Котлы длительного горения на угле практически лишены недостатков, присущих обычным твердотопливным котлам (прямого горения), поэтому они могут не только стать доступной альтернативой сетевому теплоснабжению, но и заменить ранее установленное оборудование, которое технологически уже устарело.

Что собой представляют угольные котлы длительного горения для частных домов

Угольный котёл длительного горения – это современное отопительное устройство, предназначенное для выработки тепловой энергии и последующего нагрева теплоносителя путём сжигания определённых видов твёрдого топлива, в основном, таких как каменный и бурый уголь, антрацит, угольные брикеты и т. д.

Справка. Фактически приставку «длительного горения» получает любой котёл, который может поддерживать процесс интенсивного теплообразования в течение длительного периода: прогорел котёл на одной закладке топлива сутки – получил этот статус, прогорел два дня и более – дальнейший статус не меняется.

Применение и эффективность

Твердотопливные котлы не нуждаются в заблаговременном оформлении строительного проекта, поэтому их используют повсеместно – не только для формирования новой, но и для модернизации уже существующей отопительной системы в помещении (бытового, промышленного и коммерческого назначения).

Работа на угле не подразумевает зависимости от сетевых коммуникаций, поэтому такие котлы идеально подходят для частных домов, расположенных в не газифицированных районах. В таких условиях они наиболее полно раскрывают свой потенциал, т. к. при желании их можно приспособить для подготовки и нагрева воды.

КПД угольных котлов длительного горения достигает 80–87 % (против стандартных 70–75 %), но их нельзя назвать очень дешёвым вариантом обогрева.

Сравнение эффективности угольных котлов долгого горения (таблица) :

Основной ресурс	Теплота сгорания, мДж (кВт)/кг (м 3 )	Цена топлива, руб./т (м 3, кВт)	КПД	Стоимость кВт тепла, рублей
каменный уголь	22,1 (6,2)–27,6 (7,7)	6000–7000	80–87 %	1,04–1,20
уголь антрацит	28,3 (7,8)–31,1 (8,7)	8000–8500	80–87 %	1,12–1,28
природный газ	33,5 (9,3)–36,5(10)	5400–5700	90–95 %	0,60–0,64
колотые дрова	11,2 (3,1)–14,3 (4,0)	1500–1800	60–65 %	0,69–0,80
электроэнергия	3,6 (1)	2,5–4,3 (тариф)	98–99 %	2,55–4,34

Как видно из таблицы, самыми выгодными с финансовой точки зрения являются газовые котлы. При сжигании газ перерабатывается в тепловую энергию практически полностью, соответственно не приходится «впустую» оплачивать отходы, которые неизбежно образуется при сжигании любого твёрдого топлива.

Стоимость дров также ниже угля, но в долгосрочной перспективе такое отопление всё же проигрывает: поскольку древесина имеет меньшую плотность и массу, то при одинаковом объёме топки, полной загрузки дров (даже с учётом увеличения времени горения) хватает на 8–48 часов, а уголь горит до 1–7 дней.

Таким образом, можно резюмировать следующее: при отсутствии доступа к магистральному газопроводу, угольный котёл длительного горения – весьма неплохой вариант обогрева небольшого частного дома (100–150 м 2 ), тем более, что в сравнении с электрическим он действительно будет гораздо экономичнее.

Устройство и принцип работы

Принцип работы угольного котла длительного горения на примере модели Stropuva S20.

Устройство угольных котлов долгого горения в целом схоже с любыми другими твердотопливными агрегатами, но у него есть некоторые особенности:

• загрузочная камера – занимает практически всё внутреннее пространство цилиндрического корпуса, чем объясняется повышенная вместительность котла;
• вход в топку – обязательно находится в верхней трети загрузочной камеры, при этом сама дверца может располагаться как вертикально, так и горизонтально;
• воздушная камера – одновременно является и рекуператором, из-за чего воздух, находящийся в ней, нагревается и в зону горения поступает уже горячим;
• подвижный распределитель – представляет собой плоский металлический «блин», необходимый для дозирования воздуха на поверхности горения топлива;
• телескопический воздуховод – выглядит как динамически удлиняющаяся трубка, которая объединяет между собой воздушную камеру и распределитель;
• зольник – размещается стандартно в нижней части корпуса, но уже не играет роли поддувала, как в обычных котлах, поэтому должен герметично закрываться;
• дымоходный канал – имеет «ломаную» (коленную) форму, поэтому дым, проходя через него, лучше аккумулирует тепло и выводится в трубу уже остывшим;
• теплообменник – «водяная рубашка» встроена в корпус котла, она (в отличие от змеевика) по всему периметру окружает камеру сгорания и дымоходный канал.

Справка. В конструкции котлов длительного горения пиролизного типа также предусмотрено наличие вторичной камеры «дожига» раскалённых отводных (дымовых) газов. Под неё отводится место в верхней части первичной камеры сгорания или всего корпуса. КПД таких угольных котлов увеличивается до 90–95 %.

На первый взгляд может показаться, что долгий период непрерывной работы достигается за счёт увеличения загрузочной камеры, но это не совсем так.

Принцип работы подобных котлов заключается в реализации « верхнего горения »: для этого воздух подаётся не снизу – через колосниковую решётку, как в обычных котлах (прямого горения), которые функционируют на естественной тяге, а сверху – через воздуховод, с помощью принудительного нагнетания потока.

В таких условиях процесс сжигания становится полностью управляемым: он активен только в зоне подачи воздуха и почти не затрагивает основную массу топлива. Фактически горение сводится к послойному тлению (без пламени) – от верхних слоёв к нижним слоям, что обеспечивает более равномерную теплоотдачу.

Наглядный процесс длительного горения угля.

Котлы с длительностью горения одной закладки топлива до 7 суток

Отзывы о бытовых котлах долгого горения на угле: преимущества и недостатки

Учитывая трудоёмкость установки системы отопления и её стоимость, лучше не допускать ошибок в этом вопросе. Для этого важно заранее рассмотреть все плюсы и минусы технологии длительного горения, ориентируясь не только на обещания производителей, но и на отзывы реальных владельцев таких котлов.

Достоинства и недостатки угольных котлов долгого горения:

Достоинства	Недостатки
экономия ресурсов – расход угля в месяц на 20–30 % ниже, чем в привычных котлах	невозможность дозаправки – придётся ожидать полного прогорания топлива
автономность – большинство моделей не нуждаются в доступе к электроэнергии	непрерывность процесса – даже после остановки работы тление продолжится
лёгкое обслуживание – чистка требуется не так часто и занимает меньше времени	выделение котельной – устанавливать агрегат нужно в отдельной комнате
стабильность температуры – постоянный контроль исключает перегрев системы	большие габариты – и котёл, и бункер (опционально) занимает много места
поддержание экологии – в помещение не скапливается дым, угольная пыль и т. д.	низкое рабочее давление – максимум 1,6–1,8 бар (у традиционных 3–4 бар)
надёжность – простое устройство котла гарантирует защиту от частых поломок	высокая цена – сам котёл в 1,5–2 раза дороже обычного + доп. оборудование

Высокая стоимость котла длительного горения со временем нивелируется за счёт экономии угля: таким образом, его установка окупается уже через 5–6 лет.

Какой выбрать: подробно о характеристиках, на которые стоит обратить внимание

Изначально выбирать угольный котёл длительного горения нужно исходя из особенностей отапливаемого помещения (теплопотерь, площади, возможностей монтажа, региона), т. к. в случае ошибки придётся менять не только оборудование, но и всю обвязку, что повлечёт дополнительные временные и денежные затраты.

Правильно будет заранее изучить разновидности представленных на рынке устройств, а также разобраться из каких характеристик складывается цена на них.

Материал первичного теплообменника (корпуса)

Материал, из которого изготавливается первичный теплообменник, прежде всего, определяет надёжность системы, срок службы и ремонтопригодность котла:

• сталь – хорошо выдерживает перепады температуры, но склонна к коррозии;
• чугун – долговечен (срок службы не менее 25 лет), дольше остывает, продолжая греть теплоноситель, но плохо переносит колебания температуры и давления.

Повреждённый стальной корпус (толщиной от 4 мм) легко ремонтируется (сваривается), а вот хрупкий чугун, даже при малейшей трещине подлежит замене.

Многие производители комбинируют сильные стороны обоих металлов: например, выпускают котлы в стальном корпусе с чугунной камерой сжигания.

Одноконтурный или двухконтурный

В зависимости от количества контуров угольные котлы долгого горения могут распределять выработанное тепло на решение одной или нескольких задач:

• одноконтурный – предназначен исключительно для обогрева помещения, он подключается напрямую к батареям (радиаторам) и нагревает воду только для них;
• двухконтурный – имеет вспомогательный теплообменник, который отвечает за обеспечение горячего водоснабжения и нагрев воды для системы тёплых полов.

Справка. Мощность проточного нагревателя, используемого в качестве теплообменника, должна постоянно регулироваться в соответствии с расходом воды.

Поскольку интенсивность горения твёрдого топлива нельзя изменять в режиме реального времени, то выгода от угольного котла с водяным контуром весьма сомнительна . Кроме того, два теплообменника одновременно работать не могут, а частые переключения ведут к случайным поломкам и износу оборудования.

Более разумно подключить к одноконтурному котлу бойлер косвенного нагрева, который будет работать как привычный накопительный водонагреватель.

Использование долгоиграющего котла Stropuva S15 (справа) в связке с бойлеом косвенного нагрева (слева).

Минимально необходимая мощность и отапливаемая площадь

Правильно выбрать мощность угольного котла длительного горения, должна помочь подрядная организация, которая будет осуществлять монтажные работы.

Однако сделать примерный расчёт можно и самостоятельно по формуле:

Q = S × 100 , где

• Q – искомая мощность, необходимая для обогрева помещения (кВт);
• S – отапливаемая площадь (м²);
• 100 – норма мощности на единицу площади (Вт/м²).

Например, для дома площадью 120 м², Q=120×100=12000 Вт ≈ 12 кВт.

Производитель указывает мощность под самый теплотворный вид угля, предусмотренный в качестве основного топлива. Чтобы при использовании других видов топлива избежать эксплуатации оборудования на пределе возможностей, к полученному значению рекомендуется прибавить запас в 10–20 %, Q ≈ 14 кВт.

Как рассчитать необходимую мощность котла

Индивидуальный расчет, формула и корректирующие коэффициенты

КПД

Коэффициент полезного действия позволяет определить эффективность использования энергетических ресурсов по отношению к количеству полезного тепла, выделяемого агрегатом, соответственно, чем этот показатель выше – тем лучше. Тем не менее, в первую очередь нужно думать о рациональности выбора.

У котлов длительного горения КПД достигает 80–87 %. Разница в 1–2 % не сильно снизит расход топлива, а вот цены на «идеальные» модели бывают чрезмерно высокими, поэтому в случае ограниченного бюджета можно смело приобретать более скромный вариант (с округлением в меньшую сторону).

Как и каким углем лучше топить бытовой твердотопливный котел

Другие важные критерии выбора

При выборе котла длительного горения также стоит уделить внимание и другим характеристикам, от которых зависит удобство дальнейшей эксплуатации:

• степень автоматизации – полуавтоматические котлы загружаются вручную, после чего розжиг и поддержка горения идёт автоматически, а в автоматических приборах предусмотрен бункер, который также автоматизирует и подачу топлива;
• энергозависимость – автоматические угольные котлы длительного горения требуют постоянного подключения к электросети, а котлы с термомеханическим регулированием могут бесперебойно работать даже без доступа к электроэнергии;
• объём загрузочной камеры – размер топки должен соответствовать мощности, оптимальным считается показатель 3,3–5,1 л/кВт (например, для котла мощностью 25 кВт с камерой 110 л он будет равен 110/25 = 4,4 л/кВт, что считается нормой);
• другие виды топлива – почти все угольные котлы можно топить дровами и прессованными брикетами, однако некоторые модели ещё более универсальны, т. е. при желании на них можно поставить пеллетную или даже газовую горелку;
• управление и функционал – оборудование оснащается терморегулятором, погодозависимой автоматикой, системой самоочистки и GSM-модулем, а также элементами безопасности (аварийным выключателем, подрывным клапаном и пр.).

На последний пункт нужно обратить особое внимание, т. к. наиболее часто поломки происходят именно из-за недостаточной противоаварийной оснащённости.

Как топить, чтобы уголь горел как можно дольше

Правильность топки угольного долгоиграющего котла во многом зависит от наличия регулирующей автоматики и, конечно же, качества самого угля.

Какой уголь лучше использовать

Котлы с ручным обслуживанием могут работать на угле любой фракции. Но нужно учитывать, что температура газов в дымоходе при длительном горении намного ниже, чем при прямом горении: использование сырого топлива может привести к скоплению в трубе лишней влаги и образованию конденсата – чёрной тягучей жидкости с запахом дёгтя. Поэтому относительная влажность угля (как и любого другого твёрдого топлива) должна составлять не больше 15–20 %.

Справка. Оборудование с функцией автоматической подачи топлива, более чувствительно к фракции, т. к. оно изначально разрабатывалось под стандарт 5–25 мм. Кроме того, его стоит топить слабоспекаемым (тип 31 или 32) и низкозольным (до 15 %) углём, чтобы избежать появления лишнего «мусора» и снижения КПД.

Правильная топка

Топка котла длительного горения осуществляется по следующей схеме:

1. Закладка топлива – распределитель поднимается в исходное положение так, чтобы он находился чуть выше дверцы загрузки, и сразу засыпается весь уголь.
2. Растопка – сверху угля укладываются сухие щепки и бумага, после чего они поджигаются и горят при открытой верхней дверце и закрытом воздуховоде.
3. Горение – по достижению температуры в теплообменнике 50—60 °C, дверца плотно закрывается, затем открывается регулятор телескопического воздуховода.
4. Регулировка температуры – котёл автоматически выходит в оптимальный режим, но при необходимости температура корректируется заслонкой воздуховода.

По завершении полного цикла сгорания требуется удалить спекшиеся куски угля из загрузочной камеры, почистить зольник и засыпать новую партию топлива.

Как устроен котел длительного горения на угле – все за и против

Внутреннее устройство, которое имеет котел длительного горения на угле, обеспечивает бесперебойную работу от одной закладки топлива до нескольких суток. Для увеличения времени горения, производители модифицировали загрузочную камеру, дымовой канал и систему подачи воздуха.

Как работают угольные котлы с длительным горением

Классические котлы работают по типу обычной дровяной печи. Топливо быстро прогорает, наблюдаются большие теплопотери, через 3-4 часа, требуется новая закладка угля. В противоположность этому, угольный котел длительного горения, имеет модифицированную конструкцию, обеспечивающую работу в автономном режиме в течение нескольких суток и высокий КПД, до 92%.

Первые модели отопительного оборудования, имели увеличенную топочную камеру, вмещающую в 2-3 раза больше топлива. Конструкция угольного котла продолжительного горения в современном исполнении, претерпела более существенные изменения, включающие в себя:

• Топочная камера и теплообменник – в котлах часто используется вертикальная топка, окруженная теплообменником. «Водяная рубашка» лучше, чем змеевик, аккумулирует тепло, препятствует перегреву и равномерно прогревает теплоноситель. В отопительных котлах медленного горения на угле, теплообменник, также окружает дымовые каналы.
• Дымоходный канал – в классической версии котлов, разогретые в процессе сжигания топлива газы, выводятся сразу в дымоходную трубу. Модели длительного горения, имеют ломанный дымоходный канал. Разогретый дым проходит через внутреннюю систему аккумуляции тепла, и выводится в дымоход уже остывшим.
• Принцип горения – котлы длительного горения на угольном топливе, используют принцип верхнего горения. Ограниченный приток воздуха и направленность воздушных потоков, не дают топливу быстро сгорать. Скорость горения замедляется за счет того, что пламя, в буквальном смысле слова, отсутствует, уголь медленно тлеет. По этой причине, котлы данного типа, иногда называют «тлетворными».Модели с процессом горения сверху вниз, одними из первых были изготовлены латвийским производителем Stropuva. На данный момент, существует несколько отечественных моделей с высокими показателями КПД.
• Особенности конструкции – современные бытовые угольные котлы длительного горения, имеют особую конструкцию подачи воздуха. Воздушные массы поступают сверху, за счет особой телескопической трубы. По мере прогорания топлива, воздухораспределитель опускается вниз, обеспечивая равномерное распределение воздушных масс.
• Автоматика – наиболее экономичные котлы на угле длительного горения, оснащены микропроцессорным контролером. Чип подключается к системе принудительной вентиляции и дымоудаления, и комнатному термостату. Автоматика регулирует интенсивность нагрева теплоносителя, предотвращает его перегрев.

Устройство и принцип работы котла длительного горения на угле, может меняться, в зависимости от производителя. Срок службы, показатели КПД и производительность, необходимо подбирать отдельно, основываясь на теплотехнических характеристиках здания.

Как увеличить продолжительность горения угля

Котел на угле может беспрерывно гореть в течение 6-120 часов. Технические характеристики отопительного оборудования: расход и тип топлива, подробно описаны в инструкции по эксплуатации, предоставляемой производителем. Внутреннее устройство загрузочной камеры и теплообменника, специально проектируется под определенный тип угля.

Чтобы увеличить продолжительность горения, надо следовать нескольким рекомендациям:

• Строго соблюдать указания производителя, находящиеся в инструкции по эксплуатации.
• Регулярно обслуживать котел: очищать топочную камеру, теплообменник и дымоход.
• Правильно топить котел углем, учитывая особенности растопки.

Если расход угля превышает указанный производителем на 15%, котлу срочно требуется обслуживание. После чистки дымохода и теплообменника, тяговые характеристики улучшатся, а затраты топлива снизятся.
Каким углем лучше топить – сорта, фракции

Стоит еще раз подчеркнуть, для котла нужен тот вид угля, который указан производителем в технической документации. Это правило особенно важно соблюдать при эксплуатации твердотопливного оборудования, изготовленного в Европе. Отечественные агрегаты, не настолько чувствительны к качеству топлива и способны работать практически на любом топливе и штыбе, с максимальным соотношением породы и мелкой фракции 50 на 50.

Согласно рекомендациям производителя, для котла нужен следующий вид угля:

1. Каменный уголь.
2. Антрацит.

Бурый уголь, с небольшим содержанием зольного остатка, можно использовать в моделях продолжительного горения, при условии подачи предварительно подогретого воздуха в топку. Возможно применение древесного угля и топливных гранул.

Несмотря на указанные производителем характеристики, точно рассчитать количество угля на зиму не получится, по той причине, что затраты зависят от многих составляющих:

1. Длительности отопительного сезона.
2. Средней годовой температуры.
3. Качества топлива.
4. Теплотехнических показателей здания.

Приблизительный расчет потребления угля, можно сделать с помощью специальных калькуляторов или воспользовавшись услугами консультантов.

Для увеличения теплопроизводительности, для котлов большинства моделей, нужна марка угля – антрацит. Порода тяжело разгорается, но имеет лучшие показатели удельной теплоты.
Советы о том, как правильно топить

Обычные котлы работают на угле любой фракции. Оборудование с автоматической подачей топлива, чувствительно к размерам кускового топлива. Оптимальные размеры угольного отсева 5-25 мм. Современные модели, оснащенные специальной горелкой, способны работать на угольной пыли.

При использовании породы, процесс растопки осуществляется следующим образом:

• В котле разжигается небольшое количество сухих дров.
• В классических котлах, уголь засыпается после прогорания поленьев. В моделях длительного горения, сначала закладывается топливо, после этого выполняется розжиг.
• В процессе горения, от угля остается небольшое количество зольного остатка и сажи. Чтобы снизить процент отложений, рекомендуется делать послойную закладку топлива, укладывая уголь вперемешку с дровами послойно.
• При розжиге, полностью открывают шиберную заслонку, что обеспечивает достаточный приток воздуха, необходимый для горения угля. После того как топливо разгорелось, заслонку прикрывают.