Угольные автоматические котлы для отопления частного дома
В районах, где использовать в качестве топлива уголь экономически выгодно и его доступность не вызывает сомнений, сдерживало распространение угольных котлов боязнь превратиться в кочегара, постоянно подкидывающего уголь в топку. Появление современных котлов, где уровень развития автоматики может избавить пользователя от обслуживания котельного оборудования увеличил интерес к этим агрегатам.
Принцип работы автоматических угольных котлов
В устройстве и принципе действия современных автоматизированных котлов важно разобраться даже не имея интереса, ведь эти знания помогут определиться с моделью. Для того, чтобы угольный котел и основанная на нем система обогрева и ГВС могли работать длительное время автономно, безопасно и экономически эффективно должны быть автоматизированы следующие процессы:
- загрузка порций угля или другого топлива;
- уборка золы из зоны горения в накопитель;
- подача воздуха от вентилятора наддува к горелке должна регулироваться;
- температура в разных комнатах соответствовала заданной;
- теплый пол нагрет как задано;
- горячая вода доступна во всех точках разбора;
- циркуляционные насосы и смесительные клапана правильно направляют теплоноситель и теплую воду.
Функция пользователя состоит в выборе режима работы (установка приоритета или расписания), либо температуры теплоносителя, либо температуры в каждой комнате. Динамические процессы, зависящие от смены погоды, расхода воды, количества и качества топлива, поступления воздуха отлеживаются и интерпретируются процессором. Полный набор опций автоматического угольного котла стоит дорого, поэтому часто автоматизируют только наиболее трудоемкие процессы: загрузку топлива и наддув воздуха.
Принцип работы самого котла не изменился: через поддувало кислород поступает в горящий уголь, поддерживая горение, отработанные газы уходят в дымоход. Тепловая энергия разогревает теплоноситель, находящийся в емкости вокруг горящего угля, и носитель по трубам уходит к радиаторам. Отдав тепло жидкость возвращается в котел для разогрева.
Варианта горения угля два
- Классический. Уголь сгорает, а пиролизные газы уходят в атмосферу.
- Пиролизный. Отводящиеся газы насыщают кислородом и дожигаются, повышая тем самым КПД котла и увеличивая время прогорания одной порции угля минимум в два раза, но и стоимость пиролизных моделей также минимум в два раза выше.
Конструктивно котел тоже традиционен. При классическом горении угля одна топка, уголь горит на колосниках, снизу подается воздух естественным путем. Его уровень регулирует дверца поддувала, отводящиеся газы регулируются заслонкой дымохода. Корпус котла, он же емкость с теплоносителем, окружает горящий уголь. При пиролизном варианте над классической топкой размещается система принудительной подачи воздуха для дожигания газов и твердых частиц в них, поэтому хорошо работающий такой котел не дымит.
Реализаций угольных котлов с разным уровнем автоматизации на рынке множество.
Система подачи топлива
Самым трудоемким и достаточно грязным делом при эксплуатации угольных котлов с автоматической подачей является загрузка в него топлива. Автоматизировав этот процесс, уже можно обеспечить себе наполнение бункера не чаще чем раз в неделю. Если же бюджет позволяет автоматизировать подачу угля в бункер котла из сезонного склада, это сделает жизнь в доме комфортной весь отопительный период.
В угольных котлах получили две разновидности конструкций системы автоматической подачи угля: шнековая и барабанного типа.
Бункер с углем для загрузки пиролизного (а часто и классического) котла установлен сбоку котла. В низу короб оснащен шнеком, который вращается электродвигателем по команде компьютера при работе в автоматическом режиме или от кнопки – в ручном. Продолжительность работы двигателя задает компьютер определяя тем самым порции угля, загружаемого в котел. Одновременно включается наддув для управления процессом горения.
Котел с такой автоматизацией сохраняет высокий КПД при колебаниях номинальной мощности от 30% до 100%, с заполнением бункера до 1 раза в неделю, эффективно отрабатывая изменения погоды и установки пользователя. Заполнение бункера углем высокого качества (фракцией от 5 мм до 25 мм) в зависимости от модели необходимо раз в неделю.
В котлах классического горения бункер с углем часто размещается над котлом и автоматическая загрузка происходит с помощью барабана (вращающегося колосника). Он, вращаясь вокруг собственной, оси поставляет порцию твердого топлива в топку. После прогорания шлак и зола падают в накопитель. В этом случае требования к топливу ниже, а конкретных конструктивных решений для автоматизации таких котлов много.
Удаление золы
Вторая неприятная процедура после загрузки угля в бункер — это удаление шлака. Спекшейся корки и очистка от золы накопителя. Если котел не завязан транспортером с сезонным складом топлива, желательно, чтобы обе процедуры происходили с одинаковым циклом – один раз в неделю. Модели с самоочисткой все равно требуют внимания, но уже каждые 4-6 недель.
На количество золы в накопителя впрямую влияет такое качество угля как зольность. Котлы прямого горения не слишком требовательны к качеству топлива и могут топиться даже бытовым мусором. Но золоудаление придется делать чаще, а заявленные характеристики может дать на угле с влажностью ниже 30% и зольностью меньше 25%.
Пиролизные котлы кроме пониженной влажности до 20% а также зольности меньше 15% требуют и определенного размера фракций угля от 5 мм до 25 мм. Отклонение от этих требований снижает характеристики агрегата и увеличивает количество золы. Часть не сгоревшего угля может быть использована вторично после просеивания золы накопителя
Автоматический розжиг котлов при помощи жидкостей. Удаление из их накопителя золы не вручную и самоочистка горелок. Могут быть предложены как дополнительные опции к очень дорогим проектам котлов и достаточно редки. Рассчитывать на систему самоочистки в угольных моделях, в отличие от пеллетных, не стоит.
Отзывы о бытовых угольных котлах с автоматической подачей
| Преимущества | Недостатки |
| Правильно автоматизированный процесс горения позволяет углю прогорать почти в три раза медленнее дров или пеллет. | Стоимость бюджетных котлов с набором простейших опций близка к стоимости угольных котлов длительного горения от ведущих производителей или вполне оснащенных газовых агрегатов высшей ценовой категории. |
| Такие котлы требуют минимум вмешательства со стороны человека, одной загрузки угля при самых небольших бункерах достаточно для работы на протяжении 3-5 дней, в случае с объемными бункерами – до 1-3 недель или целого отопительного сезона, если осуществляется дополнительная автоматическая подача топлива в бункер из внешнего хранилища. | Бункеры автоматических угольных котлов редко герметично изолированны от внешней среды, иногда даже не оснащены крышкой. Поэтому для объем угля заполненного бункера издает стойкий запах. Желательно и вовсе отдельно стоящее хранилище топлива и котельной от жилого дома. Дым, угольная пыль, запах загрязняют окружающее пространство. |
| Управление и конструкция котлов даже с крайне продвинутой автоматикой интуитивно понятны, а устройство обычных котлов мало отличается от печки. | Все автоматические угольные котлы исключительно энергозависимые, то есть для работы требуют подключения к электросети. |
| Угольные котлы всеядны, даже пиролизные, в случае необходимости, могут сжигать любое твердое топливо, но КПД и мощность в таком случае несут значительные потери (КПД на 20%, мощность до 20%-40% от номинала). | Зависимость от качества угля, например, топливо большой фракции попросту не сможет транспортироваться в топочную камеру и заблокирует систему подачи. |
| На базе автоматического угольного котла можно создать полностью автономную систему отопления, особенно при наличии альтернативных источников электроэнергии. |
На что обратить внимание при выборе
В таблице ниже мы привели основные эксплуатационные характеристики автоматических угольных котлов, которые считаются нормой.
| Параметр | Классический | Пиролизный |
| КПД | 78%-84% | 85%- 95% |
| Заправка бункера | До 5 дней | 4-7 дней |
| Влажность топлива | 20%-30% | 7%-15% |
| Фракция угля | 25 мм — 50 мм | 5 мм – 25 мм |
| Зольность | До 25% | До 15% |
Коэффициент полезного действия(КПД)— это отношение количества потребляемого топлива к количеству тепловой мощности выданного котлом, чем он выше, тем лучше. Мощность котла определяется расчетами для обогрева конкретного помещения. А также необходимым потреблением горячей воды, сам принцип расчета мы рассмотрим позже.
После выбора основных характеристик прежде всего нужно обратить внимание на дополнительные свойства будущего агрегата. Наличие которых увеличивает комфорт и цену:
- степень автоматизации оборудования (дополнительные опции от выгрузки золы до управления от мобильного телефона);
- материал теплообменника (чугун долговечнее, сталь дешевле, легче и ремонтопригоднее);
- объем камеры сгорания. Чем больше, тем реже включается подача топлива, издающая шум и потребляющая электроэнергию;
- размер и устройство дымохода;
- пожаробезопасность.
Желательный набор свойств котла современный рынок готов обеспечить в полной мере, вопрос лишь в бюджете
Расчет минимально необходимой мощности
Правильный расчет мощности как правило позволит без волнений прожить любые морозы. И всегда иметь теплую воду в достаточном количестве. Минимально необходимая мощность рассчитывается из расчета 1 кВт на 10 м2 отапливаемой площади для стандартного дома с кладкой в 2 кирпича и высотой потолков не более 2,7 метра.
По технологии для каждой комнаты расчет ведется отдельно. Но на практике часто суммарную площадь делят на 10 и умножают на 1 кВт. Затем добавляют потери и неточности расчетов для увеличения полученной мощности. На 20%, если планируется и контур ГВС, необходимо добавить еще 20% запаса.
К примеру, стандартная мощность котла на отопление и ГВС при работе на площадь 150 м2 может составить: (150х1)/10 = 15 кВт на отопление. Но необходим запас мощности. 15 кВт х 0,2 = 3 кВт запас на непредвиденные морозы, потери и неточности. 15 кВт х 0,2 = 3 кВт на ГВС. Минимально необходимая мощность котла в таком случае должна быть не менее 15 + 3 + 3 = 21 кВт.
Перебор по мощности дает недогруз котла, но сохраняет возможности для расширения использования его в дальнейшем. Ошибка в нехватке мощности обещает потерю комфорта и неизбежную переделку системы отопления.
Это во многом прикидочный расчет, можно для точного расчета привлечь теплотехника. Или самому опираясь на СНиП 2.04.01-85 пересчитать расход ГВС в соответствии с нормами. Но учесть запас прочности все равно придется. А на выборе конкретной модели такая смета скажется мало. Для частного дома до 400 м2 в более, чем 90% случаев достаточно простого расчета, приведенного выше.
