Jak fungují kotle s dlouhým spalováním a pyrolýzou?

Který dlouho hořící kotel je lepší – klasické tuhé palivo nebo pyrolýza

Aby nedošlo k chybě při výběru a nákupu kotlového zařízení, je důležité jasně pochopit principy provozu kotlů s dlouhým spalováním, včetně pyrolýzních kotlů. To je způsobeno skutečností, že různé domy a topné systémy vyžadují instalace s různými vlastnostmi. Specialisté společnosti Kotel 52 připravili tuto srovnávací recenzi klasických a pyrolýzních kotlů na tuhá paliva, která vám pomůže se správným výběrem.

Stavba klasických dlouhospalovacích kotlů

Hlavní výhodou této třídy zařízení je, že konstrukce kotlů s dlouhým spalováním umožňuje použití různých pevných paliv se zvýšením intervalu mezi zatíženími. Palivové dřevo, uhlí a rašelina, pelety a dřevní štěpka, dokonce i dřevní odpad – tento seznam umožňuje vybrat zařízení, které bude vytápět váš dům nejlevnějším typem paliva v regionu. V tomto případě není potřeba neustále sledovat provoz kotle. Objem topeniště a nainstalovaný automatizační systém umožňují zařízení pracovat bez lidského zásahu po dobu jednoho dne, u některých modelů i déle.

Je však třeba si uvědomit, že u většiny úprav průměrná účinnost obvykle nepřesahuje 70–80 %. To je způsobeno tím, jak dlouho hořící kotel funguje. Nejjednodušším řešením je zvětšení objemu topeniště. Ale pro zvýšení doby trvání práce na jedné záložce se používají jiné metody k regulaci intenzity spalování paliva.

Všechny kotle této třídy pracují podle jednoho ze dvou základních principů:

• Horní spalování – v tomto případě se nejprve používají horní vrstvy paliva. Čerstvý vzduch nutný k udržení plamene je přiváděn přímo do spalovací zóny, takže se spodní vrstvy náplně nevznítí, prostě nedostanou potřebné množství kyslíku.
• Spodní spalování – nejčastěji se tato technologie používá u šachtových kotlů a prakticky opakuje princip činnosti klasických kotlů na tuhá paliva. Čerstvý vzduch vstupuje do topeniště přes popelník a rošt.

V obou případech se výměník tepla zahřívá kvůli vysoké teplotě zplodin hoření. Přitom nestihnou úplně vychladnout a komínem se odvádí dost vysokoteplotní směs plynů. To znamená, že značná část tepelné energie získané spalováním paliva je jednoduše uvolněna do atmosféry. Proto účinnost kotlů tohoto typu většinou nepřesahuje 80 %.

Vlastnosti a princip činnosti pyrolýzních kotlů

Zcela jiný princip činnosti u pyrolýzních kotlů s dlouhým spalováním. Mohou také pracovat podle schémat s horním nebo spodním přívodem vzduchu, ale umožňují získat 2-4krát více tepelné energie.

Hlavním rysem je skutečnost, že při zvýšení teploty paliva v podmínkách nedostatku kyslíku se uvolňuje směs pyrolýzních plynů, která ve své výhřevnosti není o moc horší než zemní plyn. A pokud v klasických kotlích některé z těchto plynů unikaly komíny, pak se v pyrolýzách stává hlavním zdrojem tepelné energie.

Obecný provozní diagram pyrolýzních kotlů je následující:

• V prvním prostoru spalovací komory (pece) probíhá proces pyrolýzy. Když dřevo pomalu doutná, uvolňuje se směs plynů.
• Výsledná směs vstupuje do druhé komory, kde je čerpán vzduch, který se předehřívá při průchodu kanály uvnitř kotle.
• Výsledná směs plynu a vzduchu se spaluje, což poskytuje další tepelnou energii.

Všimněte si, že konstrukce vodního pláště (výměníku tepla) je vytvořena tak, aby využívala energii přijatou v prvním i druhém prostoru spalovací komory k ohřevu chladicí kapaliny. Díky tomu se zvyšuje účinnost kotle.

Porovnání účinnosti kotlových zařízení těchto tříd

Pro názornost porovnejme výkonnostní ukazatele tradičních a dlouhodobých pyrolýzních kotlů.

Jak vidíte, pyrolýzní kotle jsou horší než klasické kotle pouze z hlediska doby provozu na jednom stohu palivového dřeva, a to ani u všech modelů. Ale ve všech ostatních ohledech jsou nepochybně v čele. Proto se při instalaci pyrolýzních kotlů výrazně snižují náklady na vytápění. To vysvětluje stále se zvyšující poptávku po kotlových zařízeních této třídy. A to i přesto, že náklady na takové kotle jsou o něco vyšší. Všechny počáteční náklady se vrátí během několika let provozu.

Užitečné informace k tématu:

Kotle na dřevo, uhlí a pelety jsou instalovány pro vytápění soukromých, venkovských a letních domů, kde není centralizované zásobování plynem.

Kotle na tuhá paliva umožňují organizovat autonomní vytápění vašeho domova, nezávisle na dostupnosti plynu.

Nevýhodou autonomních systémů vytápění uhlím nebo dřevem je nedostatek plné automatizace jejich provozu.

V zimě je třeba kamna nebo kotel topit dvakrát denně, aby se v domě udržela vhodná teplota. Pokročilejší konstrukcí je zařízení na dřevo s dlouhým spalováním.

Jaký je princip jejich fungování a jaké výhody poskytuje instalace tohoto topného zařízení?

Kotle s dlouhým spalováním: princip činnosti

Kotle na dřevo s dlouhým spalováním jsou dlouhá spalovací komora (vysoká 2 metry a více), plněná až po vrch palivem – dřevem. Spalovací proces probíhá shora a hoří pouze horní vrstva dřeva.

Jak palivo hoří, oheň se pohybuje dolů a zachycuje vrstvy topidla na dřevo umístěné pod ním.

Jedna nálož palivového dřeva tak zcela shoří během několika hodin provozu zařízení (od 7 do 36 hodin podle údajů různých výrobců pro různá provedení kotlů na dřevo).

Aby palivo neshořelo hluboko do plamene, slouží cílený přívod vzduchu do středu plamene, který je prováděn teleskopickým rozdělovačem vzduchu.

Rozdělovač vzduchu se při dohoření paliva pohybuje dolů a až po dohoření se pohybuje níže (sílou vlastní gravitace).

Návrhové prvky

Konstrukce takového kotle má dvě tělesa: vnější a vnitřní. Materiál těla je kov (ocel nebo litina).

Pro zvýšení účinnosti zařízení je mezi vnější a vnitřní plášť instalována izolace omezující tepelné ztráty ze spalovací komory a výměníku tepla.

Ocelový kotel na dřevo je levnější než litinový, váží méně, snáze se přepravuje a instaluje.

Litinový kotel se vyznačuje značnou hmotností a dobrou tepelnou kapacitou, je schopen po nahřátí déle udržet teplo a vyzařovat jej do okolního prostoru.

K ohřevu vody dochází v komoře výměníku, kde se voda (tepelný nosič) ohřívá přes stěny potrubí teplem ze spalování dřeva. Dále voda z chladicí kapaliny vstupuje do topného systému (potrubí, baterie, radiátory).

Řada elektrokotlů Protherm je určena pro moderní systémy vytápění domů, bytů, chat a jiných prostor.
Přečtěte si článek o konstrukci parního kotle zde.

V tomto případě je možná jak nucená organizace pohybu vody prostřednictvím baterií, tak gravitační – přirozená, vyskytující se gravitací potrubím.

K dispozici jsou speciální dvířka pro nakládání palivového dřeva. Kotle na dřevo jsou často navrženy tak, aby umožňovaly využití uhlí, pro které je samostatné malé okno.

Kouřovod je vybaven klapkou pro regulaci průtoku odcházejících plynů a otvorem pro čištění sazí.

Automatický provoz kotlů s dlouhým spalováním

Doba trvání autonomního provozu kotle je určena velikostí spalovací komory a přítomností automatizace.

Automatické prvky umožňují regulovat rychlost a teplotu spalování a také ohřev vody.

Automatické jednotky řídí bezpečnost topného zařízení.

Bloky fungují na základě analýzy signálů z různých pomocných zařízení:

• venkovní klimatický senzor;
• teploty v topném systému;
• teplota pouzdra;
• tlak vody.

Teplota zařízení na výstupu je řízena bitermickým regulátorem tahu, regulace je prováděna mechanicky, bez použití elektrické energie.

Toto zařízení otevírá (a zavírá) klapku v horní části kotle, reguluje tah, který určuje rychlost spalování a teplotu ohřevu.

Kolik palivového dřeva spotřebuje toto zařízení?

Spotřeba palivového dřeva je dána rychlostí jeho spalování, která je řízena regulátorem tahu.

Čím více je klapka regulátoru otevřená, tím více vzduchu je přiváděno a tím vyšší je rychlost spalování paliva a tím větší je spotřeba palivového dřeva.

Existují však některé průměrné hodnoty, které regulují velikost vytápěné místnosti a spotřebu palivového dřeva na její vytápění.

Testy prokázaly, že jedna náplň topeniště o velikosti cca 1 m3 vystačí k hoření 20-25 hodin v závislosti na zdroji surovin (palivové dřevo, prkna nebo ověsy, dub nebo borovice) a hustotě jejich naskládání. Výrobci regulují množství palivového dřeva naloženého do objemu 1m3 o hmotnosti 50 kg.

To znamená, že podle výrobce shoří 50 kg palivového dřeva za 20 hodin.

Velikost ohniště: jaký systém zvolit?

Objem topeniště ovlivňuje i spotřebu palivového dřeva. Požadovaná velikost topeniště je dána velikostí vytápěného prostoru.

Na základě hrubých výpočtů lze předpokládat, že velikost topeniště (v litrech) je dvakrát větší než velikost vytápěné plochy (v metrech čtverečních).

Při spalování pevných látek se uvolňuje plyn, který při spalování uvolňuje i teplo. To je přesně princip činnosti pyrolýzního kotle.
Přečtěte si o průmyslových pyrolýzních kotlích zde.

To znamená, že k vytápění místnosti o velikosti 50 m2 budete potřebovat kotel s pracovním objemem 100 litrů.

Toto pravidlo platí pro relativně malé plochy prostor (do 150 metrů čtverečních). Pro velké otopné plochy je lepší použít tabulky shody mezi objemem kotle a vytápěnou plochou.

Výhody zařízení pro dlouhé hoření

Kotle na dřevo s dlouhým spalováním jsou relativně novým vynálezem. Průmyslové vzory s vertikálním spalováním shora dolů se objevily až v roce 2000.

Umožnily provozovat autonomní vytápění dřevem bez neustálých obav o přítomnost dřeva v topeništi.

Kromě částečné automatizace mají kotle s dlouhým spalováním další výhody:

1. Šetrné k životnímu prostředí. Palivo používané k vytápění je obnovitelné. Otázka omezených zásob ropy, plynu a uhlí je na planetě stále palčivější. Jsou považovány za neobnovitelné zdroje. Naproti tomu dřevo je obnovitelný zdroj, který lze sázet, pěstovat a používat k vytápění.
2. Ekonomická spotřeba palivového dřeva snižuje náklady na vytápění.
3. Autonomie a nezávislost tohoto typu zařízení.

Mezi různými topnými systémy existuje taková rozmanitost, jako jsou kotle na odpadní olej.
Přečtěte si o typech a oblastech použití kotlů na topný olej zde.

Instalace a provoz dlouho hořících topných zařízení pro různé prostory umožňuje autonomní a ekonomické vytápění. Tyto stavby zároveň splňují ekologické požadavky a zachování neobnovitelných přírodních zdrojů.

Inovativní konstrukce dlouhodobého spalování palivového dřeva umožňuje nesledovat provozní zařízení po dobu 12-24 hodin.