Как устроен газогенераторный котел на твердом топливе

Несмотря на высокую себестоимость, после приобретения, газогенераторный котел на твердом топливе, помогает сэкономить на отоплении, за счет снижения расхода топлива на 15-20%. Дополнительным преимуществом является длительное время работы газогенератора от одной закладки.

Устройство газогенераторного котла

Современный отопительный газогенераторный котёл на твёрдом топливе, мало чем напоминает первые газогенераторы. В результате конструкторских и инженерных решений, внутреннее устройство и внешний вид претерпели существенные изменения. Прежним остался только используемый принцип работы, заключающийся в следующем:

Древесина, при горении, выделяет небольшое количество углекислого газа. Этот процесс называется газогенерацией или окислением.

Если создать необходимые условия, скорость горения замедляется, а количество CO увеличивается.

Углекислый газ, после смешивания с воздухом в необходимых пропорциях, образовывает горюче-воздушную смесь.

Газо-воздушная смесь хорошо горит, и при этом выделяет дополнительную тепловую энергию.

Конструкция и устройство отопительного газогенераторного котла на твердом топливе, отличается, в зависимости от модели и производителя. Обязательно присутствуют следующие узлы:

Две топочных камеры – в первой осуществляется сжигание древесины, во второй, дожиг углекислого газа.

Система подачи воздуха и отвода продуктов сгорания. В отличие от обычных котлов, большинство газогенераторов применяют ломаную конструкцию дымового канала. Продукты сгорания направляются в дымоход только после того, как их тепло аккумулируется теплообменником.

В зависимости от модели, процесс горения осуществляется в полностью автономном режиме или с определенным участием человека. Классические агрегаты, работающие на древесине, загружаются вручную. Настройки подачи воздуха, удаление золы и другие функции, выполняются с помощью человека.

Автоматические котлы на отходах древесины, работают в полностью автономном режиме. Весь процесс, начиная от подачи воздуха и заканчивая удалением отходов сгорания, контролируются автоматикой.

Технические условия для газогенерации

Газогенерация или выделение углекислого газа, в процессе окисления древесины, может начаться только при определенных условиях:

Ограниченный доступ воздуха – чтобы начал выделяться газ, требуется ограничить приток воздуха, заставив древесину буквально тлеть.

Высокая температура – дерево обугливается, превращаясь в углерод и смешиваясь с кислородом, образует углекислый газ. Для продуцирования CO, требуется поддерживать в топке нагрев свыше 600°С.

Влажность – сырая древесина, при нагреве, выделяет вместо углекислого газа пар. Для газогенерации требуется, чтобы влажность не превышала 20%.

Расход топлива в газогенераторных котлах

Котлы на твердом топливе с газогенераторным горением, имеют несколько преимуществ, делающих их эксплуатацию экономичной:

Горение топлива в газогенераторных котлах осуществляется медленней, по причине отсутствия интенсивного притока воздуха. При тлении дерева выделяется меньшее количество тепла, чем при полноценном горении. Недостаток тепловой энергии компенсируется при дожиге выделяемого углекислого газа.

Расход топлива, по сравнению с классическими котлами, сокращен на 15-20%. При этом, количество тепла, выделяемого при сжигании, практически не уменьшилось.

Использование автоматики сокращает расход топлива, еще, по крайней мере, на 10%.

Твердотопливный газогенераторный котёл длительного горения, предназначенный под древесину, работая на угле, быстро выходит из строя. Поэтому, топить газогенераторы следует исключительно деревом или его отходами. Исключение составляют модели, специально предназначенные для работы на угле.

Можно ли сделать из простого котла, газогенераторный

Принцип работы газогенераторного твердотопливного котла подразумевает использование обязательных узлов в конструкции:

Топки и камеры дожига – в устройстве газогенераторов специально предусматривается увеличенная топочная камера. Дожиг осуществляется в отдельной камере, изготовленной из шамотного кирпича.

Теплоноситель окружает не только топку, но и ломаный дымовой канал, расположенный внутри котла. Схема теплообменника достаточно сложная. Теплоноситель должен окружать не только топку, но и дымовые каналы.

Сделать газогенератор из уже существующего дровяного котла возможно, но, при этом, придется столкнуться со следующими сложностями:

Ограничение в размерах топочной камеры – для создания необходимой в процессе газогенерации температуры, потребуется полноценное горение дров в течение получаса. Все топливо сгорит приблизительно за 1,5-2 часа, что сводит на нет эффективность переоборудованного котла.

Недостаток свободного места приведет к еще большему уменьшению топки, по причине установки камеры дожига.

После переоборудования, ожидать тех же показателей производительности, что и у газогенераторных моделей, выпущенных в заводских условиях, не стоит. Изготовить газогенератор заново намного проще, чем переделывать уже действующий котел.

Правила и условия установки, и эксплуатации котла

Газогенераторные котлы на твердом топливе длительного горения, требовательны к условиям эксплуатации. На эффективность работы влияют характеристики котельной, системы дымоудаления и вентиляции. На помещение, используемое под котельную, распространяются правила ППБ, относительно эксплуатации твердотопливных агрегатов. Общими рекомендациями по установки являются:

Монтаж котла с производительностью до 40 кВт, осуществляется в любом месте жилого дома, при условии соответствия правилам пожарной безопасности. Теплогенератор с производительностью от 40 кВт, монтируется в отдельной комнате.

Размеры помещения для котла не менее 8 м². Обязательно присутствие приточно-вытяжной вентиляции.

Стены и пол котельной облицовываются негорючими материалами: керамической плиткой или цементно-песчаной штукатуркой.

Дымоходная труба изготавливается с минимальным количеством углов и максимальной длиной вертикального участка не более 1 м. При прохождении через плиты перекрытия и кровлю, предусматривают противопожарные разрывы.

В качестве рекомендуемой меры, в котельной устанавливают датчики дыма. Если требуется подключение к электросети, щитовую с автоматами, устраивают вне помещения, где расположен твердотопливный агрегат.

Как выбрать газогенераторный котёл

При выборе подходящей модели газогенераторного оборудования, учитывают несколько особенностей, связанных с работой и функциональностью котла, и его производительность:

Особенности конструкции – потребителю предлагают котлы, использующие принцип верхнего и нижнего горения, с вертикальной и горизонтальной топкой. От данных характеристик зависит время работы, допустимое качество используемого топлива и другие рабочие параметры.

Мощность – при средней теплоизоляции здания и высоте потолков не более 2,7 м, действует формула, позволяющая высчитать необходимую производительность котла: 1 кВт = 10 м². Точный расчет необходимой мощности, с учетом всех особенностей и технических характеристик здания, выполняют с помощью специальных калькуляторов.

Помимо перечисленных критериев, влияющих на подбор отеплительного оборудования, дополнительное внимание обращают на страну производитель и стоимость газогенератора.

Лучшие производители газогенераторного оборудования

Буквально 5-10 лет назад, на рынке отопительного оборудования были представлены всего 4-5 марок газогенераторных котлов, исключительно европейского производства. На данный момент, ассортимент продукции расширился настолько, что при подборе оборудования, стало невозможно обойтись без квалифицированной консультации.

Помимо уже зарекомендовавших себя европейских заводов, производство котлов газогенераторного типа, наладили отечественные компании. Для облегчения выбора, все модели можно разделить на несколько групп по территориальному признаку:

Российские газогенераторные котлы – отечественные компании изготавливают продукцию либо самостоятельно (как в случае компаний БТС, Тепловъ, Ф.Б.Р.Ж., Фантом, Бастион, Газген), так и при поддержке иностранных партнеров (Lavoro). Продукция адаптирована к отечественным условиям. Изменения в конструкции сделали возможным использование топлива с влажностью до 30-42%.

Европейские котлы – традиционно считаются лучшими в своем классе. Продукцию предлагают компании Viadrus, Stropuva (практически родоначальник газогенераторных котлов), Atmos и другие. Котлы европейских концернов имеют длительный срок эксплуатации, отличаются надежностью, высокой степенью автоматизации и экономичностью.

Стоимость котлов газогенераторного типа

Европейские компании предлагают продукцию класса «Премиум», что отражается как на комфорте управления и эксплуатации, так и на стоимости отопительных газогенераторных агрегатов. Так, латвийскую Stropuva, можно приобрести приблизительно за 100 тыс. руб. Чешские Viadrus, обойдутся в пределах 180-200 тыс. руб., Atmos – 120 тыс. руб. и выше.

Отечественные котлы можно найти, начиная с 30 тыс. руб. За качественный газогенератор, аналогичный европейским моделям, придется заплатить около 80 тыс. руб. (Цены приводятся приблизительно с учетом производительности 30 кВт).

Плюсы и минусы котлов с газогенерацией топлива

Опыт эксплуатации газогенераторных котлов длительного горения отечественным потребителем, позволил увидеть преимущества и недостатки данного типа оборудования. Плюсов у газогенераторов несколько:

Продолжительность горения топлива в газогенераторном котле не менее 6 часов. Некоторые модели, как отечественных, так и европейских производителей, способны от одной закладки проработать до 3-5 суток.

Большая теплоотдача, по сравнению с классической моделью. КПД газогенераторных котлов составляет 80-92%.

Ограничения в использовании топлива. Теплообменник газогенераторного котла, работающего на дровах, при переходе на уголь, прогорает уже спустя год эксплуатации. Топить влажными дровами и отходами древесины нельзя.

Стоимость – классический котел, стоит, приблизительно в 2-3 раза дешевле.

Еще одним минусом считаются особые правила растопки и поддержания горения во время эксплуатации газогенераторных моделей. Этот недостаток временный. После нескольких топок, хозяин отопительного оборудования привыкает к особенностям.

Газогенераторные котлы не имеют аналогов среди других моделей, относительно длительности работы от одной закладки, тепло производительным характеристикам и другим рабочим параметрам. Несколько ограничивают популярность моделей – высокая стоимость и особенности эксплуатации.

Чем хороши газогенераторные котлы на дровах

Классические твердотопливные котлы имеют два существенных недостатка: небольшое время работы от одной закладки и низкий КПД. Чтобы решить данную проблему, проводились определенные изменения в конструкции и внутреннем устройстве котлов.

В результате доработок, появились газогенераторные котлы на дровах. В принципе работы котла с газогенераторным сжиганием дров, заложено использование физических законов.

Принцип работы газогенераторного дровяного котла

Схема работы газогенераторного котла, работающего на дровах, одновременно простая и эффективная. Любое горючее твердое тело, при достижении определенной температуры, начинает выделять газ, посредством которого, в результате и осуществляется горение.

В дровяных газогенераторных котлах предотвращается быстрое сжигание топлива, путем уменьшения подачи кислорода и отведения CO в отдельную камеру дожига.

Горение, в полном смысле этого слова, осуществляется только в самом начале, при розжиге топлива и нагнетания в топочной камере необходимой для газогенерации температуры. После этого, приток воздуха резко сокращается, что заставляет топливо буквально тлеть.

По сравнению с традиционным котлом, газогенераторный котёл на дровах имеет следующие отличия:

Устройство топки котла – для быстрого нагрева до температуры в 600°С, увеличивают теплоизоляцию топочной камеры. В конструкции присутствует сразу две топки. Одна предназначена для сжигания дров, вторая для дожига CO.

Улучшенный регулятор тяги – чтобы не допустить быстрого сжигания дров, требуется сократить поступление кислорода в топку, после того, как температура достигнет 600°С.

Влажность дров для сжигания в газогенераторном котле не должна превышать 20%. Проблема заключается в том, что при нагревании топлива с большим соотношением влажности, происходит процесс сушки. Соответственно, газогенерация не начинается.

Некоторые отечественные модели, в связи с этим, используют конструкцию котла с вертикальной закладкой дров и принципом нижнего горения. Такой котел, работает на дровах даже с повышенной влажностью. Благодаря высокой температуре горения, дрова, расположенные вверху камеры, постепенно высыхают.

В зависимости от конструкции котла, по времени дрова горят от 6-12 часов. Некоторые производители предлагают теплогенераторы с возможностью работы от одной закладки в течение нескольких суток. Но, как правило, такие модели стоят намного дороже, что и ограничивает их популярность.

Как и чем надо топить дровяной котел газогенераторного типа

Любое твердое топливо, в процессе газогенерации выделяет определенный объем CO. Опытным путем было доказано, что больше всего газа, в процессе окисления продуцирует древесина. Поэтому, газогенераторный котёл для отопления дома, оптимально топить дровами. К используемому топливу предъявляются несколько требований.

Наибольшую трудность для большинства потребителей представляет правильная топка котла. Производители агрегатов рекомендуют следующую последовательность действий:

При открытой воздушной заслонке, дрова поджигаются с помощью лучинки.

В режиме обычного горения, топливо продолжает гореть, пока температура в топочной камере не достигнет показателей, достаточных для начала газогенерации.

Заслонка переводится в режим ограниченного поступления кислорода.

В современных моделях теплогенераторов, процесс горения полностью автоматизирован. Осуществляется электрический розжиг топлива, автоматика контролирует поступление кислорода в топку и отвод продуктов сгорания.

Какие дрова лучше для газогенераторного котла

В режиме обычного горения, дровяные газогенераторные отопительные котлы расходуют топливо, даже больше чем классические модели. Экономия достигается после перехода в режим газогенерации. Энергоэффективность котла напрямую связана с качеством используемого топлива.

К дровам предъявляются следующие требования:

Влажность не более 20%.

Для топки оптимально использовать твердые сорта древесины. Подойдут – бук, дуб, акация.

Запрещается топить котел углем, отходами деревообработки, пылью, так как это приводит к снижению сроков эксплуатации. Данный запрет распространяется и на древесину хвойных пород.

Допустимая влажность дров

На откровенно сырых дровах, котел работать не будет. Точнее, пойдет процесс обычного горения, но перейти в режим газогенерации не получится. Влажное топливо, при ограничении притока свежего воздуха, просто потухнет.

Параметры соотношения влаги в дровах, полностью зависят от конструкции теплогенератора:

Котлы с боковой загрузкой – наиболее распространенное решение в европейских моделях газогенераторного оборудования, требовательного к качеству топлива. Максимально допустимая влажность не более 20%.

Модели с верхней загрузкой – конструкция впервые была изобретена отечественными разработчиками. Принцип работы таких котлов заключается в постепенном сжигании дров, уложенных в вертикальную топочную камеру. Дрова, под собственным весом, по мере прогорания нижнего слоя, постепенно опускаются вниз. Теплый воздух подсушивает верхнее топливо.
Котлы с верхней загрузкой, способны перейти в режим газогенерации даже при относительной влажности дров до 45°С. При этом требуется, чтобы, по крайней мере, треть заложенного топлива было сухим.

Выбор газогенераторного отопительного дровяного котла

Правильный выбор газогенераторного дровяного котла, в связи с большим ассортиментом предлагаемой продукции, может оказаться достаточно сложным. Учитываются различные нюансы: мощность, время работы от одной закладки, наличие дополнительных функций и автоматизации процесса горения.

Не лишним будет обратить внимание на наличие в конструкции резервного источника тепла, в виде электротэна.

Для отопления и горячей воды подойдут двухконтурные агрегаты. В некоторых моделях, контур ГВС отсутствует. Тогда, дополнительно приобретают и подключают к конструкции бойлер косвенного нагрева, что требует дополнительных затрат. Все это учитывают еще перед приобретением понравившейся модели котла.

Рекомендации по расчету мощности

Расчеты производят по формуле 1 кВт = 10 м². Данное соотношение учитывает параметры здания со средним количеством теплопотерь и высотой потолков не более 2,7 м. Дополнительно принимают во внимание следующие аспекты:

Наличие контура ГВС – дровяной газогенераторный отопительный котел на 10 кВт, подойдет для дома на 100 м². Но, если планируется дополнительно подогревать горячую воду, к полученному результату добавляют 10-20%. Соответственно, необходим теплогенератор с производительностью не менее 12 кВт.

Дополнительные теплопотери – при самостоятельных расчетах, часто упускается из виду отсутствие хорошей теплоизоляции здания, наличие большого количества дверных проемов и окон. Все это влияет на тепловые затраты.

Точные расчеты выполняют с помощью он-лайн калькуляторов, учитывающих всевозможные нюансы: качество утепления дома, количество оконных и дверных проемов, расположение отапливаемого здания и т.д.

Подбор по стране производителю

Лучшие котлы газогенераторного типа на дровах изготавливают немецкие и чешские компании. Несмотря на высокую стоимость, те же Buderus или Viessmann, остаются одними из наиболее востребованных агрегатов.

Отечественные котлы Бастион, ZOTA, Тополь М, существенно уступают по своим теплотехническим характеристикам и срокам эксплуатации западным аналогам.

Стоимость газогенераторного дровяного отопительного котла немецкого производства, на 20 кВт, обойдется приблизительно в 100-120 тыс. руб. Отечественный аналог приблизительно в 40 тыс. руб.

Плюсы и минусы котлов с газогенераторным сжиганием дров

Главным достоинством газогенераторного оборудования является возможность подключения к уже существующей системе водяного отопления. Монтажные работы не требуют серьезных материальных затрат. После подключения, достигается экономия около 30% на снижении расходов топлива.

В конструкции европейских агрегатов широко применяются новые технологии, увеличивающие комфорт эксплуатации, делающие растопку и контроль горения максимально удобным.

В качестве недостатков выделяют высокую стоимость продукции (что особенно касается немецких и чешских котлов), а также высокие требования к качеству топлива. Опыт эксплуатации отечественного потребителя показывает, что применение газогенераторного оборудования в условиях российских реалий, не только возможное, но и экономически выгодное решение.