Chauffage avec une chaudière à combustible solide EXAMEN DES PRIX DES CHAUDIÈRES À PELLETS TOBY - Chaudières monobloc à pellets WIRBEL ECO-CK110 à Solovki

En bref sur la combustion par pyrolyse

Le processus de pyrolyse est la lente décomposition des carburants carbonés, qui se produit sous l'influence de températures élevées avec un manque d'oxygène. Du gaz combustible ou du carburant liquide est obtenu à la sortie, en fonction de la charge et des conditions de la réaction chimique.

Les chaudières à pyrolyse produisent et brûlent exactement du gaz, d'où le deuxième nom - production de gaz ou gazéification. Matières premières initiales - bois de chauffage sec, charbon, briquettes de combustible.

Schéma d'une usine de générateur de gaz qui produit du carburant pour un moteur à combustion interne

Référence. Une grande variété de combustibles solides contenant des composés hydrocarbonés est utilisée pour la combustion par pyrolyse. Un exemple est la production de carburant liquide à partir de vieux pneus de voiture ou l'incinération de déchets dans des fours industriels à gaz.

Comment se produit la pyrolyse du bois:

1. Un certain volume de bois haché ou de sciure de bois est chargé dans un réservoir fermé (réacteur).
2. Le récipient métallique est chauffé de l'extérieur jusqu'à 500 ... 900 ° C, l'air est fourni à travers les tuyères (trous de soufflage) de manière limitée.
3. Le bois couve et se décompose en ses constituants - hydrogène, méthane, monoxyde de carbone, vapeur d'eau, dioxyde de carbone. A la fin de la réaction, des cendres restent au fond.
4. Le mélange gazeux résultant est refroidi, nettoyé, puis pompé dans des cylindres pour une utilisation ultérieure.

Avant le chargement dans le générateur de gaz, le bois est séché. Sinon, l'énergie de chauffage sera dépensée pour l'évaporation de l'eau, la réaction de pyrolyse ralentira considérablement et nous aurons un tas de vapeur d'eau à la sortie.

A noter que tout processus de combustion de combustible solide s'accompagne d'un dégagement de gaz de bois, même en cas d'incendie (voir la photo). La pyrolyse est décrite plus en détail dans notre autre publication.

Chaudières à gaz à pyrolyse à combustible solide à combustion longue

Le fonctionnement de ces chaudières est basé sur la gazéification du combustible. Le four d'une telle chaudière est divisé en 2 moitiés horizontalement. La moitié supérieure, qui est en même temps une chambre de chargement pour le combustible, le bois ne brûle pas, mais brûle. Subissant les effets des températures élevées, le bois de chauffage émet diverses substances combustibles, qui deviennent le principal combustible de la chaudière, brûlant dans la deuxième chambre située en bas.

Le principe de fonctionnement décrit des chaudières augmente considérablement l'efficacité de ces échantillons, dans ce cas, nous pouvons parler de 85 voire 90%. La durée de combustion du carburant est également sensiblement augmentée, atteignant jusqu'à 12 heures. Le fait est que dans les chaudières considérées, le processus de combustion directe du carburant ne se produit que dans la chambre inférieure.

Dans la chambre de chargement supérieure, le bois de chauffage ne couve que, émettant des substances inflammables. Après cela, les substances combustibles sont mélangées à de l'air et, à travers une buse spéciale, sont envoyées dans la deuxième chambre inférieure, où elles deviennent le combustible principal d'une telle chaudière. Lors du processus de combustion d'un mélange d'air et de gaz dégagés du bois de chauffage, il est possible d'atteindre des températures suffisamment élevées.Par conséquent, la chambre inférieure, dans laquelle se déroule le processus de combustion, est gainée d'une finition spéciale résistante à la chaleur.

Le combustible dans les chaudières considérées brûle presque complètement, ce qui permet également de parler de l'efficacité de la chaudière. De plus, en raison de ses caractéristiques techniques, la chaudière ne forme pas de suie et de cendre pendant son fonctionnement. Pour que la chaudière à pyrolyse remplisse pleinement ses fonctions, il est nécessaire de pomper complètement l'air dans l'appareil.

Les chaudières en question sont des équipements complexes et coûteux. Dans la plupart des cas, la conception de ces chaudières comprend:

• Extracteurs de fumée;
• Dispositifs électroniques pour le contrôle du processus de fonctionnement de la chaudière et un contrôle efficace de celui-ci.

Une condition importante pour le bon fonctionnement de la chaudière à pyrolyse est le niveau d'humidité du combustible. La teneur en humidité du bois qui sera mis dans une telle chaudière ne doit pas dépasser 25%. La pratique montre que le bois de chauffage stocké dans un tas de bois peut se vanter d'un tel pourcentage d'humidité seulement 24 mois après le début du stockage. La chaudière est également pointilleuse sur la taille du combustible: l'épaisseur du bois qui est préparé pour la pose dans une telle chaudière ne doit pas être inférieure à 100 millimètres. La puissance minimale de la chaudière, qui peut être considérée comme contrôlable, est de 50%, dans les cas où la puissance de la chaudière descend en dessous de la valeur indiquée, le fonctionnement de l'appareil devient instable. Cela suggère que la chaudière est bien adaptée pour fonctionner dans les périodes froides de l'année, cependant, elle est totalement inadaptée pour un fonctionnement efficace en basse saison.

Les chaudières à pyrolyse de fabricants tels que VERNER et ATMOS bénéficient d'excellentes critiques d'utilisateurs qui ont étudié et testé cette technique en cours d'utilisation pratique.

Règles de fonctionnement

Pour obtenir un bon transfert de chaleur d'un générateur de chaleur à gaz avec une consommation de carburant minimale, les fabricants recommandent de respecter les règles suivantes:

• utiliser uniquement du bois sec, teneur en humidité autorisée 12 ... 20%;
• lors de l'installation et de la tuyauterie de la chaudière, il est impératif d'utiliser un mitigeur à trois voies ou un dispositif Laddomat-21 complexe pour maintenir la température de retour à 65 ° C;
• température de fonctionnement de l'agent chauffant à l'alimentation - 80 ... 90 ° C;
• le générateur de chaleur doit fonctionner à une puissance proche du maximum; il est impossible de faire fonctionner l'appareil pendant longtemps dans un mode de faible productivité (moins de 50%);
• il est très conseillé de se noyer avec de grosses bûches, mais pas des bûches rondes;
• avec les chaudières à pyrolyse, il est fortement recommandé d'utiliser un réservoir tampon, qui accumulera l'excès d'énergie thermique;
• le volume minimum requis pour l'accumulateur de chaleur est de 25 litres pour chaque kilowatt de puissance de chauffage.

Explication. Si un liquide de refroidissement froid avec une température inférieure à 65 degrés entre dans le réservoir de la chaudière, lors du processus de gazéification du carburant, du condensat et du goudron se formeront dans la chambre principale. En savoir plus sur la tuyauterie correcte dans un manuel séparé sur le raccordement des chaudières TT.

L'alimentation en agent de chauffage de la chaudière doit être régulée par une vanne à trois voies. Après le réservoir tampon, une autre unité de mélange est installée pour abaisser la température de l'eau
L'utilisation du réservoir tampon est due au mode de fonctionnement efficace de la chaudière - combustion intensive, la température de sortie est de 80 à 90 degrés. C'est dans ces conditions qu'un rendement élevé de 86 à 87% est atteint. Il est impossible «d'étouffer» le générateur de chaleur par l'air, l'efficacité de la combustion diminuera à 40-50%, comme dans un poêle-poêle fait maison.

Le principe de fonctionnement d'une chaudière à combustible solide à combustion longue.

Typiquement, ces chaudières à combustible solide fonctionnent sur le principe de la "combustion par le haut". Comment fonctionne une chaudière à combustion longue? Avant que l'oxygène n'entre directement dans le four, où la combustion a lieu, il est chauffé. Il est chauffé afin de réduire à terme la quantité de déchets de combustion: suies, cendres. L'oxygène est fourni non pas de bas en haut, mais de haut en bas. Ainsi, seule la couche supérieure de combustible solide stockée dans la chambre de combustion brûle. En raison du fait que l'air entre par le haut, il ne pénètre pas vers le bas et le processus de combustion y est impossible. Seule la couche supérieure de carburant brûle. Lorsque la couche supérieure brûle, l'alimentation vers la couche inférieure est activée. Ainsi progressivement, au fur et à mesure que la combustion progresse, l'air est amené de plus en plus bas. Grâce à cette approche, la couche supérieure de carburant brûle toujours et celle du dessous reste intacte jusqu'à ce qu'elle arrive à son tour.Cela permet une consommation de carburant très économique et un contrôle du processus de combustion. C'est avec cette technologie que le combustible solide brûle très longtemps.

Ces chaudières sont non seulement économiques mais également écologiques. Bien sûr, à condition que des matériaux de construction résistants au feu soient utilisés, ce qui garantira non seulement l'efficacité maximale de la chaudière, isolera la chaleur, mais protégera également contre d'éventuels incendies.

Vous pouvez clairement comprendre le fonctionnement de la chaudière à pyrolyse à partir de cette vidéo:

Les réels avantages des appareils de chauffage à pyrolyse

Nous énumérerons les avantages des chaudières à gazéification, déclarés par les vendeurs, puis nous éliminerons les histoires franches:

• les sources de chaleur de pyrolyse sont des générateurs de gaz à part entière émettant un gaz de synthèse combustible;
• les unités sont très économiques et respectueuses de l'environnement en raison de leur rendement élevé;
• les chaudières brûlent complètement le charbon et le bois de chauffage, pratiquement sans résidu;
• temps de combustion - plus de 10 heures (le chiffre le plus modeste est de 8 heures).

Noter. Les annonceurs et les fabricants pas trop consciencieux comparent toujours les générateurs de gaz avec les chaudières à combustion directe conventionnelles, "oubliant" les appareils de chauffage à pellets tout aussi efficaces. Mais même cette comparaison n'est pas très gagnante.

La première déclaration est trop audacieuse. Rappelons-nous: une pyrolyse intense commence par un fort chauffage et un manque d'oxygène, mais que se passe-t-il dans la chaudière? Le ventilateur souffle de l'air dans la chambre de combustion en excès, il n'y a pas de combustion lente. Le gaz de synthèse, bien sûr, est libéré, mais la combustion directe du carburant est également présente.

À gauche, une torche à flamme dans le compartiment de postcombustion pendant le fonctionnement de la chaudière, à droite un échangeur de chaleur à tube de feu (vue de dessus)

Jetons un coup d'œil au reste des avantages:

1. La déclaration sur l'économie et le respect de l'environnement n'est pas un conte de fées. Grâce à son efficacité décente, la chaudière assimile mieux l'énergie du combustible et émet des composés beaucoup moins toxiques - oxyde d'azote et monoxyde de carbone - dans l'atmosphère. À la condition 1: les recommandations sur le mode de fonctionnement et la teneur en humidité du bois de chauffage sont pleinement respectées.
2. Les raisons d'une combustion plus complète sont le bois sec et l'injection d'air forcé. Si vous mettez des briquettes de sciure de bois ou de l'acacia sec dans une chaudière à turbocompresseur traditionnelle, le résidu de cendre sera également nul. Beaucoup de cendres légères sont simplement soufflées par un ventilateur dans la cheminée. Cela signifie que ce fait n'est pas un avantage.
3. La durée de la combustion dépend de 2 facteurs: l'efficacité et la capacité du compartiment à carburant. En termes d'efficacité, les chaudières à combustible solide perdent au profit des chaudières à pyrolyse de 10%, c'est une légère augmentation de la durée de fonctionnement. Le facteur principal est le volume de la chambre de combustion, s'il atteint 80 litres ou plus, le bois de chauffage brûlera en 6-8 heures.

Référence. Le fabricant tchèque Atmos décrit les avantages de ses générateurs de chaleur (littéralement): un grand réservoir de carburant - une longue durée de combustion. D'où la conclusion: la déclaration sur la durée des travaux est vraie, seule la raison est différente - la capacité du four, et non le fait de générer du gaz de bois.

En outre, beaucoup de fables sont racontées sur le mode économique de combustion lente, qui est tout simplement absent dans les unités de pyrolyse. Il est écrit dans le mode d'emploi "Atmos DC15E" - une diminution de l'intensité de la flamme entraîne une diminution de l'efficacité et une augmentation de la consommation de carburant.

Le plus récent générateur de chaleur "Atmos" de type pyrolyse à l'exposition "Aquatherm-2019"

Plusieurs schémas du dispositif de chaudière à pyrolyse

Avant de procéder à la fabrication d'une chaudière à gaz de vos propres mains, vous devez vous familiariser avec les options possibles pour son appareil. De telles unités peuvent avoir une solution de conception différente. Mais, en pratique, leur principe de fonctionnement est le même: ils disposent tous de deux chambres de combustion de carburant. Le premier d'entre eux, en règle générale, sert au chargement du carburant et à sa combustion par pyrolyse, et le second à la combustion du gaz combustible libéré lors de la pyrolyse.Selon la conception de la chaudière, elles peuvent être de formes, de tailles différentes et prendre des positions différentes les unes par rapport aux autres.

De plus, différents modèles de chaudières à pyrolyse peuvent différer dans la manière de fournir l'air primaire et secondaire: il peut être naturel ou forcé, à l'aide d'un ventilateur. Ci-dessous, les schémas les plus courants pour le dispositif de ces chaudières sont considérés, qui peuvent être utilisés lors de leur construction de vos propres mains.

Chaudières à pyrolyse avec alimentation en air naturel

Option 1.

La chambre de chargement et de combustion du combustible de pyrolyse est située en bas et la chambre de postcombustion du gaz de pyrolyse est située au-dessus (Fig.1). Avec ce schéma, l'alimentation en air primaire et secondaire est effectuée par le bas, à travers la porte de la soufflante, qui est reliée par une chaîne avec un capteur-régulateur intégré dans la «chemise d'eau» de la chaudière. L'air primaire est fourni à travers la chambre de soufflage et la grille en une quantité telle qu'elle assure une combustion lente du combustible solide avec libération de gaz combustible, qui est introduit dans la chambre supérieure à l'aide d'un tirage naturel. L'air secondaire est préchauffé dans la chambre inférieure et fourni à la chambre supérieure au moyen de tubes avec des trous calibrés, assurant le processus de combustion du gaz.

Fig.1 Schéma d'une chaudière à pyrolyse avec alimentation en air naturel et emplacement supérieur de la post-combustion

Option 2.

Ce schéma (Fig. 2) prévoit l'emplacement du chargement de carburant et de la chambre de combustion de pyrolyse en haut et de la chambre de combustion de gaz en bas. Lorsqu'une telle chaudière est allumée, le papillon des gaz s'ouvre dans sa partie supérieure et le combustible commence à brûler comme dans une chaudière à combustible solide classique, et les gaz de combustion sont émis directement dans la cheminée. Une fois le combustible enflammé, le registre se ferme et la chaudière commence à fonctionner en mode générateur de gaz: le gaz de pyrolyse entre dans la chambre inférieure et y brûle, libérant de l'énergie thermique et chauffant le liquide de refroidissement dans son échangeur de chaleur («chemise d'eau»).

Fig.2 Schéma d'une chaudière à pyrolyse avec chambre de chargement supérieure et combustion à pyrolyse

Option 3.

Ce schéma de la chaudière à pyrolyse diffère du précédent en ce que la porte de chargement n'est pas située sur le côté, mais sur le dessus. De plus, l'échangeur de chaleur est complété par des tubes qui permettent d'augmenter la surface de contact avec les gaz chauds et d'augmenter l'efficacité du transfert de chaleur. L'emplacement supérieur de la porte de chargement rend le processus de chargement du carburant plus pratique. De plus, si on le souhaite, une telle chambre peut être étendue vers le haut, augmentant ainsi le volume de combustible chargé simultanément, et donc la durée de fonctionnement de la chaudière.

Figure. 3 Schéma d'une chaudière à pyrolyse avec une porte de chargement sur le dessus

Option 4.

Ce schéma (Fig. 4) diffère des autres à la fois par l'emplacement de l'échangeur de chaleur (dans la partie supérieure) et par la conception des chambres de combustion elles-mêmes. Chargement - réalisé sous la forme d'un bunker avec une base inclinée, qui assure l'écoulement spontané du carburant, lorsqu'il brûle, vers le lieu de combustion primaire. La post-combustion est ici réalisée sous la forme d'un tuyau en matériau réfractaire et est située à l'intérieur de la trémie d'alimentation, au-dessus de la chambre de combustion primaire. Pour augmenter la température et créer de meilleures conditions de combustion de gaz combustible, cette conception prévoit de chauffer ses parois de l'extérieur avec une partie des gaz de combustion chauds.

Figure. 4 Schéma d'une chaudière à pyrolyse située en haut de l'échangeur de chaleur

Chaudières à pyrolyse à air pulsé

Option 1.

La chambre de chargement et de combustion primaire du carburant dans ce schéma est située en bas (Fig. 5). Sa base est en matériau réfractaire (par exemple: briques en argile réfractaire) avec des ouvertures pour l'alimentation en air primaire de la chambre de soufflage, situées près de la paroi arrière de la chaudière.L'alimentation en air secondaire pour la combustion du gaz de bois est réalisée à l'aide d'un ventilateur installé sur la paroi avant de la chaudière, au-dessus de la porte de chargement.

Figure. 5 Chaudière à pyrolyse avec chambre de combustion supérieure et alimentation forcée en air secondaire

Option 2.

Ce schéma (Fig. 6) diffère en ce que l'alimentation en air, à la fois primaire et secondaire, est effectuée à l'aide d'un ventilateur situé sur la paroi avant de la chaudière ou sur la cheminée (extracteur de fumée). Un tel schéma permet une régulation plus efficace du fonctionnement de l'unité, mais il dépend de la disponibilité de l'électricité. De plus, dans le schéma présenté, le chevauchement entre les chambres est en matériau réfractaire, dans lequel se trouvent des canaux pour fournir de l'air secondaire et une buse pour fournir du gaz de pyrolyse à la chambre de combustion inférieure est située.

Figure. 6 Chaudière à générateur de gaz avec chambre de combustion inférieure et alimentation forcée en air primaire et secondaire

Inconvénients importants des chaudières

Si vous visitez une boutique en ligne d'unités de chauffage et demandez combien coûtent les générateurs de chaleur à pyrolyse, vous verrez immédiatement leur principal inconvénient. Pas la chaudière russe la plus chère "Suvorov M" K-20 (20 kW) coûtera 1320 cu. Autrement dit, et l'ATMOS DC 20 GS, identique en puissance, est de 2950 cu. e) À titre de comparaison: le prix d'un appareil de chauffage traditionnel coûteux Buderus Logano S131-22 H est de 1010 $. e.

Désignons d'autres inconvénients de la gazéification des sources de chaleur:

• 2 chambres, revêtement en brique ou en céramique plus une chemise d'eau dans la partie inférieure du corps - les solutions de conception ci-dessus augmentent considérablement le poids et les dimensions des unités;
• exigences élevées en matière de qualité du carburant;
• un liquide de refroidissement avec une température de 80 ° C est rarement utilisé pour chauffer des maisons privées, ce qui signifie que vous ne pouvez pas vous passer d'un accumulateur de chaleur coûteux + éléments de tuyauterie;
• les pièces en céramique de la doublure ne durent pas éternellement - la buse peut se fissurer par surchauffe et devra être remplacée.

Je dois dire que les chaudières à pyrolyse attirent les artisans à domicile. Mais fabriquer une telle unité de vos propres mains est très difficile, vous avez besoin d'expérience et d'investissement dans l'achat de matériaux. Il ne sera pas possible de fabriquer un appareil de chauffage gratuitement. Beaucoup plus facile de souder une chaudière conventionnelle ou minière.

Noter. À en juger par les critiques des propriétaires des chaudières sur les forums thématiques, il est toujours possible d'utiliser du bois de chauffage brut. L'algorithme est le suivant: l'unité est fondue et réchauffée avec des bûches sèches, puis du bois humide est jeté. Mais la part de ce carburant ne doit pas dépasser 30%, sinon la suie et la suie disparaîtront. Écoutons l'avis de l'expert sur la vidéo:

Conclusions et recommandations pour le choix

Il est logique de choisir parmi toutes les chaudières à pyrolyse existantes dans cette situation:

• vous êtes prêt à payer pour l'efficacité et la conservation de l'environnement;
• le budget vous permet d'acheter un appareil de chauffage et un accumulateur de chaleur du volume requis;
• il y a suffisamment d'espace pour l'équipement dans la chaufferie;
• il est possible de récolter du bois de chauffage de haute qualité, d'acheter des briquettes ou de sécher du bois fraîchement coupé.

Le modèle de générateur de chaleur est sélectionné en termes de puissance et de fonctionnalité. Comment choisir la bonne source de chaleur au bois pour votre maison, lisez nos instructions.

Initialement, les chaudières domestiques à pyrolyse sont conçues pour installer un réservoir de stockage et utiliser un bon combustible. Il s'agit d'une pratique en Europe occidentale où les unités à combustible solide ne peuvent pas fonctionner sans réservoir tampon.

Nos revenus ne sont pas si élevés, c'est pourquoi les propriétaires économisent sur tout - équipement, carburant, mode de combustion. D'où la conclusion: pour le moment, les générateurs de gaz sont incompatibles avec les besoins et les coûts de la plupart des propriétaires, car ils ne pourront pas fonctionner correctement.