Вопреки утверждениям о всеобщей газификации целые регионы по прежнему отапливаются при помощи независимых генераторов тепла — дровяных печей или угольных котлов. В истории развития человеческой цивилизации лишь немногие технические устройства могут похвастать такой же ролью, какую сыграли дровяные печи. Старинная хоромная печь с большой кирпичной трубой — прототип системы центрального воздушного отопления нашего времени.
Коэффициент полезного действия старинной русской печи с нижним прогревом достигает 68-80%, по эффективности использования топлива она может соперничать с современной твердотопливной ТЭЦ. Тем не менее, печи постепенно уходят в прошлое, их вытесняют котлы длительного горения на угле. Объясняется тем, что кирпичные печи крупногабаритные, и требуют размещения по центру дома, твердотопливные же котлы гораздо более компактны. Тепло от печи и в ней самой распределяется неравномерно, возникает значительная разность температур между пространством возле нее и периферией помещения. Твердотопливные котлы с правильно выполненной обвязкой практически лишены этого недостатка.
В отличии от печи, выпускаемые промышленностью котлы обычно универсальны, их изготавливают отдельно или из сочетания таких материалов, как чугун, жесть и асбест, сталь, короче всех тех, что способны длительно выдерживать температуры горения твердого, жидкого или газообразного топлива. С небольшими конструкционными изменениями они позволяют в качестве топлива использовать дрова, уголь и природный газ. Чтобы ни служило топливом, от котла требуется экономичность и высокий коэффициент полезного действия — он должен потреблять как можно меньше топлива и как можно больше выделять тепла.
Котлы на угле и водяное отопление обладают рядом преимуществ:
- Относительно малые габариты системы отопления, в отличии от русской печи;
- Благодаря высокому уровню теплоемкости воды (она в 4000 превышает раз теплоемкость воздуха) радиаторы выступают в роли тепловых аккумуляторов;
- Трубы и радиаторы, распределенные по периметру комнат, обеспечивают комфортный режим в жилом помещении, в помещении легко достигается целевая температура: в угловых комнатах не допускается снижение ее меньше 20 °С, для прочих жилых нормальной является более 18 °С, в ванной комнате она не может быть ниже 25 °С.
Устанавливают угольные котлы обычно на кухне, как изолированно, так и комбинируя с кухонной плитой.
Принцип действия угольного котла длительного горения
Угольный котёл с малыми конструкционными размерами топки неудобен тем, что отопление с его помощью требует частой дозагрузки топлива. Одной закладки угля хватает не больше, чем на 6-8 часов отопления.
Значительно удобнее, благодаря большой топке, такие котлы длительного горения на угле, как, к примеру, с гравитационной топкой. В них топливо в зону горения попадает под действием собственной массы, оно как бы сползает на колосниковую решетку по мере прогорания. На сегодняшний день технически реализованы и автоматические системы дозированной подачи топлива, с помощью электрического привода.
С применением достаточно простой автоматики, поддерживающей заданную температуру, регулируя количество воздуха, подаваемого в зону горения, с помощью электрических вентиляторов, можно существенно, до 18 и более часов, продлить время горения даже обычного, с небольшим топливником, котла. Котлы длительного горения на угле с увеличенной топкой, оснащенные автоматикой, по эксплуатационным показателям и по уровню комфорта приближаются к газовым. Топливник котла длительного горения загружают не чаще одного раза в сутки. Некоторым моделям котлов одной заправки каменным углем достаточно для горения в течение трех и более суток.
Еще более продвинутыми, но вместе с тем и более редкими являются пиролизные котлы на каменном угле. В таком котле каменный уголь не сгорает непосредственно, а под действием высокой температуры без доступа воздуха проходит стадию пиролиза — выделения углеводородов, угарного газа и водорода, частично свободного азота. Затем выделившиеся газы поступаю в зону сгорания, где дожигаются. Часть выделившегося в результате дожига тепла идет на поддержание пиролиза, другая часть служит для нагрева теплоносителя. КПД такого котла нередко достигает 85-92 %, а одной закладки каменного угля хватает на 6-7 дней. Такие котлы предъявляют повышенные требования к влажности топлива, требуют электрической энергии для дымососа — верхнего дутья.
Угольный котел вполне может послужить для решения задачи горячего водоснабжения. Вариант с непосредственным забором горячей воды из системы отопления имеет ряд возможных негативных последствий, связанных с образованием накипи. Другой способ предполагает подогрев воды в изолированном баке при помощи проходящего внутри него змеевика, включенного в систему отопления.
Как эксплуатировать твердотопливные котлы
Температура воспламенения каменного угля составляет 400 ºС, что делает невозможным его непосредственный поджиг. Угольный котел длительного горения перед загрузкой каменного угля растапливают крупными высушенными дровами. Для быстрого сгорания дров поддувало и задвижку тяги на дымоходе оставляют открытыми. После того, как дрова сгорят, на колосниковой решетке останется слой горящих углей, их разравнивают и накладывают поверх слоем около 15 см каменный уголь. Затем заполняют загрузочный бункер. Для улучшения однородности сгорания каменный уголь перед загрузкой требуется отсортировать на куски приблизительно одинакового размера. Чем более равномерно и полностью сгорает уголь, тем экономнее он расходуется, а теплоты выделяется больше. Полнота сгорания определяется по цвету пламени, у угля оно должно быть от светло-вишневого до белого, зависит она от притока воздуха к топливу, от того, не забита ли колосниковая решетки и зольник, их нужно обязательно очищать перед каждой растопкой.
Вода в системе отопления с угольным котлом без автоматики может закипеть, температуру ее требуется контролировать, регулируется она вручную через открывание и перекрывание заслонок поддувала и дымохода.
После длительного перерыва угольный котёл запускают только после проверки уровня воды в системе отопления, при необходимости ее доливают.
