Принцип работы пеллетного котла- современной разновидности твердотопливных котлов

Преимущества и недостатки

Качественно составленная схема современного котла на прессованных древесных отходах, должна учитывать все существующие у печей этого типа достоинства и недостатки. Преимущества, которые предлагает печь в процессе использования:

  • Экономичность (для отопления не нужно использовать дров или угля).
  • Высокое КПД (выше только у газовых котлов и печей).
  • Качественное оборудование (даже самодельная печь должна быть собрана из хороших материалов).
  • Отопление на пеллетах отличается высокой теплотворностью.
  • Стоимость топлива ниже аналогов.
  • Долговечность и надежность работы.
  • Полная безопасность эксплуатации печи.
  • Автоматизация процесса подачи топлива.
  • Нет необходимости в постоянном контроле со стороны человека (печь автоматизирует процесс подачи пеллет, поддержание температуры).

Дополнительное преимущество печей – отсутствие любых неприятных запахов и характерного при горении черного дыма, что повышает экологичность конструкции.

Чертежи, если печь самодельная, должны учитывать и существующие недостатки:

  • Высокая стоимость импортных комплектующих, используемых для самостоятельного сбора печи.
  • Сложности с закупкой гранул, так как этот вид топливных элементов недостаточно хорошо развит в нашей стране.
  • Необходимость использования электричества для работы и корректных показателей приборов автоматики.

Важно учитывать! Отключение на 7-10 часов допустимо и не потребует новой настройки. Перенастройка системы потребуется, когда электричество отсутствует более 10 часов

Рекомендуется обеспечить печь самостоятельным источником электричества – установить генератор, который будет подключен к котлу.

Устройство и работа пиролизного котла

Топка пиролизного котла разделена на два отделения. В первой сгорают дрова, а во второй производится вторичное сгорание смеси пиролизных газов и воздуха. Отделяет первую камеру от второй колосниковая решетка, на которую и укладывают топливо.

Воздух обычно нагнетается принудительно с помощью небольшого вентилятора. Хотя в небольших моделях иногда для создания тяги используют дымосос.

На этой схеме представлено устройство пиролизного котла нижнего горения. Дрова медленно сгорают при малом количестве кислорода и выделяют горючий газ (+)

Наличие принудительной вентиляции можно считать основным отличием пиролизного котла от классической твердотопливной модели. Корпус устройства состоит из двух частей, вставленных друг в друга. Пространство между стенками заполняют теплоносителем, роль которого традиционно выполняет вода.

Сначала в первое отделение топки пиролизного котла загружают топливо, затем включают вентилятор и поджигают топливо. Образующиеся в результате горючие газы перемещаются во второе отделение, смешиваются с воздухом и сгорают.

Температура горения может достигать 1200°С. Вода, находящаяся в наружном теплообменнике, нагревается и циркулирует по системе отопления дома. Остатки продуктов сгорания удаляются через дымоход.

В упрек устройствам, в работе которых используется пиролизный принцип горения, можно поставить относительно высокую цену. Обычный твердотопливный котел стоит значительно меньше. Но в котлах длительного горения дрова сгорают практически полностью, чего о классическом котле не скажешь.


К дровам для пиролизного котла предъявляют определенные требования по размерам и влажности. Подробную информацию можно найти в инструкции изготовителя

Выбирая пиролизный котел, следует помнить, что недорогие модели малой мощности обычно рассчитаны только под дрова. Дорогие модификации способны работать на разных видах топлива.

Причем загружать топливо в устройство придется по максимуму, снижение нагрузки приводит к повышенному образованию золы и сажи, а также негативно сказывается на работе агрегата в целом.

Режим подачи пеллет

Автоматический режим подачи гранул в топку можно устанавливать на несколько дней вперед, если позволяет объем бункера. Происходит экономия топлива, и создается необходимый климат в доме. Управление режимом работы отопительного агрегата длительного горения можно осуществлять вручную или при помощи дистанционного пульта.

Выделяют два стандартных режима работы автоматического котла: активный и режим поддержания заданной температуры. Иногда устройства, работающие на пеллетах, совмещают с термостатическим элементом в помещении. Когда температура понижается, прибор переключает режим, и горение усиливается.

Советы по выбору

Сделать правильную покупку и не пожалеть о ней через некоторое время использования помогут несколько советов от опытных покупателей и знатоков:

  • Если вы хотите сэкономить на покупке, то выбирайте энергонезависимый котел с простой схемой.
  • Если вы хотите экономить на топливе, то стоит покупать дорогой котел с продуманной автоматикой.
  • Лучше выбирать вместительный бункер, чтобы часто не добавлять топливо.
  • Выбирайте модель с высоким КПД.
  • Удобнее всего в использовании оказываются модели с автономной работой и подачей топлива. Они сами рассчитывают порции пеллетов в соответствии с установленной температурой.

Принцип работы

Котел на пеллетах представляет собой разновидность твердотопливного отопительного оборудования. Конструкция такого котла включает топливную горелку, стальной корпус, бункер для топлива, топку и теплообменник, дымоход. Топливом для работы служат специальные гранулы органического состава – из древесных и сельхоз отходов или торфа.

Процесс работы пеллетного котла можно кратко представить в трех этапах:

  • загрузка пеллет в топливный бункер;
  • пеллеты подаются шнековым транспортером в топку котла;
  • древесные гранулы, сгорая, нагревают теплоноситель.

Благодаря наличию топливного бункера удается в основном автоматизировать работу отопительного оборудования. Внутреннее устройство горелки обеспечивает постепенное сгорание топлива, за счет чего некоторые котлы длительного горения могут работать от одной закладки пеллет более суток.

Большим плюсом является высокое КПД пеллет, а также значительно меньшее образование отходов при сжигании, по сравнению с дровами. Проводить чистку таких котлов можно 1-2 раза в неделю.

Современные модели также могут быть оснащены регулятором мощности, который позволяет установить нужный режим работы котла в зависимости от разницы между желаемой и действительной температурой в помещении.

Типы шнеков для подачи пеллет

Оборудование может быть оснащено гибким или жестким шнеком, которые отличаются ценой, особенностями крепления и прочностью.

Первый тип – гибкий шнек – подходит для установки на бункеры разных размеров и позволяет создать линию подачи любой геометрии. Главный недостаток – сложная система крепления.

Жесткий шнек стоит дешевле и оснащен простым креплением, но сфера его применения ограничена расстоянием – не более 2 метров, стационарным положением и необходимостью обеспечения дополнительных мер безопасности.

Конструкция теплообменника

Теплообменники, устанавливаемые в пеллетных котлах, могут иметь самый разный вид: трубчатые или плоские, вертикальные или горизонтальные, разное количество ходов и поворотов, с завихрителями отработанных газов.

Наиболее эффективными считаются теплообменники вертикальной конструкции с турбулизаторами и двумя-тремя ходами. Такие устройства позволяют использовать температуру дымовых газов (900-800°С) для обогрева теплоносителя, и снизить ее до 120-110°С на выходе. Вертикальная ориентация конструкции способствует осыпанию золы вниз, что облегчает процесс чистки котла.

Защита твердотопливного котла от перегрева

В твердотопливном котле горящее топливо, да и сам котел обладают довольно большой массой. Поэтому процесс тепловыделения в котле имеет большую инерцию. Горение топлива и нагрев воды в котле на твердом топливе нельзя мгновенно остановить, прекратив подачу топлива, как это делается в газовом котле.

Твердотопливные котлы, больше чем другие, склонны к перегреву теплоносителя – вскипанию воды, если пропал отбор тепла, например, при внезапном прекращении циркуляции воды в системе отопления, или тепла в котле выделяется больше, чем расходуется.

Кипение воды в котле ведет к росту температуры и давления в системе отопления со всеми серьезными последствиями – разрушению оборудования системы отопления, травматизму людей, повреждению имущества.

Современные закрытые системы отопления с твердотопливным котлом особенно склонны к перегреву, так как содержат сравнительно маленький объем теплоносителя.

В системах отопления обычно используются полимерные трубы, коллекторные узлы управления и распределения, различные краны, клапаны и другая арматура. Большинство элементов системы отопления очень чувствительны к перегреву теплоносителя и скачкам давления, вызванных кипением воды в системе.

Твердотопливный котел в системе отопления должен иметь защиту от перегрева теплоносителя.

Для защиты твердотопливного котла от перегрева в закрытой системе отопления, не имеющей соединения с атмосферой, необходимо выполнить два действия:

  1. Перекрыть подачу воздуха для горения в топку котла, чтобы как можно быстрее снизить интенсивность горения топлива.
  2. Обеспечить охлаждение теплоносителя на выходе из котла и не допустить повышения температуры воды до кипения. Охлаждение должно происходить до тех пор, пока выделение тепла не снизится до уровня, при котором кипение воды станет невозможным.

Рассмотрим, как выполнить защиту котла от перегрева, на примере схемы отопления, которая приведена ниже.

Схема подключения твердотопливного котла к закрытой системе отопления

Схема закрытой системы отопления с твердотопливным котлом.

1 — группа безопасности котла (предохранительный клапан, автоматический воздухоотводчик, манометр); 2 — бак с запасом воды для охлаждения теплоносителя при перегреве котла; 3 — поплавковый запорный клапан; 4 — термоклапан; 5 — группа подключения расширительного мембранного бака; 6 — узел циркуляции теплоносителя и защиты котла от низкотемпературной коррозии (с насосом и трехходовым клапаном); 7 — теплообменник защиты от перегрева.

Защита котла от перегрева работает следующим образом. При повышении температуры теплоносителя выше 95 градусов, термостат на котле закрывает заслонку подачи воздуха в камеру сгорания котла.

Термоклапан поз.4 открывает подачу холодной воды из бака поз.2 в теплообменник поз.7. Холодная вода, протекающая через теплообменник охлаждает теплоноситель на выходе из котла, не допуская кипения.

Запас воды в баке поз.2 необходим на случай отсутствия воды в водопроводе, например, при отключении электроэнергии. Часто в системе водоснабжения дома устанавливают общий накопительный бак. Тогда воду для охлаждения котла берут из этого бака.

Теплообменник для защиты котла от перегрева и охлаждения теплоносителя, поз.7 и термоклапан, поз.4 производители котлов обычно встраивают в корпус котла. Это стало стандартным оснащением котлов, предназначенных для закрытых систем отопления.

В системах отопления с твердотопливным котлом (за исключением систем с буферным баком ) нельзя устанавливать на отопительных приборах (радиаторах) термостатические клапаны и другие автоматические приборы, сокращающие отбор тепла. Автоматика может уменьшать потребления тепла в период интенсивного горения топлива в котле, а это может вызвать срабатывание защиты от перегрева.

Еще один способ защиты твердотопливного котла от перегрева описан в статье:

Читайте: Буферный бак — защита твердотопливного котла от перегрева .

Продолжение на следующей странице 2:

Классификация

Для использования в частном доме, как правило, ставится твердотопливный котел с ручной загрузкой топлива. Виды твердотопливных котлов включают три типа.

Традиционный вариант

Наиболее популярны традиционные котлы на твердом топливе, которые передают тепло путем сгорания твердого топлива. Плохо то, что они нуждаются в частом обслуживании – закладка производится минимум 4 раза в сутки.

Кроме того, такое оборудование почти не регулирует мощность – на обогрев дома уходит лишь 70% тепловой энергии. Нельзя при этом уменьшить объемы топлива, так как КПД у котла невысокий. Но пользователей по-прежнему привлекают простота обвязки, автономность и невысокая стоимость.

Пиролизные варианты

Другой вид – пиролизные котлы. Принцип работы основан на использовании не твердого топлива, а пиролизного газа – продукта разложения топлива при высокой температуре. Преимуществами является полное сгорание топлива, что повышает КПД и почти отсутствующее образование сажи и золы – котлы обслуживают не больше 2-4 раз в сутки.

Минусы такого оборудования в том, что можно использовать только специально высушенное топливо с влажностью не более 20%. Также у них сложная конструкция и высокая стоимость – такие котлы изготавливаются из термостойкого материала.

Агрегаты длительного горения

Такие агрегаты отличаются тем, что топливо сгорает в верхней части – методом верхнего горения. Они просты в конструкции и нуждаются в обслуживании не чаще 1 раза в сутки, если загружать в качестве топлива опилки на брикетах и дровах с 30% влажностью, и 1 раз в неделю при работе на угле. КПД использования таких котлов доходит до 90%.

При этом скорость горения топлива можно уменьшать, если частный дом не нуждается в сильном обогреве. На фоне положительных качеств есть существенный недостаток – они сложны в монтаже, а также нуждаются в подключении циркуляционного насоса.

Автоматика

Сегодня существуют автоматические твердотопливные котлы, которые не требуют частого обслуживания и терморегуляции – они дороже обычных ручных и энергозависимы, но позволяют хорошо сэкономить время и топливо.

К таким относятся электрические пеллетные котлы, которые работают на так называемых пеллетах – гранулах из отходов деревообрабатывающей промышленности. Они доставляются транспортером в камеру при снижении интенсивности горения или температуры воды в системе. Разжигается топливо автоматически. Такие автоматические котлы требуют подключения к электроэнергии, поэтому на случай перебоев в сети нужно запастись аккумулятором.

Твердотопливный котел такого вида имеет и другой минус — громоздкость и необходимость отдельного бункера для загрузки пеллет. Их количество определяет длительность цикла работы: после того, как загруженный в бункер объем сгорит, потребуется следующая закладка. Другой сложностью является стоимость – пеллеты не слишком доступны, и производятся лишь несколькими заводами, а к котлу нужно покупать дополнительно транспортер и бункер.

Какое топливо подходит

Показатель влажности топлива не должен превышать 25%, иначе энергия будет расходоваться на испарение воды, мощность окажется ниже необходимой, водяной пар начнет разбавлять выделяемые газы и мешать горению. В результате котел прекратит работу.

В остальном выбор топлива часто зависит от модели. Бывают устройства исключительно дровяные, а некоторые агрегаты могут хорошо работать и на других видах горючих материалов, таких как бурый или каменный уголь.

Наиболее эффективны газогенераторные системы, работающие на топливе с высоким выходом летучих веществ:

  • дрова;
  • пеллеты;
  • древесные отходы;
  • топливные брикеты;
  • бурый уголь.

При выборе материала также нужно ориентироваться на продолжительность его горения. Для сжигания мягкой древесины потребуется 7 часов, прессованных опилок, торфа и твердого дерева — 9–10 часов. Время тления бурого угля ограничивается 10–11, а черного — 12–14 часами.

Наибольшую мощность обеспечат натуральные дрова с длиной поленьев 450–650 мм. Кроме того, использование такого вида топлива способствует повышению срока службы оборудования.

Что представляет из себя пеллетный котел

Одним из главных минусов дровяных котлов длительного горения является само топливо, оно громоздкое и требует много места для хранения.

Классические твердотопливные котлы для обогрева частных домов созданы для сжигания дров, каменного угля, кокса и прочих твердых видов топлива. Для этого они оснащаются большой топкой, в которой осуществляется сжигание топлива с выделением большого количества тепла. Такие котлы требуют постоянного подкидывания все новых порций дров и угля – прогорают они достаточно быстро, что приводит к постепенному остыванию отопительной системы.

Появившиеся в продаже твердотопливные котлы длительного горения, используемые для отопления частных домов, порадовали своих владельцев уменьшенным количеством подходов для загрузки горючего – некоторые из них умеют работать до 8-10 часов, в зависимости от используемого топлива. Такой подход позволяет рассчитывать на длительную и бесперебойную работу – можно быть уверенным, что к утру в комнатах не похолодает.

Альтернативой котлам длительного горения стали пеллетные котлы, работающие на специальных горючих гранулах – пеллетах. Такое топливо выделяет большое количество тепловой энергии и обладает множеством преимуществ перед дровами и углем:

  • Доступная стоимость – благодаря тому, что пеллеты представляют собой продукт, созданный из различных отходов, их стоимость находится во вполне доступном диапазоне;
  • Удобство хранения – достаточно сложить мешки с гранулами в любом удобном месте. Также для этого можно предусмотреть вместительный бункер;
  • Удобная дозировка – пеллеты являются сыпучим и очень легким горючим материалом, поэтому их можно дозировать с точностью до нескольких грамм. Также их очень удобно засыпать – для этого можно воспользоваться глубокой лопаточкой.

Пеллетный котел для отопления дома представляет собой довольно внушительный агрегат, работающий на гранулах-пеллетах. Хранение топлива осуществляется в бункере, размеры которого могут быть как маленькими, так и очень большими. Пеллетное горючее постепенно поступает в камеру сгорания, где оно сгорает с выделением большого количества тепла. После этого тепло поглощается теплообменником.

Перепад температур между камерой сгорания и выходом теплообменника очень большой – продукты сгорания остывают здесь с температуры 800-900 градусов до 100-120 градусов.

Пеллетные котлы для дома состоят из следующих узлов:

  • Бункер – здесь хранится пеллетное горючее, которое забирается в камеру сгорания. Некоторые модели пеллетных котлов обладают очень большими бункерами, что позволяет рассчитывать на самый длительный прогрев и непрерывную работу отопления частного дома на протяжении нескольких дней подряд;
  • Шнек – обеспечивает плавное поступление гранул-пеллет в рабочую камеру, он приводится в движение электродвигателем;
  • Камера сгорания – здесь происходит процесс горения;

Основные агрегаты и узлы пеллетника.

  • Горелка – в этом модуле воспламеняются и горят пеллеты. Можно сказать, что камера сгорания и горелка – это один и тот же узел;
  • Теплообменник – здесь происходит передача тепла в систему отопления. Теплообменники могут быть самыми разными, начиная от плоских стальных и заканчивая многоходовыми чугунными;
  • Модуль управления – контролирует подачу топлива в топку, проверяет рабочие параметры, следит за безопасностью.

Пеллетные котлы, используемые для отопления частных домов, содержат в себе и многие другие узлы – это сборники золы, предохранительные клапаны, системы розжига и многое другое. Но основными являются именно вышеуказанные модули – они отвечают за создание тепла и его передачу в систему отопления частного дома.

Благодаря автоматической подаче горючего, пеллетные котлы не требуют частых подходов. Одной загрузки хватает на несколько часов, а то и на несколько дней. Более того, самые продвинутые образцы самостоятельно поддерживают температуру в системе, регулируя подачу пеллет и горение пламени – для этого они оснащаются многофункциональными системами автоматики.

Запуск и уход за котлом

Перед первым запуском конструкции потребуется пригласить специалиста, чтобы он проверил все элементы на соответствие требованиям безопасности. Самостоятельно проводить включение не рекомендуется.

Запуск осуществляется только после проверки агрегата на соответствие выбранной схеме. Должна быть проверена герметичность дымохода, бункера и самого котла. Перед стартом нужно удостовериться в том, что система отопления заполнена, а давление в ней соответствует параметрам, подходящим для работы. Все приборы и автоматика должны быть исправными.

Уход за агрегатом не сложный. По мере выгорания требуется подкладывать топливо, чистить печь от золы, а также контролировать работоспособность элементов автоматики. Отдельно потребуется проверять, как работает горелка и система поджига.

Особенности трубопроводной обвязки

Помимо правильной установки самого циркуляционного насоса, необходимо правильно расположить ряд других элементов и выполнить технологические требования. А именно

во время потока теплоносителя, но перед насосом устанавливается сетчатый фильтр; запорный кран установлен с обеих сторон; Модели с высокой мощностью требуют вкладышей демпфирования вибрации (опционально для маломощных насосов); При наличии двух или более циркуляционных насосов каждый напорный патрубок оборудован обратным клапаном и аналогичным резервируемым устройством; Отсутствие давления и давления нагружения и скручивания на концах трубопровода.

Существует два способа установки устройств для эффективной циркуляции в системе:

отдельное подразделение; прямо в систему отопления.

Второй вариант является наиболее предпочтительным. Существует два подхода к осуществлению. Во-первых, циркуляционный насос просто вставляется в линию подачи.

Вторая заключается в использовании U-образного элемента, прикрепленного в двух местах к главной трубе. В середине этого исполнения установлен циркуляционный насос. Данная реализация характеризуется наличием байпаса.

В случае частых отключений электроэнергии центральной системой эта конструкция обеспечивает работоспособность системы. Хотя с меньшей эффективностью.

Часто встречающиеся проблемы и ошибки

Низкий коэффициент полезного действия и частые поломки отопительного оборудования — это яркий признак ошибок, допущенных при его обвязке.

Ошибка №1. Чаще всего проблемы возникают из-за недостаточного нагрева теплового носителя. В результате это приводит к появлению большого количества дегтя или нагара.

Ошибка №2. Некорректная регулировка или отсутствие защиты от закипания воды — одна из наиболее распространенных проблем. Из-за этого теплоноситель чрезмерно нагревается, что негативно сказывается на отопительных приборах, трубах и прочем оборудовании.

Ошибка №3

Если система обогрева не отличается высокой эффективностью, то стоит обратить внимание на качество герметизации. Для этого нужно проверить надежно ли изолирован котел и остальные конструктивные детали системы

Зачем нужна горелка

Пеллеты только начинают покорять отечественный рынок, но те, кто уже успел воспользоваться таким видом топлива хорошего качества останавливаются именно на нем. Но возникает вопрос, если это по большому счету обычные дрова, которые можно загрузить в топку, то нужно ли заморачиваться с дополнительными механизмами. Мнение имеет право на существование, но если поступить именно так, то сгорание материала составит 80, а то и 40%. Все остальное будет идти в утилизацию. КПД при этом получается минимальным. Горелка позволяет повысить сгорание материала до 98%. Не рекомендуется использовать пеллеты в пиролизных котлах, т. к. пеллеты могут нанести вред, который потребует обслуживания котла.

Температура в горелке при сгорании пеллет может достигать тысячи градусов по Цельсию. Именно поэтому возникает вопрос о том, можно ли поставить пеллетную горелку в свой твердотопливный котел. Если при сборке хорошо понимать принцип работы пеллетной горелки и следовать четким инструкциям, то она может стать хорошим дополнением к основному виду топлива.

Механизм автоматического поджога

В рабочем режиме интервал включения правильно настроенного котла позволяет воспользоваться остаточным огнём из углей ещё не сгоревших пеллет. Но при стартовом запуске или неоптимальной настройке в работу вступает система автоматического розжига. Эта деталь представляет высокотемпературный фен в отказоустойчивом корпусе.


При его запуске количество потребляемой энергии резко возрастает (150-200кВт/час) по сравнению с обычной работой (до 0,5 кВт/час) Такая система входит в стандартную комплектацию большинства моделей. Но его можно установить и дополнительно. Большинство производителей выпускают такие фены для отдельной продажи, но с мощностью в 2-3 раза большей. Это объясняется потребностью в более высокой температуре для розжига, если фен установлен в неоптимальном, для своего функционирования, месте.

Поджог с помощью керамического или металлического тэна накаливания. Он устанавливается преимущественно в ретортных горелках на нижнем уровне горения пеллет. В некоторых моделях применяется электродный способ, но он очень чувствительный к влажности топливных гранул.

Устроение и этапы сгорания

Твердотопливный котел представляет собой устройство, собранное в стальном корпусе и состоящее из следующих узлов:

  • теплообменник (змеевик);
  • прочистной люк и топочная камера, оснащенная дверцей;
  • колосники (решетка);
  • терморегулятор.

Принцип работы заключается в сжигании топлива: сначала оно подсушивается, затем окисляется и выделяется древесный газ, все дожигается, превращаясь в золу. Попадая в камеру, топливо распределяется на колосниках, которые располагаются наклонно.

Вся влага, которая есть в топливе, испаряется в процессе взаимодействия с футеровкой камеры и от энергии горения. Все горение проводится принудительным поддувом. Дожиг происходит в топке при температуре в 95С в той части, куда поступает воздух из прослойки между облицовкой и футеровкой.

После сгорания теплообменник передает энергию теплоносителю. Теплообменник представляет собой нехитрое устройство — это бочка, сосуд, сквозь который идут трубы: горячий воздух проходит через трубы и нагревает воду внутри бочки. Вода движется в теплоносителе автоматически при помощи насоса. Для регулирования объема теплоносителя используются впускной и выпускной коллектор с датчиком температуры.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwittervKontakte
Напишите комментарий