Chaudières de chauffage à pyrolyse : principe de fonctionnement et types de chaudières à combustion longue

Les années passent, la science et la technologie progressent et les combustibles solides restent toujours très demandés.Brûler du bois dans un poêle traditionnel ou un poêle ventral n'est pas très efficace, mais les chaudières à pyrolyse ont changé la situation - les unités se caractérisent par un rendement élevé et un fonctionnement relativement simple.

D'accord, ce sont des arguments assez importants pour organiser un chauffage autonome. Si vous recherchez une chaudière efficace pour votre maison, vous devriez alors vous intéresser de plus près aux chaudières à pyrolyse.

Nous vous expliquerons comment sont conçues et fonctionnent les unités à combustion longue, quelles sont leurs caractéristiques techniques et opérationnelles, et vous fournirons également un aperçu des modèles les plus appréciés des fabricants nationaux et étrangers.

Qu'est-ce que la pyrolyse

Le bois de chauffage est peut-être le tout premier combustible de l’histoire de l’humanité. Presque tout le monde sait à quelle vitesse ils brûlent à l’air libre et qu’ils ne dégagent pas beaucoup de chaleur. Mais la situation change radicalement si des conditions différentes sont créées pour le processus de combustion.

La combustion dite par pyrolyse est réalisée dans des chambres fermées. Du bois de chauffage ou autre combustible solide de type similaire y est chargé : pellets, sciures, déchets de bois, etc.

Le carburant s'enflamme, puis la quantité d'air entrant dans la chambre est réduite.

Comme on le sait, lors de la combustion, des processus oxydatifs se produisent, dont l'un des principaux acteurs est l'oxygène contenu dans l'air. S'il y a peu d'oxygène, la réaction ralentit et le bois brûle lentement ; en fait, dans de telles conditions, il couve simplement. Cela libère une certaine quantité d'énergie thermique, de cendres et de gaz inflammables.

Le processus de pyrolyse ne s’arrête pas là.Le gaz obtenu en brûlant le combustible primaire se mélange aux masses d'air et brûle également. En conséquence, il libère beaucoup plus d’énergie thermique que lors du fonctionnement de générateurs de chaleur standards.

Les chaudières à pyrolyse démontrent donc un rendement très correct par rapport à leur Les « frères » des combustibles solides, et offrent également souvent la possibilité d'économiser considérablement sur les coûts de chauffage.

L'avantage des équipements de chauffage de ce type est que le principe de son fonctionnement et de sa conception est relativement simple. La quantité d'air entrant dans les chambres de combustion est contrôlée par un amortisseur mécanique conventionnel. La conception simple garantit la fiabilité de l'appareil, les pannes des chaudières à pyrolyse ne sont pas fréquentes.

Ce diagramme montre clairement toutes les étapes du processus de combustion par pyrolyse. La température à l'intérieur de l'appareil peut atteindre 1200°C (+)

Un autre « plus » des chaudières à pyrolyse est une longue période de combustion. Le chargement complet de l'appareil en carburant permet de ne pas interférer avec le processus pendant plusieurs heures, parfois plus d'une journée, c'est-à-dire il n'est pas nécessaire d'ajouter constamment du bois dans la chambre de combustion, comme cela se produit avec une combustion à ciel ouvert.

Bien entendu, cela ne signifie pas que la chaudière à pyrolyse peut être laissée sans surveillance. Comme pour les autres équipements de chauffage, il existe des règles de sécurité strictes.

Il convient de rappeler qu'une chaudière à pyrolyse n'est pas omnivore - la teneur en humidité du combustible doit être faible. Sinon, une partie de la précieuse énergie thermique ne sera pas dépensée pour chauffer le liquide de refroidissement, mais pour sécher le carburant.

Les chaudières à combustion à pyrolyse, en particulier celles en fonte, ont un poids physique important, elles ne sont donc toujours représentées que par des modèles au sol

Lors de la mise en œuvre d'une combustion par pyrolyse, le combustible brûle presque entièrement ; l'appareil devra être nettoyé beaucoup moins fréquemment que lors du fonctionnement d'une chaudière à combustible solide traditionnelle. Les fines cendres obtenues après nettoyage sont utilisées comme engrais. La combustion du combustible dans de telles chaudières se fait de haut en bas.

Par conséquent, les possibilités de circulation naturelle de l'air dans le foyer sont sensiblement limitées. L'utilisation de l'injection d'air forcée à l'aide d'un ventilateur améliore considérablement l'efficacité de l'appareil, mais rend en même temps la chaudière dépendante en énergie, puisque le ventilateur a besoin d'électricité pour fonctionner.

Conception et fonctionnement d'une chaudière à pyrolyse

Le foyer de la chaudière à pyrolyse est divisé en deux sections. Dans le premier, du bois de chauffage est brûlé et dans le second, une combustion secondaire d'un mélange de gaz de pyrolyse et d'air est effectuée. La première chambre est séparée de la seconde par une grille sur laquelle est placé le combustible.

L'air est généralement forcé par un petit ventilateur. Bien que dans les petits modèles, un extracteur de fumée soit parfois utilisé pour créer un tirage.

Ce schéma montre la structure d'une chaudière à pyrolyse à combustion inférieure. Le bois de chauffage brûle lentement avec peu d'oxygène et libère des gaz inflammables (+)

La présence d'une ventilation forcée peut être considérée comme la principale différence entre une chaudière à pyrolyse et un modèle classique à combustible solide. Le corps de l'appareil est constitué de deux parties insérées l'une dans l'autre. L'espace entre les murs est rempli d'un liquide de refroidissement dont le rôle est traditionnellement joué par l'eau.

Tout d'abord, le combustible est chargé dans le premier compartiment du four de la chaudière à pyrolyse, puis le ventilateur est allumé et le combustible est enflammé.Les gaz inflammables résultants se déplacent vers le deuxième compartiment, se mélangent à l'air et brûlent.

La température de combustion peut atteindre 1200°C. L'eau de l'échangeur de chaleur externe est chauffée et circule dans le système de chauffage de la maison. Les restes de produits de combustion sont évacués par la cheminée.

On peut reprocher aux appareils utilisant le principe de combustion par pyrolyse un prix relativement élevé. Une chaudière à combustible solide conventionnelle coûte beaucoup moins cher. Mais dans les chaudières à combustion longue, le bois brûle presque entièrement, ce qu'on ne peut pas dire d'une chaudière classique.

Le bois de chauffage pour une chaudière à pyrolyse présente certaines exigences en termes de taille et d'humidité. Des informations détaillées peuvent être trouvées dans les instructions du fabricant

Lors du choix d'une chaudière à pyrolyse, n'oubliez pas que les modèles peu coûteux et de faible puissance sont généralement conçus uniquement pour le bois de chauffage. Des modifications coûteuses peuvent fonctionner sur différents types de carburant.

De plus, vous devrez charger au maximum le carburant dans l'appareil; une réduction de la charge entraîne une formation accrue de cendres et de suie et affecte également négativement le fonctionnement de l'unité dans son ensemble.

Chaudières à combustion supérieure

L'une des options pour un appareil de pyrolyse est une chaudière à combustion supérieure. Le principe de fonctionnement de ces deux unités est très similaire.

De la même manière, une grande quantité de combustible solide à faible humidité est chargée dans la chambre de combustion, l'air y est forcé et le combustible peut brûler avec une quantité réduite d'oxygène. La vanne qui régule le débit d'oxygène est installée dans la position souhaitée.

Schéma d'une chaudière à combustion haute. Le foyer d'une telle chaudière a un fond solide, les particules de produits de combustion sont évacuées par la cheminée (+)

Mais les chaudières à combustion longue n'ont ni cendrier ni grille.Le fond est une plaque métallique vierge. Ces chaudières sont conçues de manière à ce que le bois brûle complètement et que la petite quantité de cendres restant dans la chambre de combustion soit soufflée avec de l'air.

De tels appareils se caractérisent par un rendement élevé et fonctionnent également à des températures supérieures à 1 000°C.

La principale caractéristique de ces appareils est qu'ils offrent une longue durée de vie à pleine charge. La chambre à combustible de ces appareils a généralement la forme d'un cylindre.

Le carburant y est chargé par le haut et l'air nécessaire à la combustion est pompé par le haut, au centre.

Dans les chaudières à combustion supérieure, le dispositif d'injection d'air est un élément mobile qui descend au fur et à mesure de la combustion du bois.

Cela garantit une combustion lente de la couche supérieure de carburant. Le combustible brûle progressivement, son niveau dans le foyer diminue. Dans le même temps, la position du dispositif d'alimentation en air du foyer change: cet élément dans de tels modèles est mobile et repose pratiquement sur la couche supérieure du bois de chauffage.

La deuxième étape de combustion a lieu dans la partie supérieure du foyer, qui est séparée du compartiment inférieur par un épais disque métallique. Les gaz de pyrolyse chauds formés à la suite de la combustion du carburant en dessous se dilatent et se déplacent vers le haut.

Ici, ils se mélangent à l'air et brûlent, transférant en outre une partie importante de l'énergie thermique à l'échangeur de chaleur.

La poutre maintenant le disque qui divise la chambre de combustion en deux parties, comme ce disque lui-même, est constamment sous l'influence de températures élevées lors du fonctionnement de la chaudière à combustion supérieure. Au fil du temps, ces éléments grillent et devront être remplacés périodiquement.

Un régulateur de tirage est généralement installé à la sortie de la deuxième partie de la chambre à combustible.Il s'agit d'un appareil automatique qui détermine la température du liquide de refroidissement et, en fonction des données reçues, régule l'intensité du mouvement du gaz combustible. Il protège l'appareil d'une éventuelle surchauffe.

Il convient de noter que l'échangeur de chaleur externe de ces chaudières réagit aux changements de vitesse de circulation du liquide dans l'échangeur de chaleur, c'est-à-dire aux variations de température. Une couche de condensat se forme immédiatement à la surface de l'appareil, ce qui provoque de la corrosion, notamment lorsqu'il s'agit de chaudières en acier.

Il est préférable de prendre un appareil en fonte, qui résiste bien mieux à de tels effets.

Bien que le combustible des chaudières à pyrolyse à combustion longue doive brûler sans laisser de résidus, dans la pratique, ce n'est pas toujours le cas. Parfois, les cendres s'agglutinent, formant des particules difficiles à éliminer avec un courant d'air.

Si une grande quantité de ces résidus s'accumule dans la chambre de combustion, une diminution notable de la puissance calorifique de l'unité peut être observée. Par conséquent, la chaudière à combustion supérieure doit toujours être nettoyée périodiquement.

La particularité des dispositifs de ce type est qu'au fur et à mesure que le carburant brûle, il peut être rechargé sans attendre que toute la charge de carburant brûle. C’est pratique lorsque vous devez vous débarrasser des déchets ménagers inflammables.

Il existe également des variétés de chaudières à combustion supérieure qui fonctionnent non seulement au bois, mais également au charbon. Il n'y a pas d'unités de contrôle automatiques complexes dans les chaudières à pyrolyse de ce type, les pannes graves sont donc extrêmement rares.

La conception de la chaudière à combustion supérieure permet de charger le foyer uniquement partiellement, si nécessaire. Cependant, dans ce cas, enflammer la couche supérieure de carburant peut ne pas être facile.Le combustible lui-même doit être séché, le bois de chauffage provenant d'un tas de bois ouvert ne convient pas à une telle chaudière.

Le carburant en grandes fractions ne doit pas non plus être utilisé pour ce type d'équipement, c'est-à-dire Le bois devra être coupé en petits morceaux.

Caractéristiques de fonctionnement des chaudières génératrices de gaz

L'efficacité de fonctionnement d'une chaudière à pyrolyse dépend en grande partie du type et de la qualité du combustible. Techniquement, non seulement du bois, mais aussi du charbon et même de la tourbe peuvent être chargés dans le foyer ; la plupart des modèles de chaudières modernes sont conçus pour utiliser plusieurs types de combustibles.

Le bois brûle en 5 à 6 heures environ, selon le type. Plus le bois est dur, plus il brûle longtemps.

Les modèles modernes de chaudières à combustion à pyrolyse peuvent fonctionner avec différents types de combustible bois : bois de chauffage, briquettes, pellets, charbon, tourbe, etc.

Il faudra environ dix heures pour brûler du charbon noir, et la même quantité de lignite brûlera pendant huit heures. Dans la pratique, la technologie de pyrolyse démontre le transfert de chaleur le plus élevé lorsqu'elle est chargée de bois sec. Le bois de chauffage avec une teneur en humidité ne dépassant pas 20 % et une longueur d'environ 45 à 65 cm est considéré comme optimal.

Si l'accès à un tel combustible n'est pas disponible, vous pouvez utiliser du charbon ou un autre combustible organique : spécial briquettes de sciure de bois et granulés de bois, déchets issus de la transformation du bois, tourbe, matériaux contenant de la cellulose, etc.

Avant de commencer à faire fonctionner la chaudière, vous devez étudier attentivement les recommandations du fabricant de l'appareil concernant le combustible.

Dans les chaudières à combustion à pyrolyse, l'alimentation en air est régulée par des vannes mécaniques conventionnelles. L'absence d'électronique complexe garantit une tolérance élevée aux pannes de l'appareil

Un carburant trop humide dans de tels appareils est inacceptable.Lorsqu'elle brûle dans la chambre de combustion, de la vapeur d'eau supplémentaire se forme, ce qui contribue à la formation de sous-produits tels que le goudron et la suie.

Les parois de la chaudière se salissent, le transfert de chaleur diminue et, avec le temps, la chaudière peut même cesser de fonctionner et s'éteindre.

Si vous utilisez du bois avec une humidité trop élevée pour une chaudière à combustion à pyrolyse, des conditions apparaîtront à l'intérieur de l'appareil pour la formation de goudron, ce qui aggravera le transfert de chaleur de l'appareil et peut entraîner des pannes.

Si du combustible sec est placé dans le foyer et que la chaudière est correctement configurée, le gaz de pyrolyse produit suite au fonctionnement de l'appareil produira une flamme jaune-blanche. Une telle combustion s'accompagne d'un rejet insignifiant de sous-produits de la combustion du carburant.

Si la couleur de la flamme est différente, il est judicieux de vérifier la qualité du combustible, ainsi que les réglages de l'appareil.

Les gaz de pyrolyse mélangés à l'air brûlent avec une flamme jaune-blanche uniforme. Si la couleur de la flamme a changé, vous devrez peut-être vérifier les réglages de la chaudière ou la qualité du combustible.

Contrairement aux appareils à combustible solide classiques, avant de charger du bois de chauffage dans des chaudières à pyrolyse fonctionnant au combustible solide, le foyer doit être préchauffé.

Pour ce faire, effectuez les étapes suivantes :

1. Chargez du petit bois d'allumage sec (papier, copeaux de bois, etc.) au fond de la chambre de combustion.
2. Ils y ont mis le feu à l'aide d'une torche fabriquée avec des matériaux similaires.
3. Fermez la porte de la chambre de combustion.
4. La porte de la chambre de chargement reste légèrement ouverte.
5. Ajoutez des portions de petit bois pendant qu'il brûle.
6. Le processus est répété jusqu'à ce qu'une couche de charbons fumants se forme au fond.

À ce moment-là, la chambre de combustion s'est déjà réchauffée à environ 500-800°C, créant les conditions nécessaires au chargement du combustible principal. N'utilisez pas d'essence, de kérosène ou toute autre substance liquide similaire pour allumer le petit bois.Avant de réchauffer le four d'une chaudière à combustion longue, vous devez vous assurer que l'appareil est prêt à l'emploi.

Une caractéristique des chaudières à combustion à pyrolyse est une petite quantité de cendres et de cendres, ce qui facilite le processus de nettoyage de l'appareil et son entretien.

Pour ce faire, vérifiez la présence de courants d'air, l'étanchéité des portes, le bon fonctionnement des mécanismes de verrouillage et des équipements de contrôle, la présence liquide de refroidissement dans le système de chauffage et ainsi de suite.

Ensuite, vous devez allumer le thermostat pour vous assurer que la tension est fournie à l'appareil. Ensuite, ouvrez le registre de tirage direct et aérez la chaudière pendant 5 à 10 minutes.

Examen des modèles populaires

Il faut comprendre que toute chaudière à pyrolyse est un appareil assez lourd qui n'est pas destiné à être accroché au mur. De tels appareils peuvent être utilisés aussi bien pour chauffer une petite maison que pour des chalets spacieux. Comme les autres appareils de chauffage, chaudières à combustion longue varient en puissance.

Lors du choix d'une chaudière à combustion à pyrolyse, vous devez vous concentrer sur des indicateurs tels que la puissance thermique de l'appareil, la taille de la chambre de chargement, la présence d'un circuit secondaire, etc.

Les acheteurs se concentrent généralement sur cet indicateur.

Parmi les modèles populaires de tels équipements, il convient de mentionner :

• Atmosphère (Ukraine) - sont représentés par des appareils pouvant fonctionner à la fois au bois et au charbon, la puissance varie de 14 à 75 kilowatts.
• Attaque (Slovaquie) - capable de chauffer des surfaces jusqu'à 950 m². m, certains modèles sont capables de continuer à fonctionner même en cas de panne de courant.
• Bosch (Allemagne) - produits de haute qualité d'une marque bien connue, la puissance varie entre 21 et 38 kilowatts.
• Budérus (Allemagne) représenté par les dirigeants Électromètre Et Logano, la première est bien connue en Europe comme une version classique d'une chaudière à pyrolyse, la seconde est des versions plus modernes destinées aux habitations privées.
• Gefest (Ukraine) - appareils haute puissance avec un rendement allant jusqu'à 95 %.
• KT-2E (Russie) est spécialement conçu pour les grands locaux résidentiels, la puissance de l'unité est de 95 kilowatts.
• Opop (République tchèque) - chaudières relativement peu coûteuses, fiables et durables, d'une puissance de 25 à 45 kilowatts.
• Struvá (fabriqués en Lituanie ou en Ukraine) d'une puissance de sept kilowatts ou plus conviennent tout à fait à une petite maison, mais la gamme de modèles comprend également des appareils plus puissants.
• Viessmann (Allemagne) - un choix idéal pour les ménages privés, la puissance démarre à partir de 12 kilowatts, l'utilisation de technologies modernes vous permet d'économiser du carburant.
• "Bourane" (Ukraine) avec une puissance allant jusqu'à 40 kilowatts est une autre option populaire pour les propriétaires de grands chalets.
• "Logiques" (Pologne) des appareils haute puissance de 20 kilowatts chauffent facilement des pièces jusqu'à 2 000 mètres carrés. m, il s'agit plutôt d'une chaudière pour des besoins industriels : chauffage d'ateliers, de bureaux, de serres, etc.

Lors du choix d'une chaudière à pyrolyse pour une maison privée, vous devez faire attention aux modèles à deux circuits, afin non seulement de chauffer la maison, mais également de lui fournir une alimentation en eau chaude autonome.

L'échangeur de chaleur pour l'alimentation en eau chaude peut être de type à accumulation ou à circulation. Pour cette dernière option, des modèles de chaudières à puissance thermique accrue sont utilisés.

Si vous souhaitez économiser de l'argent, vous pouvez essayer de fabriquer vous-même une chaudière à pyrolyse. Sa technologie d'assemblage est décrite dans Cet article.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Cette vidéo montre clairement le principe de fonctionnement d'une chaudière à pyrolyse :

Un aperçu détaillé du fonctionnement d’une chaudière à combustion haute peut être trouvé ici :

Les chaudières à pyrolyse ne sont pas bon marché, mais elles valent pleinement l'investissement dans leur achat. Lorsqu’ils sont correctement installés et entretenus, ces appareils fourniront à votre maison une chaleur stable et peu coûteuse.

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