Котел хорошо выполняет свою задачу, только если все его элементы оптимизированы для ее достижения. Поэтому часто котлы, к которым предъявляются схожие требования, имеют очень похожую конструкцию, что у российских, что у европейских производителей.
Бункер котла – емкость для хранения пеллета. Объема топлива достаточно для работы на полной мощности на протяжении 20-25 часов. Полная мощность котлу требуется при минимальной температуре на улице. Например, для Екатеринбурга это меньше -25..-30 °С. Таких дней в году немного, например, в Екатеринбурге средняя температура самого холодного месяца января только -14,5°С. Когда погода становится теплее, мощность котла уменьшается, а время работы увеличивается и котел может работать двое, трое и более суток на одном бункере.
Какое максимальное время? Теоретически почти неограниченно, например, весной, в южном регионе, в небольшом, хорошо утепленном доме котел может работать неделями, разжигаясь на пару часов ночью на минимальной мощности. Реальное время зависит не только от котла, но и от площади объекта, его конструкции и утепления, погоды внутри и снаружи и т.д., для расчета можно воспользоваться калькулятором ниже.
Пеллет сыпучий, но не жидкий. Чтобы топливо надежно подавалось в горелку, нижние стенки бункера имеют наклон около 50° от горизонтали. Если угол меньше, пеллет перестает ссыпаться вниз, начинает застревать на стенках. В бункере всегда остается топливо и полезный объем бункера меньше общего.
Для повышения безопасности бункер котла имеет крышку с уплотнителем. Чтобы контролировать уровень топлива, не открывая крышку каждый раз, на передней стенке бункера имеется смотровое окно.
Клапан пожаротушения. Защита от прогорания. В пеллетном котле большой запас топлива находится в непосредственной (в некоторых местах меньше полуметра) близости от источника пламени. Естественно при таких условиях хочется максимальной защиты от проникновения горения в бункер. Пламя находится внутри топки, топливо – внутри бункера. Напрямую, через две стальные стенки котла, водяную прослойку между ними, кожух и стенку бункера пламя не пройдет. Единственный теоретически возможный способ – обратное горение через систему шнека горелки, но в котлах OptiBurn он полностью исключен.
Пассивная защита. Пламя распространяется в ту сторону, в которую направлен поток воздуха. Например костер, в обычное время пламя направлено вверх, но стоит появиться ветру – пламя направлено по ветру. Этим эффектом пользуются в пиролизных котлах, там поток воздуха и соответственно горение направлено вообще строго сверху-вниз. Чтобы точно исключить проникновение тления в бункер, в котле применяются герметичный бункер с плотно закрывающейся крышкой.
Ликвидация зоны прогорания. На канале шнека последовательно установлено четыре датчика температуры. Контроллер котла всегда знает, где находится свежее топливо, а где горящее. Стоит зоне горения начать распространятся в сторону бункера – котел провернет шнек и вытолкнет ее внутрь горелки.
Если ни конструкция котла, ни электронная защита недостаточно убедительны, в котле OptiBurn предусмотрено последнее средство, гарантированно прекращающее не только прогорание куда бы то ни было, а вообще любое горение. Это электромагнитный клапан пожаротушения. Подключается к расширительному баку, при срабатывании подает в горелку воду под давлением. Клапан исключительно надежен, точен, однозначен. Многоразовый, всегда можно легко убедится в работоспособности. Никаких восковых или парафиновых пробок, которые то протекают, то выдавливаются, то забиваются, то плавятся когда не нужно, то не плавятся когда нужно. Клапан пожаротушения окончательно закрывает проблему прогорания.
Датчик вращения шнека. Сдвоенный энкодер. Контролирует, на какой угол провернулся шнек, сколько подано топлива в котел. Благодаря наличию датчика, котел мгновенно определяет заклинивание шнека. Вообще-то шнек в котле не заклинивает, т.к. в нем установлен мощный моторредуктор, легко справляющийся с пеллетом любой длины и диаметра, но периодически в топливо попадают посторонние предметы. Камни, болты и т.п., кому как повезет. Преимущество энкодера - многоразовость, точнее - непрерывное действие. Он работает всегда и постоянно, его не нужно менять после каждого срабатывания как, например, плавкий предохранитель или срезаемый штифт.
Система золоудаления. Котел OptiBurn имеет классический внутренний зольный ящик. Благодаря специальной функции "очистка зольника" в контроллере котла, при открытии дверцы зольника обратная тяга и дымление в котельную не возникает, что сильно упрощает удаление золы. А проблема большого количества золы решается большим объемом зольника.
Подвижный колосник. Исторически пеллетное отопление появилось и начало развиваться в Европе. Особенно популярно оно в Германии, и немцы, с присущей им любовью к порядку, ввели стандарты (DIN) на пеллетное топливо. Покупая в Европе топливо с сертификатом EN+A1 (для домашнего пользования) вы можете быть уверены, что он не образует шлакующихся остатков и подходит для любых бытовых пеллетных котлов. Не требуются ни подвижные колосники, ни опрокидывающиеся чашки, ни поворотные реторты – при сжигании белого пеллета достаточно продувки воздухом. Правда для мощных промышленных котлов объемов белого пеллета не хватает, и там уже есть и подвижные колосники, и опрокидывающиеся чашки, и поворотные реторты.
В России сертификаты на пеллет работают не всегда. Вместо соответствия DIN пеллет делят на «белый» и «серый», причем часто на глаз и каждый по-своему. Учитывается часто, что угодно, кроме температуры плавления зольного остатка – основного параметра, который будет определять слипнется ли шлак в горелке или будет рассыпчатым и будет унесен потоком воздуха. На грануляторе получилась гранула более-менее светлого оттенка? Белый пеллет. Измерили зольность, получили 1,0% (можно подставить произвольное число)? Белый пеллет. Потом этот «белый» пеллет засыпается в котел и через два часа оттуда извлекается кусок пемзы. Настоящий белый пеллет это тот, который соответствует евростандарту. В России он есть, обычно производится на предприятиях, занимающихся конечной переработкой древесины. Лесопилка пилит бревна на погонаж, в опил попадает кора, земля, ветки и пр. – пеллет будет серый. Лесозавод строгает балясины из брусков, опил отдельно собирает стружкоотсосом – пеллет белый. Белого пеллета намного меньше, он немного дороже (на 500-1000 руб/т), а главное – часто уже заранее распределен.
Если в вашей местности нет надежного поставщика белого пеллета, способного выдавать стабильный объем и качество от партии к партии, если хочется просто закупать пеллет из наличия с минимальной ценой, то работать котел будет на «сером» пеллете. Т.е. не вписывающимся ни в какие стандарты и абсолютно точно дающим шлак. Шлак может быть различным: в виде «коржей», «орехов», налипающий на стенки как цемент и т.д., главное – он не может быть удален из горелки никаким другим способом, кроме механического трения частей горелки друг о друга (к счастью, сталь горелки прочнее шлака).
В котлах с ретортой используют вращение реторты, в котлах с ковшеобразной горелкой (факельных) – подвижный колосник. Причем нельзя просто взять обычную реторту целиком и придать ей вращение - шлак будет вращаться вместе с ретортой, только и всего.
Котел OptiBurn – изначально предназначен для работы на сером пеллете. Котел OptiBurn, по аналогии с котлами большой мощности, имеет подвижный «шагающий» колосник. Также его называют колосником с механической очисткой, это одна из разновидностей. Такой колосник имеет понятное и надежное устройство. Колосник состоит из одной или нескольких ступеней. Каждая степень состоит из двух слоев – верхнего и нижнего. Во время работы слои движутся относительно друг друга вперед-назад, соскребая налипший шлак и проталкивая его в сторону топки. Имеется недостаток - такой тип очистки не вычищает шлак из отверстий для подачи воздуха, и они, в конце концов, зарастут. Это не быстрый процесс, но он имеет место. Тем не менее, такой тип колосника, по сравнению с неподвижным, увеличивает время между ручными вмешательствами на порядок. Есть существенная разница между вытаскиванием из горелки кусков шлака раз в несколько часов, или очисткой отверстий раз в пару недель.
Авторозжиг. Некоторые котлы разжигаются по-старинке, вручную: газета, спички и пару минут времени. Другие имеют электророзжиг – нажимаешь кнопку, розжиг начинается, смотришь за пламенем, когда появилось – нажимаешь кнопку, и розжиг завершается. Разницы в затраченных усилиях почти нет – пеллет сухой (высушен при производстве), мелкий, продувается воздухом – розжиг крайне прост. Самые совершенные котлы имеют авторозжиг и систему контроля горения, включающую как минимум датчик пламени. В этом случае, до тех пор, пока в бункере есть пеллет, котел может разжигаться и останавливаться множество раз без участия человека. В середине зимы функция не слишком часто используется, котел, как правило, горит круглосуточно, разве что необходимо будет восстановить работу после отключения электроэнергии. Другое дело весной и осенью, когда днем уже достаточно тепло, а ночью еще холодно. Котел может включаться-выключаться по несколько раз в сутки, вряд ли кто-то стал бы заниматься этим вручную, обычно в такое время уже включают более дорогое электроотопление.
Теплообменник и дымосос. Наибольший вклад в КПД обеспечивает теплообменник котла, в конце концов, именно здесь энергия от горящего топлива передается теплоносителю. Теплообмен в котле достаточно сложен, но можно найти ряд интуитивных закономерностей. Чем больше площадь теплообменника – тем лучше. Чем дольше дымовые газы контактируют со стенками, то есть чем длиннее каналы – тем лучше. Чем теснее контакт между дымовыми газами и стенками - тем лучше, то есть множество узких каналов лучше, чем один широкий. Оптимальный теплообменник – большой, длинный, из множества каналов. Кроме того, пеллетные котлы – не самые чистые среди существующих, например газовые котлы обеспечивают более чистое горение. Поэтому вопросу минимизации загрязнений здесь должно быть уделено самое пристально внимание. Теплообменник с вертикальными стенками, на которых, в отличие от горизонтальных, почти не оседает зола здесь как никогда актуален. Меньше загрязнений – меньше падает кпд, меньше загрязнений – меньше чистить, одни плюсы. В котле OptiBurn не становлен дымосос, так как котел должен работать в том числе на дровах. Поэтому его теплообменник более короткий и состоит из меньшего числа каналов по сравнению с котлами Royal. Чтобы скомпенсировать это, теплообменник имеет большую площадь и каналы более крупного размера.
Охлаждаемые стенки и жаропрочная сталь. Пока стенка омывается водой, она никогда не нагреется выше температуры этой воды. Пример, алюминиевая кастрюля на плите – снаружи горит газ с температурой 1200 °С, но кастрюля не расплавится пока вода не выкипит. Тоже верно и для котла – охлаждаемые стенки не прогорают, поэтому стенки теплообменника надежно защищены. Другое дело горелка, особенно колосники. Они контактируют с горящим топливом и подвергаются высокой тепловой нагрузке. Здесь не подходит обычная конструкционная сталь и быстро изнашивается чугун, поэтому горелка котла OptiBurn изготовлена из коррозионно-стойкой жаропрочной стали. Привычного железа в ней меньше двух третей, остальное – легирующие добавки. Там где возможно, например, в сопле, применяется высокотемпературная керамика.
Максимальное давление 3 Атм. Толстый котловой металл (толщина топки 5 мм, температура окалинообразования выше 400°С) и система перемычек обеспечивают рабочее давление в 2 Атм и максимальное в 3 Атм. Почему именно эта величина? Большая часть предохранительных клапанов для систем отопления имеет порог срабатывания 2,5 Атм.
Дверцы и крышки. Дверцы и крышки – один из элементов котла, который не охлаждается водой. При этом дверцы и крышки контактируют с пламенем и продуктами сгорания. От их надежности будет зависеть безопасность и общая долговечность котла. У котла OptiBurn дверцы – шестислойные, включая внешний кожух и внутреннюю керамическую футеровку / нержавеющий экран.
Руководство по эксплуатации котлов Пеллетрон OptiBurn