Дерево в качестве топлива для обогрева жилища человек использует испокон веков. Еще на заре формирования общества люди жгли сухие ветви в специально сложенных открытых каменных очагах. Со временем были придуманы камины, различного рода печи и другие устройства, позволяющие использовать получаемое от сжигания поленьев тепло для обогрева помещений с большей эффективностью.
И по сей день дровяное отопление популярно, особенно в удаленных от цивилизации уголках планеты. Однако лидирующие позиции дровяные печи, как и другие типы «древоядных» теплогенераторов, утратили — в новых домах их ставят в основном в дополнение к энергозависимым котлам на газе, жидком топливе, угле. Ведь, согласно сегодняшним представлениям о комфорте, система отопления должна быть автоматизированной, то есть работать без оператора или кочегара — у современного человека вряд ли найдется время, чтобы заглядывать в котельную чаще, чем раз в неделю. А традиционные теплогенераторы — типа русских печей и буржуек — требуют к себе ежедневного (если не сказать — ежечасного) внимания: надо загружать топливо, выгребать золу и т. д.
Возможно, Леонардо да Винчи, будь перед ним поставлена такая задача, и смог бы разработать проект бытовой автоматизированной дровяной печи, функционирующей без участия человека (механизм, время от времени подбрасывающий в топку поленья, выгребающий золу и т. д.). Однако Леонардо давно умер, а никто другой — вплоть до наших дней — решить эту задачу не смог. Разработка и массовое изготовление автоматизированных установок на древесном топливе, предназначенных для отопления и ГВС коттеджей, начались лишь после того, как в конце прошлого века в Германии был создан новый вид твердого топлива — древесные топливные гранулы.
По внешнему виду древесные топливные гранулы представляют собой небольшие цилиндры (они похожи на коротенькие обломки карандаша), спрессованные из мелких стружек и опилок хвойных пород дерева — от этого «добра» в России не знают как избавиться многие цеха в деревообрабатывающем и мебельном производствах и т. п. Прессуются опилки под давлением около 300 атм, без каких-либо добавок и клея. Длина древесных гранул составляет в среднем 20-50 мм, диаметр — 4-10 мм. У этого продукта очень много названий. Из иностранных распространены два: Wood pellets и Holz-Pellets, или Holzpellets. Из русских — «биогранулы», «топливные гранулы», «биомасса», «опилочные гранулы». Но наиболее правильное название — «древесные топливные гранулы» или просто «пеллеты». С конца прошлого века древесные гранулы — стандартизированный вид топлива: существует, например, немецкий стандарт DIN 51731 и стандарт Австрии OENORMM7135.
Автоматизированные котельные на древесных гранулах сегодня получили широкое распространение в Европе. Стимулирование использования оборудования на экологически без-опасных возобновляемых видах топлива осуществляется во многих странах ЕС на государственном уровне. К примеру, если в Германии семья установит котел на топливных гранулах, государство выплачивает ей дотацию в размере € 2500 плюс € 50 за каждый киловатт мощности котла (около € 3000). В Северном Рейн-Вестфалии (Германия) до 2006 г. правительство планирует заменить 500 тыс. устаревших котлов на оборудование, использующее пеллеты и другие виды биоорганического топлива. По прогнозам Института энергетики и охраны окружающей среды ФРГ, к 2007 г. в Германии будет работать более 1 млн котлов и печей на топливных гранулах. Ежегодный расход пеллет составит 4 млн т. В Швеции потребление топливных гранул ежегодно растет на 30%. Правительственной программой Швеции предусмотрено увеличение потребления пеллет до 7 млн т в год уже к 2010 г.
В России запасы сырья для производства древесных топливных гранул огромны, исчисляются они миллиардами кубометров. Используя пеллеты, получаемые из отходов лесной промышленности, Россия могла бы экономить в год 15-20% традиционного топлива. Но…
Смелее, господа!
К сожалению, сегодня российский рынок пеллетного топлива развивается крайне медленно. Нет, производителей пеллет только в европейской части России больше двух десятков, однако почти все выпускаемое в нашей стране топливо (по некоторым оценкам — до 95%) уходит на запад, где качественные пеллеты по сходной цене в большом дефиците. Не более 0,1-2% гранул из тех, что остаются в России, продаются под видом наполнителя для кошачьих туалетов (пеллеты хотя и не боятся атмосферной влажности, но при непосредственном контакте с влагой охотно ее впитывают). И лишь 2-3% от общего объема производства древесных топливных гранул используются в виде топлива, в частности в коттеджах.
Переориентировать российских производителей древесных топливных гранул на обслуживание внутреннего рынка несложно — главное, чтобы люди оценили достоинства автоматизированных котлов, их использующих, и начали, наконец, эти котлы покупать.
Минимальные объемы продаж котлов на пеллетах (судя по всему в настоящее время в коттеджах наших сограждан установлено и работает не более десятка пеллетных теплогенераторов) — следствие недостаточной информированности потенциальных покупателей, а также дороговизны импортного оборудования. Аппарат без особых технических «наворотов» тепловой мощностью около 30 кВт стоит € 3000-4500, а устройства суперкласса — до € 8000. В России подобная техника пока не выпускается. Хотя импортное оборудование достаточно надежно, потенциальных покупателей всерьез пугает отсутствие у многих поставщиков на территории России сервисных центров и складов запасных частей для котлов. Кроме того, пеллеты по приемлемым ценам (около $ 80-200 за тонну) пока есть далеко не везде. Заводы, их выпускающие, по большей части сконцентрированы вблизи границы со странами Евросоюза — в Карелии, Санкт-Петербурге и его окрестностях. Также выпускают пеллеты на заводах, расположенных в Москве, Муроме, Мурманске, Перми, Тюмени, Кулунде (Алтайский край), Казани, Вологде.
И все же, если в вашем регионе есть поставщик котлов, способный оперативно реагировать на возможные проблемы с техникой (скажем, гарантирует, что сумеет отремонтировать или заменить пеллетный котел в течение суток), а также при возможности закупать и доставлять в ваш загородный дом по разумным ценам качественные топливные гранулы, отдать предпочтение котлу на пеллетах можно. Ведь по своим характеристикам такие котлы способны оказаться приобретением весьма выгодным, причем не только с экологической, но и с экономической точки зрения. Особенно в долгосрочной перспективе.
Пеллетное отопление в зеркале цифр
Начнем с того, что в России создавать систему отопления коттеджа круглогодичного проживания на базе электрических котлов, конвекторов и других устройств, подключаемых к сети электроснабжения, рискнет не каждый. Перебои (и зачастую длительные) с поставками энергии в отдаленные районы являются фатальной неизбежностью. Более того, на каждый коттедж обычно отмерена весьма ограниченная электрическая мощность, которой едва хватает для осветительных приборов, холодильников, телевизоров и т. п. Именно поэтому автоматизированные системы отопления индивидуальных усадеб чаще оборудуют теплогенераторами на ископаемых видах топлива. Причем электроснабжение «подстраховывается» небольшой дизельной или бензиновой электростанцией, запускаемой в автоматическом режиме при отключении питания. Поэтому автоматизированные пеллетные теплогенераторы логично сравнить с оборудованием, работающим на природном газе, солярке и угле, оценивая затраты на закупку и содержание отопительной системы, степень воздействия техники на экологию прилегающего к дому участка и т. п.
С точки зрения экологии отопление на пеллетах и на магистральном газе практически не наносит вреда окружающей среде. К примеру, уровень СО в продуктах сгорания пеллет такой же, как у природного газа. А вот экономически газовое отопление в России намного выгоднее пеллетного. Но, увы, газопроводы протянуты далеко не ко всем коттеджным и дачным поселкам нашей страны (скажем, уровень газификации Сибири, по некоторым оценкам, составляет всего 2% от уровня газификации европейской части России). И новые ветки прокладываются лишь в те места, где есть крупные потребители, способные принести газораспределительным организациям существенную прибыль. В старых же газораспределительных сетях (построенных еще в эпоху СССР) из-за большого количества потребителей «лишнего» газа может не найтись. Да и процедура получения разрешения на подключение газового котла к магистральному газопроводу — занятие не для слабонервных. А вот для установки котла на древесных гранулах согласования не требуется — для его монтажа в простейшем случае нужно всего лишь одно помещение, оборудованное в соответствии с требованиями к котельным на твердом топливе.
По затратам на покупку топлива выгоднее, чем гранулами, топить коттедж сортированным бурым углем, благо топливо это продается почти везде, да и автоматизированное оборудование для его сжигания в России сегодня уже имеется. Причем стоит оно (например, котлы Carborobot от PONT-GB-GANZ, Венгрия) в 1,5-2 раза дешевле, чем пеллетные теплогенераторы. Теплотворная способность гранул не уступает бурому углю (около 18 МДж/кг), но стоимость тонны ископаемого топлива составляет всего 700-800 руб. (то есть оно в 3-6 раз дешевле, чем гранулы). Однако, в отличие от продуктов сгорания газа и древесных топливных гранул, продукты сгорания угля совсем не безобидны в плане экологии. Содержание серы в золе гранул меньше в 20 раз, чем в угольном шлаке, которого к тому же образуется в 20 раз больше, чем золы. Шлак, в отличие от золы, нельзя использовать в качестве удобрения для сада, его надо с участка вывозить куда подальше. А это лишняя головная боль для владельца коттеджа.
По сравнению с жидкотопливными гранульные котлы, судя по всему, оборудование более экологичное и дешевое в эксплуатации. Солярка, продаваемая в России, зачастую содержит в себе едва ли не все элементы таблицы Менделеева. При сжигании этого топлива на участке рядом с домом остается огромное количество вредных для организма человека веществ (в том числе канцерогенов), которые вместе с овощами с грядок нередко попадают на стол.
Затраты на приобретение жидкотопливного оборудования в 2-3 раза ниже, чем на покупку пеллетного. Зато ежемесячные расходы на солярку при прочих равных оказываются примерно в 2 раза большими, чем на топливные гранулы. А это значит, что через 3-5 лет эксплуатации суммарные затраты на жидкотопливный и пеллетный котлы сравняются, после чего пеллетный котел станет оборудованием более выгодным.
Произведем простейший расчет. Теплотворная способность топливных древесных гранул составляет, в зависимости от породы древесины, удельного веса и влажности, от 4,5 до 5,04 мВт • ч/т. По тепловыделяющей способности 1000 кг дизельного топлива соответствует примерно 2140 кг (3,9 м3) пеллет. Возьмем дом, отапливаемый котлом мощностью 25-30 кВт, который за отопительный сезон в Подмосковье «съедает» около 4000 кг дизельного топлива. Для выработки такого же количества тепловой энергии потребуется примерно 8700 кг (около 15,6 м3) древесных топливных гранул. (КПД у наиболее современных пеллетных и жидкотопливных котлов примерно одинаков, для наглядности примем его равным 100%.) Стоимость топливных гранул (при цене для конечного потребителя $ 100 за тонну) составит 8,7 • 100 = $ 870. А такого же количества тепла при использовании дизтоплива — будет равна примерно $ 1824 (4 • 456), где $ 456 — стоимость тонны солярки приемлемого качества ($ 1 = 28,5 руб.). Экономия в топливной составляющей в себестоимости выработки одинакового количества тепла при использовании пеллетного котла: 1824 — 870 = $ 954 за каждый отопительный сезон!
Как работает пеллетный котел?
Минимальный комплект оборудования автоматизированной котельной коттеджа, работающей на древесных топливных гранулах, включает в себя котел, оборудованный горелкой для сжигания пеллет и бункером. После подключения к системам отопления и электроснабжения и загрузки бункера топливом (пеллетами) такая котельная сможет в течение длительного времени работать без участия человека (в зависимости от конструкции, от одного дня до нескольких месяцев).
КПД специализированных котлов на пеллетах составляет 85-97%, что соответствует уровню газовых и жидкотопливных котлов и во многом зависит от используемой технологии сжигания пеллет. КПД пеллетных котлов с горелками объемного типа — до 95%. Среди поставляемых в Россию моделей непременно надо отметить Vitolig 300 от VIESSMANN (Германия), GD-WB от GRANDEG (Латвия), Biomatic от THERMIA (Швеция), Benekov ling и Pelling 27 от BENEKOV (Чехия). В Европе популярны такие модели, как Pelletskessel USP от KWB (Австрия), Logano SP251 от BUDERUS и Pro solar от PRO SOLAR ENERGIETECHNIK (обе — Германия) и др.
Горелка объемного типа напоминает кастрюльку из жаропрочной стали или чугуна, установленную в топке котла. Во время работы пеллеты из бункера подаются в горелку объемного типа с помощью механизма подачи, оборудованного шнеком (как в мясорубке). В зависимости от компоновки, механизм подачи либо насыпает гранулы в горелку сверху, либо подает их через отверстие в ее днище (при этом со стороны кажется, как будто в горелке поднимается тесто).
Розжиг пеллетных котлов с горелками объемного типа может осуществляться двумя способами:
1. За счет электрического тепловентилятора, который создает струю раскаленного воздуха, направленную на находящиеся в горелке гранулы. В этот момент из электросети котлом потребляется около 1,2 кВт (в другое время — не более 0,1-0,3 кВт).
2. Вручную (у простых моделей котлов): в горелку, прямо на гранулы, наливают жидкость для розжига, содержащую легкие парафины, и поджигают спичками.
Когда котел выходит на расчетный режим, температура в центральной части горелки достигает 1000-1200°С. Сквозь отверстия на внутренней поверхности горелки в толщу гранул с помощью вентилятора подается свежий воздух. Достигнув рабочей температуры, котел останавливается: с помощью воздушной заслонки перекрывается подача воздуха, выключается привод подающего гранулы шнека. В таком режиме некоторые модели могут находиться до 10-12 ч, поскольку в горелке, содержащей несколько килограммов раскаленных пеллет, долго сохраняется высокая температура. Впрочем, как только батареи в доме охладятся до неприемлемо низкой температуры, автоматика котла активирует рабочий режим (откроется воздушная заслонка, включатся вентилятор и шнек), и котел снова заработает.
Дымоход для пеллетных котлов выполняется из нержавеющей стали, в нижней его части в обязательном порядке предусматривается отводящий патрубок для удаления конденсата. При правильном монтаже дымохода и точной настройке котла конденсата скапливается около 4-5 л в неделю, при ошибках в монтаже — до ведра в день. Зола из горелки (1% от первоначального объема пеллет) ссыпается в зольник, откуда, как правило, автоматически, с помощью расположенного в нижней части котла шнека, удаляется в ящик для золы. Время от времени, для повышения эффективности работы, каналы дымовых газов очищаются от сажи. «Навороченная» техника проводит эту операцию самостоятельно, перемещая установленные в каналах турбулизаторы-очистители. Делается это по сигналу от автоматики (верный признак наступления критического момента — увеличение температуры отходящих газов). Модели попроще обрабатывают вручную, раз в неделю, с помощью входящего в комплект ершика для чистки дымогарных каналов.
У пеллетных котлов с горелками факельного типа КПД несколько ниже, чем у теплогенераторов с горелками объемного типа, — по имеющимся у нас данным, он не превышает 90,1%. В этом сегменте рынка непременно следует отметить такие котлы, как Gilles от компании GILLES (Австрия), Logano SP131 от фирмы BUDERUS и др.
Сжигание пеллет в горелке факельного типа происходит в воздушном потоке, создаваемом вентилятором горелки. Поступающие в зону горения пеллеты быстро превращаются в пылающие угли и сгорают, образуя факел пламени, температура которого достигает 1200°С. Поток горячих газов направляется в конвективную часть котла, к дымогарным трубам, отдает свое тепло теплоносителю системы отопления, после чего уходит в дымоход. Зола, оставшаяся от древесных топливных гранул, из зоны сгорания осыпается в зольник, откуда, как и в случае с горелкой объемного типа, автоматически (с помощью шнека с электроприводом) или с помощью входящего в комплект обслуживания котла совочка вручную эвакуируется в емкость для хранения пепла.
Автоматизированные газогенераторные котлы на пеллетном топливе — оборудование новое, производство подобной техники освоено компанией SOLARFOCUS (Австрия) — модель Pellet top (4,5-14,9 кВт). КПД этих установок доходит до 96,8%! Бункер для хранения пеллет встроен непосредственно в корпус котла. В нижней части бункера расположен наклонный шнек, который поднимает пеллеты к отсекателю- барабану, из которого они порциями высыпаются в камеру газификации, на керамическую колосниковую решетку-реактор. Топливо на раскаленном реакторе нагревается (температура решетки — 1200°С) и разлагается на водяной пар, смолы и масла. Дальнейшая реакция между углеродом и кислородом воздуха обеспечивает температуру, достаточную для образования окиси углерода — главного компонента вырабатываемого газа. Смолы и масла в пеллетах разлагаются на газы, содержащие водород.
За счет разрежения, создаваемого вентилятором-дымососом котла, из камеры газификации горючий газ следует в камеру сгорания, расположенную «этажом ниже» — под реактором. Здесь генераторный газ сгорает, а раскаленные продукты сгорания перемещаются в теплообменную часть, оборудованную турбулизаторами- очистителями, где охлаждаются, после чего выбрасываются дымососом в дымоход. Минимальное количество золы и несгорающие компоненты пеллет (обычно это неорганические включения, попавшие в гранулы при производстве) остаются внутри камеры сгорания. Их надо регулярно (в зависимости от качества гранул) удалять из нее с помощью специального инструмента.
Где топливо хранить изволите?
Для обеспечения бесперебойной работы пеллетного котла необходим запас топлива. Оно может доставляться в коттедж в полиэтиленовых мешках массой до 25 кг или в упаковках «биг-бэг» по 600 — 900 кг. Удобнее заказывать доставку гранул в специальных автоцистернах (типа тех, в которых возят молоко или воду). Из такой цистерны пеллеты, будучи сыпучим топливом, закачиваются в дом по гибким шлангам с помощью установленной на автомобиле воздушной пневмосистемы. Так пеллеты доставляются в коттеджи практически во всех цивилизованных странах. Однако в России подобный сервис только начинает развиваться.
Хранят гранулы чаще всего непосредственно в коттедже — в мешках или в штатном бункере котла. Штатный бункер, как правило, заполняется вручную (пеллеты либо засыпают в него прямо из пакета, либо загружают с помощью лопаты — один раз в 24-72 ч). Но можно приобрести бункер и побольше. Размещают его рядом с котлом — или в отдельном помещении, или в пристройке к основному зданию. Из большого бункера древесные гранулы подаются к горелке (или в штатный бункер) котла по металлическому или гибкому пластиковому каналу, оборудованному шнеком. Другой способ транспортировки — с помощью установленной на бункере пневмосистемы. Использование бункера больших размеров позволяет существенно увеличить промежуток времени между загрузками древесных топливных гранул (до 1 года!). Но чтобы обустроить его, придется расстаться с кругленькой суммой — до € 15 000. Эти затраты — дополнительные по отношению к затратам на пеллетный котел с горелкой и штатным бункером.
В России продаются в основном бункеры увеличенных размеров из стали. Они долговечны, но, как правило, достаточно массивны и недешевы. В комплекте с котлами GRANDEG поставляются бункеры емкостью до 1,1 м3 гранул; совместно с теплогенераторами BENEKOV — объемом до 1 м3. Более дешевый, но менее долговечный вариант, также получивший распространение в России, — подвесная система «биг-бэг», которая вмещает в себя до 1,5 м3 пеллет. Она представляет собой подвешенный на стойках рядом с котлом пластиковый мешок гранулированного топлива.
В Европе для хранения пеллет в коттеджах часто применяют бункеры, которые собираются из металлических стоек и оболочки из пластикового материала. Объем таких хранилищ составляет от 5 до 11 м3. Если топочная имеет достаточно большие размеры, можно установить бункер рядом с котлом, в противном случае придется отдать под него отдельное помещение. Матерчатые бункеры предлагают, например, GEOPLAST, SOLARFOCUS, KWB.
Склад древесных топливных гранул любого объема можно обустроить в хорошо гидроизолированном помещении коттеджа и без использования готовых конструкций. При этом необходимо учитывать рекомендации производителя устанавливаемого пеллетного котла. Пол у склада может быть горизонтальным, однако чаще его делают наклонным, под углом в 50° к основанию (скос в одну сторону или с двух сторон к центру помещения). На самом полу, чаще всего в нижней части ската, устраивается открытый паз со встроенным шнеком. Через этот паз пеллеты «проталкиваются» шнеком в круглый канал, сообщающийся с механизмом подачи горелки котла. На полу склада твердого топлива может устанавливаться специальное устройство — ворошитель (который похож на мощный двухлопастный пропеллер самолета). Его задача — время от времени (по сигналу, поступающему от автоматики котельной) ворошить массу пеллет в зоне шнека, чтобы она не слеживалась и питание котла топливом происходило равномерно. Ворошитель приводится в действие мотором с редуктором, управляемым системой автоматики котла.
Ради справедливости надо отметить, что обустройство склада для хранения гранул в доме, особенно ниже уровня земли, требует серьезных работ по гидроизоляции помещения. В подвале современного коттеджа не всегда удается найти комнату под такой склад — пространство, знаете ли, в дефиците.
Можно хранить пеллеты и вне дома, в специальной пластиковой емкости. Подобное оборудование предлагают, например, такие компании, как GEOPLAST, KWB и др. Объем пластиковой емкости может доходить до 11 м3. Она напоминает сосуд для жидкого топлива или воды. Не нуждается в гидроизоляции. на участке ее закапывают или присыпают землей, на небольшом расстоянии от дома. Загрузка пеллет в емкость осуществляется из автоцистерны, а в бункер котла — по гибким шлангам с помощью установленной в бункере пневмосистемы.
[youtube]2vODYiWqYNo[/youtube]
