Пеллетный котел как источник тепла для загородного дома



Рассматривается возможность и экономическая целесообразность использования пеллетного котла как источника тепла для загородного дома. Ведется сравнение стоимости эксплуатации пеллетного котла с некоторыми другими видами теплогенерирующих установок.

Ключевые слова: пеллеты, пеллетный котел, источник тепла, отопление, загородный дом.

В загородных домах, где отсутствует возможность подключения к газовой магистрали, существуют перебои с электричеством, находят применение теплогенерирующие установки с автономным источником питания — агрегаты, работающие на сжиженном газе, дизельном топливе, твердом топливе, многотопливные установки. С конца 20 века, после изобретения в Германии пеллетных котлов отопления, появилась возможность обогревать дома, используя отходы деревообработки [1].

Следует кратко описать устройство пеллетного котла и его функционирование. На рисунке 1 весьма наглядно продемонстрирован вариант конструкции подобного агрегата. Пеллетные котлы представляют собой стационарное оборудование универсального способа установки. Составными частями котлов на пеллетах являются корпус, горелка, топка, теплообменник, топливный бункер и дымоход. Теплообменник изготавливается из чугуна или нержавеющей стали [2].

Рис. 1. Пример устройства и функционирования пеллетного котла

Топливом для данных котлов служат топливные гранулы (пеллеты). Пеллеты (пилеты, пеллетс, древесные топливные гранулы) представляют собой цилиндрической формы прессованные отходы древесного производства. За рубежом пеллеты широко используются в качестве топлива для автоматизированных котельных, как бытового, так и промышленного уровня. В ряде европейских стран использование пеллетных котлов, считающихся более экологичными по сравнению с котлами, использующими традиционное топливо, экономически выгодно, т. к. поддерживается государством (выделяются субсидии и дотации на установку пеллетного отопительного оборудования, уменьшается ставка налогообложения).

Пеллеты обычно имеют размеры 6–8 мм в диаметре и 5–70 мм в длину, в зависимости от используемого сырья и качества производства пеллет, хотя следует отметить, встречаются пеллеты и других размеров. Например, в Новосибирске производят пеллеты диаметром 10 мм. Сырьем для производства пеллет в нашей стране служат хвойные породы, однако лучшие пеллеты получаются из сырья лиственных пород (это требует оборудования более высокого класса) [2].

Самыми качественными и, соответственно, дорогими являются белые пеллеты. Они отличаются крайне низким уровнем зольности и предельно высоким для подобного вида топлива тепловыделением. В качестве сырья для этой категории гранул выступают опилки различных пород древесины, не содержащие коры. Сама же древесина перед дроблением и последующим гранулированием подвергается окорке (очистке от коры необработанных лесоматериалов). Использование белых сортов позволяет получать от котла максимум производительности и, кроме того, светлые пеллеты дают возможность свести к минимуму работы по его очистке.

Промышленные, или индустриальные пеллетыотличаются более темным цветом. Это связано с наличием в исходном сырье различных несгораемых остатков и коры. Зольность этой категории колеблется от 0,7 % до 1,5 %, тепловыделение же остается практически на уровне белых сортов. Повышенная зольность таких пеллет ведет к увеличению числа чисток котла, что несколько снижает его потребительские характеристики.

Существуют так же агропеллеты — гранулы, произведенные из некондиционных отходов сельского хозяйства, в т. ч. семян подсолнечника, остатков шелушения гречки и т. д. Однако применение их в пеллетных котлах малой мощности нецелесообразно [9].

Как и большинство современных теплогенерирующих установок, котлы на пеллетах имеют высокий уровень автоматизации и обеспечивают программирование режимов работы и поддержание заданной температуры. Подача топлива из бункера также осуществляется автоматически, по мере необходимости, благодаря чему котел может работать без участия человека, например, пока есть пеллеты в оперативном бункере (до 7 суток и более). Пеллетные котлы имеют относительно высокий высокий КПД — 85–95 % (в зависимости от стоимости агрегата и качества используемых пеллет).

Мощность гранульных котлов, устанавливаемых, как правило, в коттеджах, составляет от 15 до 500 кВт. Нижняя граница предлагаемых мощностей определяется в основном экономической целесообразностью, а верхняя граница предлагаемых мощностей связана с отсутствием опытно-расчетных оснований для получения преимуществ пеллетных котлов перед другими технологиями (снижение КПД ниже 80 %, снижение срока эксплуатации котла до 3–5 лет).

На рисунке 2 представлена одна из возможных схем отопления и горячего водоснабжения частного дома с помощью пеллетного котла.

Рис. 2. Схема отопления и горячего водоснабжения частного дома с помощью пеллетного котла и аккумулирующей емкости [2]

Следует перечислить характерные только пеллетным котлам преимущества:

‒ отсутствие топливных емкостей под высоким давлением с легковоспламеняющимся содержимым (аспект безопасной эксплуатации);

‒ экологичность — такой вид топлива не загрязняет окружающую среду, по сравнению с жидкими нефтепродуктами [1].

Современная конструкция пеллетных котлов с автоматизацией процессов работы, позволила увеличить время, которое данное оборудование способно работать в автономном режиме. Но эти решения не смогли полностью устранить следующие недостатки:

1. Требования к топливу. Металлические частицы, мелкие камни и т. д. попадая в шнековую систему, могут привести к повреждению системы отвечающей за подачу топлива. Рекомендуется применение только высококачественных пеллет от крупных и известных производителей.
2. Необходимость в обслуживании. Даже при использовании качественных пеллетных гранул периодичность очистки горелки и дымохода не должна быть реже одного раза в неделю. Если используется маломощные бытовые приборы, то такое обслуживание может осуществляться реже.
3. Зависимость от электроэнергии. Автоматическое пеллетное отопление может осуществляться только при наличии электроэнергии. Автоматика, подача топлива, горелка — все эти системы оборудования могут работать, только при наличии электроснабжения [3].

В заключении о стоимости получения тепла с помощью пеллетных котлов и сравнение с некоторыми другими видами топлива (в качестве примера цены на топливо взяты для Тульской области):

‒ электрическая энергия. 1 кВт*ч энергии — это 3,6 МДж тепла. 3,79 рубля за 1 кВт*ч [4], значит 1 МДж будет стоить около 1 рубля.

‒ сжиженный газ. Низшая теплота сгорания сжиженного газа — 45,2 МДж на 1кг и стоит 27,5 рублей [5], значит, 1 МДж будет стоить около 61 копейки.

‒ магистральный газ. 33,5 МДж тепла на 1м куб. Стоимость газа для населения в Тульской области — 5182,95 руб. за 1000 м³ (с учетом НДС) [6]. 1 кубометр для населения — 5,18295 руб., значит, 1 МДж будет стоить около 16 копеек.

‒ дизельное топливо. 43,12 МДж тепла на 1 литр. 31,5 руб. за 1 литр [7], значит, 1 МДж будет стоить около 73 копейки.

‒ древесные пеллеты. Цена 1 тонны пеллет (8 мм) — 8 000 рублей [8]. 17,17 МДж на 1кг, значит, 1 МДж будет стоить около 47 копеек. При КПД агрегата 75 % — 62 коп.

Таблица 1

Стоимость 1 МДж тепла для некоторых видов топлива

Топливо	Стоимость 1 МДж тепла, рубли
Электрическая энергия	1,0
Дизельное топливо	0,73
Сжиженный газ	0,61
Древесные пеллеты	0,47 (0,62)
Магистральный газ	0,16

По данным таблицы 1 видно, что для производства тепловой энергии, в совокупности с высокоэффективными пеллетными котлами, древесные пеллеты способны составить конкуренцию «традиционным» видам топлив.

Данные в таблице 1 приведены для 100 % эффективности теплогенерирующего оборудования. Поэтому при расчетах следует учитывать реальные КПД конкретной установки.

Литература:

1. Пеллетные котлы отопления. — URL: http://kvarremontnik.ru/pelletnye-kotly-otopleniya/ (Дата обращения 25.05.2016).

2. Отопительные котлы на пеллетах. — URL: http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5561 (Дата обращения 25.05.2016).

3. Бытовые пеллетные автоматические котлы. — URL: http://avtonomnoeteplo.ru/otopitelnye_kotly/40-pelletnye-avtomaticheskie-kotly-dlya-otopleniya.html (Дата обращения 25.05.2016).

4. Тарифы на электрическую энергию для населения Тулы и Тульской области с 1 января 2016 года. — URL: http://energo-24.ru/tariffs/electro/2016/10154.html (Дата обращения 25.05.2016).

5. Поставка сжиженного газа. — URL: http://www.tulaoblgaz.ru/services/postavka-szhizhennogo-gaza/ (Дата обращения 25.05.2016).

6. Тарифы для населения. — URL: http://www.mrgtula.ru/naseleniu/tarifs/ (Дата обращения 25.05.2016).

7. ПРАЙС-ЛИСТ дизельное топливо ЕВРО сорт Е вид III, 5 класс, ТНК. — URL: http://www.ttrc.ru/prays-list/kupit-dizelnoe-toplivo-po-optovym-cenam/ (Дата обращения 25.05.2016).

8. Топливные пеллеты. — URL: http://www.gorinia.ru/pellety (Дата обращения 25.05.2016).

9. Пеллеты — древесные топливные гранулы. — URL: http://gh2004.ru/pellety (Дата обращения 25.05.2016).