Caldaie per riscaldamento a pirolisi: principio di funzionamento e tipologie di caldaie a combustione lunga

Passano gli anni, la scienza e la tecnologia avanzano e i combustibili solidi continuano a essere richiesti.Bruciare la legna in una stufa tradizionale o in una stufa panciuta non è molto efficace, ma le caldaie per il riscaldamento a pirolisi hanno cambiato la situazione: le unità sono caratterizzate da un'elevata efficienza e un funzionamento relativamente semplice.

D'accordo, questi sono argomenti piuttosto significativi quando si organizza il riscaldamento autonomo. Se stai cercando una caldaia efficiente per la tua casa, allora dovresti dare un'occhiata più da vicino alle caldaie a pirolisi.

Vi diremo come sono progettate e funzionano le unità a combustione lunga, quali sono le loro caratteristiche tecniche e operative e forniremo anche una panoramica dei modelli più apprezzati di produttori nazionali ed esteri.

Cos'è la pirolisi

La legna da ardere è forse il primo combustibile nella storia umana. Quasi tutti sanno quanto velocemente bruciano all'aria aperta e che non viene rilasciato molto calore. Ma la situazione cambia radicalmente se si creano condizioni diverse per il processo di combustione.

La cosiddetta combustione pirolitica viene effettuata in camere chiuse. Qui viene caricata legna da ardere o altro combustibile solido di tipo simile: pellet, segatura, scarti di legno, ecc.

Il carburante viene acceso e quindi la quantità di aria che entra nella camera viene ridotta.

Come è noto, durante la combustione si verificano processi ossidativi, uno dei principali partecipanti è l'ossigeno contenuto nell'aria. Se c'è poco ossigeno la reazione rallenta e il legno brucia lentamente, infatti in tali condizioni semplicemente brucia senza fiamma. Questo rilascia una certa quantità di energia termica, ceneri e gas infiammabili.

Il processo di pirolisi non finisce qui.Il gas ottenuto dalla combustione del combustibile primario si mescola con le masse d'aria e brucia anch'esso. Di conseguenza, rilascia molta più energia termica rispetto al funzionamento di generatori di calore standard.

Pertanto, le caldaie a pirolisi dimostrano un'efficienza molto decente rispetto a quelle pure “fratelli” di combustibili solidie spesso offrono anche l'opportunità di risparmiare in modo significativo sui costi di riscaldamento.

Il vantaggio delle apparecchiature di riscaldamento di questo tipo è che il principio del suo funzionamento e della sua progettazione è relativamente semplice. La quantità di aria che entra nelle camere di combustione è controllata da un convenzionale ammortizzatore meccanico. Il design semplice garantisce l'affidabilità del dispositivo; i guasti alle caldaie a pirolisi non sono frequenti.

Questo diagramma mostra chiaramente tutte le fasi del processo di combustione della pirolisi. La temperatura all'interno del dispositivo può raggiungere i 1200°C (+)

Un altro "vantaggio" delle caldaie a pirolisi è un lungo periodo di combustione. Il caricamento completo del dispositivo con carburante consente di non interferire con il processo per diverse ore, a volte più di un giorno, ad es. non è necessario aggiungere costantemente legna al focolare, come accade con la combustione all'aperto.

Naturalmente ciò non significa che la caldaia di pirolisi possa essere lasciata incustodita. Come per altri apparecchi di riscaldamento, esistono rigide norme di sicurezza.

Vale la pena ricordare che una caldaia a pirolisi non è onnivora: il contenuto di umidità del carburante dovrebbe essere basso. Altrimenti, parte della preziosa energia termica verrà spesa non per riscaldare il liquido di raffreddamento, ma per asciugare il carburante.

Le caldaie a combustione a pirolisi, soprattutto quelle in ghisa, hanno un peso fisico significativo, quindi sono sempre rappresentate solo da modelli a pavimento

Quando si implementa la combustione per pirolisi, il combustibile brucia quasi completamente, il dispositivo dovrà essere pulito molto meno frequentemente rispetto a quando si utilizza una tradizionale caldaia a combustibile solido. La cenere fine ottenuta dopo la pulizia viene utilizzata come fertilizzante. La combustione del carburante in tali caldaie avviene dall'alto verso il basso.

Pertanto le possibilità di circolazione naturale dell'aria nel focolare sono notevolmente limitate. L'uso dell'iniezione d'aria forzata mediante un ventilatore migliora significativamente l'efficienza del dispositivo, ma allo stesso tempo rende la caldaia dipendente dall'energia, poiché il ventilatore richiede elettricità per funzionare.

Progettazione e funzionamento di una caldaia a pirolisi

Il focolare della caldaia a pirolisi è diviso in due sezioni. Nel primo viene bruciata la legna da ardere e nel secondo viene effettuata la combustione secondaria di una miscela di gas di pirolisi e aria. La prima camera è separata dalla seconda da una griglia, sulla quale viene posto il combustibile.

L'aria viene solitamente forzata da un piccolo ventilatore. Sebbene nei modelli piccoli a volte venga utilizzato un aspiratore di fumo per creare tiraggio.

Questo diagramma mostra la struttura di una caldaia a pirolisi a combustione inferiore. La legna da ardere brucia lentamente con poco ossigeno e rilascia gas infiammabili (+)

La presenza della ventilazione forzata può essere considerata la principale differenza tra una caldaia a pirolisi ed un classico modello a combustibile solido. Il corpo del dispositivo è costituito da due parti inserite l'una nell'altra. Lo spazio tra le pareti è riempito con un liquido refrigerante, il cui ruolo è tradizionalmente svolto dall'acqua.

Innanzitutto, il carburante viene caricato nel primo compartimento del forno della caldaia a pirolisi, quindi la ventola viene accesa e il carburante viene acceso.I gas infiammabili risultanti si spostano nel secondo compartimento, si mescolano con l'aria e bruciano.

La temperatura di combustione può raggiungere i 1200°C. L'acqua nello scambiatore di calore esterno viene riscaldata e fatta circolare attraverso l'impianto di riscaldamento della casa. I resti dei prodotti della combustione vengono rimossi attraverso il camino.

Ai dispositivi che utilizzano il principio di combustione della pirolisi può essere rimproverato un prezzo relativamente alto. Una caldaia a combustibile solido convenzionale costa molto meno. Ma nelle caldaie a combustione lunga, la legna brucia quasi completamente, cosa che non si può dire di una caldaia classica.

La legna da ardere per una caldaia a pirolisi ha determinati requisiti in termini di dimensioni e umidità. Informazioni dettagliate possono essere trovate nelle istruzioni del produttore

Quando si sceglie una caldaia a pirolisi, è necessario ricordare che i modelli economici a bassa potenza sono generalmente progettati solo per legna da ardere. Le modifiche costose possono funzionare su diversi tipi di carburante.

Inoltre, dovrai caricare il carburante nel dispositivo al massimo; la riduzione del carico porta ad una maggiore formazione di cenere e fuliggine e influisce negativamente anche sul funzionamento dell'unità nel suo insieme.

Caldaie a combustione di alto livello

Una delle opzioni per un dispositivo di pirolisi è una caldaia a combustione superiore. Il principio di funzionamento di queste due unità è molto simile.

Allo stesso modo, una grande quantità di combustibile solido a bassa umidità viene caricata nel focolare, l'aria viene forzata e il combustibile può bruciare senza fiamma con una quantità ridotta di ossigeno. La valvola che regola il flusso di ossigeno è installata nella posizione desiderata.

Schema di una caldaia a combustione superiore. Il focolare di una tale caldaia ha un fondo solido, le particelle dei prodotti della combustione vengono rimosse attraverso il camino (+)

Ma le caldaie a combustione lunga non hanno né cassetto per la cenere né griglia.Il fondo è una piastra metallica vuota. Tali caldaie sono progettate in modo tale che la legna bruci completamente e la piccola quantità di cenere rimasta nel focolare venga espulsa con aria.

Tali dispositivi sono caratterizzati da un'elevata efficienza e funzionano anche a temperature superiori a 1000°C.

La caratteristica principale di tali dispositivi è che garantiscono una lunga durata a pieno carico. La camera del carburante in tali dispositivi ha solitamente la forma di un cilindro.

Il carburante viene caricato dall'alto e l'aria necessaria per la combustione viene pompata dall'alto, al centro.

Nelle caldaie a combustione superiore, il dispositivo di iniezione dell'aria è un elemento mobile che si abbassa man mano che la legna brucia.

Ciò garantisce una lenta combustione dello strato superiore di carburante. Il carburante brucia gradualmente, il suo livello nel focolare diminuisce. Allo stesso tempo, cambia la posizione del dispositivo per fornire aria al focolare, questo elemento in tali modelli è mobile e si trova praticamente sullo strato superiore della legna da ardere.

La seconda fase della combustione avviene nella parte superiore del focolare, separata dal vano inferiore da uno spesso disco metallico. I gas caldi di pirolisi formati a seguito della combustione del carburante sottostante si espandono e si spostano verso l'alto.

Qui si mescolano con l'aria e bruciano, trasferendo inoltre una parte significativa dell'energia termica allo scambiatore di calore.

La trave che sostiene il disco che divide la camera di combustione in due parti, come questo disco stesso, è costantemente sotto l'influenza dell'alta temperatura durante il funzionamento della caldaia a combustione superiore. Con il passare del tempo questi elementi si bruciano e dovranno essere sostituiti periodicamente.

Un regolatore di tiraggio è solitamente installato all'uscita della seconda parte della camera del carburante.Si tratta di un dispositivo automatico che determina la temperatura del liquido di raffreddamento e, a seconda dei dati ricevuti, regola l'intensità del movimento del gas combustibile. Protegge il dispositivo da possibili surriscaldamenti.

Vale la pena notare che lo scambiatore di calore esterno in tali caldaie reagisce ai cambiamenti nella velocità di circolazione del liquido nello scambiatore di calore, ad es. alle fluttuazioni di temperatura. Sulla superficie dell'apparecchio si forma immediatamente uno strato di condensa che provoca corrosione, soprattutto quando si tratta di caldaie in acciaio.

È preferibile prendere un dispositivo in ghisa, che resiste molto meglio a tali effetti.

Anche se il combustibile nelle caldaie a pirolisi a combustione lunga dovrebbe bruciare senza lasciare residui, in pratica non è sempre così. A volte la cenere si agglutina formando particelle difficili da rimuovere con un flusso d'aria.

Se nel focolare si accumula una grande quantità di tali residui, si può osservare una notevole diminuzione della potenza termica dell'apparecchio. Pertanto è comunque opportuno pulire periodicamente la caldaia a combustione superiore.

La particolarità dei dispositivi di questo tipo è che man mano che il carburante brucia, può essere ricaricato senza attendere che l'intero carico di carburante bruci. Ciò è utile quando è necessario eliminare i rifiuti domestici infiammabili.

Esistono anche varietà di caldaie a combustione superiore che funzionano non solo con legna, ma anche con carbone. Nelle caldaie a pirolisi di questo tipo non esistono unità di controllo automatiche complesse, quindi guasti gravi sono estremamente rari.

Il disegno della caldaia a combustione superiore consente, in caso di necessità, di caricare solo parzialmente il focolare. Tuttavia, in questo caso, accendere lo strato superiore del carburante potrebbe non essere facile.Il combustibile stesso deve essere essiccato, la legna da ardere proveniente da una catasta di legna aperta non è adatta per una caldaia del genere.

Anche il carburante di grandi frazioni non dovrebbe essere utilizzato per questo tipo di apparecchiature, ad es. Il legno dovrà essere tagliato in piccoli pezzi.

Caratteristiche di funzionamento delle caldaie con generatore di gas

L'efficienza operativa di una caldaia a pirolisi dipende in gran parte dal tipo e dalla qualità del carburante. Tecnicamente, nel focolare è possibile caricare non solo legna, ma anche carbone e persino torba; la maggior parte dei modelli di caldaie moderne sono progettati per utilizzare diversi tipi di combustibile.

La legna brucia in circa 5-6 ore, a seconda del tipo. Più il legno è duro, più a lungo brucia.

I moderni modelli di caldaie a combustione a pirolisi possono funzionare con vari tipi di combustibile legnoso: legna da ardere, bricchette, pellet, carbone, torba, ecc.

Ci vorranno circa dieci ore per bruciare carbone nero e la stessa quantità di lignite brucerà per otto ore. In pratica, la tecnologia della pirolisi dimostra il massimo trasferimento di calore quando caricata con legno secco. La legna da ardere con un contenuto di umidità non superiore al 20% e una lunghezza di circa 45-65 cm è considerata ottimale.

Se l'accesso a tale combustibile non è disponibile, è possibile utilizzare carbone o altro combustibile organico: speciale bricchette di segatura e pellet di legno, scarti ottenuti dalla lavorazione del legno, torba, materiali contenenti cellulosa, ecc.

Prima di iniziare a utilizzare la caldaia, è necessario studiare attentamente le raccomandazioni del produttore del dispositivo relative al carburante.

Nelle caldaie a combustione a pirolisi, l'alimentazione dell'aria è regolata da valvole meccaniche convenzionali. L'assenza di elettronica complessa garantisce un'elevata tolleranza ai guasti del dispositivo

Il carburante troppo umido in tali dispositivi è inaccettabile.Quando brucia nel focolare si forma ulteriore vapore acqueo, che contribuisce alla formazione di sottoprodotti come catrame e fuliggine.

Le pareti della caldaia si sporcano, il trasferimento di calore diminuisce e col tempo la caldaia potrebbe addirittura smettere di funzionare e spegnersi.

Se si utilizza legna con un'umidità troppo elevata per una caldaia a combustione a pirolisi, all'interno dell'apparecchio si creeranno le condizioni per la formazione di catrame, che peggiorerà il trasferimento di calore dell'apparecchio e può portare a guasti

Se nel focolare viene inserito combustibile secco e la caldaia è configurata correttamente, il gas di pirolisi prodotto a seguito del funzionamento del dispositivo produrrà una fiamma giallo-bianca. Tale combustione è accompagnata da un rilascio insignificante di sottoprodotti della combustione del carburante.

Se il colore della fiamma è diverso, è opportuno verificare la qualità del carburante e le impostazioni del dispositivo.

I gas di pirolisi mescolati con l'aria bruciano con una fiamma uniforme di colore giallo-bianco. Se il colore della fiamma è cambiato, potrebbe essere necessario controllare le impostazioni della caldaia o la qualità del combustibile

A differenza dei tradizionali dispositivi a combustibile solido, prima di caricare la legna nelle caldaie a pirolisi funzionanti a combustibile solido, il focolare deve essere preriscaldato.

Per fare ciò, eseguire i seguenti passaggi:

1. Caricare piccoli pezzi di legna secca (carta, trucioli di legno, ecc.) sul fondo del focolare.
2. Gli hanno dato fuoco utilizzando una torcia fatta di materiali simili.
3. Chiudere la porta della camera di combustione.
4. La porta della camera di carico viene lasciata leggermente aperta.
5. Aggiungi porzioni di legna mentre brucia.
6. Il processo viene ripetuto finché sul fondo non si forma uno strato di carboni fumanti.

A questo punto il focolare si è già riscaldato fino a circa 500-800°C, creando le condizioni per caricare il combustibile principale. Non utilizzare benzina, cherosene o altre sostanze liquide simili per accendere la legna.Prima di riscaldare il forno di una caldaia a combustione lunga, è necessario assicurarsi che il dispositivo sia pronto per l'uso.

Una caratteristica delle caldaie a combustione a pirolisi è una piccola quantità di cenere e cenere, che facilita il processo di pulizia del dispositivo e la sua manutenzione

Per fare ciò, verificare la presenza di correnti d'aria, la tenuta delle porte, la funzionalità dei meccanismi di chiusura e delle apparecchiature di controllo, la presenza refrigerante nell'impianto di riscaldamento e così via.

Quindi dovresti accendere il termostato per assicurarti che la tensione sia fornita al dispositivo. Successivamente aprire la serranda del tiraggio diretto e ventilare la caldaia per 5-10 minuti.

Revisione di modelli popolari

Dovrebbe essere chiaro che qualsiasi caldaia a pirolisi è un'unità abbastanza pesante che non è destinata ad essere appesa al muro. Tali dispositivi possono essere utilizzati sia per il riscaldamento di una piccola casa che di cottage spaziosi. Come altre unità di riscaldamento, caldaie a combustione lunga variare in potenza.

Quando si sceglie una caldaia a combustione a pirolisi, è necessario concentrarsi su indicatori quali la potenza termica del dispositivo, la dimensione della camera di carico, la presenza di un circuito secondario, ecc.

Gli acquirenti di solito si concentrano su questo indicatore.

Tra i modelli popolari di tali apparecchiature dovremmo menzionare:

• Atmosfera (Ucraina) - sono rappresentati da dispositivi che possono funzionare sia a legna che a carbone, la potenza varia da 14 a 75 kilowatt.
• attacco (Slovacchia) - in grado di riscaldare ambienti fino a 950 mq. m, alcuni modelli sono in grado di continuare a funzionare anche durante le interruzioni di corrente.
• Bosch (Germania) - prodotti di alta qualità di un marchio noto, la potenza varia tra 21-38 kilowatt.
• Buderus (Germania) rappresentata dai governanti Elettrometro E Logano, la prima è molto conosciuta in Europa come versione classica della caldaia a pirolisi, la seconda è versioni più moderne destinate alle abitazioni private.
• Gefest (Ucraina) - dispositivi ad alta potenza con efficienza fino al 95%.
• KT-2E (Russia) è appositamente progettato per grandi locali residenziali, la potenza dell'unità è di 95 kilowatt.
• Opop (Repubblica Ceca) - caldaie relativamente economiche, affidabili e durevoli, potenza 25-45 kilowatt.
• Stropuva (prodotti in Lituania o Ucraina) con una potenza di sette kilowatt e più sono abbastanza adatti per una piccola casa, ma la gamma di modelli comprende anche dispositivi più potenti.
• Viessmann (Germania) - una scelta ideale per le famiglie private, la potenza parte da 12 kilowatt, l'uso delle moderne tecnologie consente di risparmiare carburante.
• "Burano" (Ucraina) con una potenza fino a 40 kilowatt è un'altra opzione popolare per i proprietari di grandi cottage.
• "Logica" (Polonia) dispositivi ad alta potenza da 20 kilowatt riscaldano facilmente ambienti fino a 2mila metri quadrati. m, è più una caldaia per esigenze industriali: officine di riscaldamento, uffici, serre, ecc.

Quando si sceglie una caldaia a pirolisi per una casa privata, è necessario prestare attenzione ai modelli con due circuiti, in modo non solo per riscaldare la casa, ma anche per fornirle una fornitura autonoma di acqua calda.

Lo scambiatore di calore per la fornitura di acqua calda può essere del tipo ad accumulo o a flusso. Per quest'ultima opzione vengono utilizzati modelli di caldaie con potenza termica maggiorata.

Se vuoi risparmiare, puoi provare a realizzare una caldaia per pirolisi con le tue mani. La sua tecnologia di assemblaggio è descritta in Questo articolo.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Questo video mostra chiaramente il principio di funzionamento di una caldaia a pirolisi:

Una panoramica dettagliata del funzionamento di una caldaia a combustione superiore può essere trovata qui:

Le caldaie a pirolisi non sono economiche, ma valgono pienamente l'investimento nel loro acquisto. Se installati e mantenuti correttamente, tali dispositivi forniranno alla tua casa un calore stabile ed economico.

Stai cercando una caldaia a pirolisi per riscaldare la tua casa? Oppure hai esperienza nell'utilizzo di tali unità? Si prega di lasciare commenti sull'articolo e condividere le vostre impressioni sull'utilizzo delle caldaie a pirolisi. Il modulo di feedback si trova nel blocco inferiore.