Pyrolysekedler til opvarmning: arbejdsprincip og typer af langbrændingskedler

Årene går, videnskab og teknik bevæger sig fremad, men faste brændstoffer er stadig efterspurgte. At brænde træ i en traditionel ovn eller i en brændeovn er ikke særligt effektivt, men situationen blev ændret af pyrolysekedler til opvarmning – enhederne har høj virkningsgrad og relativ enkel drift.

Enig, det er ret betydningsfulde argumenter ved etablering af autonom opvarmning. Hvis du leder efter en effektiv kedel til hjemmet, bør du kigge nærmere på pyrolysekedler.

Vi vil fortælle, hvordan enheder med lang forbrænding er konstrueret og fungerer, hvad deres tekniske og driftsmæssige egenskaber er, samt give en oversigt over de mest populære modeller fra indenlandske og udenlandske producenter.

Hvad er pyrolyse

Træ – det er nok det første brændstof i menneskehedens historie. Næsten alle ved, hvor hurtigt det brænder i det fri, og at der ikke afgives særlig meget varme. Men situationen ændrer sig drastisk, hvis man skaber andre betingelser for forbrændingsprocessen.

Den såkaldte pyrolyseforbrænding foregår i lukkede kamre. Her indlægges træ eller andet fast brændstof af lignende type: pellets, savsmuld, træaffald osv.

Brændstoffet antændes, og derefter reduceres mængden af luft, der kommer ind i kammeret.

Som bekendt foregår der oxidationsprocesser under forbrænding, og en af de vigtigste deltagere er – ilten i luften. Hvis der er lidt ilt, aftager reaktionen, og brændet brænder langsomt, faktisk gløder det bare under sådanne forhold. Der frigives en vis mængde termisk energi, aske og brændbar gas.

Pyrolyseprocessen stopper ikke her. Gassen, der opnås ved forbrænding af det primære brændsel, blandes med luftmasser og forbrændes også. Som et resultat frigives der betydeligt mere termisk energi end ved drift af standard varmegeneratorer.

Derfor viser pyrolysekedler en meget anstændig virkningsgrad sammenlignet med deres rent fastbrændsels “kolleger”, og giver også ofte mulighed for at spare betydeligt på opvarmningen.

Fordelen ved denne type varmeudstyr er, at princippet for dets drift og konstruktion er forholdsvis enkelt. Mængden af luft, der kommer ind i forbrændingskamrene, reguleres med en almindelig mekanisk spjæld. Den enkle konstruktion sikrer udstyrets pålidelighed, og nedbrud for pyrolysekedler – er ikke en hyppig hændelse.

Dette diagram viser tydeligt alle faser i pyrolyseforbrændingsprocessen. Temperaturen inde i enheden kan nå 1200°C (+)

Endnu en “fordel” ved pyrolysekedler – lang forbrændingsperiode. Fuld fyldning af enheden med brændsel gør det muligt ikke at skulle gribe ind i processen i flere timer, nogle gange i mere end et døgn, dvs. der er ikke behov for konstant at tilføje brænde i fyret, som det sker ved åben forbrænding.

Selvfølgelig betyder det ikke, at pyrolysekedlen kan efterlades uden opsyn. Ligesom med andet varmeudstyr, gælder der strenge sikkerhedsregler.

Det er værd at huske, at pyrolysekedlen ikke er altædende – brændslets fugtighed skal være lav. Ellers går en del af den dyrebare termiske energi ikke til opvarmning af varmebæreren, men til tørring af brændslet.

Pyrolyseforbrændingskedler, især dem lavet af støbejern, har en betydelig fysisk vægt, derfor er de altid kun tilgængelige som gulvmodeller

Ved pyrolyseforbrænding brænder brændslet næsten helt op, og man skal rense enheden meget sjældnere end ved brug af en traditionel fastbrændselskedel. Den fine aske, der opnås efter rengøring, bruges som gødning. Forbrændingen af brændslet i sådanne kedler foregår i retning oppefra og ned.

Derfor er mulighederne for naturlig luftcirkulation i brændkammeret væsentligt begrænsede. Brugen af tvungen lufttilførsel via en blæser forbedrer enhedens effektivitet betydeligt, men gør samtidig kedlen afhængig af strøm, da blæseren kræver elektricitet.

Konstruktion og funktion af pyrolysekedlen

Pyrolysekedlens brændkammer er opdelt i to rum. I det første brænder brændet, og i det andet sker der en efterforbrænding af blandingen af pyrolysegasser og luft. Det første kammer adskilles fra det andet af en rist, som brændstoffet lægges på.

Luften tilføres normalt tvungent via en lille blæser. Dog bruges der i små modeller nogle gange en røgsuger til at skabe træk.

Dette diagram viser opbygningen af en pyrolysekedel med nedadgående forbrænding. Brændet brænder langsomt med en lille mængde ilt og frigiver brændbar gas (+)

Tilstedeværelsen af tvungen ventilation kan betragtes som den primære forskel mellem en pyrolysekedel og en klassisk fastbrændselsmodel. Enhedens krop består af to dele, der er indsat i hinanden. Mellemrummet mellem væggene fyldes med en varmebærer, som traditionelt er vand.

Først lægges brændstof i pyrolysekedlens første brændkammer, derefter tændes blæseren, og brændstoffet antændes. De resulterende brændbare gasser bevæger sig ind i det andet rum, blandes med luft og forbrændes.

Forbrændingstemperaturen kan nå op på 1200°C. Vandet i den ydre varmeveksler opvarmes og cirkulerer i husets varmesystem. Restprodukterne fra forbrændingen fjernes gennem skorstenen.

En ulempe ved enheder, der bruger pyrolyseprincippet, er den relativt høje pris. En almindelig fastbrændselskedel er betydeligt billigere. Men i kedler med lang brændetid brænder brændet næsten fuldstændigt, hvilket ikke kan siges om den klassiske kedel.

Brændet til en pyrolysekedel skal opfylde specifikke krav til størrelse og fugtighed. Detaljerede oplysninger findes i producentens vejledning.

Når du vælger en pyrolysekedel, skal du huske på, at billige modeller med lav effekt normalt kun er designet til brænde. Dyree modeller kan arbejde med forskellige brændstoftyper.

Desuden skal brændstoffet fyldes maksimalt; en reduceret belastning fører til øget dannelse af aske og sod og påvirker enhedens samlede funktion negativt.

Kedler med topforbrænding

En af varianterne af pyrolyseenheden – en kedel med topforbrænding. Driftsprincippet for disse to enheder er meget ens.

På samme måde fyldes der en stor mængde fast brændsel med lav fugtighed ind i ovnen, luft presses ind og sørger for, at brændstoffet ulmer med en reduceret iltmængde. Spjældet, der regulerer iltstrømmen, indstilles i den ønskede position.

Diagram over en ovn med topforbrænding. Fyringen i sådan en ovn har en blind bund, og partikler fra forbrændingsprodukterne fjernes gennem skorstenen (+)

Men ovne med lang forbrænding har hverken askeskuffe eller rist. Bunden er en blind metalplade. Sådanne ovne er konstrueret, så træet brænder helt op, og den lille mængde aske, der bliver tilbage i fyringen, blæses væk af luften.

Sådanne enheder har en høj virkningsgrad og fungerer også ved temperaturer over 1000°C.

Hovedegenskaben ved sådanne enheder – de giver virkelig lang driftstid ved fuld belastning. Brændstofkammeret i sådanne enheder er normalt udformet som en cylinder.

Brændstof fyldes i fra toppen, og også fra toppen, i midten, presses den nødvendige luft til forbrænding ind.

I ovne med topforbrænding er anordningen til luftindblæsning – et bevægeligt element, der bevæger sig nedad, efterhånden som brænde brænder

På den måde opnås langsom ulmning af det øverste brændstoflag. Brændstoffet brænder gradvist, dets niveau i fyringen sænkes. Samtidig ændres positionen af anordningen til lufttilførsel i fyringen, dette element er i sådanne modeller bevægeligt og ligger praktisk taget på det øverste lag brænde.

Anden forbrændingstrin finder sted i den øverste del af fyringen, som er adskilt fra det nederste rum af en tyk metalskive. De varme pyrolysegasser, der dannes ved forbrænding af brændstof i bunden, udvider sig og bevæger sig opad.

Her blandes de med luft og brænder, og overfører yderligere en betydelig mængde termisk energi til varmeveksleren.

Bommen, der holder skiven, som deler forbrændingskammeret i to dele, såvel som selve skiven, er konstant udsat for høje temperaturer under driften af ovnen med topforbrænding. Over tid brænder disse elementer op, og de skal udskiftes med jævne mellemrum.

Ved udgangen af den anden del af brændstofkammeret er der normalt installeret en trækregulator. Det er en automatisk enhed, der måler temperaturen på varmebæreren og afhængigt af de opnåede data regulerer intensiteten af brændbar gasbevægelse. Den beskytter enheden mod mulig overophedning.

Det skal bemærkes, at den udvendige varmeveksler i sådanne ovne reagerer på ændringer i væskecirkulationshastigheden i varmeveksleren, dvs. på temperatursvingninger. Der dannes straks et lag kondens på overfladen af enheden, hvilket forårsager korrosion, især når det drejer sig om stålkedler.

Det er at foretrække at vælge en enhed af støbejern, som modstår en sådan påvirkning betydeligt bedre.

Selvom brændstoffet i pyrolysekedler med lang brændetid burde brænde helt op, er det i praksis ikke altid tilfældet. Nogle gange sintrer asken sammen og danner partikler, der er svære at fjerne med luftstrømmen.

Hvis der ophobes en stor mængde af sådanne rester i forbrændingskammeret, kan der ses et betydeligt fald i enhedens varmeafgivelse. Derfor bør en topforbrændingskedel rengøres med jævne mellemrum.

Det særlige ved enheder af denne type er, at man kan tilføje brændstof efterhånden som det brænder, uden at vente på, at hele brændstofsættet er brændt op. Det er praktisk, når man skal slippe af med brændbart husholdningsaffald.

Der findes også varianter af topforbrændingskedler, der ikke kun kører på træbrændsel, men også på kul. Komplekse automatiske styringsenheder findes ikke i denne type pyrolysekedler, så alvorlige nedbrud ses yderst sjældent.

Konstruktionen af en topforbrændingskedel gør det muligt kun at fylde forbrændingskammeret delvist, hvis det er nødvendigt. I så fald kan det dog være svært at antænde det øverste brændstoflag. Brændstoffet skal være tørt; brænde fra en åben brændestabel er ikke egnet til en sådan kedel.

Brændstof med store fraktioner bør heller ikke anvendes til denne type udstyr, dvs. brænde skal nødvendigvis kløves i små stykker.

Driftsegenskaber for gasgeneratorkedler

Effektiviteten af en pyrolysekedel afhænger i høj grad af brændstoftype og -kvalitet. Teknisk set kan man i forbrændingskammeret placere ikke kun træ, men også kul og endda tørv; de fleste moderne kedelmodeller er designet til brug af flere brændstoftyper.

Træ brænder i cirka 5-6 timer, afhængigt af sorten. Jo hårdere træet er, desto længere brænder det.

Moderne modeller af pyrolysekedler kan køre på forskellige typer træbrændsel: brænde, briketter, pellets, kul, tørv osv.

Det tager omkring ti timer for sort kul at brænde op, mens den samme mængde brunkul vil ulme i otte timer. I praksis viser pyrolyseudstyr den højeste varmeafgivelse ved påfyldning af tørt træ. Optimalt anses brænde med en fugtighed på højst 20% og en længde på ca. 45-65 cm.

Hvis der ikke er adgang til sådant brændstof, kan man bruge kul eller andet organisk brændstof: specielle briketter af savsmuld og pellets af træ, affald fra træforarbejdning, tørv, materialer med cellulose osv.

Før ibrugtagning af kedlen bør man nøje gennemgå producentens anbefalinger vedrørende brændstof.

I pyrolyseforbrændingskedler reguleres lufttilførslen af almindelige mekaniske spjæld. Fraværet af kompleks elektronik sikrer høj fejltolerance for apparatet.

Alt for fugtigt brændsel er uacceptabelt i sådanne anordninger. Når det brænder i brændkammeret, dannes der ekstra vanddamp, som fremmer dannelsen af biprodukter som tjære og sod.

Kedlens vægge bliver snavsede, varmeafgivelsen falder, og med tiden kan kedlen endda stoppe med at arbejde og slukke.

Hvis man bruger brænde med for høj fugtighed i en pyrolyseforbrændingskedel, vil der opstå betingelser inde i anordningen for dannelse af tjære, som vil forringe varmeafgivelsen og kan føre til nedbrud.

Hvis der er lagt tørt brændsel i brændkammeret, og kedlen er korrekt indstillet, vil pyrolysegassen fra anordningen give en gullig-hvid flamme. Sådan forbrænding ledsages af ubetydelig dannelse af biprodukter.

Hvis flammens farve er anderledes, giver det mening at kontrollere brændselskvaliteten og apparatets indstillinger.

Pyrolysegasser blandet med luft brænder med en jævn gullig-hvid flamme. Hvis flammens farve har ændret sig, bør man muligvis kontrollere kedlens indstillinger eller brændselskvaliteten.

I modsætning til almindelige fastbrændselsenheder skal brændkammeret forvarmes, før brænde lægges i pyrolysekedler med fast brændsel.

For at gøre dette udføres følgende trin:

1. Læg småt tørt optændingsmateriale (papir, træflis osv.) i bunden af brændkammeret.
2. Tænd det med en fakkel af lignende materialer.
3. Luk forbrændingskammerets dør.
4. Lad påfyldningskammerets dør stå lidt åben.
5. Tilsæt portioner af optændingsmateriale efterhånden som det brænder.
6. Processen gentages, indtil der dannes et lag af glødende kul i bunden.

På dette tidspunkt er brændkammeret opvarmet til cirka 500-800°C, hvilket skaber betingelser for påfyldning af hovedbrændsel. Brug ikke benzin, petroleum eller andre lignende flydende stoffer til optænding. Før du varmer brændkammeret op i en langtidsbrændende kedel, skal du sikre dig, at apparatet er klar til brug.

Et karakteristisk træk ved pyrolyseforbrændingskedler – en lille mængde aske og støv, hvilket letter rengøringsprocessen og vedligeholdelsen af apparatet.

For at gøre dette kontrolleres træk, dørenes tæthed, låsemekanismer og reguleringsudstyrs funktion, samt tilstedeværelsen af varmebærer i varmesystemet og lignende.

Derefter skal termostaten tændes for at sikre, at der er spænding på apparatet. Herefter åbnes trækspjældet, og kedlen ventileres i 5-10 minutter.

Oversigt over populære modeller

Det skal forstås, at enhver pyrolysekedel er en ret tung enhed, som ikke er beregnet til at hænge på væggen. Sådanne enheder kan bruges både til opvarmning af et lille hus og til store villaer. Ligesom andre varmeenheder langtidsbrændende kedler adskiller sig i effekt.

Når du vælger en pyrolysekedel, bør du fokusere på faktorer som termisk effekt, brændkammerets størrelse, tilstedeværelse af et andet kredsløb osv.

Det er normalt denne faktor, købere fokuserer på.

Blandt populære modeller af sådanne enheder skal nævnes:

• Atmos (Ukraine) – præsenteret med enheder, der kan køre på både træ og kul, effekt varierer fra 14 til 75 kilowatt.
• Attack (Slovakiet) – kan klare opvarmning af arealer op til 950 kvm, nogle modeller kan fortsætte med at fungere selv ved strømsvigt.
• Bosch (Tyskland) – produkter af høj kvalitet fra et kendt mærke, effekt varierer mellem 21-38 kilowatt.
• Buderus (Tyskland) præsenteres med serierne Elektromet og Logano, den første er velkendt i Europa som et klassisk valg af pyrolysekedel, den anden er mere moderne versioner beregnet til private hjem.
• Gefest (Ukraine) – højeffektive enheder med virkningsgrad op til 95%.
• KT-2E (Rusland) specielt udviklet til store boliger, enhedens effekt er 95 kilowatt.
• Opop (Tjekkiet) – relativt billige kedler, pålidelige og holdbare, effekt 25-45 kilowatt.
• Stropuva (produceret i Litauen eller Ukraine) med effekt fra syv kilowatt er velegnet til et lille hus, men i modelserien findes også kraftigere enheder.
• Viessmann (Tyskland) – ideelt valg til private boliger, effekt starter fra 12 kilowatt, brug af moderne teknologi sparer brændstof.
• “Buran” (Ukraine) med effekt op til 40 kilowatt endnu et populært valg for ejere af store villaer.
• “Logika” (Polen) højeffektive enheder på 20 kilowatt opvarmer nemt arealer op til 2.000 kvm, dette er mere en kedel til industrielle formål: opvarmning af værksteder, kontorer, drivhuse osv.

Når du vælger en pyrolysekedel til et privat hjem, bør du være opmærksom på modeller med to kredsløb, så du ikke kun opvarmer boligen, men også sikrer autonom varmtvandsforsyning.

Varmeveksler til brugsvand kan være af akkumulerende eller gennemstrømningstype. For sidstnævnte anvendes kedelmodeller med højere varmeeffekt.

Hvis du ønsker at spare penge, kan du prøve at lave en pyrolysekedel selv. Teknologien til samling er beskrevet i denne artikel.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Denne video viser tydeligt princippet bag en pyrolysekedel:

En detaljeret gennemgang af en topforbrændingskedels funktion kan ses her:

Pyrolysekedler er ikke billige, men de retfærdiggør fuldt ud investeringen. Med korrekt installation og vedligeholdelse vil sådanne enheder give huset stabil og billig varme.

Søger du en pyrolysekedel til opvarmning af dit hus? Eller har du erfaring med sådanne apparater? Efterlad venligst kommentarer til artiklen og del dine indtryk af brugen af pyrolysekedler. Kontaktformularen findes i bunden.