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.

Читайте в статье

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.

Организация автоподачи с помощью шнека, наиболее типичное устройство для современных моделей.

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:

1. Классический. Уголь сгорает, а пиролизные газы уходят в атмосферу.
2. 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.

Пример организации автоподачи в бункер из внешнего склада при подвальном размещении котельной. Однако такие системы не продаются в готовом или даже модульном виде.

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.

Система автоматизеского золоудаления во внешний ящик довольно проста, но организовать ее непросто и не дешево, поэтому это большая редкость в угольных моделях.

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% и 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 и необходимым потреблением горячей воды, сам принцип расчета мы рассмотрим позже.

После выбора основных характеристик 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.

Котлы с длительностью горения одной закладки топлива до 7 суток

Расчет минимально необходимой мощности

Правильный расчет мощности позволит без волнений прожить любые морозы и всегда иметь теплую воду в достаточном количестве. Минимально необходимая мощность рассчитывается из расчета 1 кВт на 10 м 2 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 м 2 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 м 2 в более, чем 90% случаев достаточно простого расчета, приведенного выше.

Как рассчитать необходимую мощность котла
Индивидуальный расчет, формула и корректирующие коэффициенты

Лучшие известные производители и модели:

Metal-Fach SMART EKO-20

Один из лучших автоматических угольных котлов для отопления частного дома. Котлоагрегат польской компании, но российского производства и сборки. Мощность от 6 до 20 кВт, КПД 90%. Оснащен чугунной ретортной горелкой, теплообменником из крайне толстой печной 6 мм стали, может управляться от пульта ДУ. Работает с углем фракцией 0-32 мм, при этом в ручном режиме может топиться дровами. Большой бункер позволяет работать автономно до 5 дней. Умная автоматика и системы предотвращения аварийных ситуаций делает агрегат безопасным.

Согласно практике эксплуатации и отзывам пользователей, штатное топливо сгорает без дыма и почти без золы. За практику эксплуатации известен как абсолютно беспроблемный.

Стоимость: 132 000-180 000 руб.

Galmet Duo 17

Польский одноконтурный автоматический котел мощностью до 17 кВт, обладает крайне высоким для классических тт котлов КПД – 86%, классического горения. Толщина стали здесь ниже — 5 мм, но это все еще крайне хорошо. Имеется программатор, позволяющий задать настройки работы котла на сутки или неделю. Например, можно снизить температуру до 18-19°C на время сна или до 15°C когда все уходят на работу. Это позволяет существенно экономить топливо. Также из особенностей – возможность внешнего управления и подключение теплых полов, имеется автоподжиг и защита от перегрева.

Стоимость: 220 000-250 000 руб.

Как и каким углем лучше топить бытовой твердотопливный котел

ZOTA «Optima» 20

Отечественный одноконтурный котел с диапазоном тепловой мощности от 3 до 20 кВт. При угле и пеллетах в автоматическом режиме выдает КПД 82%, горелка позволяет использовать в ручном режиме любое твердое топливо. Для поддержания температуры могут устанавливаться ТЭНы. Автоматика управляет пламенем, загрузкой, автоподжигом и защитой от перегрева. Может подключать теплые полы и внешнее управление (например, опциональный GSM-модуль).

По техническим характеристикам, практичности и функционалу модель уступает описанным ранее аналогам, но и стоит гораздо дешевле. Конкретно по данной модели серьезных сервисных нареканий не известно, однако многие другие твердотопливные модели не всегда славятся долговечностью. Стоит отметить, что сервисная структура развита и производитель быстро и результативно реагирует на обращения. Гарантийный срок всего 1 год, когда у аналогов выше – 5 лет.

Стоимость: 151 000-211 000 руб.

Pereko KSP Duo 18

Крайне дорогостоящий автоматический котел высшей ценовой категории с одной загрузкой бункера на 7 дней. Выдает 18 кВт тепловой мощности. PSQ горелка, технологичная автоматика и более сложная конструкция теплообменника, позволяющая аккумулировать больше тепловой энергии, позволили достичь КПД 92%. В ручном режиме специальная горелка может сжигать любое твердое топливо, программа компьютера экономит расход топлива до 30%, управляет всей системой обогрева дома (даже работой смесительного клапана, при необходимости) и не допускает нештатных ситуаций. Удобное решение по удалению золы, в базовой комплектации имеется GSM-модуль для управления с помощью SMS.

Единственный недостаток, помимо цены, – допустимое рабочее давление 1,5 бар, что не позволяет использовать котел в системах отопления, например, многих двухэтажных домов, где рабочее давление в системе часто 1,7-2 бар.

Стоимость: 283 000-327 000 руб.

Обзор дорогостоящих твердотопливных котлов Pereko
Одни из наиболее технологичных и надежных

Heiztechnik Q Eko Lux 15

Польский угольный автоматический котел длительного горения с ретортной горелкой из чугуна, не допускающей спекание топлива. При фракции угля от 5 до 25 мм может автономно работать до несколько недель, поскольку опционально имеет возможность автоматического удаления золы. В ручном режиме можно топить дровами и другим твердым топливом. Тепловая мощность в диапазоне от 5 до 15 кВт, КПД 88%. Уровень автоматики позволяет встраивать в «умный дом» и ДУ от интернета, однако в базовой комплектации никаких систем внешнего управления нет.

Сейчас снят с производства, но на многих складах еще в наличии.

Стоимость: 154 000-179 000 руб.

Цены: итоговая сравнительная таблица

Модель	Мощность, кВт	КПД, %	Габариты топки, вес	Стоимость, руб.
Metal-Fach SMART EKO-20, Польша-Россия	20	90	1250х1345х610 мм, 360 кг	132 000-180 000
Galmet Duo 17, Польша	17	81-86	1130х1475х840 мм, 355 кг	220 000-250 000
ZOTA «Optima» 20, Россия	20	82	1290х1590х890 мм, 376 кг	151 000-211 000
Pereko KSP Duo 18, Польша	18	92	1160х1385х845 мм, 370 кг	283 000-327 000
Heiztechnik Q Eko Lux 15, Польша	15	88	350х270х380 мм, 363 кг	154 000-179 000

Правильная топка: розжиг и поддержание горения

Запуск автоматического котла в работу необходимо производить после монтажа трубопроводной системы, опрессовки ее давлением в 1,25 от номинального и заполнения ее водой. Дальнейший алгоритм включает следующие шаги:

1. Проконтролировать состояние дымохода.
2. Заполнить бункер углем рекомендованного качества.
3. На пульте управления в ручном режиме подать порцию угля на горелку.
4. На верх порции угля уложить легко воспламеняющиеся топливо (бумага, щепа и прочее).
5. Аккуратно поджечь бумагу и по мере усиления пламени добавить топлива.
6. В ручном режиме включить вентилятор наддува.
7. При достижении указанной в паспорте котла температуры перевести его в автоматический режим.

Дальнейшая работа твердотопливного котла происходит под контролем процессора, управляющего частотой подачи топлива, количества нагнетания воздуха, расхода угля в бункере регулирования тяги для удаления продуктов горения. Кроме этих мероприятий важно следовать рекомендациям производителя сложных агрегатов, направленным на достижение полноты сжигания топлива – для каждого вида угля и принципа работы котла своя конструкция горелки.

Вывод

Угольные котлы до недавнего времени трудно поддавались автоматизации из-за свойств топлива. Однако, качество подготовки его до нужных фракций и развитие технологий позволяет сделать угольные агрегаты полностью или частично автоматическими. Совместное производство угольных котлов на территории РФ делает их доступными по цене и конкурентоспособными по качеству.