Щеподробилка

Щеподробилка на бензопиле открывает серию проектов под общим названием «Зеленая энергия».

Что такое «Зеленая энергия?

Цивилизация, капитализировав (установив денежный эквивалент) большую часть энергоресурсов на земле, предлагает их населению для удовлетворения своих жизненных потребностей исключительно за деньги. Единственной, не до конца капитализированной частью энергоресурсов, которые хотя бы частично еще можно использовать «без денег» являются, так называемые, Возобновляемые Источники Энергии (ВИЭ).

Основным, циклически возобновляемым источником энергии является растительная масса, которая образно названа «Зеленой энергией».

Зеленая энергия достаточно эффективно используется в странах ЕЭС и претендует на замещение существенной доли импортируемых углеводородов для получения, прежде всего, тепла. См. видео:

Проблемы отопления древесиной.

Испокон веков в качестве основного энергетического материала для получения тепла на земле использовалась древесина.

Бурное развитие цивилизации, урбанизация стали вытеснять этот главный источник тепла. Электричество и газ, а также централизованное теплоснабжение на угле и нефтепродуктах практически вытеснило печки, а с ними и древесину, как основной теплогенерирующий источник. И только лишь небольшая часть одиноко стоящих жилищ и дач, оторванных от преобразованных цивилизацией поселков, осталась верна древнему способу отопления.

Но и тут «время» внесло свои коррективы, вытеснив, практически, теплоаккумулирующие массивные русские печи и толстые стены, и заменив теплоизоляционный и достаточно теплоемкий ограждающий слой жилищ, на низкотеплопроводный волокнистый, ячеистый или пенный материал.

Кому приходилось спасаться от стужи зимой с помощью дров, хорошо знакомы с тем, что около очага приходится практически круглосуточно «дежурить», вовремя подбрасывая в топки котлов, каминов или миниатюрных печей дрова, чтобы окончательно не выстудить жилое помещение. Топишь - тепло, прекратил топить, – замерзай!

И вот, буквально в последние десятилетия, появились механизированные и автоматизированные теплогенерирующие печи и котлы на мелкодисперсном древесном топливе: брикетах, пеллетах, щепе или опилках, теоретически решив проблему круглосуточного «дежурства» у очага.

Один из вариантов механизированного процесса генерации тепла можно представить на примере котла фирмы «Эко-варм»:

А принцип его работы можно посмотреть здесь:

Механизация и автоматизация процесса горения с бункерным питанием в таких устройствах практически обеспечили желаемые удобства и простоту в теплоснабжении загородных жилищ.

Но и тут для семей со средним достатком появились трудности, не позволяющие в полной мере порадоваться достижениями цивилизации: сами котлы оказались очень дороги, а пригодная для использования мелкодисперсная древесная масса почти недоступна по цене и возможностям доставки. Затраты на такое, технически красивое и удобное отопление на «зеленом» топливе, оказалась практически соразмерны с затратами на отопление электроэнергией и превосходят затраты при использовании природного газа.

Вот и «приплыли»: использование ВИЭ на новых технологиях оказалось выгодным только тем, кто имеет доступ к бесплатным отходам древесины и имеет возможность измельчить ее самостоятельно или по минимально возможной цене. Основную же выгоду от использования таких технологий отопления имеют производители горелок и котлов, а также те, кто производит мелкодисперсное древесное топливо «на продажу».

Постановка задачи

Глобальной задачей в рамках группы проектов «Зеленая энергия» является обеспечение возможности многократного снижения себестоимости теплоснабжения, прежде всего, в России и для тех, кто проживает (или находится в холодное время года) за пределами поселков с централизованным тепло- и энергоснабжением.

Решение этой задачи подразумевает реализацию, как минимум, двух направлений:

- Самостоятельная заготовка древесины для отопления с помощью щеподробилки на базе бензопилы с энергонакопителем (Настоящий проект);

 - Применение универсальной горелки на щепе, встраиваемой в уже имеющиеся у потребителя отопительные приборы (печи, камины, котлы на твердом и газообразном топливе). (Следующий проект).

В качестве вполне доступного вознаграждения для спонсоров этих проектов будет являться комплектация их рабочими чертежами устройств. А это позволит не только самостоятельно их воспроизвести или заказать их изготовление, но и организовать выпуск устройств «на продажу».

Назначение проекта.

При использовании предлагаемой щеподробилки  любой пользователь, имея обычную бензопилу или другой маломощный бытовой прибор на бензоприводе, в состоянии за несколько дней без посторонней помощи переработать в щепу такое количество древесины, которого хватит на весь год для отопления своего жилища.

При этом, затраты на отопление (при наличии рядом с жилищем леса или других древесных отходов) могут стать мизерными, а, в некоторых случаях, тепло для дома может оказаться, практически, бесплатным.

Обзор устройств измельчения древесины

Имеется большое количество измельчителей древесины для промышленного использования.
 (См., например, видео по ссылкам: http://www.youtube.com/watch?v=K7GWo0rcmqg; http://www.youtube.com/watch?v=SewIMbIAoIU; http://www.youtube.com/watch?v=S9CRBngBa5s ).

Указанные машины отличаются большой мощностью и производительностью, перемешаются на место работы либо автотракторной техникой, либо имеют автономный привод. Такие машины неприемлемы в индивидуальном применении, а продукт их работы приобретает весьма внушительную цену.

Маломощные «садовые» измельчители (См. обзор садовых измельчителей по ссылке: http://www.youtube.com/watch?v=AuNJ_rpTSFc) позволяют индивидуальное применение для утилизации мелких веток. Однако, они не могут «справиться» с переработкой крупных отходов древесины: толстых веток, стволов или поленьев. А электропривод таких устройств «привязывает» их использование к месту, оснащенному электропитанием, т.е. к приусадебному участку, например.

Интересна конструкция малогабаритного измельчителя древесных отходов УД-1Б (См. видео: : http://www.youtube.com/watch?v=C2IXYIFZLNs)

Указанный измельчитель имеет автономный бензопривод, колесный ход, позволяющий перемещать его с помощью легкового автомобиля в удобное для работы место, а также сравнительно небольшие габариты. При этом мощность бензопривода недостаточна для переработки крупных веток и стволов деревьев, а вся конструкция оказывается не дешевой, что ограничивает его использование семьями со средним достатком.

Описание конструкции

Бензопилы в настоящее время имеются практически, в любой семье отапливающей свое жилище с помощью дров. Кроме того, широкое распространение для работы с травяными насаждениями в загородных домах, на приусадебных участках, а также в коммунальных хозяйствах городов и поселков приобрели триммеры (ручные механизированные косилки), работающие на бензоприводе.

Таким образом, почти каждая «загородная» семья имеет в составе бытовой техники маломощный высокоскоростной бензиновый привод, передающий вращение на рабочий инструмент посредством центробежной муфты.

Поскольку бензопилы и триммеры, находящиеся в пользовании, оказываются малозагруженными и «простаивают» в кладовках большую часть года, ряд «умельцев» стали придумывать и осваивать приспособления, расширяющие возможности этой бытовой техники. Интересными с этой точки зрения являются, например,

болгарка и шлифовальная машина на приводе из бензопилы:

- а также лодочный мотор и даже самокат на приводе от бензопилы:

Принцип передачи вращения от центробежной муфты бензопилы или бензинового триммера на ротор щеподробилки использован и в нашей конструкции.

Однако, бензоприводы бытовой техники при достаточно высоких оборотах имеют, по сути, небольшую мощность, которой явно мало для того, чтобы переработать в щепу крупные части древесной массы.

Для решения этого вопроса и повышения «рабочей мощности» устройства конструкция предусматривает использование «наборного» маховичного накопителя энергии, построенного по принципу моего давнего (ровно 30 лет назад) изобретения (АС№1303465).

«Секрет» указанного изобретения заключается в том, что на общем валу могут свободно вращаться несколько дисков-маховиков, которые последовательно «раскручиваются» этим валом и накапливают, таким образом, энергию. Количество накопленной энергии (в зависимости от геометрических размеров и суммарной массы наборного маховика) может многократно превышать начальную мощность бензинового привода. Когда же на инструмент подается рабочая нагрузка, накопленная энергия «бензо- маховичного» привода передается на вал инструмента и обеспечивает преодоление «тормозящих» сил резания за пределами мощности бензинового привода.

Ниже проиллюстрирован один из вариантов конструкции щеподробилки.

На столе-раме, выполненном из профильных «квадратных» труб установлен привод бензопилы, передающий вращение на инерционный ротор посредством ременной передачи. На валу ротора на подшипниках установлен ряд дисков - маховиков, последовательно раскручивающихся валом ротора через центробежные муфты (находятся внутри дисков).

На конце вала ротора установлен ножевой диск с режущими лезвиями на торце диска.

Следует обратить внимание на то, что диски – маховики дополнительно соединены с валом обгонными муфтами, обеспечивающими передачу крутящего момента от накопленной в «раскрученных» маховиках энергии на вал, когда он замедляет свою скорость вращении от воздействия рабочей нагрузки.

Маховики закрываются разъемным кожухом. При аварийном разрушении инерционных масс от центробежных сил, кожух обеспечивает безопасность обслуживающего персонала.

Ножевой диск также защищен кожухом. Конфигурация кожуха такова, что образуемая при дроблении древесины щепа «выбрасывается» наружу центробежными силами через выгрузной патрубок. Кожух ножевого диска поворотный, за счет чего выгрузной патрубок может изменять свое пространственное положение и обеспечивать направление полученной щепы в любую сторону в плоскости ножевого диска.

Расчетные силовые характеристики привода дробилки зависят от марки использованной бензопилы и находятся в следующих пределах:

- исходная мощность привода (равна мощности примененного бензопривода)  – до 2 кВт;

- максимальная скорость вращения ножа дробилки – до 8000 об/мин;

- суммарная накопленная (мгновенная)  мощность привода  – до 10 кВт;

- время «разгона» для достижения максимальной мощности – 2…5 с.

Указанные габаритные и силовые характеристики позволяют превращать стволы диаметром до 10 см в мелкодисперсную щепу с производительностью до 2м³ в час.

Полученная на установке щепа может быть использована в качестве топлива непосредственно, для производства пеллет, мульчирования почвы и пр.

На что предполагается использовать собранные проектом средства

Спонсируемые в проект средства будут потрачены на изготовление опытного образца устройства, его опытную эксплуатацию, выявление «узких мест» в конструкции, доработку конструкторской документации.

Часть средств будет потрачено на обеспечение разработки рабочей конструкторской документации следующего проекта: «Универсальная автоматизированная горелка на щепе»

Специально для спонсоров или

Почему Вам будет выгодно «вложиться» в предлагаемый проект

Уважаемые!

Можно долго говорить о преимуществах, обсуждать недостатки щеподробилки, но все это будет совсем понятно.

Поэтому предлагаю оценить мой личный опыт и на основе него сделать свои выводы.

Вот уже более 10 лет я отапливаюсь в пригородном поселке самостоятельно, без использования теплотрасс или природного газа.

Установил котел на твердом топливе с возможностью использования газовой горелки, поставил последовательно с ним электрический котел мощностью 3 кВт. Дополнительно, как резерв, есть печка и камин.

Рядом находится лесополоса (20га), да и на приусадебных участках достаточно много древесных отходов в виде сухих веток, отходов стройматериалов, спиленных садовых деревьев и пр.

С наступлением холодов начинаю топить. При погоде до  -8°С электрокотел дает комфортную температуру, но при этом в новых тарифах и соц. нормах на электроэнергию мне приходится платить за электричество от 5 до 8 тыс. рублей в месяц.- Дорого! – Зато никаких хлопот! – Включил и забыл! А вот при наступлении морозов более -10°С приходится запускать твердотопливный котел на дровах (частично отключая электрический).

Благо, дрова бесплатные, если заготовишь летом «сушняк» из лесополосы или с садового участка. Бывает, приходится подкупать дрова (по 2 тыс. руб. за кубометр).

Итого, отопление обходится мне в 30-60 тыс. рублей в год. А если дровами топить, то еще и дежурить у котла надо круглосуточно, подбрасывая  в топку поленья через полтора-два часа. Ничего страшного, конечно, но к старости – тяжеловато, кучи мусора около котла, да и семейный бюджет улетает в топку!

И это при всем при том, что существуют автоматические котлы или горелки на щепе или пеллетах, а вокруг «море» сухой древесины, засоряющей среду обитания, и, практически, бесплатной, если самому заняться ее сбором и переработкой.

Имея бензопилу и приспособление в виде предложенной настоящим проектом щеподробилки, можно осуществить эту «задумку» и запастись нужным количеством «бесплатной» щепы, превратив процесс отопления в приятную и малозатратную процедуру.

По расчетам, себестоимость предложенной щеподробилки при заказе по чертежам (предлагаемым в качестве вознаграждения активным спонсорам) составит от 1 до 5 тыс. рублей. А бензопилы – нередкое явление среди людей, живущих за пределами населенных пунктов.

Вторым проектом в серии «Зеленая энергия» предполагается предложение универсальной горелки на щепе, которую можно будет «вставлять» в топку любого котла или на место загрузочной дверцы печи любой конструкции.

Предполагается использовать для этой горелки дешевые комплектующие и детали, позволяющие воспроизвести эту горелку на месте эксплуатации, затратив при этом не более 10 тыс. рублей. (Как это сделать – мой конструкторский секрет, которым я поделюсь с активными спонсорами в следующем проекте).

Итак, имея бензопилу, щеподробилку и универсальную горелку на щепе, потенциальные пользователи, живущие неподалеку от лесных насаждений, в состоянии будут автоматизировать процесс отопление жилища на бесплатном для них топливе. Все это будет напоминать отопление в газифицированных домах, только вместо коммунальных расчетов за газ, необходимо будет в летний период самостоятельно заготовить щепу из отходов древесины.

Сравнительный анализ «стандартных» видов отопления и отопления щепой на принципах проекта «Зеленая энергия»

Способ отопления	Затраты на оборудование и реконструкцию*,       руб./год.	Затраты       на топливо**, руб./мес.(руб./год)	Затраты           личного        времени на  обеспечение      процесса  отопления в отопительный       сезон	Годовая      сумма    затрат на отопление,   тыс. руб.
Централизованное   теплоснабжение	-	2500    (15000)	-	15
Газифицированное   теплоснабжение	12000	1   500      (12000)	До 30 мин в           день	24
Электрическое              отопление	3000	5000      (40000)	-	43
Отопление      покупными    пеллетами или        щепой	8000	1500    (12000)	До 30 мин          в день	20
Отопление покупным углем      или дровами	2500	1000      (8000)	От 1 до 3 часов в сутки	10,5
Отопление    самодельной       щепой с использованием универсальной         горелки	2000	-	До 30 мин. в      день +      летняя заготовка 5-10 рабочих        дней   (40-80 час.)	2

Примечание:

*Затраты на обустройство или реконструкцию подразумевают оплату проекта газификации и газификацию жилища, закупку оборудования (электрокотлы с системой водяного отопления; или электрокалориферы, радиаторы с реконструкцией электропроводки; пеллетные котлы с системой передачи тепла в помещения и т.п), установку современных котлов на твердом топливе или печей, каминов и др. оборудования.
Принято, что эти затраты должны окупиться в течение 5 лет, поэтому в графе указана 1/5 часть общей суммы затрат.

**Затраты представлены на отопление 100 кв. метров жилой площади по усредненным ценам и тарифам из расчета на 1 месяц отопительного сезона, который реально составляет 6-8 месяцев в зависимости от возможностей потребителей.

Вышеприведенная сравнительная таблица не может претендовать на абсолютную правоту и объективность анализа.

Пользователи услугами теплоснабжения могут самостоятельно представить для себя уровень затрат по своему опыту и расчетным документам.

Однако очевидно, что реализация проектов «Зеленая энергия» дает возможность потребителям сократить затраты на отопление не менее, чем в 5 раз.

Выбор за Вами!