Среди множества отопительных установок, использующих для генерации тепла различные виды твердого топлива, особое место занимают твердотопливные котлы на пеллетах. Последние представляют собой гранулы цилиндрической формы, изготавливаемые методом прессования отходов древесины, торфа, соломы, шелухи подсолнечника и прочих отходов сельскохозяйственного производства. Теплотворная способность данного биотоплива в полтора раза выше, чем у сухих дров, поэтому пеллеты широко используются для производства тепла на Западе и становятся все более популярными в нашей стране.
Конструкция и принцип работы пеллетного котла
Прежде чем определить плюсы и минусы обогрева зданий с применением древесных гранул, стоит разобраться в устройстве и принципе действия агрегатов, которые их сжигают. Современный твердотопливный отопительный котел на пеллетах – это высокотехнологичная автоматизированная установка, показывающая самую эффективную работу среди всех агрегатов других типов, его КПД составляет до 92% (по информации заводов – изготовителей). Продолжительность горения без вмешательства человека определяется двумя факторами:
- запасом гранул в бункере, из которого они подаются в топку;
- периодичностью очистки внутренних элементов агрегата от золы и пепла.
На рисунке изображен твердотопливный котел на пеллетах с горелочным устройством факельного типа.
Пеллетный котел с ручной загрузкой топлива
Агрегат состоит из камеры сгорания и жаротрубного теплообменника, заключенных в водяную рубашку. «Сердцем» теплогенератора является пеллетная факельная горелка с принудительным нагнетанием воздуха. Продукты горения, выходя из топки, делают 3 хода по жаровым трубам и отдают свою теплоту водяной рубашке. После этого они попадают в дымоход и выбрасываются наружу, в котлах большой мощности для этой цели задействован второй вентилятор – дымосос. В некоторых моделях для дополнительного отбора тепла у дымовых газов на выходе из агрегата устанавливается дополнительный теплообменник – экономайзер. Благодаря ему КПД повышается на 3—5%.
По количеству ходов, совершаемых дымовыми газами в жаровых трубах, все твердотопливные котлы длительного горения подразделяются на одно-, двух – и трехходовые. В первых продукты сгорания сразу из топки попадают в газоходы теплообменника, не меняя направления движения. В остальных агрегатах они делают перед выбросом 2 или 3 хода, самыми эффективными считаются трехходовые теплогенераторы, поскольку они отбирают теплоту у дымовых газов по максимуму.
Горелочные устройства
Горелки, которыми оборудуются пеллетные котлы отопления, бывают двух типов: факельные и ретортные, последние еще называют устройствами объемного горения. Двухходовой агрегат с ретортной горелкой в действии представлен на рисунке:
Котел с автоматической подачей топлива в разрезе
Горелка выполнена в виде чаши с прорезями по бокам, в них сквозь воздушный канал вентилятор нагнетает воздух для горения. Топливные гранулы подаются в нижнюю часть «чаши» шнековым конвейером, а в него пеллеты попадают из бункера способом свободного падения через дозирующее устройство. Все устройства, задействованные в процессе сжигания топлива, управляются контроллером отопителя. Принцип работы ретортной горелки изображен на схеме:
Ретортная горелка
Горелка факельного типа функционирует несколько иначе, шнековый конвейер в ней подает гранулы на специальную площадку, где сквозь них вентилятор продувает воздух. В процессе работы возникает мощный устойчивый факел, направленный горизонтально, как показано на схеме:
Факельная горелка
Оба горелочных устройства функционируют одинаково надежно и хорошо прогревают водяную рубашку теплогенератора. Небольшое предпочтение отдается факельной горелке, поскольку известны случаи, когда из-за низкого качества пеллет чаша реторты засорялась, пламя становилось неустойчивым, а то и вовсе угасало.
Для организации непрерывной подачи топлива в отопительных установках небольшой мощности применяется навесной или приставной бункер для пеллетного котла. Его вместительности хватает от 1 суток до нескольких дней, учитывая, что для выделения 10 кВт тепловой энергии каждый час надо сжигать 2 кг гранул. Другими словами, для обогрева 100 м2 площади среднестатистического здания используется 2 кг топлива в час, в сутки это выйдет 48 кг.
При насыпной плотности пеллет 650 кг/м3 объемный расход топлива в сутки составит 0.07 м3. Для теплогенераторов средней и большой мощности организовывается подача гранул из отдельно стоящего бункера или емкости конической формы, подвешиваемой к стене. В этом случае возникает необходимость в еще одном шнековом конвейере для перемещения биотоплива от бункера к горелке, длина шнека может достигать 10 м.
Бункер с конвейером для подачи пеллет в топку котла
Производители теплогенерирующего оборудования в частный дом или производственное здание рекомендуют выполнять очистку зольника, пространства топки и дымогарных труб в среднем 1 раз в неделю. Некоторые из них предлагают поставку агрегата со специальным комплектом инструментов для чистки. В него входят различные щетки или даже портативный мощный пылесос, он отлично справляется с удалением золы из дымогарных труб трехходовых отопительных установок.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что при наличии достаточно большого бункера для хранения гранул и шнекового конвейера для их транспортировки непрерывная длительность горения пеллетного агрегата составляет 7 дней, по их истечении нужна остановка для обслуживания и чистки.
Краткий обзор средств автоматизации
Современные пеллетные котлы длительного горения имеют высокий уровень автоматизации, сопоставимый с газовыми или электрическими отопителями. Перечень функций, обеспечивающих комфорт и безопасность эксплуатации, впечатляет:
- Управление средствами топливоподачи с дозированием.
- Розжиг и погашение горелки в автоматическом режиме.
- Регулировка интенсивности горения и удаления дымовых газов путем изменения производительности нагнетателя воздуха и дымососа.
- Контроль максимального и минимального уровня теплоносителя в водяной рубашке.
- Контроль за давлением воды.
- Автоматический сбросной клапан и воздухосбрасыватель (группа безопасности).
- Датчики, контролирующие расход пеллет и сигнализирующие об их минимальном количестве в бункере.
- Датчики температуры теплоносителя.
- Датчик наличия тяги в дымоходе.
Пеллетная горелка в разрезе
Стоит уделить отдельное внимание системе розжига, вмонтированной в горелку. Она состоит из элемента накаливания и фотодатчика, связанных с электронным блоком управления. Когда шнек доставит необходимое для розжига количество топлива, он останавливается, а включается электрический нагревательный элемент. От раскаленного электрода кучка гранул воспламеняется, что регистрирует фотодатчик. После того как вентилятор увеличит поток воздуха на горение и шнек добавит топлива, появится устойчивый факел пламени. Тогда по сигналу фотодатчика контроллер отключит элемент накаливания.
Преимущества и недостатки пеллетных котлов
Осуществлять отопление дома водогрейной установкой на прессованных гранулах – один из наилучших вариантов, и вот почему:
- высокая теплоотдача топлива и конструкция установки обеспечивают КПД до 92%;
- выбросы в атмосферу вредных веществ минимальны;
- высокий уровень автоматизации обеспечивают комфортную и безопасную эксплуатацию отопителя;
- длительность горения – этот показатель лучше, чем у других твердотопливных водонагревателей;
- не требуется частое обслуживание;
- возможность присоединения выносных регуляторов температуры в помещениях и датчика наружного воздуха;
- удаленное управление с помощью GSM – модуля или мобильных приложений для смартфона.
Многие российские и зарубежные производители декларируют свои изделия как котлы на дровах и пеллетах, поскольку в них существует возможность переходить с одного вида топлива на другое. Для этого всего лишь нужно снять с фронтальной панели горелку и поставить вентилятор на монтажной пластине, после чего в топку через дверцу можно загружать дрова. Приборы автоматики и управления адаптированы для подобных переходов и будут успешно регулировать процесс сжигания древесины.
У каждой монеты есть две стороны, так и отопители на древесных гранулах имеют свои недостатки. Например, их нежелательно приобретать людям, проживающим в районах с ненадежным электроснабжением, поскольку установка без электроэнергии функционировать не сможет. В крайнем случае придется обзавестись бензиновым генератором электричества или блоком бесперебойного питания.
Второй существенный минус – высокая стоимость оборудования, самая большая среди твердотопливных «собратьев». Например, использовать пеллетные котлы для дачи может оказаться не всегда целесообразным, поскольку это удовольствие не из дешевых.
Заключение
Нет сомнений в том, что пеллетный котел для частного дома – один из самых приемлемых вариантов обогрева. Благодаря своим отличным показателям эти отопительные установки обещают стать самыми популярными в обозримом будущем, несмотря на главное препятствие – высокую цену.
