая часть уходит впустую. Принципиально важно заставить нагретый воздух двигаться по воздуховоду и отдавать тепло отапливаемым помещениям. Этим и занимается в системе воздушного отопления, твердотопливный котел.

Основные преимущества, которыми обладает воздушное отопление и нагревательный прибор подобного вида, следующие:

  • отсутствие большой инерционности. В сравнении с водяными котлами, воздушный отопительный агрегат прогревается достаточно быстро и таким же образом, быстрее остывает;
  • простая и неприхотливая в работе конструкция нагревательных приборов. Невысокая стоимость котельного оборудования, работающего на принципе воздушного обогрева;
  • хорошая устойчивость всей системы и нагревательного котла в частности к низким температурам. Отсутствие жидкого теплоносителя позволяет спокойно оставлять отопительное оборудование выключенным на длительное время;
  • быстрый и скрытый монтаж. Отсутствие необходимости прокладки системы трубопроводов и установки радиаторов отопления.

В каждом отдельном случае есть над, чем задуматься. Малая инерционность воздушных отопительных агрегатов один из существенных плюсов. При монтаже такого оборудования вам не придется ставить ни буферную емкость, ни тепловой аккумуляторы. Котел выводится на оптимальный режим работы за считанные минуты. Этот же фактор играет немаловажную роль в плане устойчивости оборудования к низким температурам. При отсутствии жидкого теплоносителя вам не стоит бояться размораживания системы в холодный период.

Если говорить о стоимости оборудования, то воздушные котлы на твердом топливе значительно уступают в цене своим собратьям, работающим с водяными системами отопления. Алюминиевые трубы для каналов воздуховода на порядок дешевле материалов и комплектующих, необходимых для оборудования трубопровода в доме.

Для справки: Обогрев жилых помещений таким способом впервые были использован еще в древнем Риме. В домах знатных вельмож, в общественных помещениях использовались воздушные печи, топить которые приходилось дровами.

Циркуляция нагретой воздушной массы осуществлялась естественным образом, за счет действия законов физики. Воздух при нагреве расширяется, возникают конвекционные процессы, приводящие к возникновению естественной тяги. Горячий воздух распространяется, а его место занимает новая порция свежего, прохладного воздуха. Еще в древности было обнаружено огромное значение вентиляции для достижения большей эффективности отопительных мероприятий. Интенсивность горения и движение нагретых воздушных масс напрямую зависит от возможности притока и оттока. Чем больше тяга, тем выше интенсивность горения и соответственно нагрев воздуха. Тяга уменьшается, интенсивность всех процесс замедляется.

Сегодня вместо примитивных воздушных печей пришли нагревательные приборы, работающие на твердом топливе. Воздушные твердотопливные агрегаты способны эффективнее и качественней осуществлять нагрев воздушной массы для отопления помещений. Современные модели отличаются высоким КПД, экономичны и удобны в эксплуатации. Система воздушного отопления считается незаслуженно забытой.

Важный технический аспект

Основной причиной такого отношения к воздушному отоплению стали технологические требования, с которыми связана организация отопительного процесса. Существует один технический нюанс воздушного отопления, который со временем перерос в явный недостаток.

Ваш отопительный котел находится в котельном помещении и для того, что бы теплый воздух попал в другие помещения, необходимо иметь развитую систему воздуховода. Не всегда есть физическая и конструктивная возможность проложить на ограниченном пространстве достаточно крупные по сечению каналы воздуховода.

Принцип работы воздушного отопления не сложный. Основной процесс протекает простым и нехитрым способом. С системой вентиляции твердотопливного воздушного котла вопрос еще решить как-то можно, расположив основные коммуникации под потолком. Приток горячего воздуха обеспечивается за счет нижнего расположения воздуховода. Благодаря разнице температур теплого и холодного воздуха происходит конвекция, осуществляется замена воздушных масс. Другими словами, при существующем сквозняке в помещении, можно достичь желаемого эффекта. Понравится ли вам дома постоянные сквозняки или нет, решать вам.

Другая, не менее важная деталь, которая вытекает из физического свойства воздухообмена, на которую следует обратить внимание – это нижнее расположение воздуховодов. Обычно для этих целей воздушные каналы укладывают подпол, между лагами, или воздуховод оборудуют непосредственно в стеновых панелях. При переоборудовании помещения или замены коммуникационных линий, необходимо брать во внимание наличие в конструктивных элементах здания воздушных каналов. В этом кроется главный конструктивный недостаток, которым отмечена система воздушного отопления.

Важно! Нижнее расположение воздуховода позволяет использовать естественную циркуляцию. При варианте с верхним расположением воздушных каналов, потребуется установка нагнетателя для принудительной циркуляции и увеличения скорости воздушного потока.

Твердотопливный котел – основной источник тепла. Принцип работы

Каким мы себе представляем твердотопливный котел за счет, которого функционирует домашняя система отопления? Это привычный для многих нас нагревательный прибор пиролизного типа. За счет сжигания, сначала топлива, а потом горючего древесного газа, происходит интенсивное выделение тепла от взаимодействия, с которым нагреваются теплообменник. Точнее сказать воздухообменник. Нагретый до определенной температуры в трубах теплообменника, воздух циркулирует по системе каналов, обогревая внутренние помещения.

Такой нагревательный прибор можно установить практически в любом месте жилого дома или другого помещения.

На заметку: сегодня выпускаются модели твердотопливных агрегатов воздушного отопления, дизайн и внешний вид которых позволяет им удачно вписываться в интерьер жилых помещений.

При желании владельца дома, воздух может распространяться по воздуховоду естественным образом или под действием нагнетателей, что существенно увеличивает скорость и плотность воздушного потока. Котел имеет, как правило, просторную топочную камеру, где сгорает топливо. Топка имеет специальный люк, через который загружаются дрова. На дне камеры сгорания стоит колосниковая решетка, на которой размещается топливо и осуществляется непосредственно само горение. Как и в других твердотопливных агрегатах, в нижней части конструкции размещен подзольник – ящик для сбора золы и крупных остатков недогоревшей древесины.

Устройство воздухогрейного котла

Если предпочтение отдается пиролизному способу сжигания топлива, тогда необходим котел, оснащенный двумя камерами сгорания. В одном отделении в результате тления топливной массы осуществляется интенсивное выделение древесного газа. Во второй топке легколетучие горючие соединения, вступая в реакцию с кислородом, воспламеняются, выделяя огромное количество тепловой энергии. Данный способ отличается экономным расходом топлива. В процессе сжигания дров практически не остается крупных остаточных фрагментов. Система воздушного отопления с твердотопливным котлом пиролизного типа отличается не только быстрым и качественным нагревом помещений, но и высокими эксплуатационными характеристиками.

Нагреваемый воздух скапливается в пространстве между корпусом нагревательного агрегата и топливником (топочной камерой). Это и есть в данном случае теплообменник.

За счет притока воздуха, стенки топочной камеры постоянно омываются новыми потоками воздуха. И первичный и вторичный воздух используется для нагрева. Благодаря пиролизу в котле основную работу выполняют первичный и вторичный воздух. Первичные воздушные массы являются основным источником тепла. Воздух, поступающий снаружи, т.е. предварительно прогревается, для уменьшения тепловых потерь, а уже потом поступает в топку. Вторичный воздух – это газо-воздушная смесь, состоящая из воздуха и горячих продуктов горения.

На заметку: твердое топливо в большинстве случае сгорает на 90%. Остальные 10% представлены в виде мельчайших частиц, входящие в состав дыма. Основное преимущество вторичного воздуха заключается в том, что он уже обладает высокой температурой. Для достижения необходимой температуры не требуется дополнительный подогрев. За счет такого воздухообмена достигается высокая теплоемкость работающего агрегата, увеличивается КПД отопительной техники.

Отбор вторичных воздушных масс осуществляется из самой верхней части воздуховода. Интенсивность забора регулируется положение заслонки. Интенсивность горения на данном оборудовании определяет объем подачи воздуха в топочное отделение. Больше воздуха, интенсивнее горение. Подача воздуха в простых моделях осуществляется в ручном режиме, за счет естественного притока воздуха. В дорогих моделях для этой цели используется вентилятор, включающийся и выключающийся автоматически. Такие вентиляторы называются дутьевыми. Что бы добиться максимально возможного эффекта работы котла на дымоход устанавливается дымосос, задача которого состоит в улучшении вывода из топочной камеры остаточных продуктов горения.

На сегодняшний день в продаже представлены воздушные агрегаты на твердом топливе различной степени оснащенности. В состав большинства моделей входят такие системы:

  • розжиг;
  • система регулировки процесса горения (датчики температуры, заслонки, нагнетатели);
  • механизмы и приспособления, осуществляющие подачу топлива.

За счет взаимодействия всех систем котел позволяет регулировать температуру обогрева в помещениях.

Особенности системы воздушного отопления

Система воздушного отопления имеет свои технические особенности и нюансы, которые необходимо учитывать во время монтажа. Ориентировочно берутся следующие значения для расчетов:

  • средний расход воздуха на автономную систему отопления составляет 1000-4000 м 3 /час;
  • давление в системе должно составлять 150 Па;
  • мощность воздухогрейного котла (в зависимости от модели и типа);
  • величина тепловых потерь в жилых помещениях.
Читайте также:  Как выбрать алюминиевый радиатор отопления

Расчеты осуществляются для того, что бы добиться максимально возможного эффекта от работающей системы отопления. Отсутствие точных расчетов может привести к следующим негативным последствиям:

  • перегрев нагревательного прибора:
  • вибрация воздуховода, дополнительные технические шумы;
  • постоянные сквозняки внутри здания.

Длина основного воздуховода должна быть не более 30 м. Ответвления не должны быть длиннее 15 метров. Для работы домашней системы отопления достаточно твердотопливных воздушных котлов мощностью 10-50 кВт. Большие по площади помещения с обширным внутренним пространством требуют установки агрегатов куда большей мощности (до 1 МВт). Крупные промышленные здания, торговые центры и помещения социально-городской инфраструктуры, как правило, отапливаются воздушными твердотопливными аппаратами большой мощности (до 5-10 МВТ).

Важно! При выборе модели, начиная от простейшей (тип Буллерьян) до самых сложных и мощных агрегатов пиролизного типа, необходимо обеспечить механизм регулировки интенсивности горения топлива.

Существующие автоматические системы передвижения заслонок позволят вам существенно повысить безопасность котельного оборудования, снизят вероятность перерасхода топлива.

Заключение

Котлы, работающие на твердом топливе, сегодня снова становятся интересны широкому кругу потребителей. Основное преимущество, которым они обладают, экономичность и простая эксплуатация, являются главными козырями подобной техники. Для частных и загородных домов сегодня гораздо проще оборудовать систему воздушного отопления. Отсутствие сложных дополнительных механизмов и приборов, удобная регулировка процессами, делает такие агрегаты очень удобными и практичными в эксплуатации.

Воздушные нагревательные агрегаты, в отличие от водогрейных котлов, обладают на порядок большим эксплуатационным ресурсом. В плане безопасности, такая техника выглядит предпочтительнее.

Устройство и схема пиролизного котла

Из всех видов отопительных установок, работающих на твердом топливе, наиболее эффективными считаются агрегаты, в которых при сжигании дров или угля происходит пиролиз. Это процесс дожигания газов, выделяющихся из дров или угля при их тлении, что позволяет передавать теплоносителю почти всю энергию сгорания топлива. Данный принцип использует схема пиролизного котла, в которой реализовано выделение горючего газа из топлива и его последующее сжигание.

Конструкция и компоновка элементов установки

В отличие от классических твердотопливных установок устройство пиролизных котлов длительного горения предусматривает две камеры сгорания вместо традиционной топки. В первой камере осуществляется медленное горение за счет недостаточного количества воздуха. При этом топливо начинает выделять так называемый пиролизный газ, перетекающий во вторичную камеру вместе с продуктами сгорания. Туда же подается достаточное количество воздуха, вследствие чего газ воспламеняется и сгорает, нагревая водяную рубашку агрегата.

Расположение двух камер может быть различным, поскольку отопительные котлы пиролизного типа могут работать как на естественной тяге дымохода, так и с помощью принудительной подачи воздуха вентилятором. В установках, использующих естественную тягу, вторичная камера расположена над первичной и воздух проходит через топливо снизу вверх. При искусственно создаваемой тяге главная топка, наоборот, находится над камерой дожига и поток воздуха направлен сверху вниз. Это отражают представленные ниже схемы устройства пиролизных котлов с различной компоновкой камер.

Способы подачи воздуха для горения

К высоте и диаметру дымохода предъявляются повышенные требования, когда схема подачи воздуха в пиролизном котле предполагает использование обычной тяги. Ее должно хватать на преодоление сопротивления газовоздушного тракта установки и дымоходной трубы, а также на создание разрежения в топке величиной 16—20 Па. Подобрать диаметр можно по выходному патрубку, а высота должна быть не менее 5—6 м.

Принудительная подача воздуха в обе камеры может осуществляться тремя способами:

Обычно схема пиролизного котла, предусматривает установку вентилятора в режиме нагнетания. Это объясняется тем, что обычный нагнетатель по стоимости доступнее чем дымосос, так как последний должен вытягивать отходящие газы с высокой температурой. По этой причине его конструктивные элементы стоят дороже.

Ведущие производители пиролизных котлов устанавливают на свои изделия дымососы на выходе продуктов горения. Причина – обеспечение безопасности для человека, открывшего дверцу топки в рабочем режиме. Дымосос создает разрежение, поэтому пламя не полыхнет через открытый проем человеку в лицо.

При большой мощности установки производителями применяются вентиляторы для котлов обоих типов, на входе и выходе газовоздушного тракта.

Для того, чтобы понять, как работает пиролизный котел, рекомендуем посмотреть следующее видео.

Изготовление пиролизного котла

Эффективность этого вида установок на дровах стала причиной их популярности у мастеров, которые могут изготавливать твердотопливные котлы пиролизного типа собственными силами из имеющихся материалов. Процесс этот достаточно трудоемкий и требующий навыков выполнения слесарных и сварочных работ, некоторого минимума инструментов и оборудования:

  • аппарат для электросварки;
  • угловая шлифовальная машина;
  • дрель электрическая;
  • набор слесарных инструментов.

Если имеются навыки, инструменты и большое желание, то можно изготовить агрегат, используя следующий чертеж пиролизного котла на естественной тяге:

1 – воздушный канал; 2 – дверца для загрузки топлива; 3 – дверца вторичной камеры; 4 – заслонка прямой тяги; 5 – первичная камера; 6 – верхняя крышка; 7 – входной канал для подачи воздуха; 8 – воздушная заслонка; 9 – патрубок для группы безопасности; 10 – вторичная камера дожигания; 11 – патрубок присоединения дымохода; 12 – форсунка; 13 – жаротрубный теплообменник.

Материалом для изготовления камер может служить жаропрочная легированная сталь, но это дорогой материал, поэтому мастера берут простую углеродистую сталь толщиной 5 мм. Для защиты ее от высокой температуры в нижней части топки выполняется футеровка пиролизного котла огнеупорным кирпичом. Им же нужно защитить днище вторичной камеры, куда направлен факел пламени. Для обшивки водяной рубашки применяется листовой металл толщиной 3 мм, его приваривают к ребрам жесткости из полосовой стали. Из такого же металла изготавливают дверцы, крышку и обрамление проемов.

Передачу тепла от дымовых газов устройство котла предусматривает через жаротрубный теплообменник, находящийся внутри водяной рубашки. Для его изготовления подойдут бесшовные стальные трубы из углеродистой стали наружным диаметров 48 или 57 мм. Количество труб следует подобрать по необходимой площади поверхности теплообмена, для чего выполняется расчет пиролизного котла.

Учитывая, что топливо в пиролизных агрегатах горит долго (до 12 часов) и продуктивно, некоторые владельцы классических установок прямого горения задумываются о том, можно ли их модернизировать. Такая переделка твердотопливного котла в пиролизный возможна, но при условии, что топка агрегата сделана из металла, а не чугуна. Колосниковая решетка убирается и с помощью электросварки на ее месте закрепляется перегородка, разделяющая главную топку и зольник, который будет выполнять роль вторичной камеры. Между ними устанавливается форсунка. Кроме этого, понадобится организовать подачу воздуха в обе камеры, надо изготовить воздушные каналы и установить их, как показано на чертеже.

Как правило, переделка котла в пиролизный происходит не на заводских агрегатах, а на самодельных, это расширяет возможности для усовершенствования конструкции. Можно менять проходное сечение форсунки, размеры обеих камер или площади поверхностного теплообмена, добиваясь наилучших показателей длительности горения и повышения КПД установки.

Расчет пиролизного котла

Расчет начинается с определения величины температурного напора, ºС:

Ƭ= (∆Т — ∆t) / ln (∆Т / ∆t)

  • ∆Т – перепад температур продуктов сгорания перед теплообменником и после него;
  • ∆t – разница между температурами в трубопроводах подачи и возврата теплоносителя.

Полученное значение Ƭ подставляют в формулу:

S = Q / k / Ƭ, где:

  • Q – расчетная мощность отопительной установки, Вт;
  • k – коэффициент теплопередачи, равен 30 Вт / м 2 ºС.

Укрупненный расчет мощности пиролизного котла (Q, кВт) выполняется исходя из площади здания. Ее значение нужно принимать по наружному обмеру дома, результат разделить на 10. Смысл этого действия в том, что на обогрев каждых 100 м 2 здания требуется ориентировочно 10 кВт тепловой энергии. Полученный результат – это расчетная мощность системы отопления, а источник тепла принимается с коэффициентом запаса. Он зависит от региона проживания и колеблется от 1,1 до 1,5.

Пусконаладочные работы

После того как сборка пиролизного котла завершена, нужно обязательно проверить герметичность сварных соединений. Водяная рубашка наполняется водой, затем в нее накачивается воздух, создавая избыточное давление. Некачественно сваренные швы дадут о себе знать протечками. Теперь можно производить испытания, лучше это делать на улице, подавая проточную воду из шланга. Если на агрегате установлена группа безопасности, то можно наполнить резервуар котла водой и проверить его работу при критическом давлении 2—2,5 Бар. Порядок испытаний следующий:

  • Присоединить временный дымоход, загрузить в камеру топливо и открыть заслонку прямой тяги.
  • Прекратить подачу проточной воды, предусмотрев для этого временный кран.
  • Произвести розжиг и запуск пиролизного котла. Как только дрова разгорятся, заслонку прямой тяги нужно прикрывать, чтобы начался процесс пиролиза.
  • Открыв дверцу вторичной камеры, убедиться в наличии факела пламени. Здесь требуется регулировка пиролизного котла, нужно добиться ровного и устойчивого факела, открывая или закрывая воздушную заслонку.
  • Закрыть дверцу и наблюдать за показаниями термометра и манометра. В закрытой водяной рубашке процесс парообразования может начаться при достижении давления 1,5 Бар, в это время надо внимательно отслеживать температуру.
  • Качественно сваренные пиролизные котлы отопления могут выдерживать давление до 3 Бар, но не стоит ставить рекорды. Достаточно, если предохранительный клапан, настроенный на давление 2 или 2,5 Бар начнет сбрасывать пар, тогда можно открывать кран и возобновлять циркуляцию воды. Заслонку подачи воздуха надо закрыть, чтобы топливо начало затухать.

Будьте осторожны, проводя такие испытания, есть опасность обвариться кипятком по неосторожности или при разрыве водяной рубашки.

Подключение котла к системе отопления

Последний этап – подключение пиролизного котла и выполнение его обвязки. Как и во всех твердотопливных установках, надо исключить образование конденсата на внутренних стенках топки во время разогрева. Это явление сокращает срок службы корпуса топки, поскольку конденсат содержит включения серы и будет вызывать интенсивную коррозию металла. По этой причине обвязка котла отопления должна быть выполнена по схеме, не допускающей попадание в рубашку холодной воды при разогреве.

Ниже приведена классическая схема подключения пиролизного котла к системе отопления с балансировочным вентилем между подающим и обратным трубопроводами.

Перемычка образует малый контур, в котором теплоноситель приводится в движение циркуляционным насосом. Приведенная на схеме обвязка пиролизного котла отопления позволяет воде циркулировать по малому контуру, прогреваясь вместе с агрегатом. Термостатический трехходовой клапан начнет подмешивать холодную воду из системы в тот момент, когда в малом контуре температура воды достигнет заданного значения, обычно это 45—50 ºС.

Рабочая температура в системе отопления лежит в пределах 60—80 ºС, поднимать ее выше приходится редко. Если при работе в этом диапазоне температур в вашем доме прохладно, то надо искать причину в самой системе. Увеличивать температуру не имеет смысла, это только увеличит расход дров в пиролизном котле.

Заключение

Пиролизные установки, сделанные своими руками, приобретают все большую востребованность. Причина – высокая стоимость котлов заводского изготовления, самодельные агрегаты часто оказываются единственной альтернативой. Единственный недостаток — топливо для пиролизных котлов должно иметь влажность не выше 25%, иначе процесс пиролиза будет слабым, что влияет на производительность установки.

Ссылка на основную публикацию