Уголь для отопления: виды, характеристики, сравнение, расход угля на отопление

Отопление углем — один из достаточно бюджетных способов отопления при отсутствии централизованного газопровода. Однако чтобы топливо выполняло свои функции, его необходимо правильно выбрать.

Виды угля и его характеристики

При выборе большую роль играет разновидность угля — от этого зависят его характеристики и сфера применения.

Происхождение и основные свойства угля

Рассмотрим ключевые свойства угля подробнее.

Особенности происхождения угля

Прежде, чем говорить о характеристиках, следует затронуть тему происхождения топлива. В природе большинство растений и животных после гибели начинают гнить. Образовавшаяся масса служит топливом для роста других растений и грибов.

Однако под действием некоторых факторов естественный процесс разложения может замедляться. Масса, которая должна перегнить, накапливается в почве. Таким образом появляется торф.

Торф тысячелетиями находится в почве под огромным давлением, постепенно передвигаясь вглубь земли. Постепенно он избавляется от воды и сторонних примесей, превращаясь в бурый уголь. На большей глубине он образует каменный уголь, а в недрах земли — антрацит.

Последний не содержит никаких сторонних примесей. Он считается самым чистым углем, поэтому широко используется в промышленности. Однако добыча антрацита довольно сложна.

Калорийность или теплота сгорания

Минерал используется для отопления потому, что при горении выделяет большое количество тепла. В этом и является его основное предназначение. Количество тепловой энергии, которое он выделяет при сгорании, называется «теплотой сгорания» иди «калорийностью». Она выражается в калориях.

Калорийность угля измеряется количеством теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 килограмма топлива. При этом стоит учитывать, что чистых минералов в природе не существует. В угле есть сторонние примеси, в том числе вода. В результате часть тепла тратится не на обогрев, а на испарение влаги.

Поэтому была введена следующая классификация калорийности:

• Высшая теплота сгорания. Это «грязный» показатель, который показывает общее количество тепла, выделяемого при сгорании. Включает в себя как расходы на обогрев, так и расходы на испарение влаги.
• Низшая теплота сгорания. Учитывает только расходы на обогрев. По сути эта величина показывает, сколько тепла получит потребитель.

Зольность

Зольность угля — это показатель процентного содержания золы от общей массы угля, которая появляется после полного сгорания топлива. Характеристика показывает степень минерализации, показывает, как много в угле минеральных примесей. Зольность позволяет показать, насколько топливо чистое.

Этот показатель зависит от того, под влиянием каких факторов формировался уголь, на какой глубине он был обнаружен.

Все минеральные добавки, которые учитываются при расчете показателя зольности, делятся на:

• Внутренние. Они появляются в процессе формирования топлива.
• Внешние. Эти минеральные добавки появляются в угле в момент его добычи.

Зольность напрямую влияет на количество выделяемого тепла. Чем выше этот показатель, тем ниже будет тепловой эффект от сгорания.

Влажность

В процессе образования угла торф впитывает в себя большое количество влаги. Под высоким давлением часть воды испаряется. Но так или иначе любой уголь, даже самый чистый антрацит, содержит в своем составе воду. Ее количество и оценивают при вычислении показателя влажности.

Поверхностная влажность характеризует показатель воды, которая остается на поверхности угля. Она легко выпаривается после просушивания минерала под прямыми солнечными лучами. Оставшаяся влага характеризует максимальную влагоемкость. Она зависит от сорта угля, условий его формирования.

Влажность напрямую влияет на качество топлива. Чем этот показатель больше, тем больше тепла будет тратиться на испарение воды и соответственно меньше — на обогрев. Помимо этого повышенная влага влияет на повышенную слипаемость и смерзаемость угля.

Маркировка и фракции

Маркировкой обозначают сорт топлива. Вид угля напрямую влияет на калорийность, слипаемость и прочие характеристики. Одно топливо используется в энергетической сфере, другое — для отопления домов.

В основном в маркировке используются буквы «А» — антрацит, «Д» — длиннопламенный, «СС» — слабоспекающийся.

Долго горит и даёт много жару, а что ещё нужно? Уголь для отопления домов

Отопление дома углем — один из экономически выгодных альтернативных способов обогрева.

Современное оборудование не имеет ничего общего с устаревшими представлениями о котельной — в него не придется ежечасно забрасывать топливо, заботиться об уборке копоти и сажи в помещении.

Угольные котлы — разновидность отопительных агрегатов, конструкция которых оптимизирована для использования разных видов угля. Они дают полную независимость — многие из них совершенно автономны, не требуют подключения к инженерным коммуникациям.

Конструкция угольного котла для отопления частного дома

Во многих моделях таких устройств, кроме рекомендованного производителем, допускается использование других видов топлива (древесина, брикет, торф).

Данное оборудование состоит из следующих функциональных элементов:

• топка — камера для сжигания топлива;
• зольник — емкость под топкой для сбора продуктов горения;
• колосник — решетка, предупреждающая осыпание угля в зольник;
• теплообменник — система, в которой циркулирует теплоноситель;
• дымоход — канал для дымоудаления;
• системы управления и температурного контроля.

Принцип работы

За счет тяги дымохода в топку поступает воздух, топливо сгорает. Образовавшиеся газы нагревают стенки топки, передают тепло воде, циркулирующей в системе теплообменника. Нагревшийся теплоноситель подается в трубы, обогревает дом, поступает обратно в котел. Затем газы поступают в дымоход, где поддерживают необходимую для создания тяги температуру.

Самый распространенный вариант теплоносителя — вода, но иногда используются смеси с антифризом и незамерзающие жидкости. В систему дымоудаления входят термоизолированные трубы, которые иногда дополняют блоком принудительной вентиляции.

Внимание! Обычный дровяной котел запрещено топить углем, поскольку этот вид топлива дает в 2—3 раза больше тепла, чем дерево.

По функциональности оборудование делится на 2 группы:

• с одним контуром — для обогрева помещения;
• с двумя — для отопления и организации горячего водоснабжения.

Фото 1. Внешний вид и схема с принципом работы отопительного котла на угольном топливе.

Различают классические (однокамерные) и пиролизные модели котлов. В первом случае подразумевается традиционное сжигание топлива в камере, КПД при этом составляет 70%. В пиролизных моделях — уголь и газы, выделяющиеся при горении, горят в разных камерах. КПД таких усовершенствованных моделей достилает 92%. Топливо в них сгорает эффективнее с меньшим количеством сажи и дыма.

Угольные котлы изготавливают из стали и чугуна. Стальные модели — чаще всего устройства с нижним сжиганием, состоят из сваренных элементов. Чугунные — литые, отличаются высоким КПД, меньше подвержены коррозии и загрязнениям. Устройства длительного горения имеют вертикальную топку, топливо постепенно сгорает сверху, за счет чего они работают без дополнительной загрузки несколько суток.

Угольное отопление: плюсы и минусы

Отопительные системы, работающие на угле, отлично справляются с повышенными запросами к обогреву при сильных морозах. Одним из его главных плюсов является способность долго удерживать тепло. Кроме того, у угольного печного отопления есть другие преимущества:

• независимость от наличия магистральных энергоресурсов (электричества, газа);
• доступность: уголь, как и сами котлы, отечественное и недорогое;
• эффективность: среднее КПД для разных видов оборудования — 70%;
• автономность: если приобрести соответствующую модель, вы не будете зависеть от электричества и газа;
• простота конструкции обеспечивает продолжительную бесперебойную работу аппарата;
• автоматизация: многие модели сами решают вопросы подачи топлива и терморегуляции.

Несмотря на совершенство технологий, угольные приспособления не лишены недостатков:

• Чтобы горение приносило максимальный КПД, придется соблюдать особые условия: требования к марке, качеству, влажности сжигаемого сырья.
• Необходимость выделения хозяйственного помещения для хранения топлива и установки агрегата.
• Цикличность процесса — различная частота загрузки (зависит от типа устройства). Уголь придется загружать в любой котел.
• Необходимость обслуживания: удаление сажи, копоти, золы, чистка.

Многие устройства требуют установки вспомогательных приспособлений, таких как насосы и блоки принудительной вентиляции. Несмотря на автоматизацию многих систем, за угольными генераторами нужен постоянный контроль.

Что лучше, уголь или газ?

Принято считать, что наиболее выгодным вариантом для отопления является магистральный газ.

Однако, узнав стоимость подведения и подключения, многие жители ищут пути альтернативного отопления. Сравнивать эти виды топлива лучше по трем критериям:

• Энергетический. При сжигании 1 м 3 (0.62 кг) природного газа вы получите 9.45 кВт/ч тепла без учета КПД котла. Килограмм антрацита даст 7.16 кВт/ч.
• Экономический. Учитываются тарифы для населения на поставку газа, а также стоимость транспортировки угля и КПД котлов.
• Удобство использования. Во всех случаях потребуется обустройство дымохода и вентиляции. Для хранения угольного топлива необходимо пространство, его закладку придется производить вручную, тогда как газ подается по трубопроводу.

Справка. Если дом уже подключен к газовой магистрали, то более выгодный способ обогрева можно не искать. При отсутствии подключения лучший вариант — угольные котлы, работающие в автоматическом режиме.

Какой уголь лучше использовать для отопления?

В составе этого вида топлива множество элементов, которые влияют на энергетические свойства. Самым чистым и ценным считается топливо, содержащее максимальное количество углерода. Чем ниже процент этого вещества, тем ниже теплота сгорания и выше число примесей и влажности. При выборе угля учитывают следующие характеристики:

• Теплота сгорания. Показатель отражает, какой объем тепла выдаст определенный объем горючего за единицу времени. Измеряется в МДж/кг или Ккал/кг, в этом случае называется калорийностью.
• Зольность. Измеряется в процентах, показывает количество негорючих примесей. Чем ниже этот показатель, тем больше тепла от топлива. У высокосортных марок ее уровень находится в пределах 25%, у низкосортных углей — превышает 40%. Чем выше зольность, тем чаще придется убирать шлак и золу.
• Влажность. Если поверхностная влага легко устраняется просушиванием и проветриванием, то внутренняя испаряется только при горении. Чем выше показатель внутренней влажности, тем больше тепловой энергии потребуется на ее высушивание и меньше пойдет на обогрев.

Маркировка

Первая буква показывает сорт, вторая — величину фракции. Всего существует 17 марок. Основные сорта твердого топлива маркируются: антрациты — «А», длиннопламенный — «Д», слабоспекающийся — «СС».

Уголь классифицируется по размеру кусков:

Маркировка	Название	Фракция, мм
П	Плита	Более 100
К	Крупный	50—100
О	Орех	25—50
М	Мелкий	13—25
С	Семечка	6—13
Ш	Штыб	до 6
Р	Рядовой	0—300 карьерный 0—200 шахтный

Например, топливо маркировано АШ — антрацит штыб, ДС и ДПК — длиннопламенный «семечка» и плитный с кусками 50—100 мм.

Виды угля и его характеристики: каменный, бурый, антрацит, брикетированный прессованный

Как топливо используются три вида: бурый, каменный и антрацит. Первый дает меньше всего тепла, по этой причине его не используется в быту.

Каменный уголь выделяет большое количество тепла (до 7000 Ккал/кг), имеет влажность до 15%, дает немного золы (до 16%), поэтому чаще других используется для топки котлов.

Фото 2. Каменный уголь в руках. Представляет из себя небольшие камешки черного цвета.

В свою очередь делится на подвиды:

• Длиннопламенные — получили название за способность гореть с длинным пламенем как древесина. Марка ДПК подходит для большинства котлов, ДО, ДС — для автоматизированных.
• Слабоспекающиеся — горят без дыма и пламени, расходуется экономно за счет большой продолжительности горения. Используются реже из-за более низкого КПД и сложности розжига.
• Тощие — недорогие сорта относятся к короткопламенным, чаще применяются в промышленности в чугунных печах. Тощие угли трудно разжечь, они дают до 45% золы, но много тепла, поэтому в быту их применяют в котлах с хорошей тягой.

Антрациты имеют самые высокие качественные показатели среди всех углей для домашних котлов: теплотворность до 8200 Ккал/кг, влажность 1—3%, зольность до 9%. Почти не выделяют летучих веществ (до 9%), горят коротким ровным пламенем, с минимальным образованием дыма и зольных остатков. За счет высших показателей продолжительности горения считаются самыми экономичными видами углей. Подходят для специализированных котлов с объемной топкой, рассчитанной на высокие температуры и хорошей тягой.

Угольные брикеты — бюджетный вид топлива. Изготавливаются из отходов угледобывающей промышленности: мелких угольных фракций, крошки и пыли методом прессования с добавлением связующих компонентов. К преимуществам относят: невысокую зольность и влажность, хорошие теплотворные свойства при условии, что брикеты получены из высокосортного угля. Прессованное топливо хорошо разгорается при помощи дров, долго горит (в среднем 6—8 ч.), дает мало дыма, сажи и шлаков.

Фото 3. Прессованный уголь в продолговатых брикетах. Подобным топливом хорошо топить котлы.

Как посчитать расход?

При расчете расхода топлива учитывают многие факторы: качество, марку, продолжительность горения угля, среднюю температуру на улице, площадь, материал и степень утепления дома. С помощью подсчетов получается усредненное значение, поскольку учесть все критерии, а также наступление оттепелей и заморозков сложно.

Перед началом подсчёта высчитывается общая площадь дома. По стандартной формуле рассчитывается мощность котла: 1 кВт на 10 м 2 . Например, для среднего загородного дома 160 м 2 потребуется оборудование 16 кВт мощностью. КПД современных котлов от 50 до 90%, для примера берем среднее значение 70%. Считаем продолжительность периода, в течение которого нужно отопление (в среднем 6 месяцев).

Расчет расхода топлива производится следующим образом:

1. Для работы котлу, мощностью 16 кВт с КПД 70% потребуется 11,2 кВт/ч. Чтобы выработать 1 кВт нужно 0.25 кг каменного угля со средними характеристиками. 11,2*0,25 = 2,8 кг в час.
2. Рассчитываем суточный размер топлива: 2,8*24 = 67,2 кг.
3. Определяем расход угля на месяц: 67,2*30 = 2016 кг.
4. Чтобы высчитать количество угля на зиму, полученное число умножаем на число холодных месяцев: 2016*6 = 12096 кг.
5. Для расчета стоимости отопления на зиму полученное значение умножаем на цену угля за 1 кг.

Справка. Чтобы получить данные о расходе, предпочтительной марке и продолжительности работы на одной закладке — посмотрите техническую документацию к котлу. Инструкция всегда прилагается при покупке.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором приводятся примерные расчеты необходимого количества угля для отопления дома на один месяц.

Как получить максимальную пользу?

Чтобы топливо удерживало теплотворность, его нужно правильно хранить. Хоть и выгодно закупать уголь крупными партиями, не стоит делать это на несколько лет вперед. Самый нестойкий к хранению — бурый, он пролежит без потери свойств до полугода, дольше всего хранится антрацит до полутора лет.

Для хранения угля выбирают темное, хорошо проветриваемое и защищенное от влажности место в подвале или сарае. Топливо складывают в специально сколоченные деревянные ящики или хранят в мешках.

Фото 4. Мешок с каменным углём. В такой упаковке лучше всего хранить угольное топливо.

Угольные запасы не боятся осадков, поэтому их можно оставить во дворе. Для такого хранения выбирают утрамбованную площадку, насыпают на нее уголь, уплотняют, чтобы снизить содержание воздуха, способствующее окислению.