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!

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.

Что такое пиролизный котел длительного горения

Среди отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, пиролизный котел занимает особое место. О чудодейственных свойствах этих теплогенераторов придумано много небылиц. Мы хотим развеять мифы и объективно представить твердотопливные газифицирующие котлы в нормальном свете – как эффективные источники тепла со своими преимуществами и недостатками. Для начала поясним, что такое пиролиз.

Кратко о пиролизном горении

Процесс пиролиза – это медленное разложение углеродного топлива, происходящее под воздействием высокой температуры при недостатке кислорода. На выходе получается горючий газ либо жидкое топливо – в зависимости от исходного сырья и условий протекания химической реакции.

Пиролизные котлы отопления производят и сжигают именно газ, отсюда второе название – газогенераторные или газифицирующие. Начальное сырье – сухие дрова, уголь, топливные брикеты.

Схема газогенераторной установки, вырабатывающей топливо для двигателя внутреннего сгорания

Справка. Для пиролизного горения используется самое разнообразное твердое топливо, содержащее углеводородные соединения. Пример – производство жидкого горючего из старых автомобильных покрышек либо сжигание мусора в промышленных газогенераторных печах.

Как происходит пиролиз древесины:

1. В закрытый резервуар (реактор) загружается определенный объем измельченной древесины или опилки.
2. Металлический сосуд нагревается снаружи до 500…900 °C, сквозь фурмы (дутьевые отверстия) ограниченно подается воздух.
3. Дерево тлеет и разлагается на составляющие – водород, метан, угарный газ, водяной пар, углекислый газ. По окончании реакции на дне остается немного золы.
4. Полученная газовая смесь охлаждается, очищается, потом закачивается в баллоны для дальнейшего использования.

Перед загрузкой внутрь газогенератора древесина подсушивается. Иначе энергия нагрева станет расходоваться на испарение воды, реакция пиролиза сильно замедлится, на выходе получим кучу водяного пара.

Отметим, что любой процесс сжигания твердого топлива сопровождается выделением древесного газа, даже в костре (смотрим фото). Подробнее пиролиз описывается в другой нашей публикации.

2 типа газогенераторных котлов

Принцип работы обоих агрегатов одинаков, только сжигание организовано по-разному. В любом пиролизном котле имеется 2 камеры:

• топливник, где происходит горение, разложение дров с выделением горючих газов;
• вторичная камера, где топочные газы сгорают, выделяя дополнительное тепло.

То есть, принцип действия пиролизного котла основан на раздельном сжигании топлива. Древесина горит, отдает тепло и нагревает верхние слои, отчего выделяется угарный газ и водород. Смесь поступает во вторичную камеру и сгорает благодаря отдельной подаче воздуха.

Для более понятного описания дровяных и угольных теплогенераторов мы решили воспользоваться классификацией известной чешской фирмы Atmos, которая более 10 лет производит двухкамерные отопители. Итак, котлы делятся на 2 группы:

1. Обычные пиролизные. Здесь раздельная подача воздуха организована за счет естественной тяги дымохода.
2. Газифицирующие модели с принудительным наддувом с помощью вентилятора (или дымососа), оборудованные автоматикой.

Рассмотрим каждую разновидность отдельно, используя в качестве примеров котлы «Атмос».

Принцип работы пиролизного агрегата

Для описания возьмем маломощную модель Atmos DC15E максимальной производительностью 15 кВт. Изнутри котел пиролизный выглядит так (ориентируемся по чертежу):

• сферические корпусы обеих камер сварены из стали толщиной 6—8 мм, верхняя – это топливный бункер, нижняя – камера догорания;
• изнутри стенки защищены огнеупорной оболочкой из керамики (футеровкой);
• из верхней топки в нижний отсек ведет газоход, чей размер ограничивается соплом керамической форсунки;
• подвижная колосниковая решетка встроена в проходное сечение форсунки;
• сзади к камерам подведены отдельные воздушные каналы, поступление воздуха регулируется механическим термостатом (цепным регулятором тяги) и ручной заслонкой;
• внутренний корпус окружен водяной рубашкой из металла 3 мм, обшитой слоем утеплителя и внешней облицовкой;
• на случай перегрева внутрь рубашки вмонтирован змеевик – водяной контур аварийного охлаждения котла, штуцеры выведены на верхнюю панель;
• на задней стенке располагаются патрубки подключения к системе отопления и дымоходу;
• роль зольника играет вторичная камера дожига, где размещен защитный керамический элемент, показанный ниже на фото.

Слева на фото топливный бункер с форсункой, справа – вторичная камера дожига

Примечание. Устройство пиролизных теплогенераторов других европейских производителей (например, Buderus, Viessmann) практически не отличается от конструкции «Атмосов», хотя последние заметно дешевле.

Схема работы твердотопливного котла DC15E следующая. Крупные поленья закладываются в топку и разжигаются, первичный воздух идет через заслонку в задней стенке. Дальнейшие процессы:

1. Дрова сжигаются в режиме интенсивного либо среднего горения. Начинается реакция пиролиза, дым вместе с топочными газами движется в нижнюю камеру, минуя сопло форсунки.
2. Доля выделенного тепла расходуется на поддержку пиролизного процесса, другая часть передается теплоносителю.
3. Благодаря подаче вторичного воздуха горючие газы дожигаются в нижнем отсеке, выделяют тепло, которое передается стенкам водяной рубашки.
4. Естественная тяга увлекает продукты горения в дымовую трубу.
5. После прогорания топливной закладки срабатывает котловой термостат, отключающий циркуляционный насос отопления.

Схема подключения аварийного контура охлаждения к водопроводу через клапан теплового сброса

В случае перегрева в работу включается водяной контур, подключенный к водопроводу (не к сети ГВС, как можно подумать). Подачей холодной воды занимается клапан теплового сброса, реагирующий на сигнал температурного датчика.

При полноценной работе температура в топливнике достигает 800 градусов, агрегат выходит на максимальный КПД 83% (заявлен производителем). Если «прижать» воздух заслонкой и перевести котел в режим длительного горения, эффективность упадет до 71%.

Причина – уменьшение количества теплоты от прямого сжигания дров, снижение температуры, замедление пиролиза. Внешний вид и конструкция отопителя представлена на видео:

Описание газифицирующих теплогенераторов

В целом конструкция этих котлов повторяет устройство пиролизных теплогенераторов, но есть и существенные отличия:

• первичный и вторичный воздух нагнетается вентилятором, как правило, дымососом;
• воздушные потоки направляются на топливо с боковых стенок;
• температурой теплоносителя управляет блок автоматики;
• изменена форма керамической форсунки и отбойника во вторичном отсеке;
• в задней части установлен жаротрубный теплообменник;
• КПД котлов лежит в пределах 81…87%, наибольшая температура факела пламени – 1250 °C (данные производителя «Атмос»).

Конструкция газифицирующего котла в разрезе. Воздух на горение подается дымососом из отверстий в боковых стенках топливника (на схеме не показаны)

Принцип работы газифицирующего отопителя такой же – верхний отсек служит бункером для дров и газогенератором, в нижнем происходит сжигание. Благодаря высокому расходу воздуха в камере догорания образуется факел пламени, повышается температура, древесина и уголь сгорает лучше.

Газогенераторные котлы разных брендов могут отличаться в мелочах – формой топливника, способами распределения воздуха в камерах, конфигурацией форсунки. В недорогих моделях вместо фигурной керамики может применяться кирпичная футеровка, отсутствовать контур водяного охлаждения, использоваться металл 4–5 мм толщиной.

Правила эксплуатации

Чтобы получить от газогенераторного отопителя хорошую теплоотдачу при минимальном расходе топлива, производители рекомендуют придерживаться следующих правил:

• использовать только сухие дрова, допустимая влажность 12…20%;
• при установке и обвязке котла обязательно применять трехходовой смесительный клапан либо комплексное устройство Laddomat-21 для поддержки температуры в обратной линии на уровне 65 °C;
• рабочая температура теплоносителя на подаче – 80…90 °C;
• теплогенератор должен работать на мощности, близкой к максимальной, нельзя долго эксплуатировать агрегат в режиме малой производительности (менее 50%);
• очень желательно топить крупными поленьями, но не круглыми колодами;
• вместе с пиролизными котлами настоятельно рекомендуется применять буферную емкость, которая будет аккумулировать излишки тепловой энергии;
• требование к минимальному объему теплоаккумулятора – 25 литров на каждый киловатт мощности отопителя.

Пояснение. Если в котловой бак пойдет холодный теплоноситель с температурой ниже 65 градусов, то в процессе газификации топлива в первичной камере образуется конденсат и деготь. Подробнее о правильной обвязке читаем в отдельном руководстве о подключении ТТ-котлов.

Применение буферной емкости обусловлено эффективным режимом работы котла – интенсивное горение, температура на выходе 80…90 градусов. Именно при таких условиях достигается высокий КПД 86–87%. «Душить» теплогенератор по воздуху нельзя, эффективность сжигания снизится до 40–50%, как у самодельной печки-буржуйки.

Реальные преимущества пиролизных отопителей

Перечислим плюсы газифицирующих котлов, декларируемые продавцами, а потом отсеем откровенные байки:

• пиролизные источники тепла являются полноценными газогенераторами, выделяющими горючий синтез-газ;
• агрегаты очень экономичны и экологичны благодаря высокому КПД;
• котлы полностью сжигает уголь и дрова, практически без остатка;
• длительность горения – свыше 10 часов (самый скромный показатель – 8 часов).

Примечание. Рекламисты и не слишком добросовестные производители всегда сравнивают газогенераторные агрегаты с обычными котлами прямого горения, «забывая» о столь же эффективных пеллетных отопителях. Но даже такое сравнение не слишком выигрышное.

Первое заявление чересчур смелое. Вспомним: интенсивный пиролиз начинается от сильного нагрева и недостатка кислорода, а что происходит в котле? Вентилятор нагнетает воздух в топку с избытком, никакого тления нет. Синтез-газ, конечно, выделяется, но прямое сжигание топлива тоже присутствует.

Слева показан факел пламени в отсеке дожига при работе котла, справа – огнетрубный теплообменник (вид сверху)

Разберем остальные преимущества:

1. Утверждение насчет экономичности и экологичности – не сказки. За счет приличного КПД котел лучше осваивает энергию топлива и выбрасывает в атмосферу гораздо меньше токсичных соединений – оксида азота и угарного газа. При 1 условии: рекомендации по режиму работы и влажности дров полностью соблюдаются.
2. Причины более полного сжигания – сухие дрова и принудительное нагнетание воздуха. Если заложить в традиционный турбированный котел брикеты из опилок или сухую акацию, то зольный остаток тоже будет нулевым. Много легкого пепла попросту выдувается вентилятором в дымоход. Значит, указанный факт преимуществом не является.
3. Длительность горения зависит от 2 факторов: КПД и вместительности топливного отсека. По эффективности твердотопливные котлы проигрывают пиролизным на 10%, это небольшая прибавка к продолжительности работы. Главный фактор – объем камеры сгорания, если он достигает 80 л и более, дрова прогорают за 6–8 часов.

Справка. Чешский производитель Atmos так и описывает достоинства своих теплогенераторов (дословно): большой бункер для топлива – продолжительное время горения. Отсюда вывод: заявление о длительности работы правдиво, только причина другая – вместительность топки, а не факт генерации древесного газа.

Также много небылиц рассказывается об экономичном режиме тления, который в пиролизных агрегатах попросту отсутствует. В инструкции по эксплуатации «Атмос DC15E» так и написано – уменьшение интенсивности пламени ведет к снижению эффективности и повышению расхода топлива.

Новейший теплогенератор «Атмос» пиролизного типа на выставке «Акватерм–2019»

Существенные минусы котлов

Если вы посетите любой интернет-магазин отопительных агрегатов и поинтересуетесь, сколько стоят пиролизные теплогенераторы, то сразу увидите их главный недостаток. Не самый дорогой российский котел «Суворов М» К-20 (20 кВт) обойдется в 1320 у. е., а идентичный по мощности ATMOS DC 20 GS – 2950 у. е. Для сравнения: цена недешевого традиционного отопителя Buderus Logano S131-22 H составляет 1010 у. е.

Обозначим другие недостатки газифицирующих источников тепла:

• 2 камеры, футеровка из кирпича или керамики плюс водяная рубашка в нижней части корпуса – перечисленные конструктивные решения значительно увеличивают массу и размеры агрегатов;
• высокие требования к качеству топлива;
• теплоноситель с температурой 80 °C редко используется при обогреве частных домов, значит, не обойтись без дорогостоящего теплоаккумулятора + элементы обвязки;
• керамические детали футеровки не вечны – от перегрева форсунка может треснуть и ее придется менять.

Надо сказать, пиролизные котлы привлекают домашних умельцев. Но сделать такой агрегат своими руками очень непросто, нужен опыт и вложение средств в закупку материалов. Бесплатно изготовить отопитель не получится. Куда проще сварить обычный или шахтный котел.

Примечание. Судя по отзывам владельцев котлов на тематических форумах, использовать сырые дрова все-таки возможно. Алгоритм такой: агрегат растапливается и прогревается сухими поленьями, затем подкидывается влажная древесина. Но доля такого топлива не должна превышать 30%, иначе пойдет копоть и сажа. Послушаем мнение эксперта на видео:

Выводы и рекомендации по выбору

Выбирать из всех существующих котлов пиролизный имеет смысл при таком раскладе:

• вы готовы платить за эффективность и сохранение окружающей среды;
• бюджет позволяет приобрести отопитель и теплоаккумулятор нужного объема;
• в котельной хватает места под оборудование;
• есть возможность заготавливать качественные дрова, покупать брикеты либо сушить свежесрубленную древесину.

Модель теплогенератора подбирается по мощности и функциональности. Как правильно выбрать источник тепла на дровах для дома, читайте в нашей инструкции.

Изначально пиролизные бытовые котлы рассчитаны на установку бака-аккумулятора и использование хорошего топлива. Это западноевропейская практика, где твердотопливные агрегаты нельзя эксплуатировать без буферного резервуара.

У нас доходы не столь высоки, оттого домовладельцы экономят на всем – оборудовании, горючем, способе сжигания. Отсюда вывод: на данный момент газогенераторные установки несовместимы с нуждами и расходами большинства домовладельцев, ведь их не удастся правильно эксплуатировать.