Автоматизовані опалювальні системи на деревних гранулах для котеджів: виробництво пеллетного палива, обладнання, експлуатація.
При наявності в котеджі великого запасу палива сучасний пелетний котел може працювати без втручання людини протягом декількох місяців
Контактуючи з водою, пелети набухають і розсипаються на дрібні частини. тому зберігають їх "в сухості" - в бункерах, пластикових мішках іт.п.
Сировиною для виробництва деревних паливних гранул служать відходи деревообро-Тива виробництва. Найчастіше це тирса дерев хвойних порід-сосни і ялини
Для захисту від локального перегріву топки пелетних котлів захищають масивними керамічними вставками
Бункер з пластикового матеріалу на 5-11м3 пелет розміщують поруч з котлом або в суміжному приміщенні
Якщо місця для зберігання пелет в котеджі не вистачає, можна облаштувати сховище в саду, закопавши на ділянці поряд з будинком пластикову ємність об'ємом до 11м3 (а). Під великий склад пелет можна переобладнати приміщення котеджу, розташоване поруч з топкової. ємність такого складу цілком може перевищувати 30м3 пелет (б)
Димохід пеллетного котла в нижній його частині необхідно обладнати трубкою для відведення конденсату
Сьогодні Росія переживає бум заміського будівництва. КТЕЦ заміські будинки не підключають, тому їм життєво необхідна надійна автоматизована система опалення. Вкачестве альтернативи системам на газі, рідкому паливі та вугіллі пропонуються популярні нині в Європі автоматизовані опалювальні системи на пеллетах.
Еволюція звичайного поліна
Дерево як паливо для обігріву житла людина використовує з давніх-давен. Ще на зорі формування суспільства люди палили сухі гілки в спеціально складених відкритих кам'яних осередках. Згодом були придумані каміни, різного роду печі та інші пристрої, що дозволяють використовувати отримується від спалювання полін тепло для обігріву приміщень з більшою ефективністю. Іпо донині дров'яне опалення популярно, особливо у віддалених від цивілізації куточках планети. Однак лідируючі позиції дров'яні печі, як і інші типи "древоядних" теплогенераторів, утратілі- в нових будинках їх ставлять в основному на додаток до енергозалежних котлів на газі, рідкому паливі, вугіллі. Адже, згідно з сьогоднішнім уявленням про комфорт, система опалення повинна бути автоматизованою, тобто працювати без оператора або кочегара- у сучасної людини навряд чи знайдеться час, щоб заглядати в котельню частіше, ніж раз на тиждень. Атрадіціонние теплогенератори- типу російських печей і буржуек- вимагають до себе щоденного (якщо не сказати-повсякчасного) уваги: треба завантажувати паливо, вигрібати золу і т.д.Можливо, Леонардо да Вінчі, будь перед ним поставлено таке завдання, і зміг би розробити проект побутової автоматизованої дров'яної печі, що функціонує без участі людини (механізм, час від часу підкидає в топку поліна, вигрібати золу і т.д.). Однак Леонардо давно помер, а ніхто інший-аж до наших днів-вирішити цю задачу не зміг. Розробка і серійне виробництво автоматизованих установок на деревному паливі, призначених для опалення і ГВП котеджів, почалися лише після того, як в кінці минулого століття в Німеччині був створений новий вид твердого палива-деревні паливні гранули.
За зовнішнім виглядом деревні паливні гранули представляють собою невеликі циліндри (вони схожі на коротенькі уламки олівця), спресовані з дрібних стружок і тирси хвойних порід дерева-від цього "добра" в Росії не знають як позбутися багато цеху в деревообробному і меблевому виробництвах ит.п . Пресуються тирсу під тиском близько 300атм, без будь-яких добавок і клею. Довжина деревних гранул становить в середньому 20-50мм, діаметр-4-10мм. Уетого продукту дуже багато назв. З іноземних поширені два: Wood pellets і Holz-Pellets, або Holzpellets. З русскіх- "біогранули", "паливні гранули", "біомаса", "тирсові гранули". Але найбільш правильне назва-"деревні паливні гранули" або просто "пелети". Сконца минулого століття деревні гранули- стандартизований вид палива: існує, наприклад, німецький стандарт DIN51731 і стандарт Австрії OENORMM7135.
Автоматизовані котельні на деревних гранулах сьогодні набули широкого поширення в Європі. Стимулювання використання обладнання на екологічно без-небезпечних поновлюваних видах палива здійснюється в багатьох країнах ЄС на державному рівні. Кпрімеру, якщо в Німеччині сім'я встановить котел на паливних гранулах, держава виплачує їй дотацію в розмірі 2500 плюс 50 за кожен кіловат потужності котла (близько 3000). У Північній Рейн-Вестфалії (Німеччина) до 2006р. уряд планує замінити 500 тис. застарілих котлів на обладнання, що використовує пелети і інші види биоорганического палива. За прогнозами Інституту енергетики та охорони навколишнього середовища ФРН, до 2007р. в Німеччині буде працювати більш 1 млн котлів і печей на паливних гранулах. Щорічна витрата пелет складе 4 млн т. ВШвеціі споживання паливних гранул щорічно зростає на 30%. Урядовою програмою Швеції передбачено збільшення споживання пеллет до 7млнт в рік вже до 2010р.
В Росії запаси сировини для виробництва деревних паливних гранул величезні, обчислюються вони мільярдами кубометрів. Використовуючи пелети, одержувані з відходів лісової промисловості, Росія могла б економити в рік 15-20% традиційного палива. Але ...
Сміливіше, панове!
На жаль, сьогодні російський ринок пеллетного палива розвивається вкрай повільно. Ні, виробників пеллет тільки в європейській частині Росії більше двох десятків, проте майже всі випускається в нашій країні паливо (за деякими оценкам- до 95%) йде на захід, де якісні пелети за подібною ціною у великому дефіциті. Не більше 0,1-2% гранул з тих, що залишаються в Росії, продаються під виглядом наповнювача для котячих туалетів (пелети хоча і не бояться атмосферної вологості, але при безпосередньому контакті з вологою охоче її вбирають). Ілише 2-3% від загального обсягу виробництва деревних паливних гранул використовуються у вигляді палива, зокрема в котеджах.
Переорієнтувати російських виробників деревних паливних гранул на обслуговування внутрішнього ринку несложно- головне, щоб люди оцінили гідності автоматизованих котлів, їх використовують, і почали, нарешті, ці котли купувати.
Мінімальні обсяги продажів котлів на пеллетах (судячи з усього в даний час в котеджах наших співгромадян встановлено і працює не більше десятка пелетних теплогенераторів) - наслідок недостатньої інформованості потенційних покупців, а також дорожнечі імпортного обладнання. Апарат без особливих технічних "наворотів" тепловою потужністю близько 30 кВт коштує 3000-4500, а пристрої суперкласса- до 8000. в Росії подібна техніка поки не випускається. Хоча імпортне обладнання досить надійно, потенційних покупців всерйоз лякає відсутність у багатьох постачальників на території Росії сервісних центрів і складів запасних частин для котлів. Крім того, пелети за прийнятними цінами (близько $ 80-200 за тонну) поки є далеко не скрізь. Заводи, їх випускають, здебільшого сконцентровані поблизу кордону з країнами Євросоюзу- в Карелії, Санкт-Петербурзі і його околицях. Також випускають пеллети на заводах, розташованих в Москві, Муромі, Мурманську, Пермі, Тюмені, Кулунде (Алтайський край), Казані, Вологді.
Івсе ж, якщо у вашому регіоні є постачальник котлів, здатний оперативно реагувати на можливі проблеми з технікою (скажімо, гарантує, що зуміє відремонтувати або замінити пелетний котел протягом доби), а також при можливості закуповувати і доставляти в ваш заміський будинок за розумними цінами якісні паливні гранули, віддати перевагу котлу на пеллетах можна. Адже за своїми характеристиками такі котли здатні виявитися придбанням вельми вигідним, причому не тільки з екологічної, але і з економічної точки зору. Особливо в довгостроковій перспективі.
Останнім часом популярність пелетних котлів в Європі постійно зростає. Це обладнання дуже надійно, має високий ККД (від 85 до 97%!) І не викликає у користувача труднощів в процесі експлуатації.
Пелетне опалення в дзеркалі цифр
Почнемо з того, що в Росії створювати систему опалення котеджу постійного проживання на базі електричних котлів, конвекторів та інших пристроїв, що підключаються до мережі електропостачання, ризикне не кожен. Перебої (і часто тривалі) з поставками енергії в віддалені райони є фатальною неминучістю. Більш того, на кожен котедж зазвичай отмерена вельми обмежена електрична потужність, якої ледь вистачає для освітлювальних приладів, холодильників, телевізорів іт.п. Саме тому автоматизовані системи опалення індивідуальних садиб частіше обладнають теплогенераторами на копалин видах палива. Причому електропостачання "підстраховується" невеликий дизельної або бензинової електростанцією, яку запускає в автоматичному режимі при відключенні харчування. Тому автоматизовані пелетні теплогенератори логічно порівняти з обладнанням, що працює на природному газі, солярці і вугіллі, оцінюючи витрати на закупівлю і утримання опалювальної системи, ступінь впливу техніки на екологію прилеглої до будинку ділянки іт.п.
З точки зору екології опалення на пеллетах і на магістральному газі практично не завдає шкоди навколишньому середовищу. Кпрімеру, рівень СО в продуктах згоряння пелет такий же, як у природного газу. Авот економічно газове опалення в Росії набагато вигідніше пеллетного. Але, на жаль, газопроводи протягнуті далеко не до всіх котеджним і дачних селищ нашої країни (скажімо, рівень газифікації Сибіру, за деякими оцінками, становить всього 2% від рівня газифікації європейської частини Росії). Інова гілки прокладаються лише в ті місця, де є великі споживачі, здатні принести газорозподільним організаціям істотний прибуток. У давнину ж газорозподільних мережах (побудованих ще в епоху СРСР) через велику кількість споживачів "зайвого" газу може не знайтися. Та й процедура отримання дозволу на підключення газового котла до магістрального газопроводу- заняття не для людей зі слабкими нервами. Авот для установки котла на деревних гранулах узгодження Не потрібно для його монтажу в найпростішому випадку потрібно всього лише одне приміщення, обладнане відповідно до вимог до котелень на твердому паливі.
За витратами на покупку палива вигідніше, ніж гранулами, топити котедж сортувати бурим вугіллям, благо паливо це продається майже скрізь, та й автоматизоване устаткування для його спалювання в Росії сьогодні вже є. Причому варто воно (наприклад, котли Carborobot від PONT-GB-GANZ, Угорщина) в 1,5-2 рази дешевше, ніж пелетні теплогенератори. Теплотворна здатність гранул не поступається бурому вугіллю (близько 18 МДж / кг), але вартість тонни викопного палива складає всього 700-800руб. (Тобто воно в 3-6 разів дешевше, ніж гранули). Однак, на відміну від продуктів згоряння газу і деревних паливних гранул, продукти згоряння вугілля зовсім не невинні в плані екології. Вміст сірки в золі гранул менше в 20 разів, ніж у вугільному шлаку, якого до того ж утворюється в 20 разів більше, ніж золи. Шлак, на відміну від золи, не можна використовувати як добриво для саду, його треба з ділянки вивозити куди подалі. Аце зайвий головний біль для власника котеджу.
У порівнянні з рідкопаливними гранульного котли, судячи з усього, обладнання більш екологічне і дешеве в експлуатації. Солярка, що продається в Росії, часто містить в собі чи не всі елементи таблиці Менделєєва. При спалюванні цього палива на ділянці поряд з будинком залишається величезна кількість шкідливих для організму людини речовин (в тому числі канцерогенів), які разом з овочами з грядок нерідко потрапляють на стіл.
Витрати на придбання рідкопаливного обладнання в 2-3 рази нижче, ніж на покупку пеллетного. Зате щомісячні витрати на солярку при інших рівних виявляються приблизно в 2 рази більшими, ніж на паливні гранули. Аце означає, що через 3-5 років експлуатації сумарні витрати на рідкопаливний і пелетний котли зрівняються, після чого пелетний котел стане обладнанням більш вигідним.
Зробимо простий розрахунок. Теплотворна здатність паливних деревних гранул становить, в залежності від породи деревини, питомої ваги і вологості, від 4,5 до 5,04 МВт / т. За тепловиділяючою здатності 1000кг дизельного палива відповідає приблизно 2140кг (3,9м3) пеллет. Візьмемо будинок, опалювальний котлом потужністю 25-30 кВт, який за опалювальний сезон в Підмосков'ї "з'їдає" близько 4000кг дизельного палива. Для вироблення такої ж кількості теплової енергії буде потрібно приблизно 8700кг (близько 15,6м3) деревних паливних гранул. (ККД у найбільш сучасних пелетних і рідкопаливних котлів приблизно однаковий, для наочності візьмемо його рівним 100%.) Вартість паливних гранул (при ціні для кінцевого споживача $ 100 за тонну) складе 8,7100 = $ 870. Атака ж кількості тепла при використанні дізтопліва- буде дорівнює приблизно $ 1824 (4 456), де $ 456- вартість тонни солярки прийнятної якості ($ 1 = 28,5руб.). Економія в паливної складової в собівартості вироблення однакової кількості тепла при використанні пеллетного котла: 1824-870 = $ 954 за кожен опалювальний сезон!
Пелетний котел V-Ling25 від BENEKOV за бажанням замовника обладнають штатним бункером для пелет ємністю 160 або 280 дм3
Як працює пелетний котел?
Мінімальний комплект обладнання автоматизованої котельні котеджу, що працює на деревних паливних гранулах, включає в себе котел, обладнаний пальником для спалювання пелет і бункером. Після підключення до систем опалення та електропостачання і завантаження бункера паливом (пелетами) така котельня зможе протягом тривалого часу працювати без участі людини (в залежності від конструкції, від одного дня до несколькіхмесяцев).
ККД спеціалізованих котлів на пеллетах становить 85-97%, що відповідає рівню газових і рідкопаливних котлів і багато в чому залежить від використовуваної технології спалювання пелет. ККД пелетних котлів з пальниками об'ємного типу-до 95%. Серед поставляються в Росію моделей неодмінно треба відзначити Vitolig 300 від VIESSMANN (Німеччина), GD-WB від GRANDEG (Латвія), Biomatic від THERMIA (Швеція), Benekov ling і Pelling 27 від BENEKOV (Чехія). У Європі популярні такі моделі, як Pelletskessel USP від KWB (Австрія), Logano SP251 від BUDERUS і Pro solar від PRO SOLAR ENERGIETECHNIK (обидві Німеччина) идр.
Пальник об'ємного типу нагадує каструльку з жароміцної сталі або чавуну, встановлену в топці котла. Під час роботи пелети з бункера подаються в пальник об'ємного типу з допомогою механізму подачі, обладнаного шнеком (як в м'ясорубці). В залежності від компонування, механізм подачі або насипає гранули в пальник зверху, або подає їх через отвір в її днище (при цьому з боку здається, ніби в пальнику піднімається тісто).
Розпал пелетних котлів з пальниками об'ємного типу може здійснюватися двома способами:
1. За рахунок електричного тепловентилятора, який створює струмінь розпеченого повітря, спрямовану на що знаходяться в пальнику гранули. Ветот момент з електромережі котлом споживається близько 1,2 кВт (в інше час- не більше 0,1-0,3 кВт).
2. Вручну (у простих моделей котлів): в пальник, прямо на гранули, наливають рідину для розпалювання, що містить легкі парафіни, і підпалюють сірниками.
Коли котел виходить на розрахунковий режим, температура в центральній частині пальника досягає 1000-1200С. Крізь отвори на внутрішній поверхні пальника в товщу гранул з допомогою вентилятора подається свіже повітря. Досягнувши робочої температури, котел зупиняється: за допомогою повітряної заслінки перекривається подача повітря, вимикається привід подає гранули шнека. Втакому режимі деякі моделі можуть перебувати до 10-12год, оскільки в пальнику, що містить кілька кілограмів розпечених пелет, довго зберігається висока температура. Втім, як тільки батареї в будинку охолонуть до неприйнятно низьку температуру, автоматика котла активує робочий режим (відкриється повітряна заслінка, включаться вентилятор і шнек), і котел знову запрацює.
Димохід для пелетних котлів виконується з нержавіючої сталі, в нижній його частині в обов'язковому порядку передбачається відвідний патрубок для видалення конденсату. При правильному монтажі димоходу та точного налаштування котла конденсату накопичується близько 4-5л на тиждень, при помилках в монтаже- до відра в день. Зола з пальника (1% від початкового об'єму пеллет) зсипається в зольник, звідки, як правило, автоматично, за допомогою розташованого в нижній частині котла шнека, віддаляється в ящик для золи. Час від часу, для підвищення ефективності роботи, канали димових газів очищаються від сажі. "Наворочена" техніка проводить цю операцію самостійно, переміщаючи встановлені в каналах турбулізатори-очисники. Робиться це за сигналом від автоматики (вірна ознака настання критичного моменту-збільшення температури газів, що відходять). Простіші моделі обробляють вручну, раз в тиждень, за допомогою вхідного в комплект йоржика для чищення димогарних каналів.
Упеллетних котлів з пальниками факельного типу ККД трохи нижче, ніж у теплогенераторів з пальниками об'ємного типу, - за наявними у нас даними, він не перевищує 90,1%. Ветом сегменті ринку неодмінно слід відзначити такі котли, як Gilles від компанії GILLES (Австрія), Logano SP131 від фірми BUDERUS идр.
Спалювання пелет в пальнику факельного типу відбувається в повітряному потоці, створюваному вентилятором пальника. Вступники в зону горіння пелети швидко перетворюються в палаючі вугілля і згоряють, утворюючи факел полум'я, температура якого сягає 1200С. Потік гарячих газів направляється в конвективну частина котла, до димогарних трубах, віддає своє тепло теплоносію системи опалення, після чого йде в димохід. Зола, що залишилася від деревних паливних гранул, із зони згоряння обсипається в зольник, звідки, як і в випадку з пальником об'ємного типу, автоматично (за допомогою шнека з електроприводом) або за допомогою вхідного в комплект обслуговування котла совочка вручну евакуюється в ємність для зберігання попелу .
Автоматизовані газогенераторні котли на пелетному паливі - обладнання нове, виробництво такої техніки освоєно компанією SOLARFOCUS (Австрія) - модель Pellet top (4,5-14,9кВт). ККД цих установок доходить до 96,8%! Бункер для зберігання пелет вбудований безпосередньо в корпус котла. Вніжней частини бункера розташований похилий шнек, який піднімає пелети до отсекателю- барабану, з якого вони порціями висипаються в камеру газифікації, на керамічну колосникові грати-реактор. Паливо на розпеченому реакторі нагрівається (температура решеткі- 1200С) і розкладається на водяну пару, смоли та олії. Подальша реакція між вуглецем і киснем повітря забезпечує температуру, достатню для утворення окису вуглецю- головного компонента газу, що виробляється. Смоли та олії в пеллетах розкладаються на гази, що містять водень.
За рахунок розрідження, створюваного вентилятором-димососом котла, з камери газифікації горючий газ слід в камеру згоряння, розташовану "поверхом нижче" - під реактором. Тут генераторний газ згорає, а розпечені продукти згоряння переміщаються в теплообмінну частина, обладнану турбулізаторамі- очисниками, де охолоджуються, після чого викидаються димососом в димохід. Мінімальна кількість золи та вогнетривкі компоненти пелет (зазвичай це неорганічні включення, що потрапили в гранули при виробництві) залишаються всередині камери згоряння. Їх треба регулярно (в залежності від якості гранул) видаляти з неї за допомогою спеціального інструменту.
Система "біг-бег" вміщує в себе до 1,5м3 пелет. Це одне із самих бюджетних «пеллетохраніліщ»
Де паливо зберігати изволите?
Для забезпечення безперебійної роботи пеллетного котла необхідний запас палива. Воно може доставлятися в котедж в поліетиленових мішках масою до 25кг або в упаковках "біг-бег" по 600- 900кг. Зручніше замовляти доставку гранул в спеціальних автоцистернах (типу тих, в яких возять молоко або воду). З такої цистерни пелети, будучи сипучим паливом, закачуються в будинок по гнучких шлангах за допомогою встановленої на автомобілі повітряної пневмосистеми. Так пелети доставляються в котеджі практично у всіх цивілізованих країнах. Однак в Росії подібний сервіс тільки починає розвиватися.
Зберігають гранули найчастіше безпосередньо в коттедже- в мішках або в штатному бункері котла. Штатний бункер, як правило, заповнюється вручну (пелети або засипають в нього прямо з пакету, або завантажують за допомогою лопати- один раз в 24-72ч). Але можна придбати бункер і побільше. Розміщують його поруч з казаном- або в окремому приміщенні, або в прибудові до основної будівлі. З великого бункера деревні гранули подаються до пальника (або в штатний бункер) котла по металевому або гнучкому пластиковому каналу, обладнаному шнеком. Інший спосіб транспортіровкі- за допомогою встановленої на бункері пневмосистеми. Використання бункера великих розмірів дозволяє істотно збільшити проміжок часу між завантаженнями деревних паливних гранул (до 1 року!). Але щоб облаштувати його, доведеться розлучитися з кругленькою суммой- до 15000. Ці витрати-додаткові по відношенню до витрат на пелетний котел з пальником та штатним бункером.
В Росії продаються в основному бункери збільшених розмірів зі сталі. Вони довговічні, але, як правило, досить масивні і недешеві. Вкомплекте з котлами GRANDEG поставляються бункери ємністю до 1,1м3 гранул; спільно з теплогенераторами BENEKOV- об'ємом до 1м3. Дешевший, але менш довговічний варіант, який також отримав поширення в Росії, - підвісна система "біг-бег", яка вміщує в себе до 1,5м3 пелет. Вона являє собою підвішений на стійках поруч з котлом пластиковий мішок гранульованого палива.
У Європі для зберігання пелет в котеджах часто застосовують бункери, які збираються з металевих стійок і оболонки з пластикового матеріалу. Обсяг таких сховищ становить від 5 до 11м3. Якщо топкова має досить великі розміри, можна встановити бункер поруч з котлом, в іншому випадку доведеться віддати під неї окреме приміщення. Матерчаті бункери пропонують, наприклад, GEOPLAST, SOLARFOCUS, KWB.
Склад деревних паливних гранул будь-якого обсягу можна облаштувати в добре гідроізолювати приміщенні котеджу і без використання готових конструкцій. При цьому необхідно враховувати рекомендації виробника встановлюється пеллетного котла. Пол біля складу може бути горизонтальним, однак частіше його роблять похилим, під кутом в 50 до основи (скіс в одну сторону або з двох сторін до центру приміщення). На самій підлозі, найчастіше в нижній частині схилу, влаштовується відкритий паз з вбудованим шнеком. Через цей паз пелети "проштовхуються" шнеком в круглий канал, з'єднана з механізмом подачі пальника котла. На підлозі складу твердого палива може встановлюватися спеціальний пристрій-ворошитель (який схожий на потужний дволопатевий пропелер літака). Його завдання-час від часу (по сигналу, що надходить від автоматики котельні) ворушити масу пелет в зоні шнека, щоб вона не злежується і живлення котла паливом відбувалося рівномірно. Ворошитель приводиться в дію мотором з редуктором, керованим системою автоматики котла.
Заради справедливості треба зазначити, що облаштування складу для зберігання гранул в будинку, особливо нижче рівня землі, вимагає серйозних робіт з гідроізоляції приміщення. Вподвале сучасного котеджу не завжди вдається знайти кімнату під такою склад- простір, чи знаєте, в дефіциті.
Можна зберігати пелети і поза домом, в спеціальній пластиковій ємності. Подібне обладнання пропонують, наприклад, такі компанії, як GEOPLAST, KWB идр. Обсяг пластикової ємності може доходити до 11м3. Вона нагадує посудину для рідкого палива або води. Не має потреби в гідроізоляції. на ділянці її закопують або присипають землею, на невеликій відстані від будинку. Завантаження пелет в ємність здійснюється з автоцистерни, а в бункер котла- по гнучких шлангах за допомогою встановленої в бункері пневмосистеми.
Редакція дякує компанії GRANDEG і «ЕКОЛОГІКА» за надані фотоматеріали і технічні консультації.