Как устроена пеллетная печь – виды, различия, принцип работы

Ключевые характеристики

Надёжность пеллетного котла, как любого оборудования, выражена в гарантийном сроке, межремонтном и межсервисном интервалах. Как устройство для производства энергии и передачи её теплоносителю, прибор характеризуют:

энергетическая эффективность сжигания топлива;
мощность;
время автономной работы на одной закладке.

Тепловая мощность, какая самая малая

Какое количество теплоты образуется за единицу времени в результате сжигания топлива, показывает основная характеристика теплогенератора — тепловая мощность.

Её выбирают исходя из назначения помещения, площади, высоты потолков, теплопотерь при прохождении через ограждающие конструкции.

Значения мощности гранульного котла лежат в диапазоне 12—500 кВт.

Меньшая мощность делает устройство невыгодным, при большей он теряет преимущества перед другими теплогенераторами:

работает с КПД — менее эффективно, чем газовые, жидкотопливные, угольные котлы;
выходит из строя через 3—5 лет.

Коэффициент полезного действия

КПД устройства показывает, какую долю смог «взять» пеллетный котёл из того расчетного количества тепла, которое топливо «отдало» при сгорании. Снижает КПД недостаточная или чрезмерная загрузка топки, некачественное горючее, неправильная эксплуатация оборудования.

Топливо тем эффективнее, чем выше теплота его сгорания. Лидируют по эффективности мазут и дизель. Теплота сгорания пеллет в 2,4—4,3 раза ниже и зависит от вида исходного сырья:

древесных — 17,5—19 (МДж/кг);
соломенных — 14,5;
торфяных — 10.

По этому показателю гранулы из отходов деревообработки сравнимы с углем (15—25 МДж/кг) и превосходят исходный материал — опилки, щепу, стружку (10 МДж/кг).

Расход топлива и вместительность бункера

Средний годовой расход гранул из древесного вторсырья на 1/5 меньше, чем бурого угля (по массе) и в разы меньше кусковой древесины (она более влажная и менее плотная).

Точная цифра зависит от свойств котла и настроек его работы, а также от объёма обогреваемого помещения, материала и конструкции наружных стен.

Объём бункера для пеллет определяет, как долго отопительному котлу не потребуется участие человека и варьируется от десятков литров до кубометра и более.

Справка. Автоматизация подачи топлива возможна, если она изначально предусмотрена конструкцией котла. От объёма бункера зависят и противопожарные расстояния в котельной.

Дополнительные функции

Автоматизация работы пеллетного котла не ограничивается механизированной подачей топлива из оперативного запаса к горелке. Модели котлов с дополнительными функциями сводят ручной труд по обслуживанию агрегата к минимуму:

оптические элементы контролируют пламя;
электроспираль воспламеняет закладку топлива;
температуру и давление воды измеряет термоманометр;
термостаты включают и выключают горелку, насос, защищают систему от перегрева;
мощность котла настраивает потенциометр;
датчик прогорания топлива реагирует на температуру поверхности горелки.

Это неполный перечень электронных, механических, химических устройств, которыми производитель способен оснастить свою продукцию.

Высокая степень автоматизации позволяет пеллетному котлу работать без участия человека более 7 суток. Связь с персональным компьютером делает управление дистанционным. Очистка или замена зольника вручную занимает не более получаса.

Важно! Технические параметры пеллетного котла, заявленные производителем — это результат испытаний, проведённых с предписанным топливом. Инструкция к устройству содержит требования к качеству пеллет: зернистость (мм), теплотворность (Дж/кг), влажность (%), зольность (%)

Свойства горючего отражаются на мощности и эффективности теплогенератора

Свойства горючего отражаются на мощности и эффективности теплогенератора.

Топка печи гранулами-пеллетами вручную

Одним из наиболее простых и дешевых форматов использования подобных гранул подразумевает ручное добавление топливо в печь. Для многих людей этот процесс кажется излишне сложным и непонятным, так как с первого раза не удается рассчитать точное количество топлива и время его добавления.

Уже через несколько раз вы сможете понять особенности процесса и с легкостью будете контролировать мощность пламени и «рабочую» температуру горения.

Топить печь пеллетами можно в обычной печи без существенных доработок:

Самым простым способом является монтаж специализированной корзины в печь. Она имеет мелкоячеистую структуру, что предупреждает проваливание прогоревших пеллет в зольник. Стоимость подобных изделий крайне демократична, поэтому ее может позволить каждый владелец печи.
Если желаете выполнить работу самостоятельно, не покупая дополнительные изделия, то следует вручную уменьшить щели между колосниками. Для этого требуется заново переварить решетку с уменьшением просвета или установить специальную сетку, которая выполняется из утолщенной проволоки.

Несмотря на широкий выбор вариантов использование специальной корзины – наиболее оптимальный выбор, который проверен тысячами людей. Будьте уверенны, что удобство его использования вы непременно оцените!

Изготовление своими руками

Для того чтобы изготовить печь своими руками, нужно некоторые узлы конструкции купить. Они довольно сложные и самостоятельно их сделать невозможно.

Простые элементы можно смастерить самостоятельно. Затем провести сборку и монтаж агрегата.

Горелка

Такой узел только покупается. Он сложный, потому что здесь встроен регулирующий элемент. Кроме того, горелка снабжена датчиками. Программа регулирует расход топлива.

Корпус

Эту деталь реально изготовить самостоятельно. В качестве материала используется шамотный кирпич. Внешне — это короб без крышки. Внутрь будет помещаться теплообменник. Шамотный кирпич считается оптимальным материалом, удерживающим тепло.

Теплообменник

Самодельная печь снабжается теплообменником. Он представляется собой сварную конструкцию труб, подсоединенную к системе отопления.

Изготавливается он следующим образом:

Сваривается из труб квадратного сечения прямоугольная конструкция.
В вертикальных стойках делаются отверстия для круглых труб.
Ввариваются круглые патрубки, через которые идет подключение к отоплению.

Топливник

Сюда засыпаются пеллеты, которые попадают в горелку.

Порядок работы:

Необходимо приобрести шнек диаметром от 7,5 до 10 см, металлическую емкость и электродвигатель. Двигатель подключается к блоку управления горелки. В качестве металлической емкости можно взять любой толстостенный кожух. К одной части шнека подключается входящий патрубок, а ко второй гофрированная трубка. Через нее будет проходить подача топлива.

Обслуживание

Хоть пеллетные котлы и были разработаны как автоматические системы, не требующие особого внимания, но определённые действия по обслуживанию необходимо выполнять: • в начале сезона: — чистка и заполнение бункера топливными гранулами; — чистка зольника и камеры сгорания самого котла; — стартовый – ручной пуск горелки; — проверка равномерности горения гранул в чаше горелки; — проверка работоспособности систем автоматического поджига и систем подачи воздуха; — программирование и перевод котла в автоматический режим; • раз в неделю: — досыпать в бункер топливные гранулы; — очистить бункер зольника; • раз в год: — проверить тягу в дымоходе; — почистить дымоход.

Конструкция

Начинка печки на пеллетах представляет собой топливник в форме трубы, где происходит процесс горения, при этом внешняя часть горелки состоит из нагнетающего воздух вентилятора и топливного шнека.

В систему нужно встроить управляющую плату, элемент накаливания и фотодатчик, чтобы обеспечить электроподжиг и поддержание горения в системе с водяным контуром. В верхней части корпуса располагают патрубок для подачи топлива.

Вся конструкция действует таким образом: шнек подает первую порцию пеллет в камеру, после чего останавливается. Далее контроллер посылает команду на вентилятор и элемент накаливания, воспламеняющий твердое топливо.

Когда пламя разгорится достаточно, срабатывает фотодатчик, отправляя импульс на плату управления. Она, в свою очередь, отключает элемент накаливания. В дальнейшем работа осуществляется циклично – шнек подает топливо, вентилятор нагнетает воздух для горения. Каждая новая порция топлива подается в топливник через патрубок по сигналу контроллера.

Корпус отопительных печей на пеллетах изготавливается аналогично многим другим установкам. Он представляет собой внутреннюю стальную или чугунную капсулу, вставленную в кожух, наполненный водой – это своего рода водяная рубашка.

Установка

Методика установки самодельного пеллетного котла практически не отличается от монтажа других видов твердотопливного оборудования. Главная задача в данном случае – грамотно разместить сам котел и подающий топливный шнек. Между отдельными модулями должно быть соблюдено расстояние в 70 см, а перед самим котлом нужно оставить 2 метра свободного пространства. Подача теплоносителя в отопительный котел в момент его поджига может привести к выпадению конденсата с золой и сажей. Его очень сложно удалять. Поэтому в процессе установки котла выполняется его обвязка с водяным контуром, в котором встроен смесительный узел.

Как правило, используется трехходовой клапан, который подает теплоноситель внутрь водяной рубашки только после прогрева до соответствующей температуры. При этом циркуляционный насос принуждает воду циркулировать по малому кругу. Как только она нагревается, трехходовой клапан постепенно подмешивает ее в теплоноситель отопительного контура, пока полностью не перекроет малый круг.

В завершение отметим, что эффективность пеллетных печей промышленного производства намного выше. Однако самодельные устройства намного дешевле, да и надежнее в эксплуатации.

Устройство дымохода

В зависимости от мощности котла выбирается диаметр трубы дымохода. Для котла средней мощности эта величина составляет 10-11 см. Берется диаметр трубы больше, чем диаметр выходного отверстия печи. Она изготавливается из материала, не поддающегося горению. Высота побирается от 50 см и выше. Снаружи ведется ее утепление с целью защиты от непогоды. Внизу сверлится отверстие, через которое стекает конденсат.

Схема пеллетной печи с дымоходом

После проведения работ начинается запуск котла. Если печь работает нормально, то каждые 2-3 недели требуется прочищать зольник и дымоход. В случае регулярного ухода такое оборудование прослужит более 20 лет.

Ошибки при эксплуатации пеллетных печей

Котел на пеллетах может быть дорогим и качественным, но если выбор аппарата был неверным, неизбежно разочарование. Основная ошибка заключается в общем несоответствии котла целям потребителей. Необходимо чётко осознавать свои потребности и то, насколько печь способна их удовлетворить. В первую очередь оборудование нужно оценивать с точки зрения его типа и критериев выбора.

Распространённая ошибка – некорректный расчёт мощности котла и теплопотерь помещения. Результат – слишком низкая или высокая температура. Лучше потратить больше времени, но сделать правильные расчёты. А ещё лучше доверить это специалисту.

Плохая работа печи – ещё одна досадная проблема. Связана она обычно (если речь не идёт о некачественном оборудовании) с типичными для России реалиями – упомянутыми неважным качеством электросетей и топлива.

Вкратце перечислим ещё тройку возможных неприятностей:

искрение дымохода; причина – неправильный выбор последнего;
разлетающаяся по комнате древесная пыль; причина – некорректный выбор места для печи;
повышенная частота наполнения зольника; причина – неверная настройка пеллетной горелки.

Главные правила установки и подключения

Работа автоматического пеллетного камина с теплообменником, невозможна без соблюдения нескольких рекомендаций, касающихся установки и подключения:

Установка выполняется исключительно на ровной негорючей поверхности.
Для подключения к системе отопления предусмотрены два отвода. В технической документации четко указано, где подключается подающий и обратный трубопровод.
Автоматика чувствительна к перепадам напряжения. Подключение к электросети выполняют через стабилизатор и источник бесперебойного питания.
Дымоход изготавливают из керамических труб или утепленных сэндвич конструкций.

Сфера применения

Первые дуговые печи изобрели еще в девятнадцатом веке. Использовались они для выплавки металлов. Со временем оборудования существенно усовершенствовали. На сегодняшний день дуговые печи стали незаменимыми в металлургической промышленности.

Процесс переплавки стали в дуговых печах осуществляется за счет высокого температурного режима, который достигается посредством электрической дуги. Таким образом, происходит преобразование энергии электрической в тепловую.

Благодаря высоким техническим характеристикам дуговые печи применяют для создания различных сплавов, которые используют в своих нуждах оборонные и авиационные структуры. С помощью такого теплового оборудования можно получить однородные сплавы любых металлов.

Некоторые виды дуговых печей используют для определения физико-химических анализов. Такие исследования в основном проводятся для выявления количества составляющих различных материалов.

Монтаж пеллетных печей

Эта задача очень схожа с установками твердотопливных котлов. Сперва следует правильно разместить оборудование и устройство, подающее топливо. Так, между этими блоками следует оставить расстояние не менее 70 см, а перед лицевой частью – не менее двух метров. Для монтажа правильно будет использовать обвязку котла с водяным контуром, оснащенную смесительным узлом. Это защитит от образования конденсата с золой и сажей при подаче теплоносителя во время розжига котла.

Приобрести потребуется такие элементы:

горелочное устройство;
набор автоматики.

Процесс изготовления топки предусматривает применение жаропрочной стали (ее толщина должна составлять минимум 5 мм). Идеальным вариантом будет углеродистая сталь СТ20, для изготовления кожуха – ст3 толщиной 3 мм, дверей и жаровых труб – 6 мм, колосниковой решетки – 10 мм. Некоторые случаи требуют приобретения уже готового варианта.

Следует также помнить о соблюдении мер безопасности в отношении датчика давления и предохранительного клапана, установленных на выходном патрубке. Для осуществления топки без видимого страха следует придерживаться норм безопасности. Согласно практике, КПД котлов заводского производства основательно выше, однако показатели стоимости, доступности и надежности доказывают то, что пеллетные печи, выполненные своими руками, являются более востребованными и популярными.

Какая конструкция теплообменника лучше

Теплообменники классифицируют по их расположению внутри котла. Встречаются вертикальные или горизонтальные теплообменники, трубчатые или плоские. Специалисты рекомендуют отдавать предпочтение моделям с вертикальным вариантом, потому что такие камеры можно оснастить вертикальными горелками. Кроме того, в них не скапливаются пепел и сажа: несгоревшие частички просто опускаются на дно под воздействием силы тяжести. Систему турбулизации дымохода (комплекс завихрителей и поворотов, препятствующих конвекции воздуха) проще организовать именно на вертикальном теплообменнике. Также они поддерживают высокую температуру (1000-1100 градусов) в зоне горения и эффективно охлаждают отработанные газы до 100-120 градусов.

Можно ли топить пеллетами обычную печь

Ранее упоминалось, что пеллеты крайне активно входят в повседневную жизнь, однако требуется специальная система печи и горелки для обеспечения нормального пламени и равномерного процесса теплоотдачи.

Несмотря на целый ряд ограничений, пеллеты можно без особого труда сжигать и в обычной печи, однако нередко теряются преимущества топлива в таком формате использования.

Главными положительными особенностями материала являются:

Долгий срок горения;
Малое выделение дыма и токсических веществ;
Высокое количество тепловой энергии;
Равномерность прогорания.

Чаще всего требуются незначительные доработки согласно проверенным схемам. Все они отличаются друг от друга своей сложностью, стоимостью выполнения и необходимостью в дополнительном оборудовании. Несмотря на все сложности, уже в первые часы после модернизации вы сможете забыть о тех трудностях, что преследовали вас ранее.

Об экологичности

Если изготовление гранул, организовано, к примеру, из отходов мебельного производства и макулатуры, то пеллеты могут содержать примеси неорганических материалов (пропитки, клеевые составы, строительные материалы, краску и т.п.). В этом случае, говорить об экологической чистоте, нельзя. Косвенным признаком наличия химических примесей служит образование красно-бурой окалины на печных колосниках, повышенная зольность, а также «химический» запах при горении.

К сожалению, недобросовестные производители часто умалчивают факт наличия неорганических материалов в составе природного сырья. Получить сертификат, предоставив экспертам пеллеты органического происхождения и реализовывать «под этим сертификатом» продукцию из сомнительного сырья, такое, увы, нередко.

При сжигании пеллетных гранул количество выделяемого в атмосферу углекислого газа, не превышает тот объём, который бы образовался при естественном разложении древесины. Всё просто — закрытый углеродный обмен.

Ещё факты: После сгорания 20 кг (стандартная норма мешка) древесных пеллет, остаток золы составляет 0,2-0,3 кг, что составляет по объёму, примерно один стакан. Это значит, что печи на пеллетах, нужно чистить очень редко. При сгорании они не выделяют запах и образуют практически бесцветный дым*.

*при условии сжигания в котлах длительного горения (пиролизным методом).