Chaudière de pyrolyse à domicile, ou lorsque le prix du gaz n'a pas d'importance

Est-il possible de construire un système de chauffage pour votre propre maison sans tuyau de gaz afin qu'il soit confortable, pas fatigant ou même excitant? Et que peut-il se passer si vous assaisonnez le tout avec les technologies de l'information?


Voyons cela ensemble.

Un peu de théorie

Les systèmes de chauffage (CO) avec une chaudière à combustible solide (TTK) sont des systèmes discontinus dans lesquels la chaudière génère de la chaleur uniquement lorsqu'elle a du combustible. À cet égard, les propriétaires du TTK acquièrent tôt ou tard des accumulateurs de chaleur qui accumulent la chaleur excédentaire générée pendant le fonctionnement du TTK et la remettent à la maison après épuisement du combustible dans la chaudière.

Le TTK est généralement divisé en classique (grille) et pyrolyse (générateur de gaz) . La version classique implique la combustion ordinaire du carburant avec dégagement de chaleur. Les chaudières à pyrolyse à combustible solide sont caractérisées en ce que le combustible et le gaz combustible émis lors de sa combustion sont brûlés séparément. Cela offre un rendement plus élevé, une large gamme de puissance, la simplicité des exigences pour la cheminée.

Par «combustion ordinaire de combustible», on entend que le combustible de ces chaudières brûle dans la chambre de chargement, où tous les mêmes processus se produisent qu'avec la pyrolyse du bois . Pour cette raison, dans les chaudières classiques (à grille), il n'y a aucun moyen d'obtenir une combustion (complète) de haute qualité. À la suite d'une combustion incomplète du combustible, du goudron, du goudron (produits de pyrolyse), de la suie, des cendres se déposent sur l'échangeur de chaleur de la chaudière et une couche d'isolation thermique se forme, ce qui oblige la chaudière à partager généreusement la chaleur générée avec l'environnement.

Comme avantage des chaudières classiques, il est parfois indiqué qu'il est possible de brûler du bois de chauffage avec une humidité élevée, mais pour moi, pour chauffer du bois brut - ne vous respectez pas.

Peu importe dans quelle chaudière, pyrolyse ou traditionnelle, le bois de chauffage doit passer par les étapes initiales de la pyrolyse avant de commencer à produire de la chaleur, à savoir le chauffage et l'évaporation de l'humidité. Donc, si nous utilisons du bois de chauffage avec une humidité de 20% pour le chauffage (c'est 10 kg de bois de chauffage sec, versez 2 litres d'eau par-dessus), c'est-à-dire qu'un cinquième du poids est du ballast, pour le chauffage et l'évaporation dont vous devrez également dépenser une partie du combustible, qui n'est plus sera utilisé pour le chauffage domestique.


Pour être absolument précis, le combustible ne brûle pas «directement», les produits de pyrolyse gazeux brûlent. Cela signifie qu'avant que le bois de chauffage ne commence à brûler , c'est-à-dire qu'il soit oxydé par l'oxygène atmosphérique avec de la chaleur, ils doivent être chauffés à la température d'évaporation de l'humidité en eux, puis le processus d'évaporation de cette humidité doit passer par lui-même, et seulement alors la pyrolyse et la combustion des gaz de pyrolyse commenceront . De plus, les processus des première et deuxième étapes vont de pair avec l'absorption de chaleur, si nécessaire à la pyrolyse du bois lui-même, sans laquelle il n'y aura pas de processus de combustion lui-même.

Mon choix

Si, après avoir lu, vous ne prévoyez plus de chauffer du bois brut, alors en fonction de mon expérience de vie, je recommanderais une chaudière à pyrolyse.

Avant cela, j'avais déjà deux ans d'expérience dans le fonctionnement de la chaudière à grille à cuve KALVIS - 2-70. Parmi les lacunes identifiées, je note qu'il était impossible de nettoyer son échangeur de chaleur des résines déposées sur celui-ci sans chauffage préalable à une température supérieure à 60 ° C. Finalement, après avoir réalisé tous les défauts technologiques de cette conception, j'ai décidé de me tourner vers des spécialistes pour sa transformation radicale. À la suite de cette profonde modernisation, je suis devenu propriétaire de la chaudière à pyrolyse.

L'installation

Il est préférable de placer la chaudière dans une pièce spécialement prévue à cet effet, car je n'ai pas encore vu de chaudières qui ne fument pas dans la pièce lors du chargement avec du carburant (et la mienne, en plus, fume parfois aussi en raison d'une construction imparfaite).


De plus, les chaudières sont généralement équipées d'un système d'évacuation des fumées ou d'un ventilateur d'appoint , qui sont généralement assez bruyants. Les autres mécanismes de commande des unités de CO (pompes de circulation, entraînements de registre d'air, registre de cheminée et robinets à tournant sphérique électriques) fonctionnent presque silencieusement.

Entre autres choses, vous devez considérer que la chaudière pour son fonctionnement nécessitera un grand afflux d'air dans la pièce dans laquelle elle se trouve, ce qui provoquera l'apparition de courants d'air froids. De tout ce qui précède, il est préférable de placer la chaudière dans une pièce séparée dans le corps de la maison.

Ma cheminée est située verticalement sans coudes et fait partie de la paroi intérieure de la maison, et pendant le fonctionnement de la chaudière, elle émet en outre de la chaleur vers la maison.

Puisque la chaudière est un agrégat dans lequel la chaleur générée est transférée à l'eau caloporteuse, il n'y a pas de parties «chaudes» à sa surface, car elle ne chauffe pas au-dessus du point d'ébullition de l'eau. De plus, une chemise d'eau à l'extérieur est généralement protégée par un boîtier dont la température dépasse rarement 30 à 35 degrés.

Bois de chauffage et plus encore.

Le principal combustible de la chaudière à pyrolyse est le bois.

Tout bois de chauffage convient: conifères, feuillus, pin, chêne, bouleau, etc. Tous ont approximativement la même valeur calorifique . Les races dures, comme le chêne, ont un pouvoir calorifique supérieur, mais elles sont plus chères, donc je ne vois pas beaucoup de sens à les chasser. Tout arbre mort tombé ou bois mort est parfait pour la récolte. L'essentiel est que le bois de chauffage ne soit pas brut ou cher, mieux récolté personnellement, et pour un portefeuille et plus sain (vous pouvez facilement économiser sur un abonnement à un club de fitness). En partie parce que lors de l'achat sur le côté, il est difficile de respecter toutes les conditions ci-dessus, je n'aime pas acheter du bois de chauffage. D'une certaine manière, lors de la première saison de chauffage, ils m'ont apporté une voiture de bois de chauffage du leshoz, de sorte que leurs restes au printemps ont libéré des pousses et ont pris racine dans ma cour. Depuis lors, je ne récolte du bois de chauffage que par moi-même.

En plus du bois de chauffage, la chaudière de pyrolyse consomme avec plaisir de la paille, des granulés, des copeaux, des briquettes de tourbe et de la tourbe ordinaire, des déchets ménagers triés (papier, plastique, emballages, tout sauf le PVC) et le tout assaisonné avec de l'huile usée ou tout autre déchet d'hydrocarbure liquide.

Mais le meilleur combustible pour la chaudière peut être un pneu de voiture. Le pouvoir calorifique d'un pneu de voiture dépasse considérablement le pouvoir calorifique des meilleures essences de bois et est de 32 GJ / t . Il ne peut être comparé avec elle, peut-être, la valeur calorifique du charbon de haute qualité. Pour tout cela, le pneu n'a pas d'humidité, ce qui est également un point positif. Eh bien, si quelqu'un d'autre doute que le pneu puisse brûler assez décemment, vous pouvez regarder les gaz d'échappement de ma pipe et le feu dans la chambre de pyrolyse.




Le fait que non seulement je considère le pneu comme un excellent carburant peut être estimé par la quantité
annonces qui offrent le cordon d'acier restant après l'avoir brûlé.


Pour assurer la sécurité incendie dans la chaufferie, j'ai placé deux extincteurs automatiques à poudre de type Bourane 2.5 et un capteur de fumée autonome au plafond.

Ignition

Il est plus facile d'allumer la chaudière avec une petite quantité de bois de chauffage (cet onglet se fait à travers la fenêtre inférieure pour le chargement de bois de chauffage), mais si vous le souhaitez, vous pouvez démarrer la chaudière à pleine charge (la fenêtre supérieure pour le chargement de bois de chauffage est utilisée pour un tel chargement).

Lorsque je démarre avec une charge complète, j'allume la chaudière à travers le brûleur de pyrolyse en utilisant la mèche du carton ondulé inséré précédemment (vue de dessus du brûleur de pyrolyse à travers la fenêtre de chargement de combustible inférieure). Il facilite également l'allumage d'une petite quantité d' huile moteur usagée et de petits copeaux de bois .

Produits de combustion

La chambre de pyrolyse de la chaudière (c'est un cendrier) doit être nettoyée à chaque fois après le cycle de chauffage (environ 10-12 heures de fonctionnement continu), car son volume est limité, mais les gaz de pyrolyse doivent encore être brûlés quelque part. J'essaie de nettoyer les échangeurs de chaleur de la chaudière tout au long du cycle de chauffage, c'est-à-dire environ deux fois par mois, car l'efficacité de la génération de chaleur générée dans la chambre de pyrolyse dépend du degré de leur propreté. Habituellement, après un cycle de chauffage, il reste un seau de cendres et un câble en acier presque pur provenant des pneus. Il s'est avéré que le cordon en frêne et en acier est un produit précieux pour une utilisation future.


Les produits de la combustion complète du carburant TTK sont le dioxyde de carbone, l'eau et les cendres. C'est la vapeur d'eau qui colore la fumée blanche sur une cheminée non chauffée. Le produit de la combustion incomplète du carburant TTK peut être de la suie. Une quantité importante de celui-ci peut colorer la fumée noire et une petite quantité, mélangée à de la vapeur d'eau, dans différentes nuances de gris.

Conception de chaudière

Il y a trois portes à l'avant de ma chaudière:

• La porte supérieure est nécessaire pour augmenter le volume d'une seule charge. Plus vous réussissez à charger de bois de chauffage à la fois, moins vous devez le faire.
  
• La porte du milieu est nécessaire pour l'entretien de la chaudière (enlèvement des cendres, préparation pour un nouveau bois d'allumage), il est tout simplement impossible de le faire par la porte la plus haute. Derrière, il y a une caméra de chargement.
  
  
  Apparence de la caméra de démarrage

  Cette chambre est également appelée générateur de gaz, car c'est en elle que se produit le processus de pyrolyse du bois de chauffage.
  
• Derrière la porte inférieure se trouve une chambre de combustion de gaz de pyrolyse.
  
  
  Quelques détails sur l'emplacement de la chambre de combustion

  La chambre de combustion (postcombustion) est située sous la chambre de chargement de carburant afin de localiser une certaine quantité de carburant impliquée dans le processus de combustion. Autrement dit, dans la chaudière à pyrolyse, seules les brûlures de bois de chauffage qui se trouvent dans la zone de couverture des volets d'air (c'est-à-dire en dessous de la porte du milieu et un peu à la hauteur de la porte du milieu), le reste du combustible n'est qu'un approvisionnement qui, en brûlant, tombe dans la zone de combustion. Si la chambre de pyrolyse est placée sur le dessus et que le combustible s'enflamme par le bas, la flamme qui monte de bas en haut à travers le bois pyrolysera tout le combustible à la fois et au lieu de brûler, nous aurons beaucoup de fumée et, par conséquent, des substances goudronneuses sur l'échangeur de chaleur.
  

L'air pour le carburant dans mon TTK est fourni par trois registres d'air à différentes zones de la chaudière, ce qui permet d'obtenir la combustion la plus efficace du combustible.

La présence de 3 registres d'air, d'un graphique de température dans la cheminée et d'une caméra vidéo dans la chambre de pyrolyse permet de minimiser les pertes de chaleur et d'obtenir la combustion la plus efficace non seulement de divers types de bois, mais aussi de combustibles plus caloriques, tels que les ordures ménagères triées et les pneus de voiture d'occasion.


Ma chaudière, comme la plupart des chaudières à pyrolyse, est née avec un seul amortisseur (maintenant il est de hauteur moyenne, c'est aussi le principal). L'amortisseur est situé à l'avant de la chaudière, sous la porte inférieure de chargement de combustible.

L'air qui le traverse alimente le combustible situé au-dessus du brûleur et couvre environ 100 cm3 de bois de chauffage. Il s'agit de la quantité de carburant impliquée dans le processus de combustion principal. La même quantité de combustible forme un coussin de charbon sur lequel sont enflammés les gaz de pyrolyse .

Le volet supérieur est situé sous le boîtier, au-dessus de la porte de chargement de carburant inférieure. Il est apparu plus tard, sa tâche est de former un volume supplémentaire de gaz de pyrolyse, déjà après que le carburant situé dans la zone de couverture du volet intermédiaire est passé du premier au troisième stade de pyrolyse, et n'émet plus une quantité suffisante de gaz combustibles par rapport à l'alimentation qui le traverse. (volet central) volume d'air.


Le volet inférieur est déjà apparu en dernier en raison de la nécessité de fournir un volume d'air supplémentaire lors de la combustion de carburant plus calorique que le bois de chauffage, par exemple, un pneu de voiture. Le volet inférieur est situé au-dessus de la porte de la chambre de combustion et fournit de l'air supplémentaire à la chambre de combustion.


En tant qu'actionneurs pour ces amortisseurs, peu coûteux, mais tout à fait adaptés à cet effet, des servomoteurs MG996R de 15 kg sont utilisés .

Système de chauffage

Habituellement, les heureux propriétaires de TTK passent par les étapes naturelles de l'évolution:

1. L'acquisition de la chaudière et la première connaissance de la joie de la chaleur apportée par lui à la maison. Ils le nourrissent de petites portions de bois de chauffage, souvent et avec plaisir.
2. Ensuite, ils essaient d'allonger le temps entre les repas. Ensuite, ils essaient d'expérimenter différents types d'aliments: ils le chauffent exclusivement avec du chêne, de l'acacia et même du charbon rare dans notre région.
3. Au final, il s'agit de comprendre que «la chaudière existe pour moi» et non «je pour la chaudière».
4. Après cela, le propriétaire de la chaudière commence à chercher une place dans la maison sous l'accumulateur de chaleur (TA).

J'ai eu plus de chance que les autres, même dans le processus de conception de la maison, j'ai prévu une place pour moi-même sous l'AT, passant cette étape initiale en toute sécurité.

En tant qu'accumulateur de chaleur, vous pouvez utiliser n'importe quel réservoir pouvant résister à la pression de votre CO (pour moi, il ne dépasse pas 1,5 kg / cm2), ou faire un chauffage indirect TA (le circuit d'eau d'un tel TA échange de la chaleur avec le circuit de la chaudière via un échangeur de chaleur supplémentaire), puis il il sera plus facile de s'insérer dans l'espace de la pièce. Ici, vous pouvez en savoir plus sur le mien.

Il convient également de tenir compte du fait que la température de l'eau dans le TA atteint souvent 94 ° C, par conséquent, le matériau à partir duquel le TA est fabriqué et le tuyau qui lui fournit le liquide de refroidissement doivent résister à ces températures.

Il n'est pas nécessaire de placer l'accumulateur de chaleur dans la chaufferie près du TTK (encore mieux à l'extérieur), il peut être monté dans n'importe quelle pièce de la maison qui vous convient ( vous pouvez même le faire ).

J'ai également dû acheter Laddomat 21 , bien qu'il était possible de le faire avec une vanne de mélange à trois voies et une pompe de circulation pour le circuit de la chaudière.

Des mitigeurs thermostatiques étaient également nécessaires pour le circuit de chauffage par le sol et le circuit des radiateurs, bien que la vie ait montré plus tard que les radiateurs en CO avec TTK et TA n'avaient pas de sens.

Il s'est avéré ne pas être superflu dans un CO avec un TTK et une chaudière à chauffage indirect , enfin, et puis sur les petites choses: un vase d'expansion, un robinet à boisseau sphérique avec un entraînement électrique du circuit TA, le circuit de la chaudière et le circuit de la chaudière. Pompes de circulation pour circuits de chaudière indirecte, chauffage au sol et radiateurs.

Automatisation

Au fur et à mesure que vous exploitez votre commandant, vous avez progressivement compris que le système, sous sa forme d'origine, présentait des défauts importants.

Il s'est avéré que les systèmes de chauffage basés sur TTK + TA, il est logique d'observer un certain nombre de conditions:

1. Il cherche à envoyer au TA uniquement la chaleur excédentaire du TTK.
2. Pour couper le TTK du reste du système de chauffage (CO) après qu'il cesse de générer de la chaleur, car après son épuisement, le TTK du générateur de chaleur se transforme en consommateur et commence à aspirer la chaleur précédemment stockée du TA.

Au début, il était nécessaire de connecter manuellement le TTK au CO lors du démarrage et de le déconnecter manuellement de celui-ci. Divisez manuellement les flux de chaleur au début du démarrage du TTK, et déjà pendant le fonctionnement de la chaudière, lorsque de la chaleur excessive se forme. De plus, le régulateur de registre d'air ordinaire était trop inertiel et ne pouvait pas faire face aux tâches qui lui étaient assignées.

Et puis il a été décidé de déplacer certaines de ses fonctions simples de contrôle de la chaudière vers les fragiles épaules de l'automatisation. L'utilisation d'une unité de commande électronique (BU) m'a évité d'effectuer de nombreuses opérations de routine. De plus, incidemment, l'unité de commande est confrontée à une tâche aussi banale que la protection du TTK contre la surchauffe, c'est-à-dire ce que fait la grande majorité des chaudières TT TT de contrôle d'usine.

Ma première unité de contrôle TTK était loin d'être parfaite.




Chaque fois que je devais corriger ou changer la logique du CO, ma tête était enflée quand j'ai regardé ce schéma et essayé de comprendre comment cela fonctionne.

Au final, avec la participation de bonnes personnes, BU a acquis la forme qu'elle a aujourd'hui, ainsi que les fonctionnalités qui me sont si nécessaires.
L'état actuel des principaux nœuds JI qui doivent être surveillés est affiché sous forme graphique à l'écran. De plus, l'écran n'est pas surchargé d'informations et il est facile à lire.
Des informations supplémentaires sur les équipements actuellement utilisés par l'unité de contrôle peuvent être obtenues à partir des LED de l'unité de relais.

Circuits

L'unité de contrôle de ma chaudière est basée sur le module Arduino Mega 2560. Le choix s'est porté sur Arduino, car il est répandu, facilement accessible, bien documenté, il y a beaucoup de leçons de programmation en ligne, une énorme communauté en ligne amicale qui aidera, racontera, enseignera.

C'est Arduino qui vous permet de mettre en œuvre les fonctionnalités de votre appareil, limitées uniquement par votre imagination. Par exemple, votre unité de contrôle peut contrôler le TTK en hiver, mais il suffit de changer le micrologiciel et de connecter le connecteur du dispositif d'alimentation à un autre groupe, et il contrôlera le système d'irrigation de votre parcelle domestique ou, par exemple, la serre. Vous ne pouvez pas faire de telles astuces avec l'unité de contrôle d'usine du TTK.

Logiciels

Mon unité de contrôle de chaudière est connectée à un service cloud , cela vous permet de surveiller à distance l'état du système et, si nécessaire, d'effectuer également des réglages à distance du fonctionnement de la chaudière et du système de chauffage dans son ensemble. Pourquoi demander la télécommande du système de chauffage, et en particulier la télécommande du TTK? Je crois que seule une personne très courageuse ne peut se permettre de laisser une chaudière en fonctionnement que sous la supervision d'une unité de contrôle coûtant un peu plus de 100 $. J'ai gagné en confiance dans la nécessité d'une surveillance à distance, tout en acquérant une expérience personnelle de huit ans dans le fonctionnement du TTK.

Ce serviceIl offre une possibilité extrêmement utile de représentation graphique des données de capteurs de température situés à des points clés du CO, qui à leur tour donnent non seulement une idée de l'état statique actuel du CO, mais également de la dynamique du développement des processus qui s'y produisent. En particulier, les données obtenues à partir de l'onglet «Graphiques» donnent une idée de l'état actuel de la JI, du bon fonctionnement de ses composants individuels conformément au programme de contrôle donné, et, contrairement aux données reçues du panneau de contrôle, donnent une idée de la dynamique de ces données, du taux de changement et de la direction du mouvement (augmentation ou diminution), ce qui est particulièrement important au moment des températures de seuil (critiques).

Que TTK ait été alimenté en eau froide par TA ou non, nous pouvons suivre à distance, rapidement le calendrier d'entrée de la chaudière, et si cette alimentation a eu le résultat attendu de protéger la chaudière de la surchauffe, nous pouvons suivre le graphique de sortie de la chaudière. Si la baisse attendue de la température de l'eau à l'entrée / sortie de la chaudière ne s'est pas produite, alors pour une raison quelconque, la vanne du circuit TA ne s'est pas ouverte et le propriétaire de la chaudière doit prendre des mesures adéquates pour protéger le TTK.

De plus, les données obtenues à partir de ces graphiques vous permettent de remarquer rapidement et d'éliminer les erreurs de l'opérateur de la chaudière commises lors du contrôle de la chaudière.

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Ainsi, les graphiques de l'onglet «Historique» permettent d'analyser le fonctionnement de l'ensemble du système au cours des périodes passées et de prédire le prochain lancement du TTK en fonction des besoins des résidents de la maison. De plus, cette vue de l'extérieur permet de mieux comprendre le système de chauffage.

Conclusion

Parfois, ils me demandent pourquoi j'ai choisi le chauffage au bois? Je réponds, j'ai juste eu de la chance de ne pas avoir de tuyau de gaz à proximité. Maintenant, je suis une personne heureuse, je ne sais pas combien coûte «du gaz pour la population», je ne participe pas à la discussion des tarifs de chauffage, ça ne me dérange pas.

Une femme ou un adolescent fera-t-il face à une chaudière à combustible solide? Je pense que oui, surtout s'il n'y a pas d'autre alternative. Après tout, ils y sont parvenus plus tôt, jusqu'à ce qu'une "dépendance au gaz" universelle se développe.

Faire face maintenant loin des pays pauvres, par exemple, l'Allemagne ou l'Espagne.

Au fait, j'ai en quelque sorte, juste au cas où (enfin, la maladie va prévaloir, ou franchement la paresse sera) installé en plus du TTK également une chaudière électrique de 45 kW, mais pendant 6 ans, je ne l'ai allumée qu'une seule fois lorsque j'ai vérifié après l'installation.

Préoccupés par moi, mes bons amis me demandent parfois: «Est-ce que tout ça ne vous dérange pas? Y avait-il un désir de tout quitter et de déménager là où il y a le chauffage central? Donc, pas un fardeau, au contraire, pour moi c'est une activité très fascinante pour la réalisation de mes besoins créatifs. Je vois, je chante terriblement, je danse mal, je n’écris pas du tout de photos, par quoi d’autre pour égayer les longues soirées d’hiver?