Древесина в основном состоит из органических веществ – около 99% общей массы. Абсолютно сухая древесина в среднем содержит 49% углерода, 44% кислорода, 6% водорода, 0,1-0,3% азота. После сжигания древесины остается ее неорганическая часть – зола, в состав которой входят калий, кальций, магний, натрий и др., и образуется ровно столько углекислого газа (СО2), сколько до этого было “потреблено” растущим деревом. Таким образом, налицо полный баланс выбросов СО2 , образующихся при сжигании чистой древесины, и их потреблением самими же деревьями. Зола же может использоваться в качестве удобрения. При разумном расходе и ответственном воспроизводстве древесину можно отнести к неограниченному экологически чистому энергоносителю, тем более что подготовка его к использованию достаточно проста и экологична. Современные твердотопливные котлы способствуют наибольшему извлечению энергии, заключающейся в древесном сырье. Эффективность сжигания топлива может достигать 95%. Благодаря рассчитанной до мелочей конструкции, максимально возможная часть тепла передается непосредственно теплоносителю, а высокоэффективная теплоизоляция сводит к минимуму теплопотери. В качестве горючего в твердотопливных котлах для достижения максимальной эффективности работы используется предварительно подготовленное топливо: сухие древесные поленья и древесный гранулят. В отдельных видах твердотопливных котлов можно также использовать древесные отходы, древесные брикеты, кокс, бурый и каменный уголь, но коэффициент полезного действия таких установок будет существенно ниже, а количество отходов, соответственно, больше. Остановимся на теплогенераторах, для работы которых используются древесные поленья и древесный гранулят. Древесные поленья должны иметь остаточную влажность не более 35% (иногда не более 20%) и длину, в зависимости от размера топочной камеры котла, как правило, не более 50 см. При большей влажности, кроме снижения номинальной мощности установки за счет уменьшения теплоты сгорания, происходит чрезмерное образование сажи и, как следствие, необоснованное загрязнение топочной камеры и дымохода. Наиболее перспективным является использование в качестве топлива древесного гранулята. Гранулы производятся из натуральных древесных отходов (щепа, опилки и др.), которые после сушки и измельчения подвергаются прессованию под высоким давлением без добавления клеящих средств. Диаметр гранул может составлять 0,5-1,0 см при длине 0,5-4,5 см. Их теплота сгорания при оптимальной влажности 8-10% составляет 4,9-5,2 кВтч/кг, что соответствует примерно 1/2 литра дизельного топлива. Благодаря специальным дозировочным устройствам и регуляции подачи воздуха для горения достигается точное регулирование и поддержание заданной температуры теплоносителя. В старых печах это регулировалось либо прикрытием поддувального отверстия, либо прикрыванием дымохода. Если раньше отопительные устройства на твердом топливе были инерционны, то сегодня эффективность сжигания топлива и возможность точной регулировки можно сравнивать с теми же параметрами газового и жидкотопливного оборудования. Наряду с прямым сжиганием применяется пиролизный способ термохимической переработки древесины. Пиролиз представляет собой процесс термического разложения органических соединений без доступа кислорода (в отличие от вышеописанных) и происходит при относительно низких температурах 450-900°С по сравнению с процессом горения 900-2000°С. Количество газообразного топлива, которое впоследствии сжигается, может доходить до 70% массы сухого сырья. Об этом мы расскажем в следующих номерах журнала С.О.К. Твердотопливные теплогенераторы на древесных гранулах уже нашли широкое применение в США, Австрии, Германии и странах Скандинавии. Так как изготовление древесных гранул может осуществляться из отходов леспромхозов и деревоперерабатывающей промышленности, данный вид топлива может причисляться к одному из самых дешевых, тем более что на его изготовление тратится минимум энергии. По некоторым расчетам, для отопления и водоснабжения отдельного дома жилой площадью около 120 м² на один отопительный сезон понадобится около 1200 л жидкого топлива или 2400 кг древесного гранулята. Поставка гранулированного древесного топлива в зарубежных странах осуществляется либо в специальных пакетах (15-20 кг), либо производится доставка большого объема гранулята машиной (одной заправки, как правило, хватает на целый сезон). Для сравнения: 1 куб. м гранулята весит примерно 650 кг. Причем стоимость отопления гранулятом в западных странах уже сегодня ниже, чем отопление дизельным топливом. Преимущества теплогенераторов на древесном грануляте Подобно устройству подачи дизельного топлива на горелку отопительного агрегата (для поддержания нужного температурного режима) в твердотопливных котлах на древесном грануляте для этих целей используется специальный шнековый (червячный) транспортер, обеспечивающий равномерное и строго дозированное поступление гранулята в топочную камеру. Благодаря небольшому размеру гранул уже на этом этапе становится возможным экономить топливо и осуществлять более или менее точное регулирование процесса горения, а, соответственно, и поддержание нужной температуры. Вторым этапом регулировки температуры является интенсивность и количество подаваемого в топочную камеру воздуха для горения. Именно этим и достигается возможность управления мощностью котла в пределах 30-100% от номинальной мощности. Удобство пользования именно гранулятными котлами доказывает тот факт, что отсутствует необходимость постоянной дозакладки топлива, как это происходит при использовании древесных поленьев. Необходимо лишь периодически пополнять запасы гранулята непосредственно в хранилище. Поэтому гранулятный котел при определенных условиях может работать без участия человека теоретически сколько угодно долго. Здесь проявляется максимальная сходность таких котлов с жидкотопливными. Недостатком в российских условиях является лишь отсутствие производств древесного гранулята, что ограничивает использование таких котлов. На сегодняшний день для России более актуальны котлы на древесных поленьях, так как поставка дров особой сложности не представляет. Закладка в современных древесных котлах, за счет использования специальных систем подачи дров и регулировки процесса горения, а значит и оптимизации использования топлива, может производиться всего 2 раза в сутки (!). Стоит заметить, что конструктивно некоторые котлы допускают как одновременную, так и попеременную работу на поленьях, древесном грануляте, а также на древесных отходах (щепа, брикеты), то есть становится возможным использовать тот вид древесного топлива, который имеется под рукой. В качестве примера современных твердотопливных теплогенераторов на древесном топливе и грануляте рассмотрим котлы немецкой фирмы Viessmann. Vitolig 100 Твердотопливный котел на древесных поленьях мощностью от 12,7 до 14,8 кВт представляет собой образец продукта c наиболее оптимальным соотношением цены и качества. Благодаря большой топке достигается продолжительность работы после одной закладки, водопроводящие колосники и регулируемая подача предварительно нагретого вторичного воздуха позволяют достичь наиболее полного сгорания топлива. Благодаря водопроводящим колосникам становится возможным полностью использовать высокую температуру углевого горения. По расположенным в задней части трубам колосниковой решетки теплоноситель – горячая вода – поступает в обратную линию отопительного контура. Посредством этого повышается температура воды обратной линии, и снижается коррозия внутренних частей котла. Для работы данного котла используются древесные поленья длиной до 33 см. Максимальная мощность котла составляет 14,8 кВт. Естественный выход продуктов сгорания при минимальной тяге делает возможным установку котла почти при любых дымоходах. Простое обслуживание с фронтальной части и легкость установки. Удобство загрузки топлива благодаря большой закладочной дверце. Vitolig 200 Твердотопливный котел на древесных поленьях мощностью от 13 до 40 кВт – Vitolig 200 – это высококачественный твердотопливный “поддувной” котел с номинальной мощностью в диапазоне от 13 до 40 кВт со ступенчатой регулировкой мощности от 50 до 100%. Благодаря большой загрузочной камере из высококачественной стали возможно использовать древесные брикеты и поленья длиной до 50 см. Время горения после одной загрузки длится до 12 часов, что гарантирует длительный интервал для последующей закладки. Уникальная автоматика розжига способствует тому, что уже через 3 минуты после закладки топлива в камере сгорания достигается рабочая температура, которая требуется для оптимального процесса горения. Данный теплогенератор должен работать в закрытой системе отопления. В качестве горючего материала не допускается использовать уголь, отходы древесного производства, содержащие пластиковые или химические материалы. Максимальная влажность древесины не должна превышать 30%. Котел имеет мощный бесступенчатый с регулируемой частотой вращения поддувной вентилятор, благодаря чему осуществляется модулировка мощности на каждой из ступеней. Микропроцессорное регулирование горения и автоматический выбор мощности позволяют достичь эффективности сжигания до 92% при минимальных выбросах. Простота в пользовании за счет цифровой регулировки отопительного контура с системой самодиагностики и индикации сбоя. Простота механической очистки нагревательных поверхностей и достаточно продолжительный интервал удаления отходов – один раз в две недели. Vitolig 300 Твердотопливный теплогенератор для сжигания гранулированной древесины с диапазоном мощности от 5 до 26 кВт. Он обеспечивает максимальный комфорт, сравнимый с газовым и жидкотопливным оборудованием, благодаря модулируемой мощности и цифровой регулировке. Модулируемость мощности достигается за счет бесступенчатой подачи воздуха вентилятором, что гарантирует оптимальное моментальное регулирование потребности в тепле. Подача гранулированной древесины осуществляется автоматически из 150 литрового накопителя посредством шнекового транспортера. В зависимости от температуры наружного воздуха полностью загруженного накопителя хватает до двух дней работы. В жаропрочном горелочном блоке, выполненном из высококачественной нержавеющей стали, осуществляется автоматическое зажигание при помощи вентилятора, подающего горячий воздух. Нагревательные поверхности самостоятельно очищаются, удаление золы из горелочного блока также осуществляется автоматически. Преимущества: Наилучшее использование энергии благодаря автоматическому поддержанию мощности, что способствует снижению температуры отходящих газов и достижению максимальной эффективности использования топлива (до 95%). Отопление и приготовление горячей воды Как известно, основной задачей отопительного прибора является нагрев помещения и поддержание оптимальной температуры воздуха. Для осуществления максимально точной регулировки температуры и щадящей работы отопительного агрегата – сокращение интервалов затухания/возобновления горения, а также комбинации его с нагревательными солнечными установками, теплогенераторами на других видах топлива – может использоваться так называемый буферный накопитель. Он представляет собой бак объемом 700-1000 литров, который внешне похож на водонагреватель, но вместо питьевой воды в нем находится теплоноситель-вода, циркулирующий по системе отопления. Буферные накопители для работы в отопительных системах могут иметь встроенный электрический тэн, который либо дополняет мощность отопительной установки, либо используется для работы в дежурном режиме. Второстепенная задача отопительного агрегата – это приготовление воды для системы горячего водоснабжения. Здесь также проявляется сходность твердотопливного котла с жидкотопливным. Для приготовления горячей воды используется комбинированный накопительный водонагреватель. Нагрев воды и постоянное поддержание температуры в нем осуществляется через водоводяной теплообменник. Объем такого накопителя может быть разным, в зависимости от нужд, но, как правило, не менее 100-150 литров. Для приготовления горячей воды по окончании отопительного периода может использоваться встроенный электрический тэн, солнечная водонагревательная установка или тепловой насос. У нас современные отопительные установки на древесном топливе и грануляте еще являются экзотикой. Но недалек тот час, когда они наравне с газовыми, жидкотопливными и электрическими системами отопления будут пользоваться заслуженной популярностью и найдут своих потребителей в России – стране с наибогатейшими ресурсами древесины. Некоторые вопросы в данной статье мы лишь упомянули или затронули поверхностно. Более подробно они будут рассмотрены в следующих номерах журнала С.О.К. Если вас заинтересовала данная тема или ее отдельные аспекты – обращайтесь в редакцию, и мы не оставим без внимания ваш вопрос. Присылайте информацию о вашем опыте, ваши мнения и ваши пожелания.