Самым доступным и недорогим видом топлива для отопления частного дома были и остаются дрова. Но наличие преимуществ использования такого вида топлива не избавляет его от существенного недостатка – традиционным твердотопливным котлам необходимо постоянно скармливать новые и новые порции дров. Быть постоянно привязанным к топке – не очень приятное занятие! Выход был найден с разработкой пиролизных котлов длительного горения.

Что это такое?

Пиролизные котлы относятся к семейству твердотопливных; отличие от традиционных котлов состоит в том, что из топлива предварительно извлекаются горючие компоненты. Процесс горения осуществляется в два этапа: извлечение газа в условиях высокой температуры и низкого содержания кислорода и сжигание смеси разогретых газов и воздуха.

Устройство

Котел представляет собой металлический корпус, в котором имеется две камеры – загрузочная и сгорания. Для защиты от воздействия высоких температур стенки этих камер облицовывают шамотным кирпичом или другим подходящим жаропрочным материалом, например, на основе бетона.

С помощью шамотного кирпича выкладывают дно камеры загрузки, оставляя небольшую щель – форсунку, через которую в камеру сгорания будет поступать пиролизный газ. В качестве теплообменника обычно используют трубчатые конструкции.

Принцип работы

Некоторое количество дров, которое определяется объемом загрузочной камеры, загружают в нее и производят предварительный розжиг при подаче первичного воздуха. Когда топливо загорится, искусственно создают условия с недостаточным содержанием кислорода, благодаря которым из дров выделяется горючий газ. Он представляет собой смесь угарного газа с летучими углеводородами. С повышением давления в загрузочной камере он поступает через форсунку в камеру сжигания. Сюда же подается вторичный воздух. Его смешивание с пиролизным газом, а также высокотемпературные условия обеспечивают воспламенение и сгорание газовой смеси.

При сгорании выделяется тепло, углекислый газ и вода – в большинстве случаев говорят о полном сгорании топлива с выделением «чистых» продуктов горения, перечисленных выше. Тепло через стенки теплообменника передается теплоносителю, в роли которого выступает вода, циркулирующая в системе водяного отопления. Охлажденные продукты горения выводятся через дымоход.

Плюсы и минусы

Преимущества и недостатки такого оборудования, сведенные здесь в одну таблицу, позволят вам более объективно подойти к оценке возможного приобретения.

За и против пиролизных котлов

За	Против
Это так называемые котлы длительного горения: можно загрузить партию дров, которые будут гореть очень долго, около 12 часов (на угле при определенных условиях и еще дольше)	Но за это придется платить кровными. Эти котлы определенно дороже традиционных твердотопливных. Иногда разница в цене составляет 50–100 %
Топливо сгорает практически полностью, а это значит, что мы используем большую часть его энергетического потенциала. К тому же это минимизирует количество отходов и избавляет от частой чистки котла	Используется система принудительного нагнетания воздуха, а это значит, что котел энергозависим, то есть потенциальные перебои электричества превращаются в большую проблему
В качестве топлива могут использоваться крупные дрова. В большинстве случаев можно ограничиваться закладкой неколотого топлива	Эффективность работы котла во многом зависит от влажности дров. Обычное требование – влажность не должна превышать 25 %

В видео ниже представлено еще одно мнение. Не стоит его рассматривать как истину в последней инстанции, но задуматься над отдельными вопросами определенно нужно.

А вот еще одно видео от того же ярого противника пиролизных котлов. Некоторые доводы звучат вполне убедительно, но ко многим нужно относиться критически.

Как видите, эксплуатация такого оборудования может иметь некоторые нюансы. В любом случае перед покупкой котла желательно дополнительно ознакомиться с различными предложениями заводов-изготовителей, благо оных на сегодняшний день немало.

Ассортимент

Продукция представлена широко, т. к. извлечение пиролизного газа известно довольно давно и технология апробирована в химической промышленности. Как правило, большинство крупных производителей котельного оборудования имеют, в том числе, и линейку котлов длительного горения. В таблице ниже мы указали наиболее востребованное отопительное оборудование российских, украинских и немецких производителей. Перед рассмотрением конкретной модели настоятельно рекомендуется провести расчет мощности котла с помощью нашего небольшого онлайн-калькулятора .

Популярные модели пиролизных котлов для частных домов

Наименование котла	Краткое описание	Модель	Мощность / примерная отапливаемая площадь, кВт/м2	Примерная цена, руб.
Атом, Мотор Сич	Украинские, для дров размером (380–1000)×(100–410) мм и влажностью до 50 %. Стенки из стали 6–10 мм, защищены керамобетоном	МС-16	8–19/80–190	120 000
		МС-25	13–30/130–300	138 000
		МС-32	16–38/160–380	162 000
Теплогарант, Буржуй К	Российские одноконтурные котлы, отличаются низкой стоимостью	Стандарт Т-10	10/100	40 000
		Стандарт Т-20	20/200	56 000
		Стандарт Т-30	30/300	69 000
Атмос (Atmos)	Чешское оборудование из стали толщиной 3–8 мм, отдельные элементы которого защищены керамическими блоками	DC 15E	10–15/100–150	72 000
		DC 18S	14–20/140–200	81 000
		DC 22S	15–22/150–220	94 000
		DC 25S	17–25/170–250	96 000
Вулкан (Vulcan)	Украинские одноконтурные из стали толщиной 5 мм. Форсунка и зольник изготовлены из высокопрочного жаростойкого бетона	ECO 15	15/80–100	81 000
		ECO 20	20/150–200	85 000
		ECO 25	25/200–250	87 000
		ECO 30	30/250–300	91 000
Диво	Российские пиролизные котлы, могут комплектоваться электроТЭНом, автоматическим или ручным регулятором тяги	10	8–12/100	С ручным регулятором тяги: с ТЭНом – 55 000, без ТЭНа – 49 000. С автоматическим регулятором тяги: с ТЭНом – 66 000, без ТЭНа – 59 000
		18	12–18/185	С ручным регулятором тяги: с ТЭНом – 65 000, без ТЭНа – 59 000. С автоматическим регулятором тяги: с ТЭНом – 76 000, без ТЭНа – 69 000
		30	18–30/300	С ручным регулятором тяги: с ТЭНом – 82 000, без ТЭНа – 75 000. С автоматическим регулятором тяги: с ТЭНом – 91 000, без ТЭНа – 84 000
Траян (некоторые пишут Троян)	Российские котлы длительного горения с возможностью подключения электроТЭНа	Т10	10/90	47 000
		Т15	15/120	51 000
		Т20	20/120–220	56 000
		Т30	30/240–330	70 000
Buderus (Будерус)	Немецкие одноконтурные котлы	Logano S121-2 21	21/210	163 000
		Logano S121-2 26	26/260	166 000
		gano S121-2 32	32/320	177 000
Viessmann (Виссманн)	Еще один титулованный немецкий производитель котлов из стали толщиной не менее 8 мм	Vitoligno 100-S VL1A024	25/250	170 000
		Vitoligno 100-S VL1A025	30/300	220 000
Гейзер	Российские одноконтурные (ПК) или двухконтурные (ПК2) котлы длительного горения	ПК-10 (ПК2-10)	10/100	48 000 (51 000)
		ПК-15 (ПК2-15)	15/150	53 000 (56 000)
		ПК-20 (ПК2-20)	20/200	59 000 (61 000)
		ПК-30 (ПК2-30)	30/300	72 000 (76 000)
БТС	Украинские котлы из стали толщиной 5 мм (класс стандарт) и 6 мм (класс премиум). Керамическая футеровка	БТС-15	15/180	117 000
		БТС-20	20/230	121 000
		БТС-25	25/280	139 000

Предлагаем вам посмотреть небольшое видео о работе котлов Траян.

Немного визуализации работы пиролизных котлов Будерус – на ролике ниже.

И еще о довольно популярных котлах от ТеплоГаранта – Буржуй К.

Да, кстати, есть модели, которые рассчитаны на работу с разным топливом. Это может быть уголь, торф и даже пеллеты. Использование пеллетных котлов позволяет в значительной мере автоматизировать процесс подачи топлива.

Отзывы

Среди моря заказных отзывов очень сложно найти мнения действительно непредвзятые и основанные на реальных впечатлениях. На что обычно жалуются пользователи:

• обильное образование дегтя вследствие того, что в камере сжигания не поддерживается нужная высокая температура;
• необходимость в установке дополнительной буферной емкости с водой, которая будет аккумулировать избыточное тепло;
• малая толщина стали, что приводит к изменению геометрии корпуса и прогоранию его отдельных частей.

Своими руками

Ниже представлено 25-минутное видео проектирования и изготовления своими руками пиролизного котла. Автор поэтапно описывает процесс сборки, а также рассказывает о трудностях, с которыми пришлось столкнуться.

Возможные ошибки:

• Не тот сплав. Самой частой ошибкой, характерной, кстати, не только для самодельных моделей, является использование наиболее дешевых материалов из черных металлов. Они не относятся к категории жаропрочных материалов, что в конечном итоге приводит к прогоранию конструкции и сложному, а то и просто невозможному ремонту. Необходимо осторожно подходить к выбору марки стали, использовать специальные жаропрочные сплавы. Например, 20Х23Н18 и ему подобные.
• Малая толщина стали. Еще одна ошибка – неверно подобранная толщина стального листа. Этот параметр определяют исходя из распределения температур по котлу, но минимальное значение – около 5 мм. Чем толще, тем дороже, но тогда котел и проработает дольше.

Чертежи

Аттракцион неслыханной щедрости – иначе и не назовешь! У нас вы можете скачать чертежи пиролизных котлов совершенно бесплатно. Это позволит вам при желании собрать сердце отопительной системы у себя на заднем дворе или в гараже.

У нас представлены котлы длительного горения, которые вы можете встретить под маркой Буржуй К. Чертежи котла мощностью 20 кВт можно бесплатно скачать по ссылке ниже.

Проблема отопления при отсутствии дешевой электроэнергии и угля, как правило, решается с помощью дров. В связи с подорожанием такого природного ресурса, как природный газ, его использование может значительно ударить по семейному бюджету. Люди, которые столкнулись с газификацией своих частных домов, начинают искать альтернативные источники тепла. И на помощь приходит пиролизный котел своими руками сооруженный из доступных материалов – котел на дровах, работающий на максимально дешевом типе топлива.

Пиролизный котел предназначен для отопления разных помещений посредством сжигания древесины – прессованных брикетов, поленьев и отходов. По своему устройству газогенераторный котел отличается от классического твердотопливного оборудования, которое также сжигает дрова. Почему выгодно устанавливать пиролизный котел: принцип работы поможет во всем разобраться!

Конструктивная схема и принцип действия пиролизного котла

Топка в пиролизных котлах делиться на две части. В газифицирующей камере или камере загрузки (первая часть) при недостатке кислорода горят и пиролизуются дрова, а выделяющиеся газы догорают в камере сгорания (вторая часть), в которую осуществляется подача вторичного воздуха. Происходит минимизация отвода тепла из камеры загрузки.

Эти пространства разделяются колосником, на котором находятся брикеты. Первичный воздух сверху вниз проходит сквозь слой древесины. Таким образом, главным отличием газогенерирующих котлов от остальных бытовых аппаратов считается верхнее дутьё.

Топки таких конструкций характеризируются повышенным аэродинамическим сопротивлением, поэтому в большинстве случаев их тяга принудительная. Иногда она реализуется по технологическим соображениям при помощи дымососа, а не за счет дутьевого вентилятора, что более характерно для небольших котлов.

Принцип работы газогенераторного котла

В основе функционирования котла на дровах лежит принцип термического разложения древесины, суть которого кроется в том, что сухая древесина способна разлагаться на твердый остаток (уголь) и летучую часть (газ) под воздействием внешних факторов.

В ходе процесса, который протекает в камере загрузки при условии высокой температуры и нехватки кислорода, из ресурса выделяется генераторный газ. Древесный газ проходит через сопло, смешиваясь с вторичным воздухом и сгорая в камере при температуре близкой к 1200 градусов по Цельсию. Уходящие газы проходят через конвективную часть теплообменника, отдавая рабочему телу свое тепло, а затем выводятся через дымоход.

Камера загрузки и сгорания пиролизного котла имеют огнеупорную футеровку, что существенно повышает температуру внутри аппарата и создает идеальные условия для эффективного и качественного горения дров.

Котел на дровах – основные преимущества

Для сжигания дров сегодня используют разные устройства: печи теплоакамулирующие, котлы воздушные и водяные. Из всего оборудования пиролизные (газогенераторные) котлы представляют для потребителей наибольший интерес. Главным отличием пиролизных котлов от простых твердотопливных моделей является тот факт, что горят в них не сами дрова, а и образующийся древесный газ. Во время сжигания вообще не образуется сажа, а зола появляется в минимальном количестве, поэтому аппарат реже нуждается в чистке.

Неоспоримым преимуществом пиролизного котла выступает его способность к поддерживанию заданной температуры дольше, чем могут традиционные котлы, благодаря более высокому КПД и увеличенной загрузочной камере. Некоторые конструкции на одной закладке топлива могут работать в течение суток.

В отработанных газах присутствует меньше канцерогенных веществ. В процессе горения пиролизный газ взаимодействует с активным углеродом, поэтому на выходе дымовые газы по большей части являются смесью водяного пара и углекислого газа.

Ещё одно достоинство газогенераторных котлов состоит в возможности регулирования мощности — 30 — 100%. Пиролизные аппараты способны утилизировать некоторые отходы, почти не загрязняя окружающую среду. К подобным отходам относят резину, пластмассы и полимеры. Но вместе с этим котлы на дровах требовательны к топливу, нуждаются в электропитании и имеют большие габариты.

В чем эффективность пиролизного котла

Время работы котла на дровах измеряется в широких пределах зависимо от многих факторов — температуры на улице, нужной температуры в помещении, утепления дома, влажности и вида топлива, точности проектирования системы отопления. Но бесспорно одно - газогенераторные котлы намного эффективнее традиционных.

В топке пиролизного котла без нанесения вреда атмосфере можно утилизировать резину и полимеры

При сжигании дров, в том числе и влажных, не получиться достичь настолько высоких температур, как при горении полученного из них древесного газа. К тому же для горения газа требуется меньше вторичного воздуха, благодаря чему повышается температура, а поэтому возрастает время и эффективность горения. Помимо этого, процессом сжигания пиролизного газа управлять легче.

О топливе для газогенераторных котлов

Для сжигания применяется древесина, что имеет длину 380 — 450 миллиметров и диаметр от 100 до 250 миллиметров. Топливные брикеты должны иметь такой размер – 30 на 300 миллиметров. Мелкие древесные отходы и опилки можно сжигать одновременно с дровами, но брать их стоит не более 30% от объема загрузочной камеры. Такие котлы могут сжигать древесину, которая отличается влажностью до 40%.

Пиролизные котлы следует топить более сухой древесиной, только в этом случае обеспечивается работа аппарата на максимальной мощности, а срок службы возрастает. Дерево с 20% содержанием влаги характеризуется теплотой сгорания 4 кВт в час на килограмм дерева, древесина с 50% содержанием воды отличается теплотой сгорания 2 кВт в час на килограмм дров.

Таким образом, теплотворная способность топлива находится в зависимости от присутствия воды в дровах: полезное энергетическое содержание брикетов значительно снижается с увеличением содержания воды. При этом расход топлива увеличивается в два раза.

Отопительные котлы с пиролизным сжиганием дров в последнее время становятся более популярными, потому что снимается зависимость от нестабильных тарифов на природный газ. Безусловно, на рынке есть хорошие газогенераторные аппараты с неплохими характеристиками, но их стоимость еще достаточно высока, что и смущает покупателей. На последней строительной выставке простой котел отечественного производства стоил не менее одной тысячи долларов. Вот поэтому многие потребители предпочитают делать пиролизные котлы своими руками.

Инструмент для работы

Чтобы самостоятельно сделать котел на дровах, достаточно обладать желанием и необходимым инструментом! Конечно же, придется потратить много усилий. Но все возможно.

Для начала стоит собрать максимум информации о данном отопительном приборе и его особенностях. Следует просчитать и решить заранее, какой тип горения будет оптимальным для определенного здания – на колосниках или со щелевой горелкой. Затем стоит посетить специализированный магазин и приобрести нужные детали. Чтобы изготовить пиролизный котел, понадобятся такие материалы:

• труба из стали толщиной 4 миллиметра;
• 4-миллиметровый лист стали;
• несколько профильных труб;
• электроды;
• 20-миллиметровый круглый прут;
• центробежный вентилятор;
• шамотный кирпич;
• автоматика, что регулирует температуру;
• гайки и болты;
• асбестовый шнур.

Чертежи и схемы газогенераторных котлов

Точное количество материала рассчитать можно на основе чертежей. В Интернете по данной тематике есть много платных чертежей и литературы. Если руководствоваться этим материалом, то получится сносный агрегат. Схема пиролизного котла нужна для обозначения топки, теплообменника и места подачи воды. Не стоит стремиться создать схему аппарата на дровах с нуля, лучше использовать принципиальную схему и внести в нее лишь некоторые коррективы и изменения.

Изготавливая газогенераторный котел своими руками, за основу можно взять схему отопительного аппарата на 40 кВт, что была разработана конструктором Беляевым, а затем оптимизировать ее под лазерную резку с меньшим количеством используемых деталей. Менять конструкцию прибора можно таким образом, чтобы неизменным остался его внутренний объем.

Вместе с этим желательно, чтобы значительно увеличилась рубашка теплообменника. Далее нужно соединить все детали будущего пиролизного котла, четко следуя чертежу. В данном случае воздух используется в качестве теплоносителя, и он может прогреть помещение без теплопотерь.

Необязательно обеспечивать герметичность труб, потому что для котла на дровах утечки и возможность размерзания отопительной системы нехарактерны. Таким образом, данный прибор считается идеальным решением для установки на даче, где предстоит его топить лишь изредка.

После сбора котла по схеме, можно приступать к его установке и дальнейшим испытаниям. Правильно изготовленный газогенераторный котел должен на необходимый режим выходить быстро, а отопительная система должна прогреваться максимум за тридцать минут. При этом температура в помещении обычно поднимается очень быстро.

Преимущества пиролизного котла Blago

Котел Blago разработан изобретателем Благодаровым Ю.П., который заявил о преимуществах своего творения. По длительности горения дров при максимальной теплотворной способности газогенерирующий аппарат Blago превосходит остальные котлы.

В данной модели колосниковые решётки полностью перекрывают низ топливных бункеров. Поэтому при естественной тяге наблюдается высокая теплота сгорания топлива и более длительный период горения за счёт компоновки топливных бункеров, что дают возможность увеличить объём топливных бункеров, не принося ущерб для КПД.

Устройство пиролизного котла позволяет топливу гореть в одной из двух камер сгорания, а в третьей газиться. Аппарат Blago энергонезависим и требуемую мощность выдаёт всегда. Осуществляется полное горение соединений фенольных групп — деготь, смолы, спирты, эфирные масла.

Установленные рельсы в камере сгорания выступают хорошими накопителями тепла. В пиролизном котле можно сжигать торфобрикеты, опилки и уголь. В период низких температур подкладывать в топочную камеру топливо можно постоянно, поддерживая в помещении оптимальную температуру.

Таким образом, не смотря на то, что на дворе 21-й век, люди по-прежнему обращаются к дровам как к природному ресурсу для отопления. Теперь понятно, почему из всех твердотопливных аппаратов пиролизные котлы для населения представляют наибольший интерес.

Пиролизный котел – один и самых перспективных на ближайшую перспективу: его КПД может превышать 90%, топливо (преимущественно пеллеты) дешево и экологично, оно изготавливается из отходов растительной биомассы. Современные технологии позволяют производить пиролизные котлы, пригодные для установки в городской квартире, но устройство таких агрегатов (см. рис.) весьма сложно, а цена высока. Поэтому наличествует большой интерес к теме: можно ли и как сделать такой полезный отопительный прибор своими руками?

Зачем эта статья?

Пиролизный котел – не печка с водогрейкой. В нем закручен, в буквальном смысле слова, целый клубок сложных процессов. И разработка работоспособного котла – серьезнейшая инженерно-конструкторская задача, требующая солидных знаний, опыта, месяцев, если не лет, напряженного труда и немалых затрат на эксперименты и обкатку готовой конструкции. Векового опыта и проверенных поколениями технических решений, как для традиционных печей, тут нет.

Примечание: Информацию о более простых печах длительного горения, эффективность работы которых основана на пиролизе, можно найти .

Чертежи пиролизного котла в свободной раздаче если и найдутся, то лишь 2-3 общих вида плюс 3-4 разреза. Имея соответствующее образование, опыт работы и посидев месяц-другой в ACAD’e и CorelDraw, деталировку можно составить самому. Но спецификаций все равно нет, из какого материала делать ту или иную деталь, можно только догадываться, либо просчитывать весь агрегат заново.

Авторы конструкций за полный комплект техдокументации просят, как правило, не очень дорого . На кофе больше уйдет, если «доковыривать» самому. Но как по ознакомительным картинкам определить, будет ли оно работать вообще, насколько эффективно и подойдет ли мне, к моим конкретным условиям и требованиям?

Аналогичные вопросы возникают у тех, кто решил купить себе пиролизную печь или котел. Производители с продавцами предлагают их наперебой, по данным обследования и замеров на месте подберут подходящую модель. Но где гарантия, что у конкурентов не найдется дешевле, экономнее и надежнее? Обратите внимание на правую часть рисунка выше. Там разрезы топок двух моделей котла одной и той же фирмы, а внешний вид почти одинаков. Какая лучше подойдет вот для этого именно дома? С холодильниками-стиралками более-менее понятно, это бытовуха привычная, а котел как выбирать?

Так вот, данная статья как раз и предназначена для того, чтобы дать и неподготовленному читателю ясное представление: что же это такое – пирокотел, что там у него внутри находится, что происходит, как все взаимосвязано и взаимодействует, на что и как влияет конструкция каждого из составляющих агрегат узлов. И дать возможность со знанием дела выбрать или модель для покупки, или прототип для повторения, или еще подковавшись «по книжкам», взяться за самостоятельную разработку.

Примечание: понятие котел отопления означает, что водогрейный контур, во-первых, полнопоточный, т.е. котел выдает расход горячей воды, необходимый для непрерывной работы системы отопления. Во-вторых, водогрейный регистр – неотъемлемая часть конструкции. В , к примеру, можно встроить водогрейку, но только для ГВС, и с накопительным баком. А можно потом и убрать, печь как грела и варила-жарила, так греть-стряпать и будет. А из котла водогрейку не уберешь, без нее, или с пустым контуром, он без аварийной автоматики прогорит или взорвется. В-третьих, варочной поверхности в котле нет и быть не может, все тепло уходит на обогрев.

Пиролиз и газогенерация

Принцип работы пирокотла основан на явлении пиролиза – термического (при повышенной или высокой температуре) разложения веществ сложного химического состава без участия дополнительных реагентов. Попросту говоря, молекулы вещества от нагрева расщепляются на более простые и легкие части. Применительно к органике в топке это значит, что продукты пиролиза гореть будут легче, сгорать полнее и тепла дадут больше.

При чистом пиролизе распад закладки топлива происходит без доступа воздуха в специальном сосуде – реторте. Далее пиролизные газы собираются в накопитель – ресивер и по мере надобности используются. По такой схеме были построены немецкие, итальянские и французские пиролизные установки для автомобилей времен войны. Для нагрева реторты использовалось тепло выхлопных газов.

КПД чистого пиролиза не очень высок, т.к. при остывании пиролизных газов часть горючих компонент осаждается. Гореть они могут, но через карбюратор их не протолкнешь. Кроме того, перед выездом нужно было довольно долго греть реторту от постороннего источника, а в поездке не забывать поддавать газку, чтобы давление в ресивере не упало, иначе не заведешься после остановки.

У нас твердого топлива и сейчас в избытке, а тогда было вообще хоть завались, поэтому наши топливные автоагрегаты строились газогенераторными: в реактор загружались деревянные чурки, разжигались чем попало и тлели еле-еле. Тепло для пиролиза давала часть самого топлива, пиролизные газы поступали прямо в карбюратор, а при длительной стоянке просто стравливались в атмосферу.

Важным достоинством газогенераторных установок было то, что их можно было подтапливать на ходу и они работали на любом виде твердого топлива. Автору известен случай, когда водитель полуторки с едва уже дышащим газогенератором (его родной дядя) на прифронтовой дороге попал под обстрел «мессера». В реактор тут же полетели валенки, ватник, ватные штаны, ушанка. Взбодрившийся движок опять потянул как следует, и водила с машиной спаслись. На хохот однополчан водила отвечал по-солдатски философски: «Жить захочешь – и … туда сунешь!»

Современные бытовые пиролизные котлы все без исключения газогенераторные. Иначе получить КПД выше 65-70% не получается. Но название «пиролизные» отнюдь не ошибочно: более 90% вырабатываемого тепла дает сгорание пиролизных газов. Поэтому далее в тексте выражения «пиролизный» и «газогенераторный» употребляются как синонимы, кроме случаев, когда иное специально оговорено.

Примечание: по умолчанию пиролизным считается также любой котел длительного горения на твердом топливе; там большую часть тепла дает также пиролиз. В масляных приборах длительного горения ( или темном печном топливе, к примеру) более половины тепла дает сгорание испарившихся легких фракций, а самые тяжелые, тоже пригодные для пиролиза, оседают в шлам на дне резервуара. Поэтому считать масляные печки пиролизными можно только с большой натяжкой.

Как устроены пирокотлы?

На рис. показано устройство пиролизных котлов самых употребительных типов. Две верхних позиции – котлы с принудительной циркуляцией в рабочем (воздушно-газо-дымовом) тракте, т.е. с принудительной тягой. Две нижние – пиролизные котлы на естественной тяге. Разберемся вначале, что у них у всех общего, а затем перейдем к частностям.

О терминологии

У печников свой язык. Хайло, к примеру, не грубое ругательство, а устье топки специальной конструкции. На рисунках боров – горизонтальная часть дымохода. Шиберы – дроссельные заслонки, регулирующие поток воздуха/газов. Иногда для определенности воздушный дроссель так и оставляют дросселем, а шибером называют его же в газоходе/дымоходе. Применительно к пиролизным котлам газоход и дымоход различают: в дымоходе все уже прогорело до углекислого газа и воды, но еще горячее. В газоходе еще идут термохимические реакции.

Примечание: в других источниках вам может встретиться название «творило». В печном деле это не мешалка-колотушка для теста, а просто-напросто дверца с задвижкой. Вспомните: отворять, затворить. Еще у печников ход печи – это ее рабочий цикл или режим горения в ней. Т.е. двух- или многоходовая печь на самом деле двух- или многорежимная.

Общее

Общий у всех пирокотлов рабочий цикл; любой пиролизный котел работает следующим образом:

• Первичный наружный воздух поступает в камеру газификации, где тлеет топливо.
• Небольшая часть его кислорода расходуется на поддержание тления, обеспечивающего температуру газификации в 200-800 градусов.
• Пиролизные газы поступают через сопло (иногда его по-печному называют хайлом, хотя работает оно совсем не так, как хайло печи) в камеру сгорания.
• В нее же поступает вторичный воздух, и пиролизные газы горят.
• Некоторая часть пиролизных газов при наличии катализатора – частиц свободного углерода из топлива – восстанавливается до угарного газа и окислов азота, на что расходуется тепло.
• Восстановленные компоненты окисляются в камере дожигания, отдавая обратно тепло.
• Прореагировавшие дымовые газы проходят через теплообменник водогрейного регистра, а затем уходят в дымоход.
• Система терморегулирования поддерживает в камере сгорания оптимальную для полного сгорания температуру.

Примечание: не вполне забывшим химию из этого ясно – отбор тепла на этапах газификации, сгорания и догорания неизбежно резко ухудшит КПД установки и даст на выходе вредные и опасные газы. В пирокотле непрерывно крутится огромное количество тепловой энергии, и нам доступно только то, что уже не нужно для самоподдержки рабочего цикла. Самодельный пиролизный котел должен проектироваться с полным знанием и пониманием этого обстоятельства, иначе получится очень плохая и опасная печь. Если где-то увидите чертежи в теплообменником в газификаторе, камере сгорания или дожигателе – в игнор без разглядывания.

Общие для пирокотлов также режимы работы. Их всего три, см. рис.

1. Розжиг. Заслонка (дроссель, шибер) прямого хода открыта. Дымовые газы уходят прямо в дымоход – слева на рис.
2. Рабочий режим, в центре. Заслонка прямого хода закрыта, идет пиролиз. Тяга в газоходе обеспечивается либо принудительно, либо естественным образом.
3. Догрузка топлива, справа. Заслонка прямого хода открыта, но тяга в газооходе сохраняется некоторое время: он разогрет, и вентилятор, если он есть, не выключается. Пиролиз не прекращается. Догрузку нужно производить быстро – кроме того, что цена топлива вылетает в трубу, может пойти угар.

И, наконец, общими для бытовых пирокотлов является также привередливость к топливу и материалам конструкции:

Из термохимии процессов в пирокотлах следует еще один их недостаток: небольшие пределы регулировки мощности при условии сохранения высокого КПД. Форсировать котел по теплу более чем на 50% не выйдет – топливо в газификаторе вспыхнет, и КПД упадет. И снизить ее более чем вдвое тоже не получится: пиролиз затухнет, КПД опять упадет, пойдет угар. Но в средних широтах тепловая мощность систем отопления по сезону должна меняться в 10-15 раз. Так что системы отопления на пирокотлах нужно проектировать в расчете на циклический режим прогрева, и крайне желательно при этом хорошенько утеплиться снаружи ЭППС. Пиролизный котел – детище века энергосберегающих технологий, в избе с земляным полом от него толку не будет.

О материалах

Самодельщику и покупателю нужно знать, что газификатор, камеры сгорания и дожигатель без жаростойкой футеровки долго не протянут. К примеру, на широко рекламируемые и, действительно, очень дешевые котлы на естественной тяге (см. далее) «Буржуй» имеется множество нареканий: за один-два отопительных сезона под камеры сгорания прогорает, литые из чугуна колосники корежатся.

Дешевизна «Буржуя» как раз и объясняется тем, что он не футерован. А состав и технология нанесения футеровки – главный секрет любой котлостроительной фирмы. И немалая доля стоимости готового изделия.

О топливе

Предпочтительные виды твердого топлива для пирокотлов – топливные пеллеты (именно под них проектируются промышленные модели) или дрова. Пиролизный котел на угле с высоким КПД проработает, пока не выйдут все летучие, их же в каменном угле не так-то много, а в древесном почти нет. Затем пойдет простое горение углерода с печным КПД. Высокоэффективный котел длительного горения на угле должен строиться на комбинированном рабочем цикле (на совмещенном ходу), при котором закладка топлива тлеет с поверхности, пиролизный цикл совмещен с горением и происходит непосредственно на гранулах топлива.

Примечание: влажность воздушно-сухой древесины может доходить до 50% Воздушно-сухая значит, что сушилась она на открытом воздухе под навесом; попросту говоря – в поленнице. Пеллеты в заводской упаковке при длительном хранении в неотапливаемом помещении могут натянуть в себя до 30% влаги. И то, и другое для пирокотла слишком много. Довести влажность очередной закладки топлива до комнатно-сухой (8-12%) можно, использовав остаточное тепло борова. Для этого над ним оборудуют самодельную сушилку для дежурной (следующей) закладки, см. рис. По расходам на отопление сразу чувствуется. В приятную сторону.

Здесь же необходимо сказать о пиролизном масле. Оно вовсе не топливо для пиролизных котлов. Пиролизное масло – продукт чистого пиролиза отходов деревообработки: кратковременного, 5-30 с, нагрева в герметичной реторте примерно до 800 градусов. Фактически, это разжиженный древесный деготь.

Теплотворная способность пиролизного масла высока, около 40 000 кДж/кг, а зольность невелика, примерно 0,2-0,3% Стоит оно дешево. Но обводненность – более 0,5%, что для жидкого топлива плохо. И содержание серы более 1%; для бытового топлива это вообще недопустимо. Кроме того, пиромасло имеет довольно сильную кислую реакцию, т.е. разъедает и металлы, и футеровку. Поэтому сжигают его только в промышленных установках с помощью горелок особой конструкции специально под него. Вот тут замена мазута М100 пиромаслом дает до 20% экономии. Но – не дома в бытовом котле.

“Принудительные” котлы

Наддув

На рис. со схемами котлов вверху слева – котел с наддувом: вентилятор нагнетает наружный воздух в газификатор, и вторичный воздух подается в камеру сгорания тоже не снаружи, а от внутренней воздушной магистрали. Давление во всем рабочем тракте выше атмосферного. Преимущества схемы в наддувом:

1. Вентилятор – обычной конструкции, хоть компьютерный.
2. Камера сгорания может быть совмещена с дожигателем, как на схеме, т.к. всегда можно обеспечить избыток воздуха в ней в любом объеме.
3. При использовании жаропрочных спецсталей можно обойтись без футеровки, т.к. температура более 1000 градусов сосредоточена в области около сопла, а у стен – 800-900 градусов.

Но эти же достоинства не позволяют получить КПД более 82-84%. Почему? Возьмите обычный кухонный дуршлаг, переверните его и подставьте под струю воды. Через сито пройдет только ее часть, а довольно много просто скатится по выпуклой сетке – в природе все стремится уйти по пути наименьшего сопротивления. Пустим воду сильнее – через сито протекает столько же, а большая часть стекает с края.

Воздух под давлением также, во-первых, частично просто обтекает закладку топлива, а нутро ее, где самый пиролиз, получает кислорода недостаточно, причем усиливать наддув бесполезно, см. пред. абзац. Во-вторых, в камере сгорания из-за этого же оказывается воздуха не то чтобы чересчур, но многовато. Температура в самой сердцевине факела не превышает 1100 градусов, и самые тяжелые продукты пиролиза не сгорают, а улетают в трубу. Их немного, но КПД 90% и более уже не добьешься.

Чем больше тепловая мощность и, соответственно, размеры котла, тем, по закону квадрата-куба, сильнее падает КПД. Кроме того, если терморегулятор косвенного типа, по температуре воды на подаче, вся система при тепловой мощности более 30-35 кВт теряет устойчивость и может пойти враскачку. Режим сгорания, особенно на слишком влажном топливе, становится пульсирующим, что опасно, и КПД резко падает. Это резко ограничивает применение в котлах такого типа простой энергонезависимой автоматики на биметалле с механикой, см. далее. На мощность более 30 кВт приходится ставить еще и датчик в камере сгорания, дорогую термопару с платиной, и управляющий процессор. Погас свет – погас котел.

Внимание!

Особо нужно сказать об опасности угара от котла с наддувом. Во-первых, раз давление в тракте выше атмосферного, малейшая трещина даст утечку пиролизных газов в помещение. Они не всегда имеют запах, но всегда ядовиты и едки.

Во-вторых, закрытая заслонка прямого хода должна блокировать от открывания загрузочный люк, а после открывания ЗПХ блокировка должна отключаться с выдержкой времени 1-3 мин. Иначе открывшему дверцу для подгрузки топлива в лицо пыхнет теми же пиролизными газами. Т.е., и здесь необходимы электроника и термостойкая электромеханика.

Откачка

Справа вверху – котел пиролизного горения с дымососом. Давление в тракте, соответственно, ниже атмосферного. Разница с наддувом принципиальная, и понять ее поможет тот же дуршлаг под краном, но уже повернутый как надо, чашей вверх. Теперь воде деваться некуда, кроме как в отверстия сита. Откроем еще кран – уровень воды в чаше повысился, давление поднялось, через сито протискивается больше. Имеем саморегулирующуюся систему.

В котлах с дымососом закладка топлива хорошо продувается: куда воздуху труднее проникнуть, там и давление будет ниже, а тяга туда сильнее. Пиролиз идет «аж бегом». Вторичный воздух можно брать снаружи: его давление больше, чем в камере сгорания. Поэтому он, стремясь расшириться, взвихривается (тут работает сила Кориолиса), отлично перемешивается в пиролизными газами и они сгорают, развивая температуру до 1200 и более градусов.

Одно только это (вспомним формулу Карно) даст повышение КПД. Еще его повысит более полное, вследствие высокой температуры, сгорание тяжелых фракций. И появляется возможность сделать «дубовый», только на механике, терморегулятор.

В его основе – термобиметаллическая пластина в водогрейном контуре. При колебаниях температуры она изгибается. От нее идет тяга к дросселю, подпускающему в дымоход наружный воздух. Перегрелась вода – заслонка приоткрылась, мотор крутит, как и прежде, прямо от сети или UPS, но наружный воздух, с более высоким давлением, оттолкнет часть дымовых газов. Давление в газификаторе и камере сгорания повысится, наружного воздуха туда поступит меньше, и пиролиз со сгоранием поутихнут точно в такт.

КПД котлов с дымососом может превышать 90%, а мощность при 100% безопасности и надежности – 100-150 кВт. Но, во-первых, вследствие высокой температуры заметным становится каталитическое восстановление, поэтому без дожигателя никак не обойтись. И весь огневой тракт должен быть основательно отфутерован, во-вторых. В-третьих, дымосос – не вентилятор. Он должен работать при высокой температуре в химически агрессивной среде.

Отставить – внимание!

Догрузку топлива в котел с дымососом можно производить безо всяких предосторожностей. Дверцу загрузочного люка и ЗПХ можно открывать-закрывать в любой последовательности. В худшем случае, вонью шибанет, но не раскаленным ядом.

Теперь, если даже забыть открыть ЗПХ при загрузке, ничего страшного не произойдет: дымосос все равно вытянет пиролизные газы. Нужно только не забыть захлопнуть люк: через 3-4 мин такого режима пиролиз прекратится, и котел нужно будет снова разжигать.

В целом преимущества отопительных котлов с дымососом настолько велики, что большинство промышленных моделей выполняются по этой схеме. Конкурируют с ними на мощностях до 40 кВт только котлы на естественной тяге. К ним мы обратимся ниже, но прежде следует поговорить об электропитании принудительных.

Электричество и UPS

Котлы с принудительной тягой требуют электропитания. Последствия его отключения могут быть двоякими. Если естественная тяга хорошая (вертикальная часть дымохода не менее 5 м), то пиролиз перейдет в пламенное горение и котел будет греть как плохая печка. Если же естественная тяга слабая (а экономия на дымоходе позволяет компенсировать значительную часть стоимости котла), то закладка топлива через несколько минут потухнет. Но перед этим даст много угара, который неизбежно просочится в комнату. Возможно, ночью, когда все спят.

Поэтому для котлов с принудительной тягой необходим источник бесперебойного электропитания – UPS. В заводских моделях он встроенный (обязательно проверьте по техописанию перед покупкой, действительно ли?) Мастеру, решившему сделать пиролизный котел самостоятельно, нужно правильно выбрать компьютерный UPS; специализированный в разы дороже и ничуть не лучше.

«Навороченный» комп с развитой периферией потребляет что-то около 300 Вт. На хорошем UPS он протянет без сети примерно час. За это время можно, к примеру, закончить рендеринг в 3D, сохраниться на диск, отправить файл заказчику, сделать контрольную копию на DVD и распечатку. Но, если заглянуть в спцификацию UPS, там будет обозначено: «Паспортная мощность – 1 кВт». Однако киловаттный утюг от него час не погладит. Он посадит такой UPS за минуту, да еще и аккумулятор с электроникой испортить может. Почему так?

Замерим ток потребления, когда сеть появится и UPS станет на заряд. Он окажется около 4,5 А, что как раз и даст 1 кВт. И полностью посаженный аккумулятор UPS «накачается» всего за 20 мин, т.е. за 1/3 часа. Дело в том, что номинальное количество циклов заряд-разряд аккумулятора обеспечивается при соотношении времени заряда/разряда как раз 1:3. «Акумыч», рассчитанный на 10-часовой разряд (в компьютерных UPS – на часовой) нужно потом заряжать таким током, чтобы полностью «накачать» его за 3 часа. Больше или меньше – количество рабочих циклов сокращается, а стоит аккумулятор для UPS недешево.

Поэтому выбирать UPS для котла по паспортной мощности нужно с трехкратным запасом. К примеру, вентилятор дымососа – 100 Вт. Считаем за 300. Держать мотор UPS должен до полного сгорания закладки топлива; допустим, 10 час. Тогда компьютерный UPS нужен на 3 кВт. В специализированном аккумулятор рассчитан на 10-24 час разряда; такие дешевле сами по себе. Но сам UPS все равно будет раза в полтора дороже компьютерного на 3 кВт. Это, скажем прямо, деньги «за звездочку».

Примечание: отключать звуковую сигнализацию UPS не нужно. Противно, особенно сквозь сон, но безопаснее будет.

Естественные

Пиролизные котлы на естественной тяге предпочтительнее принудительных на мощностях до 25-30 кВт. Они, естественно, дешевле, а проигрыш по КПД в 5-10 процентных пунктов по расходам на отопление при таких мощностях почти не чувствуется, но зато не требуется электропитание. Только нужен дымоход с хорошей тягой, высотой не менее 5-6 м. Если планируется установка котла взамен старой голландки или утермарковки, то котел на естественной тяге – оптимальный вариант.

Однако и здесь нужен выбор из двух различных типов. Первый (слева внизу на рис. со схемами котлов) – с раздельной подачей первичного и вторичного воздуха. Второй (там же справа) – с единым воздушным потоком.

Раздельная подача

Котел с раздельной подачей воздуха кое в чем похож на принудительный в наддувом: интенсивность пиролиза не максимальная, температура в камере сгорания – до 1000 градусов, поэтому можно обойтись спецсталями без футеровки. Камера сгорания совмещена с дожигателем. В целом конструкция проста; КПД – до 80%, но причина уже другая.

Без автоматики, отслеживающей и регулирующей подачу воздуха, оптимальное соотношение подачи первичного и вторичного воздуха достигается только где-то посередине всего времени выделения летучих компонент из топливной массы. Такой автоматикой снабжаются серийные модели; заодно она держит наилучшее соотношение первичного и вторичного воздушных потоков не только по мере выгорания, но и в зависимости от свойств загруженного топлива, поэтому автоматизированные котлы с раздельной подачей воздуха всеядны, а КПД их доходит до 86%. Отключение автоматики вследствие пропадания сети или ее поломки не страшно, просто КПД упадет до 70-75%, а котел можно эксплуатировать без ограничений до ремонта.

Один поток

Котел с единым воздушным потоком сложнее: камера сгорания и дожигатель разделены, нужна качественная футеровка. Так нужно, потому что воздух на пиролиз и сгорание распределяются в пиролизной камере естественным образом: топливная масса берет себе, сколько нужно для пиролиза, а остальное проскакивает мимо нее в камеру сгорания. На расчетном сорте топлива однопоточные котлы дают КПД до 87%

Котел на одном потоке требует точного расчета и/или долгой доводки опытного образца. Он критичен не только к параметрам данной закладки топлива, но и к его сорту. Однопоточные котлы чаще всего рассчитываются на пеллеты, но, для удаленных местностей с «никакой» торговой инфраструктурой и ненадежным электропитанием некоторые производители делают и дровяные котлы.

Самодельную конструкцию можно сделать двух- или многотопливной. Для этого нижнюю плиту футеровки нужно сделать сменной, с разными наборами отверстий для первичного воздуха и соплами для вторичного. Но каких трудов будет стоить ее доводка до КПД хотя бы в 80% – на ночь глядя лучше не думать.

Двухконтурные

Отопление без ГВС – нонсенс. Котлы промышленного выпуска, за редчайшими исключениями – двухконтурные. Проектируя же самодельный пиролизный двухконтурный котел, нужно, во-первых, решить, будет ли контур ГВС полнопоточным или с накопителем, во-вторых, циркуляция в ГВС будет принудительной или термосифонной, в третьих, куда засунуть змеевик-теплообменник.

Первая задача однозначно решается в пользу накопительной системы. И дело не только в том, что тратить топливо, которое денег стоит, на непрерывный подогрев воды, которой пользуются нерегулярно, неразумно. Скорее, дело в том, что воду в полнопоточной домашней ГВС уберечь от вскипания без сложной и дорогостоящей автоматики невозможно. А вскипание ГВС большого объема – серьезная авария с риском для жизни.

Вторая задача также однозначно решается в пользу термосифонно-накопительной системы. Циркуляционный насос требует электропитания. Нет сети – нет горячей воды в кране, и змеевик может закипеть. Это уже не грозит тотальным ошпариванием, но котел чинить придется, что дорого.

Третья задача решается просто: змеевик устанавливают в отопительный контур там, где температура теплоносителя в нем составляет 80-90 градусов. Это выход подачи (справа внизу на рис. со схемами котлов). Так абсолютно исключается вскипание. Но в таком случае система должна быть не сливной, т.е. заполнена антифризом и с закрытым (мембранным) расширительным баком. По эксплуатационным расходам такая дешевле водяной, но ее монтаж и начальная заправка гораздо дороже.

Второй вариант показан на рис. Здесь теплообмеенник ГВС установлен в глухом отсеке между верхом пиролизной камеры и противоточного дожигателя. Вскипание не исключено, поэтому накопитель ГВС должен быть большого объема, от 5 л на киловатт общей тепловой мощности. В таком случае вскипание воды в змеевике обойдется противным бурчанием бака ГВС и паром из его горловины, которая непременно должна быть с дренажным отверстием.

О теплообменниках

Есть две системы теплообменных регистров водогрейных котлов: огнетрубная и водотрубная. В огнетрубной системе дымогарная труба (трубы) проходит прямо сквозь водяной бак. Технологически это проще, поэтому самодельные пиролизные печки с водогрейкой часто делают по огнетрубной схеме, и это плохо.

Для эффективного нагрева воды, и высокого КПД котла, разность температур между газами в трубе и теплоносителем должна быть как можно больше. Если не нужно давление в системе выше атмосферного, то при воде в 90 градусов внутри трубы должно быть не меньше 600. Вывод? Быстро прогорит. Моряки, которым в паросиловых установках нужно не менее 4-5 ати, от огнетрубных котлов отказались еще в конце XIX в.

Водотрубный регистр сделать сложнее: нужны как минимум два бака-накопителя, на подачу и обратку, в которые нужно вварить тесный пучок из многих труб, чтобы дымовые газы как следует запутались в этом лабиринте и хорошо отдали тепло, прежде чем вылетят в трубу. Но теперь необходимый для хорошего теплообмена высокий температурный градиент работает на нас: в паровозном котле на 13 ати внешняя, контактирующая с дымовыми газами, поверхность водяных трубок нагрета всего до 400 градусов. А в бытовом отопительном без избыточного давления хватит и 200, чтобы можно было говорить о КПД более 80%. Вывод? Можно применять обычную конструкционную сталь.

О камерах и соплах

Существенно снижают КПД котлов углы с газификаторе и камере сгорания, именно по углам тепло очень любит удирать без пользы. Вспомните – неотапливаемое помещение обмерзает прежде всего по углам. Поэтому газификатор, камеру сгорания, а лучше всего и дожигатель, нужно делать покруглее. Промышленные котлы большой мощности все целиком выполняют округлыми, см. рис.

Под газификатора в котлах с принудительной тягой нужен сужающийся, чтобы закладка топлива постепенно оседала туда, а зона пиролиза оставалась на месте. В котлах на естественной тяге под плоский с колосниковой решеткой и зона пиролиза плавающая, это одна из причин, почему их КПД ниже.

Теоретически идеальная конфигурация поперечного сечения сопла – круг. Но такое сопло склонно к засорению золой, а частая прочистка не идет на пользу футеровке. Поэтому сопло выполняют в виде продольной щели; от КПД это отнимает всего 1-3 процентных пункта.

О печах из баллона

Округлость емкости для бытового сжиженного газа побуждает к мысли сделать из газового баллона пиролизную печь или котел. Ведь самодельщику очень сложно изготовить округлое изделие из листового металла толщиной не менее 5-6 мм, что необходимо для огневых частей. А толщина стенок баллона вроде подходящая.

К сожалению, не выйдет. Баллоны для бытового газа изготавливаются из обычной конструкционной стали, не обладающей ни жаропрочностью, ни химической стойкостью даже при комнатной температуре. Единственно, для чего корпус баллона пригоден – топливный резервуар для масляной печи на отработке.

Но баллон для пиролизного котла все-таки может пригодится, а именно – как накопитель горячей воды для дачной или банной ГВС. Его небольшой объем в данном случае на руку – быстро нагреется, и на двоих-троих хватит, чтобы ополоснуться под душем после дня полевых работ. А округлая форма хорошо удержит тепло при самой примитивной теплоизоляции.

Пиролиз в кирпиче

Пиролизная с водотрубным теплообменным регистром показана в разрезе на рис. Мелкие зелененькие стрелки – подача первичного и вторичного воздуха по воздушным магистралям из стальных труб с мелкими отверстиями, но наддув и дымосос не нужны; воздух и туда, и туда берется наружный. Кирпичная пиролизная печь дает КПД до 90% на естественной тяге.

Достигается это за счет большой тепловой инерции кирпичной кладки. Оптимальная температура как газификации (боковые камеры), так и сгорания (камера сгорания – посередине) поддерживаются независимо от случайных колебаний интенсивности термохимических процессов. Та же тепловая инерция кирпича-теплоаккумулятора позволяет печи самой подстраиваться под конкретное топливо. Поэтому не нужен и дожигатель.

Кроме того, двухкамерная печь еще и «двуядная»: в камеры можно закладывать разные сорта топлива. Закладки будут сгорать с разной скоростью, только и всего. Или можно одно и то же топливо загружать в обе камеры со сдвигом по времени; тогда печь точно никогда не выстудится. Наконец, прогрев печь, можно давать закладку на 1/5 часть мощности, а форсировать по теплу можно вдвое и более, что дает необходимый диапазон регулирования мощности без автоматики и электропитания.

Наверное, таких замечательных печей можно построить много, а производители котлов только давят рекламой? Вовсе нет. Инженерной методики расчета кирпичных пиролизных печей разработать пока не удается. Каждая – плод раздумий, трудов или просто удачи мастера-печника, умеющего сложить пиролизную печь. Стоимость готового прибора – соответствующая.

Самодельщикам можно дать только самые общие рекомендации:

• Кладка огневой части – только из шамотного кирпича; на рисунке выделено светлым.
• Полная перевязка швов как в каждом ряду, так и между рядами.
• Половинки и трехчетверки – только готовые, с равномерно обожженной со всех сторон поверхностью; сердцевина каждого кирпича должна оставаться внутри.
• Швы в однородной кладке – 3 мм; между шамотом и красным кирпичом и любым кирпичом и сталью – 6 мм.
• – глиняный средней жирности и текучести (сметанообразный); глина и песок – 1:1.
• Песок – чистый белый кварцевый просеянный и прокаленный, горный, карьерный или овражный, с угловатыми или шероховатыми гранулами. Окатанный речной песок не годится.

Возникают эти ограничения из-за опасности образования микротрещин, незаметно выпускающих в помещение угар и пиролизные газы. А склонность печи к микротрещиноватости обусловлена большими тепловыми напряжениями в ее теле. К примеру, округлый речной песок будет сцепляться с глиной на порядок хуже, чем шершавый. Уширение швов кладки ради упрощения порядовки даст концентрацию тепловых напряжений на них, и – те же трещины, и т.п.

Напоследок – печь 007!

«Суперпечка» не согревает граммом угля новорусский особняк. Она изготовлена на скорую руку из консервных банок разного диаметра, вставленных одна в другую, см. рис. Отверстия не обязательно должны быть круглыми и расположенными равномерно по высоте и окружности; их можно просто пробить лезвием ножа. В верхние отверстия во внутренней банке затягивается воздух, в котором хорошо догорают отходящие от тлеющей топливной закладки пиролизные газы, так что печка эта с полным правом пиролизная.

Охотники, рыболовы, туристы, бойцы, прошедшие курс выживания, давно знают эту конструкцию как печку-щепочницу. Широким кругам она стала известна как «печка Бонда», когда агент 007 в какой-то из серий бондианы с ее помощью спас жизнь себе и хорошей героине.

Кто там тогда бондил, Шон Коннери, Питер О’Тул, Пирс Броснан или кто-то еще, не упомнишь уже. Но щепочница (в которой, кстати, хорошо горят также веревки и тряпье) реально спасла жизнь многим и многим: на ней можно обогреть двухместную палатку или шалаш, а заодно сварить кашку из концентрата или ушицу.

Так что пиролиз – удел не только сложнейших агрегатов, разработанных и сделанных с применением высоких технологий. Он и просто так может выручить, имейте в виду.

Видео: пиролизный котел-буржуйка в работе

Чем отапливать дом в холодные зимние дни? Доступ к газовой магистрали есть не везде, да и цены на «голубое топливо» постоянно растут. Дровами или углем - неудобно, электричеством - слишком дорого. Там, где есть возможность использовать в качестве топлива древесину или специальные прессованные брекеты, оптимальным выходом считается установка, в которой используются принципы пиролизного горения. КПД такого агрегата довольно высок, но цены на промышленные модели ощутимо «кусаются». Очевидное решение проблемы - изготовить пиролизный котел своими руками. Немало умельцев успешно осуществили этот сложный процесс. Давайте и мы с вами разберемся в этом вопросе.

Что такое пиролизное горение

Топить дровами не слишком удобно, поскольку в обычных условиях древесина сгорает очень быстро, а значительная часть тепла при этом не используется. Приходится постоянно загружать топливо в котел или печь. Пиролиз предполагает создать такие условия, при которых топливо сгорает значительно медленнее, отдавая при этом заметно большее количество тепла. Достигается такой эффект, когда древесина сгорает при пониженном содержании кислорода, т. е. очень медленно. В результате образуется зола, кокс и горючий газ.

Этот газ в пиролизной установке смешивается с воздухом и тоже сгорает при очень высоких температурах, выделяя значительное количество тепловой энергии. Таким образом, принцип работы пиролизного котла включает два этапа горения:

• сначала при ограниченном поступлении кислорода сгорает древесина, выделяя горючий газ;
• затем происходит сгорание воздушно-газовой смеси.

Подобный принцип двухэтапного горения используется в различных самодельных установках, например, в дровяной печи медленного сгорания и даже в твердотопливных генераторах, позволяющих использовать дрова в качестве топлива для автомобилей. Однако работу пиролизного котла следует правильно отрегулировать, чтобы не повредить отопительную систему дома.

Высокая цена промышленных котлов вполне оправдана. Во-первых, потому что при их создании используются высококачественные материалы, способные выдерживать высокую температуру горения (жаростойкое железо, 8-миллиметровая легированная сталь, шамотная глина и т.п.). Во-вторых, из-за сложной системы автоматического управления, которая и обеспечивает высокую эффективность работы оборудования.

Чтобы обеспечить максимальный эффект горения, учитывается температура прогрева дров и их исходная влажность, поскольку процесс испарения воды заметно влияет на количество выделяемой энергии. Чтобы управлять процессом горения, необходимо тщательно контролировать количество воздуха, подаваемого в установку. Подача воздуха осуществляется с помощью вентилятора, для работы которого понадобится постоянный доступ к электроэнергии. Наличие вентилятора превращает пиролизный котел в электрозависимую установку. При отключении электроэнергии рекомендуется использовать источник бесперебойного питания UPS или другое аналогичное устройство.

Преимущества и недостатки использования пиролизного котла

Пиролизные котлы имеют следующие достоинства:

• отсутствие сажи и едкого дыма, минимальное выделение отходов горения; Это один из самых экологически безопасных видов печей;
• для работы можно использовать любое твердое сухое топливо, например, отходы швейного производства;
• качественное топливо обеспечивает 12 часов непрерывной работы котла на одной порции горючего, то есть, загружать дрова придется лишь два раза в день;
• экономичная технология, расходы на оплату коммуналки снижаются в среднем на 60% за год;
• применение технологии пиролиза позволяет автоматизировать управление процессом горения, что повышает безопасность печи.

Недостатки также следует учесть:

• прежде чем оборудование окупится, придется вложить немалые средства в покупку котла и его установку, но уже с первых дней работы станет ощутима его экономичность;
• используемое топливо должно иметь влажность около 20%, иначе горение прекратится. Поэтому влажное топливо нужно досушивать;
• котел может погаснуть при недостаточно высокой температуре теплоносителя. Эту проблему решают с помощью монтажа обходной трубы. Такое изменение усложняет конструкцию и снижает эффективность работы.
• если для нагнетания воздуха используется электрический насос, то работа котла становится зависимой от электросети.

Разбор схемы, чертежей и расчетов

Чтобы лучше понять принцип работы устройства, рекомендуется изучить схему пиролизного котла.

На ней отражено положение таких необходимых элементов, как:

• отверстие для воздуха;
• камера сгорания;
• дымовые каналы;
• трубы для подачи и отвода воды;
• регуляторы;
• место установки вентилятора и т. п.

Поскольку пиролизный котел устройство довольно сложное, рекомендуется при его изготовлении придерживаться чертежа. Одна из самых распространенных моделей устройства, которая подходит для самостоятельного изготовления, представлена ниже:

На этом чертеже подробно представлена конструкция пиролизного котла, который можно сделать своими руками. Рекомендуется точно соблюдать все указанные разработчиком размеры

Обычно для частного дома используют котел мощностью 40 кВт. Если этот показатель необходимо увеличить или уменьшить, рекомендуется соответственно изменить и параметры устройства. Необходимые данные представлены в таблице:

Чтобы сделать своими руками пиролизный котел подходящей мощности, нужно изготовить элементы соответствующего размера. Правильное соотношение размеров гарантирует успешный результат

Котел мощностью 25-30 кВт может стать оптимальным выбором для небольшого дома. Изготовление небольшого агрегата позволит сэкономить и время, и средства.

Как сделать агрегат своими руками

Чтобы сделать такое сложное устройство, понадобится достаточно широкий набор инструментов и материалов. Вот примерный их список:

• электрическая дрель;
• сварочный аппарат (рекомендуется модель постоянного тока);
• несколько упаковок электродов;
• болгарка;
• шлифовальный круг на 125 мм;
• отрезной круг на 230 мм;
• металлические листы 4 мм;
• набор труб различного диаметра;
• набор профтруб 2 мм;
• несколько полос стали разной ширины и толщины;
• вентилятор;
• термодатчик.

Из металлических листов

1. Приобрести стальные листы и трубы, разрезать их на куски нужного размера можно на металлобазе. Рубка гильотиной обеспечит точность размеров, позволит сделать идеальные срезы и ровные сварные швы.

   Разрезать лист стали на куски

2. Сначала нужно сварить камеру сгорания и газовую, для этого берем стальные листы. Между камерами крепим опоры для колосника, который будет служить перегородкой.

   Сварить корпус котла

3. К готовым камерам приварить заднюю стенку, а на боковые – воздухоотводы. Их можно изготовить из швеллера или профтрубы, предварительно проделав отверстия для вентиляции. В камере сгорания прорезать отверстие для крепления воздушной трубы и приварить к ней патрубок. Между патрубком и дымоходом смонтировать дымосос. Воздушная труба соединяется с пиролизным котлом специальной профтрубой 20х20.
4. Затем сварить трубчатый теплообменник. Для него нужно взять два прямоугольных листа и прорезать в них отверстия под трубы. Диаметр трубок равен 57 мм. Трубу 57 мм разделить на равные отрезки, вставить и приварить к отверстиям в пластинах по периметру, получается готовая конструкция. Дроссельную заслонку и теплообменник нужно прикрепить к котлу.

   Сделать теплообменник

5. Приварить переднюю стенку с предварительно вырезанными круглыми отверстиями для труб входящего и выходящего воздуха. Теперь можно монтировать крышку, а на место заслонки крепить боров. Металлической щеткой или болгаркой со специальной насадкой зачистить все сварные швы. Внутренняя часть готова. Котел должен быть полностью герметичным, поэтому на этом этапе необходимо проверить качество сварки с помощью воды, предварительно закрыв заглушками отверстия для залива теплоносителя. Места протечек нужно промаркировать и заварить.

   Выполнить шлифовку корпуса

6. Собрать внешний кожух из металлического листа толщиной 4 мм и уголка. Прикрепить резьбовые шпильки для открывания дроссельных заслонок и утеплить верхнюю крышку. Снаружи всю конструкцию закрыть внешним кожухом, затем монтировать воздухоотводную трубу.

   Выполнить монтаж воздуховода

7. Далее наварить петли, надеть на них дверцу, футеровать ее шамотным кирпичом, выложить кирпич и в нижнюю камеру. Вырезать газовую щель форсунки, размеры которой зависят от планируемой мощности котла.
8. Еще раз проверяем герметичность с помощью компрессора и ликвидируем недочеты сварки. Улучшить показатели котла можно, прикрепив к воздуховодной трубе вентилятор для нагнетания кислорода. Корпус покрываем слоем огнеупорной краски из баллона. Крепим группу безопасности для контроля температуры и автоматику для управления.

Из газового баллона

Если в хозяйстве есть использованный старый газовый баллон, то из него можно самостоятельно сделать отличный пиролизный котел. Оптимальный объем баллона для работы 50 л. Дополнительно понадобится арматура, полоса стали.

Принцип работы пиролизного котла из газового баллона

1. Баллон обрезать вверху, удалить закругленную часть, из которой можно будет сделать крышку. отшлифовать, сбоку нужно вырезать загрузочное отверстие, куда будет поступать топливо. Сгоревшие дрова будут проваливаться вниз сквозь решетку из арматуры, оставляя минимум золы и сажи.

   Срезать у газового баллона верхнюю часть

2. Приварить дымоход. Для лучшей тяги он делается разного диаметра в начале и в конце. Сверху конструкцию покрыть огнеупорной краской.

   Выполнить монтаж дымохода

3. Сделать поршень из трубы и железного диска, к которому приварить лопасти. При горении лопасти крутятся и создают вихри воздуха, а диск препятствует возникновению открытого пламени. Дрова тлеют и получается пиролизный эффект.

   Сделать поршень для котла

Из кирпича

Печь из кирпича будет более громоздкой, для нее необходимо выделить специальное место. Чтобы пол выдержал значительный вес печи и не подвергся деформации, необходимо сделать фундамент из бетона, разобрав часть финишного напольного покрытия.
Важно понимать, что кирпичом обкладывается металлический котел, поэтому предстоят не только кладочные, но и сварочные работы.

Для строительства печи мастеру следует подготовить материалы и инструменты:

• обычный кирпич для выкладки основания, 100 шт. шамотного кирпича, 350 шт. огнеупорного керамического кирпича. Количество может варьироваться в зависимости от габаритов котла;
• поддувальная и топочная дверцы;
• базальтовый картон;
• лист стали размерами 6000х1500 мм и толщиной 3-4 мм;
• профтруба 800х400 и трубы 57 мм, 32 мм и 159 мм;
• чугунный колосник - 3 шт.;
• вентилятор, мощностью не менее 300 Вт;
• рычажный терморегулятор;
• сварочный аппарат;
• дрель;
• болгарка с большим и малым диаметром круга;
• набор электродов;
• термодатчик.

Пошаговая инструкция для монтажу кирпичной пиролизной печи:

• рекомендованная толщина стали, которая используется при самостоятельном изготовлении пиролизного котла, составляет 4 мм. Однако в целях экономии для корпуса устройства можно использовать трехмиллиметровую сталь;
• загрузочное отверстие для топлива у самодельных моделей обычно размещают несколько выше, чем у обычных твердотопливных котлов;
• обязательно нужно установить ограничитель, который позволит контролировать количество воздуха, поступающего в топливную камеру, а также своевременно подкладывать дрова или брикеты;
• для изготовления ограничителя можно использовать трубу диаметром около 70 мм, длиной чуть больше корпуса устройства;
• к нижней части ограничителя следует приварить стальной диск, образующий со стенками трубы зазор около 40 мм;
• для установки ограничителя в крышке котла следует сделать соответствующее отверстие;
• загрузочное отверстие для дров следует сделать прямоугольным. Закрывают это отверстие дверцей, со специальной стальной накладкой, обеспечивающей надежное прилегание;
• ниже необходимо сделать отверстие для удаления золы;
• трубу, по которой движется внутри котла теплоноситель, нужно сделать с изгибом, чтобы максимально улучшить отдачу тепла;
• количество теплоносителя, поступающего в котел, можно регулировать с помощью установленного снаружи вентиля.

Корпус пиролизного котла следует изготавливать из достаточно прочной стали, способной выдержать высокую температуру. Толщина металла должна быть не менее 3 мм

Какое топливо использовать

Для экономичной и эффективной работы пиролизного котла можно использовать любое твердое топливо: дрова, уголь, торф, пеллеты, другие горючие материалы. Главное условие, необходимое для поддержания процесса пиролизного горения – низкий показатель влажности, не более 20 %. Более влажное топливо необходимо специально досушивать до нужного уровня.
Возможность использования отходов древесного, швейного, маслобойного и других видов производства, делает эту печь еще более выгодной в эксплуатации. Содержание древесины при этом должно быть не менее 70%.

В обычных печах дрова нужно подкладывать каждые два-три часа. На зимний период уходит примерно 10 кубометров дров. В пиролизных котлах горение дров продолжается 12 часов, экономия за зиму составляет до 40%.
Уголь горит гораздо дольше, до пяти суток, соответственно экономится не только топливо, но и время. Существуют модели, которые оснащены автоматикой для подачи топливных гранул, то есть работают в автономном режиме длительное время.

Требования безопасности и правила эксплуатации

Котлы длительного горения, как и любое другое отопительное оборудование является пожароопасным, поскольку процессы горения в таком устройстве могут достигать очень высоких температурных показателей. При его монтаже и использовании нужно соблюдать следующие рекомендации:

• размещают котел на бетонном или кирпичном основании, перед топкой кладут металлический лист толщиной от 2 мм, для защиты пола от случайно выпавших угольков;
• расстояние до стен не менее 20 см, и как можно дальше от мебели;
• желательно наличие отдельной котельной, проем для вентиляции в ней должен быть размером не менее 100 кв. см;
• рекомендуется также тщательно утеплить дымоход, по которому отводятся продукты горения. Отсутствие теплоизоляции не только приведет к теплопотерям, но и вызовет образование дегтя и конденсата, которые способствуют преждевременному износу оборудования и многочисленным поломкам;
• автоматика с термодатчиками позволит наладить автономную работу котла и обеспечит пожарную безопасность. Именно автоматика регулирует правильное смешивание горючего газа с воздухом по специальной схеме;
• обязательно устанавливают группу безопасности котла: манометр, автоматический воздухоотводчик и аварийный клапан, который стравит воздух при избыточном давлении;

Строительство или сборка котла длительного горения – дело не простое и не дешевое. Произведя один раз все затраты, расчеты и выполнив все работы строго по технологии, рачительный хозяин получает экономичный и высокопроизводительный котел, который в процессе работы сэкономит семейный бюджет и время, делает дом теплым и уютным в зимние холода. При соблюдении правил работы эта печь будет отапливать комнаты и греть воду, будет исправно работать долгие годы.

Все чаще альтернативой старой доброй печке становятся твердотопливные аппараты. Однако самыми экономически выгодными и простыми в использовании являются газогенераторные модели.

Но так как их стоимость достаточно высока, то многие предпочитают не приобретать промышленные образцы, а собирать пиролизный котел своими руками. При наличии определенных знаний это вполне возможно.

О том, какие инструменты, комплектующие и схемы для этого необходимы, рассмотрим ниже.

Пиролиз – в чем он заключается?

Для того, чтобы собранный аппарат был выполнен с учетом всех требований, необходимо выяснить на чем основывается его работа и что представляет собой данный процесс. Начнем с понятия пиролиза. Это способность древесины разлагаться в процессе горения на газ и твердые остатки, а именно уголь. Но для того, чтобы данный процесс протекал по всем правилам, необходимо создать определенные условия:

• Высокую температуру
• Недостаток кислорода

Для этого требуется специальная конструкция, которая сможет обеспечить все необходимое для пиролиза. Она реализована в промышленных газогенераторных котлах и представляет собой сварную емкость, выполненную из стали толщиной не менее 5 мм. Это обусловлено высокими температурами, при которых происходит сжигание топлива.

Особенности оборудования

Принцип работы отопительных аппаратов основан на сжигании топлива, но газогенераторные котлы имеют существенное отличие от классических. Оно состоит в сжигании не только дров, но и газа, которые выделяется при их горении. Такая особенность позволила избежать частых чисток аппаратов, так при сжигании пиролизного газа не образуется сажа, а выход золы также минимален.

Устройство пирилездного котла самодельного смотрим видео:

Но главным достижением стал высокий КПД, у таких аппаратов он достигает 85%. Еще одной особенностью является возможность регулировки мощности котла в диапазоне от 30 до 100%.

Но, как и любое сложное техническое устройство, пиролизное оборудование имеет свои достоинства и недостатки.

К последним следует отнести:

• Высокую стоимость, но она вполне обоснована сложностью конструкции
• Неэффективность работы на влажных дровах
• Зависимость от электропитания

И хотя их не так уж и много, но каждый из них в некоторой мере тормозит рост популярности таких аппаратов.

Но рассмотрев недостатки нельзя не сказать и о достоинствах.

К ним относятся:

1. Простота в эксплуатации
2. Минимальное количество вредных составляющих в отработанных газах
3. Длительная работа на одной закладке
4. Возможность применения в любых системах отопления
5. Легкое управление процессом горения и, следовательно, возможность автоматизации управления работой

Особенности классического пиролизного аппарата

Конструктивно котел состоит из двух камер – это его главное отличие от других аналогичных устройств. Такая особенность требуется для нормального протекания процесса.

Камера загрузки применяется для сжигания дров при определенных условиях. Именно в ней происходит разделение дров на сухой остаток и газы, которые затем поступают во второй отсек. В нее осуществляется принудительная подача вторичного воздуха, способствующая улучшению горения топлива.

Разделение камер выполнено при помощи колосника, с уложенными на него брикетами. В топке при работе котла создается повышенное аэродинамическое сопротивление, поэтому в таких аппаратах обычно используют принудительную тягу. Ее реализуют используя:

• Дымосос
• Вентилятор

Экономическая выгода при самостоятельной сборке

Цена на газогенераторное оборудование очень высокая, поэтому все чаще его предпочитают собирать самостоятельно. Конечно, изготовить пиролизный котёл для отопления своими руками можно, но данный процесс нельзя назвать легким, да и очень дешевым тоже. Поэтому прежде чем вы решите сделать его самостоятельно, необходимо очень внимательно изучить сведения по данному вопросу.

Не лишним будет оценить и собственные возможности. Но те, кто все же решиться на такой шаг, вполне могут сэкономить приличную сумму в пределах 2000 долларов.

Информацию по сборке можно найти на различных форумах или заказать расчеты в фирмах, которые оказывают такие услуги на профессиональном уровне. Конечно, такой проект стоит денег, но все равно он позволит вам потратить намного меньше средств, чем при приобретении промышленного образца.

Составляющие для сборки аппарата

Итак, если вы твердо решили изготовить пиролизный котел без чужой помощи своими руками, то вам придется не только приложить определенные усилия для достижения хорошего результата, но и иметь все, что требуется для выполнения работ.

Смотрим видео, что необходимо для сбоки котла:

Если следовать в определенном порядке, то сначала нужно выполнить расчеты, требующиеся для определения типа горения. Конструктивно он может быть выполнен, как со щелевой горелкой, так и на колосниках. Затем приобретаются необходимые комплектующие, такие как:

• Стальные листы
• Труба диаметром 4 мм
• Электроды
• Профильные изделия
• Арматура (20мм)
• Вентилятор (центробежный)
• Крепеж
• Кирпич
• Система автоматики

Но, кроме перечисленных элементов, необходимы еще чертежи и схемы, согласно которым вы будете собирать свой котел. Они позволяют рассчитать нужное количество каждого из перечисленных материалов, а также, руководствуясь ими, собрать твердотопливный пиролизный котёл самостоятельно.

Обычно в предлагаемых схемах обозначены основные узлы:

• Топка
• Теплообменник
• Узел подводки воды

Схема котла, смотрим видео:

Это очень удобно, так как вам не придется изобретать схему с нуля, а есть возможность использовать уже готовую, внеся в нее определенные коррективы. Однако только одними комплектующими вы не обойдетесь, собирая пиролизные котлы самостоятельно своими руками, вам потребуются чертежи, а также набор инструментов.

Что потребуется для выполнения работ

Поскольку камера сгорания котла представляет собой сварную конструкцию, то при индивидуальной сборке аппарата вам потребуются следующие инструменты:

• Сварочный аппарат (предпочтительно постоянного тока)
• Электродрель
• Шлифовальные машинки под круги диаметрами: 230 и 125 мм.

Имея в наличии все необходимое можно приступать к сборке. При этом конструкция аппарата может изменяться по своему усмотрению, но таким образом, чтобы внутренний объем был постоянным.

В процессе сборки вам потребуется схема изготовления пиролизного котла своими руками, согласно которой и выполняется сборка. Так как этому оборудованию не характерны размерзания и утечки, то идеальной герметизации труб не требуется.

Многие из создаваемых своими руками пиролизных котлов используют в качестве теплоносителя воздух. Причем подача его в систему осуществляется по трубам, а обратно он возвращается самотеком. Такая конструкция имеет свои преимущества и чаще всего применяется в дачных домах, которые посещаются хозяевами изредка.

Противопожарная безопасность

Собрав пиролизный котел самостоятельно можно сразу же приступать к его установке и испытаниям. Если все было выполнено правильно, то аппарат быстро достигнет заданной температуры, а на прогревание системы потребуется не более получаса.

Но при установке должны быть соблюдены основные требования противопожарной безопасности, такие как:

• Наличие специальной котельной
• Кирпичное или бетонное основание под аппарат
• Перед топками на полу необходимо уложить листы металла толщиной не менее 1,5 мм
• Расстояние от стен не может быть менее 20 см
• Наличие вентиляционного отверстия площадью 100 см²

Только при соблюдении всех этих требований можно быть уверенным в безопасной работе оборудования.

Итог

Как видите, собрать пиролизный котел своими руками, используя чертежи, не только возможно, но еще и выгодно. Однако следует помнить, что только при учете всех требований, его работа будет экономически выгодной и безопасной для жизни людей, проживающих в отапливаемом помещении. Поэтому при сборке и установке необходимо четкое соблюдение всех правил пожарной безопасности.