Как подобрать лучшее топливо для твердотопливного котла: обзор популярных вариантов, их плюсы и минусы

Факт налицо: значительной части населённых пунктов или их частей не коснулась газификация. В некоторые районы тянуть магистраль просто нерентабельно. Кроме того, площади застройки частными домами и усадьбами постоянно расширяются, и энергетическая инфраструктура не всегда успевает за этими темпами роста. Что делать, если нет газа, а топить устройствами, питающимися от сети, слишком дорого? Приобрести твердотопливный котёл и правильно подобрать для него топливо.

Автономность от каких бы то ни было источников энергии – главное преимущество твердотопливных котлов. Однако для того, чтобы сделать их эксплуатацию эффективной, нужно учесть, какой вид топлива окажется наименее затратным.

Главное правило при выборе твёрдого топлива – это его цена в ближайших пунктах приобретения, а также объём расходов на доставку. Более энергоэффективные виды растеряют всю привлекательность, если будут стоить слишком дорого. А использование дешёвого топлива окажется невыгодным, если на его доставку придётся затратить много времени и сил.

Существует несколько основных видов продуктов для твердотопливных котлов, среди которых хозяину предстоит выбрать наиболее выгодные в использовании.

На Вашей даче установлен твердотопливный котёл?

Конечно!Нет, но будет!

Дрова

Самый первый вид топлива, который продолжает оставаться наиболее популярным. Дровами называют фрагменты древесины определённого размера, предназначенные для сжигания в различных устройствах с целью получения тепловой энергии. Чаще всего имеют вид круглых частей целого ствола, однако при большой толщине деревьев, послуживших сырьём, заранее колются на поленья или чурки.

Дрова занимают большую часть объёма всего топливного рынка для котлов в частном владении. Такую всенародную любовь они заслужили благодаря ряду преимуществ:

Низкая стоимость
. Россия относится к странам, богатым лесными ресурсами, поэтому цена на дрова оказывается низкой даже в тех регионах, где природного леса почти нет или он весь уже вырублен. В населённых пунктах, которые находятся неподалёку от районов лесозаготовок цена порой ещё ниже благодаря минимальным расходам на транспортировку и возможностью приобрести топливо у заготовителя.
Экологичность. В отличие от нефти, угля и газа древесина является возобновляемым природным ресурсом. По прошествии определённого времени новые деревья заполняют собой старые вырубки. При грамотном подходе к лесному хозяйствованию можно выйти на отсутствие убыли лесных массивов.
Удобство хранения и заготовки. Единственное, от чего нужно беречь дрова – это от влаги. Для этого достаточно сооружения простых навесов и правильного складирования в поленницу. Дрова неспособны воспламеняться самостоятельно без посторонних источников тепла, поэтому требования пожарной безопасности ничем не отличаются от принятых для домашнего хозяйства в целом.
Нетребовательность к устройству котла. Дрова горят в любых устройствах. Для их сжигания достаточно простейшей буржуйки, сопряжённой с баком для воды. Более сложные конструкции имеют высокий КПД, когда тепло, получаемое от дров, используется максимально эффективно.

Пожалуй, у этого топлива всего два минуса, хотя они довольно существенны:

Из-за габаритов и структуры дров их приходится заготавливать для закладки в котлы вручную. Поэтому распил и раскол – необходимые предварительные процедуры эксплуатации котла на дровах. В связи с этим автоматическая подача дров затруднена.
Тепловыделение природной древесины меньше, чем конкурентного сырья, прошедшего стадии переработки. Всё дело в высоком уровне природной влажности. Часть тепла тратится на испарение жидкости.

Чтобы приобрести максимально сухие дрова, старайтесь купить лес в конце зимы или ранней весной. Вам продадут свежий спил, где сок максимально ушёл вглубь. В течение лета и осени эти дрова должны вылежаться, поэтому к следующему отопительному сезону они как раз подсохнут как следует.

Теплотворность идеально сухой древесины составляет около 5 кВт-ч/кг. Однако в реальных условиях получить такой показатель можно только в специальных сушильных печах – такие дрова намного дороже. Теплотворность большинства лиственных пород составляет 4,2 – 4,3 кВт-ч/кг.

Выбирая дрова в качестве топлива, стоить помнить о следующем:

Дрова лиственных пород горят качественнее, чем хвойных. Это происходит из-за большего количества влаги сосновых и еловых чурбаках. Зато хвойные поленья легче раскалываются на чурки.
Бук и дуб хорошо подходят для котлов длительного горения, так как выделяют мало сажи и содержат немного влаги. Однако их трудно расколоть.

При топке котла дровами он потребует регулярной – не реже одного раза в год перед отопительным сезоном – прочистки от сажи и копоти, которые ухудшают теплообмен.
Самые «горячие» дрова – сухая берёза, а также распространённая на юге белая акация.

Преимущества и недостатки

Твердое топливо — это самый распространенный источник тепла, который используется в частных домах многих регионов различных стран. Оно так популярно благодаря своим преимуществам:

экономичность
. В большинстве регионов России самый доступный источник отопления — это твердое топливо. Лишь использование природного газа может обойтись дешевле, но выполнить подключение к газу можно далеко не везде;
автономность
. Можно спроектировать и создать независимую отопительную систему на твердом топливе. Это особенно актуально, когда вблизи дома нет крупных населенных пунктов, а количество и доступность каналов коммуникации оставляют желать лучшего. Также твердотопливные котлы могут использоваться как резервный источник отопления при перебоях в подаче электроэнергии;
уют
. В загородном доме с печью или твердотопливным котлом создается неповторимая атмосфера. Для многих покупателей — это немаловажный аспект, который учитывается при выборе системы отопления.

Главный недостаток отопительных конструкций, работающих на твердом топливе, — высокая цена автоматизации процесса или вовсе невозможность его устройства в некоторых домах. Это значит, что владельцу твердотопливного котла придется постоянно контролировать работу самостоятельно. Конечно, можно нанять рабочего, но это также обойдется недешево. Даже при самом оптимальном уровне влажности воздуха продолжительность горения одной закладки твердого топлива составляет всего около 8 часов для дров и 1 суток для угля. Соответственно нужно регулярно следить за процессом горения и периодически наполнять котел вручную.

Пеллеты

Пеллетные котлы – одни из самых совершенных твердотопливных систем.

Пеллеты – мелкие топливные гранулы, которые выглядят как продолговатые цилиндрики 2 – 4 см в длину и около 7 мм в толщину. Сырьём для их изготовления служат отходы древесного производства опилки, щепа, кора, а также некондиционная древесина, которая непригодна для других целей.

Мнение эксперта

Торсунов Павел Максимович

В зависимости от близости источников отходов в состав пеллет могут также включаться отходы сельхозпродукции – шелуха, высушенные стебли, лузга. Иногда в пеллеты добавляют торф или каменноугольную крошку, что повышает их теплотворность.

Производятся пеллеты методом сушки и прессования. Когда смесь подвергается давлению, температура внутри неё возрастает, выделяется компонент древесины лигнин, который прочно склеивает частицы.

Наиболее ценным топливом считаются торрефицированные топливные гранулы. Они обжигаются без доступа кислорода, приобретая тёмный цвет. Благодаря этому их теплоёмкость возрастает. К тому же, они не боятся влаги, не рассыпаются со временем.

У пеллет есть целый ряд плюсов:

Экологическая чистота и производство по безотходной технологии
. Пеллеты делаются не просто из древесины, но из отходов производства, которые без этого пошли бы на свалку или на утилизационное сжигание. Использование сельскохозяйственных побочных продуктов, которые расцениваются не иначе как мусор, делают пеллеты одним из наиболее прогрессивных видов твёрдого биотоплива.
Высокая эффективность сгорания. Благодаря технологии производства пеллеты содержат малое количество влаги – всего 8 – 12 %, тогда как древесина, высушенная в естественных условиях, всё равно будет содержать 25 – 30%, а свежая – 50% и более воды. При сжигании топливных гранул образуется примерно в два раза больше тепла, чем при сжигании древесины. Если сравнивать показатель теплотворности с углеводородами, то он всего лишь в два раза меньше, чем при сжигании мазута или газа.
Низкая зольность. Пеллеты практически лишены главного недостатка древесины – они образуют малое количество несгораемых остатков, а в составе дыма понижено содержание сажи и копоти. Доля золы в гранулах составляет всего 3%, поэтому котлы и дымоходы при их применении требуют более редкой очистки.
Хорошая транспортабельность. Благодаря относительно высокой механической прочности, малым размерам и большой плотности, пеллеты легки и удобны в транспортировке. На производстве они фасуются в различную тару весом до одной тонны в биг-бэгах и могут быть доставлены любым видом транспорта.
Возможность автоматизированной подачи. Благодаря одинаковым размерам мелких гранул они могут подаваться в котёл автоматически, специальными дозаторами, шнековыми винтами Архимеда и другими устройствами. Это позволяет наделить твердотопливный котёл высокой степенью автономности.

К сожалению, у пеллет есть два существенных минуса:

Дороговизна, которая вытекает из расходов на производство: сушку, прессование, обжиг. Поэтому по сравнению с другими древесными видами топлива стоимость пеллет всегда будет выше.
Предприятия, которые выпускают топливные гранулы, находятся далеко не во всех районах. Покупка пеллет с доставкой на значительные расстояния и вовсе может свести на нет их экономические преимущества.

Наибольшее распространение пеллеты получили в европейских странах, где экологическое топливо пользуется наибольшим спросом. Возможность полезной переработки отходов вкупе с высокой энергоэффективностью делают их твёрдым топливом номер один, тем более, что больших лесных массивов, разрешённых к вырубке, в Европе почти нет.

Правила при расчете мощности

По отношению к твердотопливным устройствам действуют те же принципы, что и при расчете показателей для котлов, работающих на газе. Применяется следующая формула: чтобы отопить 10 квадратных метров площади, необходим один киловатт мощности котла, при этом высота потолков составляет не более трех метров.

Например, если предстоит обогревать здание, площадь которого составляет 150 метров квадратных, нужно установить котел, мощность которого равняется 15 кВт.

При определении мощности учитывается также степень теплоизолированности помещения. Если у здания хороший тепловой контур, применяется коэффициент 40. При недостаточно высоком уровне утепления — шестьдесят.

Так, когда потолки достигают высоты в 2,5 метра, при коэффициенте 40 формула будет выглядеть таким образом: 150×2,5×40=15 кВт. Если коэффициент равен шестидесяти, получится другой результат: 150×2,5×60=22,5 кВт.

Кроме того, если твердотопливный котел решено использовать не только для отопления, но и чтобы греть воду, его проектная мощность увеличивается еще на 50%. Получение горячей воды потребует значительной мощности котла.

Внешний вид твердотопливного котла Купер Практик-8 и принципиальная схема его работы. Котёл расчитан на установку в помещениях площадью 40−80м2.

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.

На что ориентироваться при выборе котла?

Специалисты рекомендуют, выбирая котел, обращать внимание на несколько важных факторов:

Какой мощностью обладает отопительное оборудование.
Каковы его технические характеристики: размер, количество камер сгорания топлива, уровень производительности и другие.
Предусмотрена ли в комплектации система автоматического управления процессом.
Можно ли перевести при желании котел на газовое топливо.
Насколько безопасен котел отопления для домов.

Пример установки и обвязки твердотопливного котла

Каменный уголь

Среди различных видов твёрдого топлива каменный уголь обладает наибольшей теплоотдачей, что делает его одним из самых эффективных энергоносителей в котлах отопления. Количество теплоты, выделяемой при сгорании угля, в два раза превышает аналогичный показатель для древесины и составляет около 7,5 кВт-ч/кг.
Таким образом, для поддержания определённой температуры теплоносителя в контуре каменного угля потребуется значительно меньше, чем других видов твёрдого топлива.

Самым эффективным с точки зрения выработки тепла является антрацит. В нём минимум влаги и примесей. Однако он очень дорог и быстро сгорает, давая очень высокую температуру, которая попросту не нужна в отопительных котлах.

Преимущества каменного угля обусловлены его физическими и химическими свойствами:

Высокая теплотворная способность. Главный плюс. При грамотной конструкции котла ведра угля вполне может хватить на сутки. Объём запасов топлива, приобретаемого на отопительный сезон, меньше, это особенно выгодно для маленьких или плотно застроенных участков.
Уголь не боится влажности. Хотя для хранения угля и сооружают угольные ямы и сараи, внутри них не обязательна максимальная сухость. Намокший уголь при высыхании сохраняет свои свойства, так как влага не проникает внутрь.
При сгорании каменный уголь даёт весьма высокую температуру, которую не в силах дать древесина и её производные. Это позволяет эффективнее нагревать теплоноситель в контуре меньшим количеством топлива.

К сожалению, каменный уголь довольно дорог. Даже с учётом того, что он даёт больше тепла, экономической выгоды от его использования может и не получиться. Другое дело – расположение вблизи известных каменноугольных бассейнов. В этих регионах уголь всегда дешевле, и его значительно проще купить. В местах залежей уголь почти полностью вытесняет дрова из обихода.

Пожарная безопасность! При сваливании угля в большие кучи существует опасность самовоспламенения. Дело в том, что полезное ископаемое, извлечённое из недр земли, на воздухе окисляется, что ведёт к саморазогреву. При достижении критической отметки уголь возгорается внутри кучи – идёт медленное горение.

Чтобы не допустить самовоспламенения, уголь складируют на негорючую подложку, а насыпают слоями. Также следует с осторожностью относиться к топке котла коксовым углём, который иногда покупается владельцами участков, расположенных вблизи обогатительных комбинатов. При неправильном использовании кокс может дать столь высокую температуру, что стальная и даже чугунная топочная прогорают насквозь, выводя котёл из строя.

Алгоритм расчёта расхода угля

Котёл современного типа может эффективно работать и на каменном угле, и на буром. Но если есть возможность выбора, то лучше выбрать уголь высокого качества – антрацит. Именно он характеризуется самой высокой тепловой ёмкостью и сгорает почти без остатка. Однако и стоимость антрацита выше других сортов. Необходимо рассмотреть цену на топливо, доставку и его теплоёмкость, и выбрать оптимальный вариант.

Какой уголь выбрать для отопления в частном доме?

Подсчитать расход угля в твердотопливном котле можно двумя способами. Самый первый – элементарный, при помощи ведра. Обычно уголь измеряют тоннами, однако навряд ли в вашем котельном помещении будут весы для аккуратного отвешивания требуемой дозы для загрузки.

Одно ведро вмещает около 18 кг каменного угля.

Примерно, для обогрева жилища 200 м² будет уходить следующее количество угла:

В сентябре-октябре одно ведро в сутки.
С ноября по февраль – 10 вёдер.
В марте-апреле около двух вёдер.

Если взять, что в месяце 30 дней и сложить все значения, то можно узнать общее число вёдер (780 вёдер). В килограммах получается:

780 х 18 = 14040 кг

Таким образом, за сезон отопления на обогрев жилища в 200 м² котёл на угле потребит немного больше 14 тонн каменного угля.

Второй способ подсчёта расхода угля в твердотопливном котле более научный. На сжигание 200 г угля уйдёт около 1 кВт тепла. Для уютного проживания во время отопительного периода необходимо приблизительно 50 000 кВт тепла:

50000 х 0,2 = 10000 кг (10 тонн)

Бурый уголь

Бурый уголь всегда относился к низшему классу твёрдого топлива. В промышленности он используется довольно редко из-за своей слабой теплотворной способности. Она обычно меньше, чем у сухой древесины и приблизительно соответствует 3,5 кВт-ч/кг. Главным козырем бурого угля остаётся его низкая цена. Впрочем, даже при этом условии выбор бурого угля в качестве топлива для котла оправдан лишь в тех местах, где находятся соответствующие месторождения и перерабатывающие заводы.

Таблица теплоотдачи всех видов

Энергетическая эффективность перечисленных типов топлива отличается. Даже один и тот же вид сырья при измененных условиях производства и хранения будет иметь разные показатели теплоотдачи. Для сравнения берут усредненные значения (см. таблицу).

Вид топлива	Влажность, %	Калорийность, ккал/кг
Дрова	20-25	2800-3400
Каменный уголь	12-18	6500-7000
Бурый уголь	14-22	3100-3600
Торф	28-30	2600-2800
Пеллеты и брикеты	6-10	4300-4700

Буферная емкость (теплоаккумулятор)

Если исключить приборы, работающие на гранулированном топливе, то твердотопливные котлы отличаются неравномерной работой, повышение и понижение температуры в топке имеют циклический характер. Для того чтобы сгладить температурные скачки в отопительной системе используют теплоаккумулятор (буферную емкость). Конструкция представляет собой герметичный резервуар с теплоизолирующим слоем, чаще всего, цилиндрической формы.

В этот бак врезано две или более пар змеевиков (теплообменников), через которые в емкость поступает разогретый теплоноситель из котла и осуществляется его распределение по всей отопительной системе. Такая схема позволяет излишки энергии на пике горения накапливать в теплоаккумуляторе, чтобы потом, когда топливо прогорит, использовать нагретую воду для поддержания заданной температуры. Подробнее о них можно почитать здесь.

Автоматика

Современные твердотопливные котлы оснащаются целым комплексом автоматических устройств, которые сводят к минимуму участие человека в обслуживании работающего агрегата. В сферу автоматического регулирования входят следующие функции:

соблюдение температурного режима в системе;
контроль насосов в основном и вспомогательном (контур подмеса) контурах;
поддержание заданной температуры горячего водоснабжения;
управление потоками теплоносителя с помощью трехходового клапана.

При наличии блока автоматики, человеку необходимо только выставить необходимую температуру и загрузить топливо, далее процесс горения контролируется автоматически по заданным настройкам за счет контроля подачи кислорода в топку. Если отопление осуществляется с помощью пеллетного агрегата, то и загрузка топлива производится в автоматическом режиме.

Принцип работы трехходового клапана

При наличии трехходового клапана система работает по принципу подмешивания в основной поток горячей воды с котла когда температура падает ниже заданной. Такой принцип позволяет греть только необходимое количество воды. Она может подаваться как напрямую из котла, так и с буферной емкости. При этом она может быть нагрета и альтернативными источниками, например солнечным коллектором.

№3. Материал теплообменника

Вариантов тут немного. Теплообменники могут быть:

стальными;
чугунными.

Однозначно сказать, какой твердотопливный котел лучше выбрать, сложно – все зависит от бюджета, условий эксплуатации и личных требований. Производители выпускают и те, и те котлы.

Чугунные теплообменники обладают такими преимуществами:

они собираются из отдельных секций, поэтому их транспортировка и монтаж проще. Более того, при повреждении одной из секций ее можно заменить, поэтому долговечность таких котлов на высоте – до 20 лет и более;
чугун в процессе эксплуатации покрывается пленкой оксида железа. Это сухая ржавчина, которая почти не прогрессирует, защищая остальную массу материала от негативного воздействия. Чугун более стойкий к коррозии, поэтому и чистить теплообменник придётся реже;
чугун дольше сохраняет тепло, это плюс. Обратная сторона – он медленнее прогревается.

Среди минусов большой вес, более высокая, чем у стали, хрупкость, и слабая устойчивость к термическим ударам. При резкой смене температур чугунный теплообменник может запросто треснуть, так что избегайте попадания в еще неостывший теплообменник холодной воды.

К преимуществам стального теплообменника можно отнести:

более высокая прочность, а так как такой теплообменник варится в заводских условиях и выходит цельным, появляется возможность изготавливать камеры сгорания сложных конфигураций, за счет чего повышается КПД;
высокая устойчивость к резким сменам температур. Котлы с такими теплообменниками, как правило, получают более развитую автоматику, так как управлять температурой можно свободно, не боясь повредить конструкцию;
не такой высокий вес, как и чугуна;
более быстрый нагрев, но и быстрое остывание.

С другой стороны, сталь более подвержена развитию коррозионных процессов. Несмотря на устойчивость к перепадам температур, при частых подобных колебаниях возможно появление трещин в местах сварки. В случае чего отремонтировать стальной котел будет невозможно – придется покупать новый, поэтому и долговечность таких конструкций ниже.

№8. Объем камеры сгорания

Чем больше объем камеры сгорания, тем больше топлива можно будет загрузить, и тем реже бегать к топке и подкидывать новую порцию. В характеристиках к котлу принято указывать и такой показатель, как соотношение объема загрузки топлива к мощности котла, измеряется в л/кВт. Так как стальной котел при той же мощности, что и чугунный, будет иметь несколько более компактные параметры, для него это соотношение составляет 1,6-2,6 л/кВт. Для чугунных котлов – 1,1-1,4 л/кВт. Чем выше этот показатель, тем реже придется бегать к котлу.

У котлов с верхней загрузкой топлива полезный объем больше, да и топливо в этом случае распределяется более равномерно. При передней загрузке, особенно если речь идет о чугунном многосекционном теплообменнике, для равномерного распределения топлива необходимо будет приложить некоторые усилия.