Выбираем котлы отопления на угле: особенности работы, выбор топлива, популярные модели

Принцип работы котла длительного горения

Котлы на твердом топливе появились сравнительно давно, но все они, независимо от модели и производителя, имели один существенный недостаток. Топливо приходилось постоянно добавлять, по мере того, как оно сгорало. Это было малоэффективно и не экономично. Такая ситуация продолжалась ровно до 2000 года, пока компания Stropuva не нашла способ устранения этой проблемы. Именно инженеру Эдмунтасу Штропайтис мы обязаны таким изобретением, как котел длительного горения.
На сегодняшний день это наиболее практичное и функциональное устройство для обогрева частного дома или дачи, уровень производительности которого достигает 70, а иногда и 100%. Но, в отличие от классических пиролизных котлов, которые также отличаются хорошим КПД, такие агрегаты могут поддерживать тепло в течение 7 суток всего лишь на одной партии топлива!

В чем же его основные технические особенности и за счет чего этот прибор так экономичен и эффективен?

Устройство котла длительного горения

Принцип работы твердотопливного котла длительного горения похож на пиролизные агрегаты. Основное тепло образуется не от сгорания дров или угля, а от газификации твердого топлива. Процесс горения происходит в закрытом пространстве, откуда через специальную телескопическую трубу, высвобождается древесный газ.

После этого, газ направляется в сопло грелки, где происходит диффузия (смешивание) с вторичным воздухом, закаченным вентилятором. Таким образом, беспрерывный процесс будет происходить до тех пор, пока полностью не сгорят угли или дрова. При этом температура горения порой достигает 1200 градусов.

Внутренне устройство котла длительного горения

Эффективность такого принципа заключается именно в том, что твердое топливо расходуется очень медленно, по мере необходимости, что существенно увеличивает экономичность такого отопительного прибора. Но не только высокая производительность является преимуществом такой конструкции.

Как правило, вся суть долгоиграющего горения заключается в том, что прогорает одновременно не вся закладка угля или дров, а только верхний слой. Из-за того, что воздух подается сверху, а не снизу, прогорание топлива происходит постепенно, в верхнем его слое.

Принцип длительного горения

Когда этот слой сгорает, включается подача воздуха, причем ровно столько, сколько нужно для сгорания верхнего слоя. Это и обеспечивает такую продолжительность горения и возможность контроля над процессом.

Следует сказать, что такой вариант отопительного прибора приемлем исключительно в качестве отопительной системы. Если вам необходимо продумать систему нагрева воды для бытовых нужд, то следует искать другие варианты.

Если же вариант подбирается именно для отопления большого дома, то такой аппарат является отличной альтернативой электрическим и газовым приборам.

Способы экономии угля

Расход угля на протяжении отопительного сезона большой, поэтому владельцы домов хотят уменьшить его. Существует несколько способов, помогающих немного сэкономить:

1. Утеплить окна и исключить попадание холодного воздуха через другие щели. Благодаря этому в помещении будет тепло, если котел работает в умеренном режиме.
2. Проведение качественного отопления по всему дому также экономит топливо, поскольку в комнатах будет оптимальная температура.
3. Разрешается пересеивать остатки горения, которые регулярно извлекаются из зольника. В них часто находятся куски угля, которые можно повторно загружать в топку. Однако необходимо тщательно перебирать отходы, поскольку те, что непригодны к горению, будут ухудшать процесс и снижать КПД новой порции топлива.
4. В процессе горения необходимо контролировать подачу воздуха. При слишком сильной тяге уголь перегорает быстрее, поэтому требуется повторная закладка. При этом теплее в доме не становится, так как значительная часть тепла теряется из-за усиленной тяги.

1. Утеплить окна и исключить попадание холодного воздуха через другие щели. Благодаря этому в помещении будет тепло, если котел работает в умеренном режиме.
2. Проведение качественного отопления по всему дому также экономит топливо, поскольку в комнатах будет оптимальная температура.
3. Разрешается пересеивать остатки горения, которые регулярно извлекаются из зольника. В них часто находятся куски угля, которые можно повторно загружать в топку. Однако необходимо тщательно перебирать отходы, поскольку те, что непригодны к горению, будут ухудшать процесс и снижать КПД новой порции топлива.
4. В процессе горения необходимо контролировать подачу воздуха. При слишком сильной тяге уголь перегорает быстрее, поэтому требуется повторная закладка. При этом теплее в доме не становится, так как значительная часть тепла теряется из-за усиленной тяги.

Некоторые вовсе убирают задвижку, ошибочно предполагая, что это поможет быстрее прогреть помещение. Вследствие этого уголь сгорает моментально, а тепла в доме нет. Если ни один из способов не помог сократить количество используемого топлива и в комнатах по-прежнему прохладно, рекомендуется еще раз проверить все окна и двери, а также исключить возможность попадания холодного воздуха через отверстия в полах. Довольно часто они незаметны под плинтусами и не позволяют добиться оптимального температурного режима.

Чем оборудованы современные котлы

Большинство моделей отечественного и зарубежного производителя оборудованы теплоизоляцией, которая способствует уменьшению потерь тепла. В таких котлах оснащенный вентилятором блок управления нередко заменяет автоматический регулятор тяги.

Для регулировки интенсивности горения можно выбрать автоматический или ручной регулятор подачи воздуха в камеру сгорания. Маломощные котлы с ручной регулировкой удобны в работе тем, что позволяют регулировать тягу в соответствии с выбранным температурным режимом.

Большим спросом пользуются и двухконтурные твердотопливные котлы, выполняющие одновременно две функции: обогревая помещения дома и обеспечивая его жильцов горячей водой. При выборе устройства стоить определить для себя: будет ли он основным или вспомогательным элементом системы.

Схема: работа твердотопливного котла

Если ориентироваться на стоимость твердотопливного котла, то лучше отдавать предпочтение агрегатам зарубежных производителей в среднем ценовом сегменте. Существенным отличием от дорогостоящих аналогов будет только отсутствие в них сложной электроники.

Ее основная задача — контролировать процесс горения с учетом температуры внутренних помещений и наружного воздуха, упрощая тем самым эксплуатацию агрегата.

Рейтинг комбинированных котлов

Большое количество различных моделей порой вызывает сложности в выборе даже у специалистов, не говоря уже о простых покупателях, поэтому публикуем топ-5 моделей. Для наглядности сведём данные в таблицу.

Таблица 1. Лучшие модели 2018-2019 года

Внешний вид котла Protherm Бизон 40 NL

Лучшие известные производители и модели с ценами

Российский рынок климатического оборудования насыщен угольными котлами, как отечественного, так и западного производства. Причем, российские модификации имеют лучшее соотношение «цена-качество».

Котел Protherm Бобёр 20 DLO

Тем не менее, в настоящее время самыми функциональными с автоматическим режимом работы являются угольные агрегаты европейских компаний.

Например, популярными моделями угольных котлов, на 200 м2 площади, по мнению покупателей, в 2022 году стали следующие модели:

1. ZOTA «Master» 20, стоимость по состоянию на 01.01.2020 г. — 31.889 руб.
2. Protherm «Бобёр» 20 DLO, стоимость по состоянию на 01.01.2020г. — 38.440 руб.
3. Bosch «Solid» 2000 B SFU 12, стоимость по состоянию на 01.01.2020 г. — 51.430 руб.
4. Stropuva S15U, стоимость по состоянию на 01.01.2020 г. — 39.789 руб.
5. Buderus «Logano» S181-15 E, стоимость по состоянию на 01.01.2020 г. — 258.800 руб.
6. Теплодар «Куппер» ОК 20, стоимость по состоянию на 01.01.2020 г. — 28.340 руб.
7. Термокрафт «Uragan» Prof 22, стоимость по состоянию на 01.01.2020 г. — 34.650 руб.

Принцип работы оборудования

Рабочий процесс основывается на сгорании топлива в соответствующей камере

Важно отметить, что в качестве топлива могут использоваться разные материалы. Например, для комбинированного котла дрова и уголь не являются единственными источниками энергии

Такие модели могут принимать брикеты, гранулы, шелуху и стружку. Но для этого необходимо, чтобы конструкция камеры была ориентирована на работу с другими видами твердого топлива.

Независимо от типа потребляемого сырья, топка выделяет тепловую энергию, которая может непосредственно конвертироваться в горячие потоки воздуха, либо уходить в теплообменник для нагрева воды. Если используется котел на угле, то процесс горения будет долгим, а потенциал тепловой энергии высоким. И напротив, сухие дрова низкой плотности или брикеты со стружкой сгорают быстро, оставляя небольшой объем тепла, но много пепла и золы.

Какой уголь выбирать для топки?

Что такое уголь? Это продукт растительного происхождения, в состав которого входят углероды и негорючие примеси. Именно они образуют после прогорания золу и шлакообразные вещества. Соотношение двух компонентов везде разное. Именно оно, а также «возраст» природного топлива определяет марку угля. Специалисты различают несколько разновидностей.

Самый «молодой» вид угля — лингит. Он имеет довольно рыхлую структуру. Если взять в руки комок лингита, он быстро рассыплется и потеряет форму. Такой уголь чаще всего используется в тепловых электростанциях, а вот для отопления дома лингит не подходит.

Кроме лингита добываются еще и бурый, каменный уголь, антрацит — самые древние отложения углеродов. Все разновидности имеют разный уровень влажности. В буром угле, например, влажность составляет 50%, в антраците ее порог не превышает 7%. Поэтому антрацит имеет самую высокую удельную теплоту. Ее показатели составляют 9 тыс. ккал/кг. Меньший показатель у каменного угля — 5,5 ккал/кг. У бурой разновидности удельная теплота составляет всего 3 ккал/кг. Учитывая все это, легко понять, какой вид топлива приобретать для протапливания дома.

Автоматические котлы

Предлагаемые на современном рынке автоматические угольные котлы длительного горения сконструированы по принципу пеллетных установок. Их особенность – наличие горелочного устройства и бункера для загрузки запаса горючего. Устройство теплообменной части агрегатов повторяет конструкцию их традиционных «собратьев», для передачи тепла применяется жаротрубный теплообменник либо другая многоходовая конструкция.

Главная особенность – горелка ретортного типа. Она состоит из чаши – реторты, подающего шнека с редуктором и электродвигателем, и вентилятора для нагнетания воздуха.Уголь из бункера попадет в приемное отверстие шнековой подачи, которая перемещает его в чашу. Последняя имеет боковые щели для поступления воздуха, нагнетаемого вентилятором.

Такой котел на угле полностью автоматизирован начиная от операции электророзжига и заканчивая управлением интенсивностью горения. Продолжительность работы агрегата не ограничена запасом топлива, который можно пополнять, подсыпая его в бункер на ходу. Только периодичность обслуживания и чистки требует остановки котла 1 раз в неделю.

Ярким представителем этого вида отопителей является автоматический угольный котел бренда Heiztechnik, оборудованный кроме основных узлов контуром для подачи ГВС, циркуляционным насосом и программируемым контроллером с возможностью подключения внешних терморегуляторов. Контроллер управляет работой горелки и может остановить ее в любой момент, что для твердотопливных агрегатов – существенное достоинство. Еще один плюс – возможность в короткие сроки поставить колосниковую решетку, снять горелку и продолжать работу традиционным прямым сжиганием горючего в топке. КПД агрегата декларируется заводом – изготовителем на уровне 88%.

Недостатки угольного котла со шнековой горелкой – это его высокая стоимость и требовательность к качеству горючего. Требования производителя Heiztechnik следующие:

• крупность фракции – не выше 25 мм;
• влажность – до 10%;
• содержание пыли в топливе – не более 20%;
• уголь для автоматических котлов – среднекоксующийся, тип 31 или 32, не выше.

Как правильно растапливать

Алгоритм действий выглядит так:

1. Требуется внизу топки расположить листы сухой бумаги. Затем, небольшой слой щепок древесины, поленья, желательно плодовых сортов. Для ускорения возгорания требуется расположить их пирамидкой.
2. Поджечь бумагу. После чего закрыть дверцу, но оставить открытым вентиляционное отверстие. За счет которого можно регулировать скорость сгорания дров. Причем, в зависимости от объема кислорода топливо будет сгорать быстрее или медленнее.
3. После полного сгорания дров нужно на получившуюся кучку золы расположить слой небольшого угля, до 15см.
4. Когда он в достаточной степени сгорит можно насыпать сверху более крупный минерал в виде подушки. Высота может достигать 60 см. Перед этим, обязательно раздвиньте горячие камни, чтобы уголь не спекался.

Если использовать недостаточного качества топливо, то может наблюдаться его коксование. Поэтому, если не уверены в качестве приобретенного сырья, кладите его в виде сэндвича, перемешивая с дровами. Несколько слоев поленьев, последовательно смешанных с камнем, дают возможность достаточно разогреть установке и отдать в помещения жар.

Преимущества котлов данного типа

Как уже было сказано выше, современный котел на угольном топливе имеет много общего с классической русской печью. Но если жарко натопленный кирпичный очаг прогревает воздух в доме напрямую, то угольный котел нагревает воду, которая потом циркулирует по радиаторной системе отапливаемого помещения.

Во всем остальном твердотопливные котлы для отопления частного дома воплотили универсальность исконной русской предшественницы. К примеру, они неприхотливы в выборе горючего материала и позволяют зарядить дрова, брикеты, пеллеты, опилки, отходы бумаги, ветошь, что само по себе является неплохой идеей для утилизации горючего мусора.

С другой стороны, конечно, эксплуатация котла на «подножном» топливе требует большего контроля: придется следить за показаниями приборов и чаще пополнять бак. А поскольку такое сырье горит неравномерно, то в радиаторной системе возможны и перепады температуры. Не говоря уже о том, что неприспособленный в качестве топлива мусор оставляет нагар и сажу, которые надо очищать.

Поэтому, не смотря на обилие бросового топлива, рачительные (читай ленивые) владельцы приобретают большой запас угля длительного горения. На таком источнике тепла печь может работать несколько суток, не требуя дополнительного обслуживания, чистки и даже дозаправки.

В отличие от русской печи, которая требует соблюдения определенной технологии растопки, угольный котел предельно прост в использовании – достаточно открыть топку и подкинуть уголь внутрь

Эта операция требует минимум предосторожностей, особенности установки и эксплуатации угольного котла подразумевают, что все потенциально опасные процессы контролируются в автоматическом режиме

Еще одно преимущество угольного котла – это высокое КПД, причем применение современных энергосберегающих технологий повысило производительность новых твердотопливных котлов вдвое по сравнению с угольными печками старого образца.

Конечно, для городского жителя, избалованного централизованным отоплением и водоснабжением, необходимость время от времени загружать бак может показаться утомительной, но только на первый взгляд. Почти все современные котлы, функционирующие на угле, максимально используют возможности одной загрузки, а контроль температуры осуществляют системы датчиков и устройства подачи воздуха.

Благодаря высокой эффективности и безопасности котлы на угольном топливе с успехом используются для отопления коттеджей и дач, жилых домов и офисов. Но, конечно, идеальное применение угольное оборудование находит в частном жилом строительстве, где его поверхность можно использовать еще и для разогрева пищи.

Особенности установки

Для монтажа угольного оборудования выделяют отдельное помещение. В комнате должны быть хорошая вентиляция, качественно устроенный дымоход. Для самого котла часто приходится делать дополнительное укрепленное основание, поскольку вес прибора может превышать 300 кг.

Пол должен быть покрыт негорючим материалом. Самые простые варианты – это бетонная заливка или стальные листы, положенные поверх имеющегося покрытия. Для отделки стен тоже применяется аналогичный материал. При установке котла нужно выбрать и место для хранения угля.

Критерии выбора котлов на твердом топливе длительного горения

С общей классификацией котлов на твердом горючем мы уже ознакомились. Пришло время рассмотреть критерии, по которым владельцы частных домов определяют оптимально подходящие варианты агрегатов для монтажа систем обогрева. Ознакомившись с последующими разделами, вы узнаете, как правильно выбрать твердотопливный котел длительного горения для своего жилья.

Вид топлива

Первым делом вы должны определиться с тем, какое горючее будет использоваться для отопления. Исходите из того, какой вид топлива удобнее покупать и завозить. Если у вас имеется заготовленная древесина, будет разумно приобрести котел на дровах. Владельцам коттеджей, где нет деревьев, можно порекомендовать отопление пеллетами. Угольные котлы подойдут тем, кто имеет возможность на выгодных условиях заказывать качественное топливо. Системы отопления на опилках, как правило, используются для обогрева объектов, занимающихся обработкой древесины.

Мощность котла

Чтобы определить необходимую мощность отопительной системы, нужно произвести простые математические вычисления. Рассчитайте общий объем помещений, которые собираетесь отапливать. Полученная цифра поможет вам найти в широком ассортименте твердотопливных котлов длительного сгорания модель с соответствующими параметрами. Имейте в виду: всегда нужно обеспечивать запас мощности, чтобы при сильном зимнем морозе в доме не было холодно.

Вес устройства

При выборе твердотопливного котла длительного сгорания для обогрева частного дома параметр массы принимается во внимание, лишь если владелец намеревается закрепить купленный агрегат на стене. Согласно государственным стандартам, установленным газовой службой России, такой способ монтажа допускается для отопительных котлов объемом менее 100 литров

Объем загрузочной камеры

Этот параметр характеризует соотношение объема закладываемого топлива с мощностью отопительного агрегата. Чем больше горючего умещается в загрузочной камере, тем реже вам придется пополнять запас дров/углей/пеллет. Для стальных котлов отношение этих величин составляет 1,6-2,6 л/кВт. Чугунные отопительные агрегаты расходуют топливо в меньших количествах – 1,1-1,4 л/кВт.

Общий объем загрузочной камеры поможет вам примерно оценить возможности котла. Заполнить ее на 100% вам не удастся в любом случае. Куда большее значение имеет полезный объем загрузочной камеры. Эта величина отображает фактическое количество топлива, которое вы сможете загрузить в камеру сгорания. Чтобы определить ее, нужно знать принцип сжигания горючего выбранного котла и способ загрузки топлива (верхний или передний).

Коэффициент полезного действия котла

Один из самых главных параметров для любого твердотопливного отопительного агрегата длительного сгорания. Цифра, выражающая КПД котла, характеризует ту часть вырабатываемой тепловой энергии, которая реально расходуется на отопление жилья. Выбирая агрегат с высоким коэффициентом полезного действия, вы сможете снизить требования к мощности. Низкий КПД подразумевает лишний расход тепла, поэтому вам придется добавлять больше горючего, чтобы поддерживать приемлемую температуру в доме.

Материалы для изготовления корпуса

Производители выпускают отопительные агрегаты в корпусах из различных материалов.

Стальные

Котлы твердотопливные в корпусе из стали
Недорогие варианты выполняются из тонких листов. Качественные котлы изготовлены из жаропрочного или высокоуглеродистого металла толщиной 4 мм. К преимуществам котлов в стальном корпусе относятся:

• выдерживание колебаний температуры и давления;
• простота транспортировки и монтажа;
• ремонтопригодность – трещины обрабатываются сварочным аппаратом.

Недостатками аппаратов являются риски коррозии теплообменника, истончение и прогорание стенок, отсутствие возможности увеличения мощности.

Чугунные

Корпус изготовлен из чугуна, срок службы которого более 25 лет
Котел в чугунном корпусе изготавливается на основе литых пластин, соединенных болтовым способом. Стыки деталей обрабатываются жаростойким герметиком. Благодаря конструкции можно добавлять секции для повышения мощности. К преимуществам котельных установок относятся:

• стойкость к коррозии;
• длительная эксплуатация – около 50 лет;
• теплоемкость за счет свойств чугуна и небольшого теплообменника;
• ремонтопригодность – достаточно заменить или добавить секцию.

Минусы чугунного корпуса – растрескивание при температурных колебаниях, небольшой КПД и одноходовый теплообменник.

Пиролизные системы

Ученые давно заметили, что при сгорании любого твердого топлива выделяется углекислый газ, которые можно использовать как дополнительное топливо. Такой процесс и получил название пиролиз. При сгорании дров такого газа выделяется довольно много. поэтому дровяные пиролизные котлы и получили такое широкое распространение.

Принцип действия таких устройств довольно прост. В первую камеру топки помещается топливо. При малом поступлении воздуха дрова тлеют и высвобождают пиролизный газ. который поступает во вторую камеру. Здесь газ сжигается и нагревает теплоноситель системы отопления дома.

Такое устройство позволяет существенно повысить эффективность дровяного котла. Коэффициент полезного действия таких устройств доходит до значения в 90 % и выше. Кроме этого, пиролизные котлы длительного горения обладают и другими преимуществами, а именно:

• топливо сгорает практически полностью. Нет необходимости постоянно удалять многочисленные продукты горения;
• увеличивается время работы котла на одной закладки. Достаточно «подкидывать» дрова в топку один раз в 15 часов;
• значительно уменьшается расход топлива, что влечет за собой экономию на отоплении дома;
• устройства экологически безопасны. Во время сгорания пиролизного газа в атмосферу не выпускаются вредные вещества. При их сгорании получаются углекислый газ и водяные пары;
• появляется возможность полного контроля над температурой горения;
• пиролизные дровяные котлы длительного горения неприхотливы в обслуживании.

Но, несмотря на все свои преимущества, пиролизное оборудование не лишено и недостатков. Среди них можно выделить следующие:

• пиролизные котлы довольно дорогое оборудование. Многим семья оно может быть просто не по карману. Но зато такие устройства позволят сэкономить на отоплении дома, что компенсирует затраты на покупку оборудования;
• котлы обладают большим весом и внушительными габаритами, из-за своего сложного устройства;
• довольно требовательны к качеству топлива. Дрова должны быть сухими, от этого зависит КПД устройства;
• потребность в постоянной подаче электроэнергии. В составе устройства имеются нагнетательные вентиляторы, которые нуждаются в электричестве.

Высокая стоимость пиролизных отопительных котлов длительного горения значительно снижает их популярность. Но многие мастера самостоятельно изготавливают такие устройства. Схемы и чертежи можно легко найти в интернете.

Топливные брикеты

По своему составу этот вид топлива схож с пеллетами, но выглядит несколько иначе: брикеты крупнее и могут быть не только цилиндрической, но и любой другой правильной формы. Исходным сырьём служит всё та же щепа, опилки, стружка. Также широко применяются органические остатки растительных культур, выращиваемых в сельском хозяйстве.

Некоторые виды топливных брикетов производятся исключительно из сухих сосновых иголок. Пожалуй, это единственный вариант их полезного применения

Топливным брикетам свойственны те же преимущества и недостатки, что и пеллетам. Главное отличие по-прежнему вытекает из размеров: брикеты плохо подходят для автоматической загрузки, поэтому помещаются в топку вручную. Изделия эстетичного вида приобрели популярность у владельцев каминов и декоративных печей благодаря почти полному отсутствию дыма при сгорании.

Топливные брикеты выпускаются в различных стандартах:

Pini-kay

Хотя фирма со схожим названием уже закрылась, внедрённая технология процветает. Брикеты имеют тёмный цвет и шестигранную форму с центральным каналом. Давление при формовке – до 1100 бар + воздействие высокой температуры. Лучшие характеристики и высокая цена.

RUF

В народе – «кирпичи». Эти брикеты и впрямь сделаны в виде небольших параллелепипедов. Формуются при давлении до 300 бар.

Цилиндрическая форма

Иногда с продольным отверстием. Рабочее давление – до 600 бар.