Как сделать твердотопливные котлы своими руками виды, пошаговое руководство по монтажу
Современные твердотопливные котлы – это технологичные установки, которые позволяют качественно отопить частный дом, сэкономив при этом на ресурсах. В этой статье мы расскажем о том, как собрать котел на твердом топливе своими руками, и какие разновидности таких агрегатов бывают.
Каков реальный КПД твердотопливных котлов
Производители отопительного оборудования, в частности твердотопливных котлов, предлагают большой ассортимент продукции с различными характеристиками.
Исходя из конструкции котла на твердом топливе, все изделия можно разделить на такие группы:
- традиционные отопительные агрегаты;
- дровяные котлы с пиролизным типом горения (газогенераторные);
- длительного горения;
- пеллетные.
Традиционный котел на твердом топливе, самодельный в том числе, по внешнему виду напоминает печь или буржуйку с самыми необходимыми элементами – топочной камерой, дверцей, зольником и дымоходом. С помощью зольника можно регулировать тягу, открывая и закрывая заслонку. Такие конструкции считаются достаточно надежными, поскольку в них нет никаких технологичных элементов, например термодатчиков или градусников, автоматического блока управления или электроники. В данном случае основным элементом конструкции твердотопливного котла является теплообменник, передающий тепловую энергию теплоносителю. Теплообменник бывает трубчатым или изготавливается в виде емкости из сплошных стальных листов.
Есть, однако, и более сложные устройства, которые тоже можно отнести к традиционным. Они оснащены перегородками и дроссельными заслонками, чтобы тягу было удобнее регулировать, а горячий воздух проходил большее расстояние до момента выхода в дымовую трубу. Такие перегородки существенно увеличивают КПД котла, поскольку больше тепловой энергии передается теплоносителю, а не просто «вылетает в трубу». Нужно понимать, что КПД котла это очень важный показатель.
Для подобных котлов можно использовать практически любое топливо – дрова, уголь, пеллеты и даже мусор. Главное, чтобы оно было как можно суше. С точки зрения производительности котлы простых конструкций едва ли могут претендовать на 50 % КПД, а в большинстве случаев он составляет всего лишь 15-20 %. Проблема заключается в том, что топливо слишком быстро сгорает, не успевая передать всю тепловую энергию воде в теплообменнике. В результате, большее количество тепла просто выводится в дымоход или его избыток заставляет теплоноситель закипать. Например, дрова нужно добавлять в топку каждый час, а угля хватит на 2-4 часа, но все равно он сгорает с избытком энергии и большими теплопотерями.
Более экономными и производительными являются современные котлы с перегородками и дроссельными заслонками. В них температуру сгорания топлива можно регулировать, а одной загрузки топлива хватает на 8-12 часов. Поэтому КПД таких установок нередко достигает 80 %.
Котлы с пиролизным типом горения
Для пиролизных котлов также используется твердое топливо, в частности дрова, однако, принцип их работы кардинально отличается от описанных выше установок. Они способны намного дольше и эффективнее отапливать дом, а топливо расходуют более экономно. В связи с этим стоимость таких агрегатов примерно в 1,5-2 раза больше, чем остальных.
Секрет газогенераторных (пиролизных) котлов в том, что под воздействием высокой температуры и при недостатке воздуха древесина преобразуется в древесный уголь, выделяя пиролизный газ.
Для такой реакции необходима температура от 200 ℃ до 800 ℃. При этом выделяется большое количество энергии, которая просушивает дрова и нагревает воздух. Пиролизный газ по трубам перемещается в камеру сгорания, где при смешении с воздухом возгорается – так генерируется большая часть тепла.
Активные углероды участвуют в окислительных процессах при горении пиролизного газа, поэтому выходящий из трубы дым состоит преимущественно из углекислого газа и пара – содержание вредных компонентов ничтожно мало. К тому же, пиролизные котлы в принципе выделяют намного меньше дыма, чем классические установки. Поскольку топливо сгорает практически без остатка, газогенераторные котлы нуждаются в чистке довольно редко.
Стоит отметить, что довольно высокой температуры горения можно добиться даже при наличии сырых дров, однако, в таком случае производительность котла упадет практически вдвое, а значит, настолько же увеличится расход топлива.
Благодаря автоматике интенсивность горения в таком котле можно регулировать, чтобы экономить топливо и создать в помещении оптимальную температуру.
Обратите внимание, что изготовить пиролизный котел отопления на твердом топливе своими руками довольно сложно и очень опасно. В случае ошибок в сборке такая установка может взорваться.
Топливные агрегаты длительного горения
Идея создать своими руками твердотопливные котлы длительного горения наверняка многим покажется привлекательной. Прелесть таких конструкций в том, что закладывать дрова в них нужно лишь пару раз в сутки. Котел длительного горения отличается от традиционного агрегата тем, что в нем горение начинается с верхней части закладки топлива. При этом воздух в топливную камеру также подается сверху.
Схема котла длительного горения на твердом топливе предполагает наличие водяного контура вокруг его корпуса, поэтому вода в нем качественно прогревается на любом этапе процесса. Поскольку при работе котла горит не сразу вся закладка, а лишь верхний слой топлива, его хватает почти на 30 часов. Ряд универсальных твердотопливных котлов при использовании угля могут работать до 7 дней на одной закладке.
Данная конструкция не отличается конструктивной сложностью и не имеет каких-либо точных приборов, нуждающихся в подключении к электричеству. Поэтому цена на них вполне приемлема для потребителя. К тому же, собрать по готовым чертежам котел на твердом топливе своими руками вполне под силу домашнему мастеру. Можно сделать котел отопления своими руками и сэкономить немало денег.
Приведем несколько недостатков у данных конструкций. В работающий котел нельзя добавить топливо. Дрова для котла должны быть хорошо просушены (не более 20 % влажности) и распилены на небольшие поленья. Уголь можно применять только высокого качества, с малым содержанием шлаков. Кроме того, агрегаты данного типа ограничены по мощности – как правило, не более 40 кВт.
Еще одна разновидность котлов на твердом топливе – пеллетные агрегаты. Их отличие состоит в том, что в качестве топлива используются гранулы из отходов деревообработки. Большая часть промышленных моделей имеют особый бункер, из которого гранулы автоматически подаются в топку.
Чугунные и стальные конструкции – в чем отличия
Из какого бы материала ни был изготовлен котел, очень важно, чтобы он соответствовал основным эксплуатационным характеристикам. Разберемся в них более подробно.
В первую очередь стоит обратить внимание на материал теплообменника – чугун или сталь. Если вы хотите воспользоваться готовой схемой твердотопливного котла – своими руками чугунный теплообменник сделать вряд ли получится. Такая работа требует как специального оборудования, так и особых знаний и умений. Поэтому можно приобрести готовые секционные конструкции, которые перед транспортировкой разбирают, а на месте снова собирают.
Чугунным теплообменникам свойственно покрываться сухой ржавчиной – особой пленкой, защищающей стенки агрегата от разрушения. Кроме того, влажная ржавчина также образуется намного медленнее, чем обусловлен длительный срок эксплуатации чугунных изделий – от 10 до 25 лет. Среди прочих преимуществ чугунных теплообменников можно назвать отсутствие необходимости в частом и сложном обслуживании. Чистка таких устройств требуется нечасто, да и нагар практически не снижает КПД котла. В случае необходимости ремонта или усиления мощности агрегата нужно лишь заменить дефектные секции или увеличить их число.
Недостатки чугунных изделий таковы:
- большая масса котла предполагает наличие отдельного фундамента;
- затруднения в процессе сборки и высокие затраты на транспортировку;
- чувствительность к термическим ударам – чугун не любит перепадов температур, поэтому контакт горячей поверхности с холодными дровами или холодной водой может быть губительным для него;
- большая тепловая инерционность – на разогрев котла требуется длительное время, но и его последующее остывание происходит медленно.
Что касается стальных изделий, то они менее чувствительны к перепадам температур и не боятся контакта с холодными объектами. Это свойство позволяет при сборке котлов отопления на твердом топливе по чертежам оборудовать их чувствительными автоматическими элементами. А благодаря небольшой инерционности такие агрегаты быстро прогреваются и остывают – это позволяет регулировать температуру воздуха в доме. При этом, можно сделать чертеж твердотопливного котла длительного горения своими руками, что позволит учесть все нюансы.
По внешнему виду котлы из стали – это сплошные сварные агрегаты, которые довольно сложно перевозить, хотя и чувствительность к механическим повреждениям у них намного ниже аналогов из чугуна.
Возможность ремонта стальных котлов с точки зрения некоторых специалистов весьма сомнительна. Отремонтировать, равно, как и сварить котел своими руками по чертежу в домашних условиях довольно непросто, со временем на швах в нем могут образовываться течи. Справедливости ради, отметим, что все зависит от навыков работника в работе со сварочным аппаратом. Но выполнить ремонт чугунного теплообменника все же проще – требуется только замена секций.
Как правило, котлы с чугунными теплообменниками являются энергонезависимыми, стоят недорого, поэтому они могут стать достойной альтернативой уже установленному отопительному оборудованию в случае отключения электричества. Циркуляция теплоносителя в таких агрегатах происходит естественным путем, без применения насоса. Однако монтаж батарей нужно выполнять так, чтобы вода по трубам при нагревании свободно перемещалась по трубам под воздействием давления в котле.
Сборка котла по готовому проекту
Проще всего будет построить своими руками твердотопливный котел из кирпича. Его конструкция популярна и не требует сложных расчетов. Использовать такой котел можно сразу в нескольких целях, поэтому устанавливают их преимущественно на кухнях. Примечательно, что самостоятельно собрать такой агрегат смогут даже новички.
В процессе работы понадобится болгарка, сварочный аппарат с электродами, листовая сталь, кирпич, материалы для печного раствора, трубы и металлические уголки. Тем, кто никогда не держал в руках сварку, лучше всего выполнить резку деталей по чертежу котла на твердом топливе, а сварочные работы перепоручить профессионалу. Это важно, так как качество швов напрямую влияет на долговечность котла.
Положительный момент самостоятельного сооружения отопительного оборудования состоит в том, что можно подобрать размер твердотопливного котла и топки, а также рассчитать его мощность под конкретные нужды. Кроме того, в нем можно предусмотреть варочную поверхность или кирпичный свод, чтобы тепло аккумулировалось в процессе горения дров, а затем перераспределялось в систему отопления.
Теплообменник чаще всего делают прямоугольным, используя для этого прямоугольный профиль и трубы сечением 40-50 мм. Благодаря профилям облегчается стыковка труб, а швы получаются более прочными.
Пошаговая инструкция сооружения котла на твердом топливе
Итак, весь процесс, как сделать котел своими руками по чертежам, можно разделить на несколько последовательных этапов:
- Используя болгарку, из труб и профилей нужно вырезать заготовки. Профили будут стойками, в них газовым резаком нужно прорезать круглые отверстия для стыковки с трубами. Понадобится сделать по 4 отверстия по трубу Ø50 мм в передних стойках и по столько же в задних. Кроме того, нужны еще отверстия для врезки в систему отопления. Наплывы и нагар в результате резки или сварки нужно зачистить болгаркой, чтобы они не мешали движению воды по трубам.
- Далее заготовки собирают в единую конструкцию. Работать придется вдвоем – сварщику понадобится помощник, чтобы придерживать трубки в неподвижном положении. Чтобы было удобнее, можно поставить стойки с трубами на ровную поверхность и сварить переднюю и заднюю часть котла.
- Теперь нужно обеспечить подачу и отток воды из котла. К готовому каркасу приваривают входящую и обратную трубу, а торцы прямоугольных профилей заваривают кусками металла 60×40 мм.
- Прежде чем монтировать теплообменник, его проверяют на герметичность. Для этого его устанавливают вертикально, закрывают нижнее отверстие и наполняют водой. Если протечек на швах нет, значит можно работать дальше.
- Из кирпича выстраивают корпус котла и встраивают в него теплообменник, оставляя зазор между ними не менее 1 см. Установить регистр нужно так, чтобы создать подъем в сторону выходящей горячей воды. Перепад уровня между выходным отверстием и передним правым верхним углом теплообменника должен быть не менее 1 см. Это позволит улучшить циркуляцию теплоносителя и избавит от воздушных пробок.
- Кирпичная кладка должна перекрыть теплообменник сверху на 3-4 см. Поверх кладки укладывают чугунную плиту. Дымоход устанавливают по усмотрению хозяев – кирпичный, металлический, или выводят в уже готовую трубу.
Как повысить производительность котла
Самостоятельно собранный твердотопливный котел, как правило, отличается существенными теплопотерями, связанными с уходом тепла в дымовую трубу. Причем чем прямее и выше дымоход, тем больше теряется тепла. Выходом из положения в данном случае будет создание, так называемого, отопительного щита, то есть дымохода изогнутой формы, который позволяет передать больше тепловой энергии кирпичной кладке. Кирпич, в свою очередь, будет отдавать тепло воздуху в помещении, обогревая его. Нередко такие ходы устраивают в стенах между комнатами. Однако подобный подход осуществим только, если котел расположен в подвале или на цокольном этаже, либо при условии постройки громоздкого многоступенчатого дымохода.
Как вариант, повысить эффективность котла можно, если вокруг дымовой трубы смонтировать водонагреватель. В данном случае тепло уходящих газов будет нагревать стенки дымохода, и передаваться воде. Для этих целей дымоход можно сделать из более тонкой трубы, которую встроить в трубу большего сечения.
Наиболее эффективным способом повысить КПД твердотопливного котла будет установка циркуляционного насоса, принудительно перекачивающего воду. Это позволит повысить производительность установки примерно на 20-30 %.
Безусловно, сконструировать котел нужно так, чтобы теплоноситель мог циркулировать самостоятельно, если в доме отключили электричество. А при его наличии насос позволит ускорить прогрев дома до комфортных температур.
Делаем твердотопливный котел своими руками
Несмотря на кажущуюся сложность, изготовление твердотопливного котла своими руками, вполне осуществимый проект, позволяющий сократить расходы на приобретение оборудования, практически вдвое. Потребуется правильно подобрать тип оборудования, конструкцию и выполнить все необходимые нюансы, связанные с производственным процессом.
При соблюдении рекомендаций, можно получить котел, практически не отличающийся теплотехническими характеристиками от модели, собранной в заводских условиях.
Выбираем тип изготавливаемого котла
Практически все самодельные котлы отопления на твердом топливе для частного дома, являются просто хорошей копией того оборудования, что выпускается на заводах отечественных и зарубежных производителей. Хотя полностью воссоздать технологический процесс без специального оборудования невозможно, при изготовлении используются схемы и чертежи уже готовых моделей.
При выборе типа котла, обращают внимание на КПД, требования, предъявляемые к качеству топлива и другие характеристики. Все популярные конструкции, делятся на два вида, по особенностям расположения топочной камеры.
Шахтный с вертикальной загрузкой
Такая конструкция, впервые стала использоваться в котлах длительного горения отечественных производителей. В устройстве шахтного оборудования имеются следующие особенности:
-
Используется принцип нижнего горения. В конструкции предусматриваются две дверцы: топочная и загрузочная.
Топливо загружается в вертикальную топочную камеру. Размеры топки рассчитываются таким образом, чтобы поленья свободно опускались вниз, по мере прогорания нижнего слоя.
- Воздух подается сразу с двух сторон. Первый воздушный поток направляется сверху топочной камеры вниз, второй, распространяется внизу под колосниками и направлен к встроенному дымовому каналу.
Шахтный твердотопливный котел работает по принципу длительного горения, с применением газогенерации или пиролиза. Изготовление модели данного типа трудоемко и требует проведения грамотных теплотехнических расчетов. На выходе, получается котел с КПД около 88%, неприхотливостью к качеству дров (допускается влажность до 42%).
Горизонтальный с боковой загрузкой
Конструкция с боковой загрузкой является классической и чаще всего, именно ее выбирают при самодельном изготовлении твердотопливного котла. По внутреннему устройству, модель напоминает обычную дровяную печь.
Самодельный твердотопливный отопительный котел с водяным контуром, использующий боковую загрузку, имеет следующие особенности:
-
Вместительная топочная камера – объем топки рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить работу котла от одной закладки, в течение 4 часов.
Топочная камера должна отделяться от зольного ящика, решеткой. В котлах, для сжигания угля, используются металлические или чугунные колосники. Дверка зольного ящика используется для регулировки интенсивности горения. Открытием и закрытием изменяются параметры тяги.
- Система дымоотведения – в зависимости от используемого принципа горения, изготавливается прямой или ломаный дымоходный канал.
Котлы с боковой загрузкой и горизонтальной топкой, имеют простую конструкцию, наиболее подходящую для самостоятельного производства.
Определяем тип горения топлива
Длительность горения топлива в самодельном твердотопливном котле, зависит от выбранной конструкции агрегата. Принято различать два основных используемых принципа работы:
- Длительное горение.
- Теплообменник.
- Тип топлива – классические котлы способны использовать любой вид твердого топлива: уголь, дрова, брикеты и т.п. Допускается сжигание дров с повышенной влажностью.
При наличии необходимых инженерных навыков, возможно изготовить агрегат, способный проработать от одной закладки в течение нескольких суток.
Обычное классическое горение
Изготовление котла на твердом топливе с классическим горением своими руками, отличается простотой. Конструкция напоминает ту, что используется в дровяных печах и состоит из следующих частей:
В котлах, в качестве водяного контура, зачастую используется обычный змеевик. Особенностями внутреннего устройства классических твердотопливных котлов является:
-
Скорость сгорания – от одной закладки, котел продолжает работать максимум 4 часа.
КПД – классические модели малоэффективны. При работе, практически четвертая часть получаемого тепла, попросту уходит в дымоходную трубу.
Затраты на изготовление классического твердотопливного котла меньше, чем на производство пиролизной модели, практически вдвое.
Длительное горение с пиролизом
Сделать своими руками твердотопливный котел длительного горения возможно, но, для этого потребуется провести грамотные теплотехнические расчеты и подобрать подходящий чертеж. Процесс пиролиза невозможен без двух составляющих:
-
Высокой температуры горения.
- Ограниченного притока воздуха.
- Теплообменник – прямого воздействия пламени на металл не оказывается, поэтому, для производства допускается углеродистая сталь, толщиной 3 мм. Для обеспечения необходимой жесткости через 10-15 см привариваются металлические ребра, придающие конструкции прочность.
Чтобы обеспечить необходимые условия, устанавливается механический регулятор горения, а также, обкладывают камеру сгорания, шамотным кирпичом, для уменьшения теплопотерь. Подробные рекомендации относительно изготовления, находятся в статье «Изготовление пиролизного котла своими руками», расположенной на сайте.
Из какого металла лучше сделать котел
От выбора металла, зависит время эксплуатации котла. При производстве в заводских условиях, существуют строгие требования, относительно типа используемого материала для каждой части котла. Строгие требования предъявляются к составу металла, толщине стали и другим характеристикам.
Подобным нормам, должен соответствовать и материал, используемый при самостоятельном изготовлении агрегата. При выборе учитывают эксплуатационные особенности, термическое и механическое воздействие и многие другие аспекты. Для производства котла применяют сталь и чугун.
Чугун
Чугун имеет хорошие теплотехнические характеристики: устойчив к перегреву и выгоранию, долгое время сохраняет тепло. Срок эксплуатации котла, изготовленного из данного металла, составляет не менее 25 лет. Недостатком чугуна является подверженность к гидравлическим и механическим ударам, растрескивание нагретой поверхности при резком охлаждении.
Изготовление котла из чугуна в домашних условиях, невозможно. Теплообменник и другие части котла, производятся литьевым методом в плавильнях. Создать подобные условия и изготовить чугунные детали, нереально.
Сталь
В отличие от чугуна, сталь хорошо поддается обработке. Для производства, применяется металл, раскатанный в листы. Марки используемой стали, в зависимости от изготавливаемого узла:
-
Топочная камера – обычная сталь не способна выдержать прямое воздействие огня и высокой температуры. Применение металла с низким содержанием углерода, приводит к быстрому прогоранию стенок.
На заводском производстве, для изготовления топки, используют сталь с добавлением молибдена или хрома. Толщина листа не менее 5 мм. Этого же правила придерживаются и при самостоятельном изготовлении.
Сталь удобна в обработке, но имеет недостатки, связанные с эксплуатацией:
-
Предельная нагрузка давления в системе отопления – при увеличении нагрузки свыше 2 мБар, стенки теплообменника выгибаются, со временем теряют прочность.
- Срок эксплуатации стальной топки, не больше 10-15 лет.
Тип теплообменника самодельного котла
От того, как сконструирован теплообменник, зависит КПД и остальные теплотехнические характеристики котла: время прогревания помещения, возможность работы в режиме пиролиза и т.п. Устройство рассчитывается для максимальной аккумуляции вырабатываемого тепла с наименьшими теплопотерями и передачи энергии теплоносителю.
В котлах используется две базовых конструкции теплообменника, отличающихся показателями энергоэффективности. Традиционно, это «водяная рубашка» и змеевик.
Внешняя водяная рубашка
Если необходимо увеличить КПД, уменьшить вероятность перегрева теплоносителя, за счет более равномерного прогрева, используется теплообменник в виде водяной рубашки.
Принцип «рубашки» основан на том, что жидкая среда, буквально окружает всю топочную камеру. Независимо от интенсивности горения и степени горения огня, осуществляется нагрев теплоносителя. В моделях длительного горения пиролизного типа, теплообменник дополнительно окружает ломаный дымовой канал, что увеличивает КПД, приблизительно на 5%.
У данной конструкции есть свои недостатки:
-
Ограничения по давлению в системе отопления.
- Большие затраты, связанные с ремонтом и обслуживанием.
- Второй змеевик, может использоваться для нагрева горячей воды.
При изготовлении в домашних условиях, теплообменник «водяная рубашка», требует больших материальных затрат и высокого качества проведения сварных работ. Некачественные сварочные швы, дадут течь уже через несколько недель эксплуатации и приведут к остановке агрегата.
Встроенный змеевик
В классических моделях котлов, в виде теплообменника, чаще всего используют обычную изогнутую трубку – змеевик. Нагрев осуществляется проточным способом. Теплоэффективность встроенного змеевика меньше чем у водяной рубашки.
Данное решение имеет следующие особенности:
-
На эффективность нагрева влияет интенсивность горения.
Использование змеевика, требует тщательного контроля над температурой нагрева теплоносителя. При перегреве происходит нарушение герметизации змеевика.
Змеевик можно установить в любую модель, независимо от размеров самодельного котла.
Установка встроенного змеевика требует меньших материальных затрат. Водяной контур данного типа, проще в обслуживании, но имеет меньшую теплоэффективность.
Из чего лучше сделать колосники
В стальных котлах, традиционно используются металлические колосники. Сталь не лучшим образом реагирует на чрезмерный нагрев. Поэтому, после нескольких лет эксплуатации, решетку приходится менять. При усовершенствовании твердотопливного котла, стальные колосники часто заменяют на чугунные.
Преимуществ у данного решения несколько:
-
Чугун устойчив к выгоранию и деформации – температура плавления не менее 1500°С, что невозможно достичь в бытовых условиях. Чугунные колосники проработают практически без деформации 20-25 лет.
- Применение угля, приводит к усиленному сажеобразованию, что в сочетании с влагой, оставшейся в топливе, образовывает конденсат – сильную кислоту, разъедающую металл. Чугун устойчив к воздействию кислот, чего нельзя сказать о стали.
Колосники из чугуна, несколько увеличивают общий вес котла, что необходимо учитывать при выборе материала.
Материалы для внешней теплоизоляции котла
При сжигании твердого топлива, рабочая температура нагрева, достигает 550°С, у пиролизных агрегатов, превышает 600°С. Теплоизоляция котла, служит для обеспечения безопасности эксплуатации и снижения теплопотерь к минимуму.
При проведении изоляционных работ используют следующие материалы:
-
Первичная теплоизоляция – рекомендуется обложить топочную камеру шамотным кирпичом.
- Вторичная изоляция – стенки и дно котла, обкладываются базальтовым негорючим теплоизоляционным материалом. Толщина плиты, варьируется от 4 до 8 см, в зависимости от мощности агрегата.
Правильная краска для покраски корпуса котла
Окрашивание корпуса выполняется порошковыми термостойкими красками. Главными требованиями, предъявляемыми к ЛКМ, являются:
-
Устойчивость к механическим повреждениям.
Стойкость к термическому воздействию.
Отсутствие шелушения, спустя несколько лет эксплуатации.
- Хорошая адгезия.
- уголь;
- торфяные брикеты;
- пеллеты;
- дрова;
- опилки и другие горючие отходы производства.
- Классические
- Пиролизные
- Пеллетные
- Длительного горения
- топливо загружается в камеру сгорания;
- нагретые в процессе сгорания топлива воздух и другие газы поднимаются вверх и отводятся через дымоход;
- по пути к дымоходу горячий воздух нагревает теплообменник, который в с вою очередь нагревает тепловой агент (в большинстве бытовых систем отопления – воду);
- нагретый тепловой агент вытесняет холодный, проходя всю систему отопления и возвращаясь после остывания назад в теплообменник.
- Камера сгорания
- Камера отвода горячих газов
- Внутренняя система подачи и отвода теплоносителя
- Конструктивные особенности теплообменника
- Полнота и период сгорания топлива
- в нижней части размещается зольник с поддувалом;
- над зольником устанавливается чугунная колосниковая решётка;
- решётка встраивается в дно топки, которая должна быть оснащена надёжной дверкой;
- в над зоной топки в плоскости наибольшего теплового контакта располагается рабочая часть теплообменника.
- сварочная маска, краги и спецодежда;
- бытовой инверторный сварочный аппарат и электроды;
- дисковая пила с набором дисков для резки металла;
- электродрель с набором свёрл по металлу;
- рулетка, угольники, строительный уровень.
- листы стали толщиной от 5 мм;
- металлические уголки;
- чугунная колосниковая решётка;
- стальные водопроводные трубы различного диаметра;
- дверцы для зольной и топочной камеры;
- дроссельные заслонки печного типа.
- топочная камера (бункер) для сжигания дров, угля, топливных брикетов;
- колосники, через которые осуществляется подача в камеру сгорания воздушной массы;
- теплообменник трубчатого типа или накопительная емкость для котловой воды;
- дымовая труба для вывода наружу продуктов горения топлива;
- регулятор тяги.
- сварочный аппарат;
- малая болгарка с отрезным и шлифовочным дисками (защитные очки);
- электродрель со свёрлами по металлу;
- газовые ключи №№1,2;
- молоток;
- набор рожковых или накидных ключей и отвёрток;
- пассатижи;
- угольник на 90 град.
- стальной уголок 50х50 — для каркаса котла;
- листовая нержавеющая сталь — при наличии в конструкции накопительной ёмкости;
- стальные толстостенные трубы диаметром 32- 50 мм — для изготовления теплообменника-змеевика.
- Возможность стабильной работы на мощности от 2 до 20 кВт. Это связано с особенностями климата в регионе проживания форумчанина. Зимой температура с месяц может держаться около 0°C, а потом резко на неделю упасть до -25…30°C. В осенне-весенний период температура находится в пределах +5…+10°C. Т.к. дом в межсезонье также нужно отапливать, но от котла не требуется максимальная мощность, нужен «гибко» настраиваемый аппарат.
- Котёл должен быть «всеядным», т.е. гореть в топке должно всё, что может гореть – дрова, топливные брикеты, уголь, отходы и т.д., включая влажное топливо.
- Конструкция котла должна предусматривать закладку поленьев диаметром до 20 см. Это уменьшит необходимость в колке дров.
- Должен работать с ночи до утра на одной закладке топлива. При сильном морозе количество полных закладок топлива не должно превышать трёх.
- Полная энергонезависимость. Устройство должно работать без необходимости его подключения к электрической сети. В случае обрыва проводов или отключения энергии, работу циркуляционного насоса (он должен прокачивать теплоноситель) обеспечивает резервная система питания.
- высокий КПД, простая и недорогая конструкция дымохода;
- небольшое образование сажи и отложений (значит, отпадает необходимость в частой прочистке котла и увеличивается эффективность его работы);
- безопасность работы котла при любых режимах эксплуатации, жаростойкость узлов;
- возможность дозагрузки дров при рабочем режиме;
- удобство эксплуатации котла при его установке в жилом помещении;
- небольшой вес и габариты.
- Попытаться найти готовое заводское изделие.
- В случае неудачи – скопировать конструкцию готового котла и сделать его самому.
- В специальную камеру, именуемую топкой, помещаются дрова, уголь и тому подобное топливо.
- Загруженное топливо поджигается. Процесс его сжигания в разных котлах может иметь некоторые особенности, но суть всегда остается неизменной: происходит реакция окисления органических молекул с выделением большого количества тепла. Скорость горения, а соответственно и мощность теплообразования, будет зависеть от количества поступающего в топку воздуха. Его можно регулировать при помощи подвижной заслонки, установленной на воздухозаборнике (поддувале).
- Образующееся при сгорании топлива тепло, как и тепло отходящих дымовых газов, нагревает содержимое специального резервуара – теплообменника. Через входной и выходной патрубки теплообменник подсоединяется к отопительному контуру и становится, таким образом, его частью. Нагретая в теплообменнике среда за счет конвекции или работы насоса поступает в отопительный контур, распределяя по нему тепловую энергию.
- Окисление топлива становится неполным, вследствие чего дым содержит большое количество сажи, угарного газа (относится к вредным выбросам) и различных ядовитых веществ.
- Из-за низкой температуры выхлопа образуется большое количество конденсата, насыщенного вышеупомянутыми токсинами.
- КПД котла значительно понижается.
- после выработки достаточного количества тепла (отслеживается по температуре теплоносителя) автоматика полностью перекрывает заслонку;
- пламя гаснет и котел, можно сказать, выключается;
- при охлаждении теплоносителя автоматика открывает заслонку и запускает вентилятор, который раздувает огонь в топке.
- Топка – «коробка» глубиной 460 мм, шириной 360 мм и высотой 750 мм с общим объемом 112 л. Объем топливной загрузки для такой камеры сгорания составляет 83 л (весь объем топки заполнять нельзя), Что позволит котлу развивать мощность до 22 – 24 кВт.
- Днище топки – решетка из уголка, на которую будут укладываться дрова (через нее в камеру будет поступать воздух).
- Под решеткой должен быть отсек высотой 150 мм для сбора золы.
- Теплообменник объемом 50 л большей частью расположен над топкой, но нижняя его часть охватывает ее с 3-х сторон в виде водяной рубашки толщиной 20 мм.
- Подсоединенная к верхней части топки вертикальная дымоотводящая труба и горизонтальные жаровые трубы располагаются внутри теплообменника.
- Топка и зольник закрыты герметичными дверцами, а забор воздуха осуществляется через трубу, в которой установлен вентилятор и гравитационная заслонка. Как только вентилятор выключается, заслонка под собственным весом опускается и полностью перекрывает воздухозаборник. Как только термодатчик зафиксирует снижение температуры теплоносителя до заданного пользователем уровня, контроллер включит вентилятор, поток воздуха откроет заслонку и в топке разгорится огонь. Периодическое «отключение»котла в сочетании с увеличенным объемом топки позволяет продлить работу на одной загрузке топлива до 10 – 12 часов на дровах и до 24-х часов на угле. Хорошо зарекомендовала себя автоматика польской компании KG Elektronik: контроллер с термодатчиком – модель SP-05, вентилятор – модель DP-02.
- Дровяные. Наиболее простая конструкция котла, которую легко сделать самостоятельно. Однако использование энергонасыщенного топлива в нём недопустимо.
- Пиролизные. Самая сложная и дорогая в реализации конструкция. В ней допускается сжигание любого твёрдого топлива, а эффективность получения тепловой доходит до максимальных показателей, за счёт чего достигается наибольшая экономичность.
- Длительного горения. Наиболее подходящие конструкции, пригодные к изготовлению частным образом. Они менее материалоёмкие, экономичные и не требуют частой загрузки топлива.
- Пеллетные. В них сгорают специальные гранулы, изготавливаемые из прессованных пиломатериалов. В его конструкции используются сложные дорогостоящие механизмы, что делает самостоятельное изготовление неактуальным.
- топки;
- проёма для загрузки топлива;
- зольника;
- системы воздуховодов;
- дымохода;
- дверок топки и зольника;
- водяного теплообменника;
- элементов системы управления;
- подводящего и отводящего патрубков.
- Выполняют из жаропрочной стали топку в виде короба. В ней предусматривают отверстия загрузки топлива и зольника. Дополнительно делают прорези для установки конвективных поверхностей теплообмена. Сваривают все детали, с помощью мела и керосина проверяют стыки на герметичность: после окончательной сборки, если проявится течь, доступа к ним не будет.
- Собирают внешний корпус, формируя рубашку охлаждения. В нём также оставляют топочные и зольные отверстия. Кроме них делают вырезы под размещения патрубков (подающего, обратного, дренажного и наполнительного).
- Приваривают к корпусу загрузочные и зольные порталы. Их делают из листовой стали толщиной 5 мм. В верхней части приваривают дымоход, выполненный из отрезка трубы диаметром 100 мм.
- Устанавливают резьбовые патрубки для подключения котла к отопительной системе и установки группы безопасности.
- Изготавливают топочную и зольную дверцы. Они должны обеспечивать хорошую теплоизоляцию и герметичность топки.
- Крепят дверцы к котлу при помощи шарнирных соединений, оснащают их прижимами для фиксации в закрытом состоянии.
- Проверяют водяной контур на герметичность. Для этого котёл заполняют водой под давлением 0,2 МПа и выдерживают в течение часа. Отсутствие течи или свидетельствует о герметичности сварных швов.
- Окрашивают корпус жаростойкой грунтовкой (2 слоя) и краской (1 слой).
- Монтируют внешнюю теплоизоляцию и декоративную облицовку, выполненную из окрашенной тонколистовой стали.
Современные лакокрасочные материалы, способны выдерживать прямое воздействие огня без потери защитных свойств. При выборе, ориентируются на порошковые краски, прямо предназначенные для окрашивания котлов.
Изготовление твердотопливного котла требует тщательного планирования и теплотехнических расчетов, использования грамотных чертежей, а также, правильного подбора комплектующих и расходных материалов. При соблюдении рекомендаций, у котла, изготовленного своими руками, будут хорошие теплотехнические характеристики и параметры.
Надёжный и экономичный твердотопливный котёл своими руками
Добавил(а): Дмитрий Шварц 1 марта
Самодельный котёл на твердом топливе
Для организации бытовой системы отопления твердотопливные котлы являются наиболее экономичным вариантом. Но, несмотря на всё богатство выбора доступного на рынке оборудования и довольно широкий ценовой и функциональный диапазон, далеко не каждому потребителю под силу купить агрегат, оптимально удовлетворяющий его нужды. С другой стороны, котёл, работающий на твёрдом топливе, вполне реально изготовить своими руками. И сохранить при этом значительные средства, которые пришлось бы заплатить за заводское оборудование. Всё, что нужно для этого – знания устройства и принципа работы этой категории отопительных установок, а также навыки работы с различным инструментом и материалами, в частности, металлом.
Выбираем тип твердотопливного котла
Как понять, какой котёл будет оптимальным для обслуживания конкретной системы отопления? Очевидно, следует определиться с видом топлива, требуемой мощностью агрегата и особенностями его конструкции, процесса монтажа и последующей эксплуатации, а также с особенностями подключаемой системы отопления.
Самодельный котёл на твёрдом топливе
Среди материалов, которые можно использовать в качестве твёрдого топлива, наиболее широкое распространение получили:
Виды твёрдого топлива для котлов отопления на фото
С целью повышения рентабельности и эффективности системы отопления можно изготовить универсальный агрегат, который сможет работать с различными видами топлива.
Выбор типа и конструктивного исполнения отопительного котла напрямую зависит от того, каким топливом вы собираетесь пользоваться, требуемой производительности системы отопления, а также места, где он будет установлен. Для самостоятельного изготовления подходят следующие модификации твердотопливных отопительных агрегатов:
Оснащаются стальным или чугунным теплообменником, могут использоваться и для отопления, и для целей горячего водоснабжения. КПД таких котлов составляет около 85%.
Классический котёл на твёрдом топливе
Обеспечивают раздельное сгорание топлива и выделяемых при этом летучих газов, благодаря чему существенно повышается эффективность и, следовательно, экономичность отопительной системы.
Схема пиролизного котла на твердом топливе
Эффективность этой разновидности котлов отопления достигает 90%. Главным их достоинством является высокая степень автоматизации рабочих процессов, а недостатком – сложность конструкции.
Принцип работы пеллетного котла
Способны непрерывно работать на протяжении всего отопительного сезона, требуя загрузки топлива 1 раз в несколько суток, что выгодно отличает их от классических твердотопливных котлов.
Компоновка твердотопливного котла длительного горения
Основы проектирования
Для того чтобы сделать правильный – безопасный, эффективный и удобный в эксплуатации – твердотопливный котёл, необходимо понимать физику процесса его работы и работы системы отопления в целом.
Принцип действия отопительного котла на твёрдом топливе:
Всё дело в свойстве любой нагреваемой среды подниматься выше холодной — это один из основополагающих законов термодинамики.
Принцип работы водяной отопительной системы
Для реализации этого принципа помимо корпуса, выполненного из толстой (не менее 4-5 мм) жаропрочной стали, в конструкцию твердотопливного котла включаются следующие элементы:
Её объем определяется сложной формулой, которую, впрочем, довольно легко отыскать в интернете, равно как и готовое решение – объем камеры сгорания по отношению к номинальной мощности котла или максимальной площади отопления.
Расположение топки твердотопливного котла
На практике размеры топки зависят не только от параметров котла и свойств топлива, а также особенностей самой отопительной системы – схематической, функциональной сложности, сезонности работы, пиков потребностей в горячем водоснабжении и пр.
Этот узел является продолжением камеры сгорания и выполняет функцию выходного коллектора для вывода продуктов горения.
Система отвода нагретых газов
Речь идёт о теплообменнике (теплообменном регистре), а также его основных патрубках – входном и выходном, который служит для приёма остывшего теплового агента, его нагрева и отвода в систему отопления.
Циркуляция теплоносителя в системе твердотопливного котла
Важные моменты
На эффективность работы отопительного котла на твёрдом топливе всегда влияют два фактора:
Чем большей будет площадь теплового контакта, тем больше энергии за единицу времени будет передано от сгорающего топлива тепловому агенту – воде.
Варианты исполнения самодельного теплообменника на фото
Если топливо сгорает неэффективно – теряет пиролизный газ или не успевает нагреть теплоноситель до необходимой температуры, на лицо недоработки в конструкции. Поэтому к расчёту и процессу изготовления последней следует отнестись с максимальной ответственностью – после сборки изменить её будет невозможно.
Самодельный дровяной котёл: дверца топки
Конструкция котла должна быть надёжной и безопасной и ответственность за это несёт не что иное, как корпус. Он выполняется из толстой (не менее 5 мм) стали, желательно жаростойкой. Впрочем, последняя стоит заметно дороже обычной, поэтому следует запомнить, что чем толще металл, тем медленнее он будет нагреваться. А значит, для того, чтобы котёл средней мощности не обжигал руки и не делал из помещения котельной сауну, корпус котла должен иметь около 8 мм в толщину.
Твердотопливный котёл-печь со встроенным теплообменником
Исключение составляют конструкции с верхней крышкой из чугуна, которая выполняет функцию печи. Толщина и размеры чугунного листа будет зависеть от конструктивных параметров корпуса и рабочих характеристик котла (но не менее 8 мм).
Для организации внутренней трубопроводной системы котла необходимо использовать трубы толщиной стенок 3-4 мм и диаметром 50 мм. Для обеспечения тока теплоносителя следует предусмотреть сужение (от 50 до 25 мм) трубопроводов в направлении от горячего к холодному, к примеру от котла к радиаторам) и расширять их на обратном пути теплоносителя.
Пространственная схема и компоновка твердотопливного теплогенератора
Размеры твердотопливного котла зависят от габаритов и ориентации в пространстве камеры сгорания. Более широкое распространение получили вертикальные конструкции, поскольку такое расположение позволяет сэкономить место в котельной.
Традиционная схема вертикального твердотопливного котла:
Принципиальная схема вертикального котла на твёрдом топливе
Для настройки и контроля за работой агрегата в процессе эксплуатации вам понадобится специальное оборудование. К таковому можно отнести датчики температуры воды на входе и выходе из теплообменника и узлов системы отопления, датчики загрузки камеры сгорания, давления в ней и на отдельных участках котла и т.д.
Принцип естественной циркуляции теплоносителя реализовать его успешно удаётся далеко не всегда. Поэтому часто отопительный котёл оснащается дополнительным водяным насосом, который принудительно подаёт теплоноситель на теплообменник и/или в систему отопления.
Насос — энергозависимый агрегат, а значит, важно предусмотреть возможность подачи теплоносителя в обход на случай отключения электроэнергии. Во-первых, для того, чтобы отопление функционировало, а во-вторых, чтобы котёл или коммуникации не разорвало паром или не повредило температурой.
Если в конструкцию твердотопливного котла включается насос, необходимо предусмотреть возможность регулировки его рабочих параметров, а также аварийного отключения. Твердотопливный котёл в случае поломки узлов и коммуникаций отопительной системы остановить невозможно. Поэтому необходима система отвода излишнего тепла – амортизационный бак с компенсационным клапаном или другое, уместное в вашем случае решение.
Обвязка твердотопливного котла
Что нужно для работы?
В первую очередь мастерская, то есть место, где вы будете заниматься изготовлением основных узлов и сборкой агрегата. Кроме того, вам понадобится довольно обширный список инструментов, в который можно смело включать:
Для сборки котла на твердом топливе понадобятся следующие материалы:
Перед тем, как приступать к изготовлению элементов и узлов котла, необходимо выполнить конструктивные расчёты, определиться с принципиальной схемой и нарисовать чертёж котла, не забыв указать все его конструктивные составляющие и их главные параметры.
Дымоотвод твердотопливного котла: внутри и снаружи здания
И самое главное: соблюдайте технику безопасности как в процессе работы, так и по отношению к качеству исполнения твердотопливного котла. Малейшая оплошность с вашей стороны может стать причиной серьёзных проблем, в т.ч. повышенного риска возникновения пожара.
Делаем твердотопливный котел своими руками
Из всей отопительной техники, которую используют сегодня в быту, наиболее давно известны твердотопливные котлы. Благодаря простоте конструкции и принципа работы, доступности топлива агрегаты этого типа получили широкое распространение. Сегодня для многих жителей частных домов в сельской местности подобная техника стала своеобразной «палочкой-выручалочкой». Постоянно растущая цена бытового газа, сложности с получением разрешений на установку газового автономного отопителя способствуют тому, что твердотопливный котел сегодня, как минимум, не утратил своей востребованности у населения, проживающего недалеко от лесных массивов — источником дров.
Твёрдотопливные котлы отопления: слева — смонтированный и действующий, справа — без подключения к контуру, на стадии монтажа.
На сегодняшний день существует два варианта решить проблему автономного отопления на твердом топливе: купить готовое заводское изделие или изготовить твердотопливный котел своими руками. Стоимость современного высокотехнологичного отопительного агрегата достаточно высока, но диапазон цен широк — от 3-х до нескольких десятков тысяч рублей, что делает прибор доступным широкому кругу потребителей.
При наличии определенной технической подготовки твердотопливный котел можно собрать и самостоятельно, используя схемы и рекомендации по изготовлению моделей этих устройств, наиболее популярных при монтировании своими руками.
Концепция твердотопливного котла
Самодельный автономный котел, работающий на твердом топливе – это, по большому счёту, обычная печь, установленная в бочке с водой. Основная задача такого устройства — нагреть за счет тепла от сгорания дров или угля котельную воду, которая будет подаваться в радиаторы домашнего отопления.
Но такое устройство, заманчивое к самостоятельному изготовлению в связи с примитивностью, будет не эффективным в плане обогрева и не рентабельным из-за высокого расхода топлива — простейшие конструкции котлов имеют КПД всего в 10-15%.
Примитивный водяной котёл на твёрдом топливе с экономайзером дымовой трубы
Важно! Работа отопительного котла на твёрдом топливе зависит от качества тяги и, соответственно, приточной вентиляции. Даже качественно изготовленный котел не сможет обеспечить эффективный обогрев помещения, если вентиляция не устроена соответствующим образом.
Самодельные котлы собирают не только из металла, но и монтируют из кирпича. Кирпичные устройства сооружают обычно в загородных домах, где к эстетике устанавливаемого оборудования предъявляются более высокие требования, чем в помещениях хозяйственного или технического назначения.
Котлы из металла являются наиболее простыми устройствами, изготовление которых допускает использование подручных материалов и возможно с помощью доступных инструментов. Но из этого не следует, что их производство и монтаж можно выполнить без, как минимум, эскизов заготовок и узлов, а также чётко разработанной технологии — последовательности, способов выполнения отдельных этапов подготовительных и основных работ.
Выбираем конструкцию обогревательного котла
Печи для обогрева и твердотопливные котлы при сходстве процессов горения различаются по функциональности. Отопительный котёл, в отличие от печи, должен не только обогревать помещение по месту установки, сжигая дрова или уголь, но и снабжать отопительный контур нагретым теплоносителем. Но для выполнения второй задачи мало разместить в печи теплообменник (участок отопительного контура) — необходимо также обеспечить непрерывность горения топлива и равномерность циркуляции теплоносителя через этот змеевик.
Трубный теплообменник твёрдотопливного котла из огнеупорного кирпича
Какую конструкцию котла выбрать, чтобы было легче его изготовить своими руками, с какими сложностями придётся столкнуться в процессе работы? На эти вопросы можно получить ответ еще на стадии проектирования. Чертежи самодельных твердотопливных котлов дают достаточное представление о том, как выглядит та или иная конструкция, и на что следует обратить внимание в процессе изготовления.
Пример схематичного изображения твёрдотопливного котла снаружи: виды спереди, сбоку и сзади.
Каждая разновидность котельного оборудования, работающего на твердом топливе, имеет свои особенности конструкции и нюансы изготовления. Планируя самостоятельную сборку отопительного агрегата, необходимо решить, какой конструкции отдать предпочтение — с нижним или верхним (шахтным) способом горения.
Агрегаты с нижним горением — это оборудование, в котором дверка для загрузки дров расположена в верхней части камеры сгорания, но сгорание топлива происходит снизу, в результате чего верхние слои закладки под собственным весом перемещаются вниз, а дожигание дыма происходит в верхней части. В зависимости от модели, движение воздуха через топку происходит снизу вверх принудительно (вентилятор) или же естественным путём (тяга), что обуславливает независимость от электросети, но пониженную эффективность и меньший объём загружаемого топлива.
Схематичное изображение в разрезе твёрдотопливного котла с нижним горением топлива
В твёрдотопливных котлах шахтной конструкции загрузка дров производится через дверку, которая расположена в верхней части камеры сгорания. Такие агрегаты оборудуются принудительной тягой, которая направлена сверху вниз — гонит дым в нижнюю часть топки, где он в смеси с воздухом сгорает, а по пути подогревает и дополнительно просушивает топливо нижних ярусов.
Схема работы твёрдотопливного отопительного котла с верхним способом горения топлива
К самостоятельному изготовлению больше подходит агрегат с нижним способом горения, так при его сборке можно обойтись без вентилятора для принудительной тяги.
Твёрдотопливный стальной котёл нижнего горения без отделки
Важно! Чем сложнее конструкция оборудования, тем выше технологические требования к качеству исполнения её составляющих, которые не должны иметь отклонений от расчётных параметров. Не менее ответственен и процесс сборки такого агрегата.
По способу горения котлы на твердом топливе могут быть рассчитаны на обычный режим или же работать с выходом на пиролиз — процесс разложения твёрдого топлива на две составляющие и с последующим раздельным их сжиганием. Отдавая предпочтение второму, более сложному, варианту, придется учитывать необходимость установки второй камеры сгорания, что увеличит габариты отопителя и, соответственно, потребует большего количество материалов.
Выбор типа отопительной техники во многом определяется видом твердого топлива, которым будет снабжаться нагревательный прибор. Если у вас под рукой в большом количестве дрова, лучше будет, если сделанный вами котел будет рассчитан на топку дровами. При большей доступности каменного угля подойдет другая модель. Длительность горения закладки, качество обогрева определяются типом твердотопливного котла, его мощностью и эффективностью конструкции.
На заметку: температура горения угля значительно выше, чем у дров, поэтому колосники, теплообменник и корпус котла под уголь изготавливаются из стали большей толщины. Альтернативой может стать создание корпуса и топочной камеры котла из огнеупорного кирпича.
Если нет возможности создать внешний корпус агрегата из стали необходимой толщины, рациональным решением станет кирпичный твердотопливный котел . Футеровка огнеупорным кирпичом позволит создать просторную, удобную и устойчивую к высоким температурам камеру сгорания.
Сооружение камеры сгорания из огнеупорного кирпича с размещением внутри теплообменника
Выбор котла с конструкцией приемлемой сложности необходимо делать после анализа технического исполнения и объективной оценки своей компетенции и возможностей. При наличии сомнений, чтобы исключить вероятность неоправданной порчи материала, лучше отдать предпочтение агрегату простой, понятной по чертежам конструкции — даже такой твёрдотопливный котёл способен обеспечить дом теплом в холодное время года.
Основные требования к конструкции самодельного отопителя
В классическом виде нагревательный агрегат, от которого будет работать домашнее отопление, состоит из следующих элементов:
Важное требование, которое придется учитывать ещё на стадии проектировании котла, это размеры топочной камеры. Топка автономного твердотопливного котла должна быть просторной, вместительной. Конструкция камеры сгорания рассчитывается таким образом, чтобы помещенное в нее топливо сгорало полностью без дополнительного перемешивания. Кирпичные котлы в этом плане предпочтительнее, так как кирпич имеет меньшую теплопроводность, что обеспечивает в керамической топке более высокую температуру горения, чем в металлическом агрегате.
Топочная камера должна быть устроена таким образом, чтобы максимально концентрировать тепловую энергию на нагреве теплообменника.
Топка из стали котла на твёрдом топливе
Следующим, не менее важным аспектом при конструировании нагревательного оборудования, является теплообменник твердотопливного котла. От конструкции этого элемента, качества материала и исполнения зависит КПД котельного оборудования. Название теплообменника определяется материалом его изготовления — чугунный или стальной. Теплообменные змеевики этих агрегатов — трубчатые конструкции с вертикальным или горизонтальным расположением труб в обиходе часто называют водяными рубашками.
Чугунные теплообменники рассматривать не будем, так как это литая конструкция, изготовление которой в домашних условиях невозможно. Однако можно использовать готовые узлы из чугуна, снятые со старых агрегатов, демонтированных в силу каких-то причин. Такая замена распространена, когда выполняется модернизация твердотопливного котла или его ремонт.
Для изготовления стального теплообменника используют толстостенные трубы. Нужную конфигурацию трубе придают её гибкой под нагревом либо использованием отводов или полуотводов соответствующего диаметра, соединяемых с фрагментами змеевика электросваркой.
Схема установки змеевика для твердотопливного агрегата традиционного типа даст полное представление о том, как должен выглядеть теплообменник и в каком положении лучше его установить.
Эскиз одного из вариантов расположения трубного теплообменника в корпусе: виды сбоку
Поэтапное изготовление котла на твердом топливе. Тонкости и нюансы
Самый экономичный самодельный твердотопливный котел сделать вам не удастся, однако создать вполне пригодный для обогрева и горячего водоснабжения отопительный аппарат можно. Дело в том, что сборка промышленных изделий выполняется на высокоточном промышленном оборудовании из специально подобранных материалов с соблюдением технологических параметров. В основе каждой заводской модели котла лежат точные тепловые расчеты. Возможности работы в домашних условия несоизмеримо скромнее производственных, поэтому при выборе модели, подлежащей изготовлению, надо исходить из существующих реалий, в том числе, своего личного потенциала как монтажника.
Инструментарий и материалы
Имея чертеж и спецификацию обогревательного агрегата, можно определиться с перечнем необходимого инструмента. Хотите ли вы сделать большой котел или планируете собрать маленький отопительный прибор для дачи на твердом топливе своими руками, список приспособлений будет приблизительно одинаков.
Комплект инструмента для самостоятельного изготовления твёрдотопливного обогревательного агрегата
Для работы потребуется следующий инструмент и приспособления:
Основной материал при изготовлении — сталь, толщина которой для котла должна быть не меньше 5 мм, для колосников — от 7 мм.
Кроме того, понадобятся:
Полный перечень материалов и их расход составляется предварительно на основании технических чертежей.
Изготовление корпуса и теплообменника
Корпус котла, зачастую выполняющий и роль топочной камеры, является основой всей конструкции. Для снижения деформаций стенок под воздействием высокой температуры, ограждающие конструкции топки изготавливаются двухслойными с засыпкой между слоями сухого просеянного песка, играющего роль фиксатора геометрии. Наружные и внутренние оболочки топки выполняются каркасными, что также повышает жёсткость конструкции. Кроме того, для увеличения прочности стенки камеры сгорания снаружи можно обшить стальным уголком или профилем в виде рёбер жёсткости.
Изготовление корпуса твёрдотопливного котла сваркой заготовок из листовой стали
На передней стенке болгаркой или газовым резаком согласно чертежа вырезаются два проёма — для дверцы бункера и подзольника.
Совет! Перед резкой листовой стали необходимо мелком произвести разметку будущих проёмов с выполнением отверстий малого диаметра (3-4 мм) по углам.отверстий — это позволит выполнить резку с большей точностью.
После окончания резки заготовок из листовой стали и профиля для корпуса можно приступать к созданию теплообменника. Используем нарезанные водопроводные трубы, которые путем сварки соединяются в единый герметичный контур. Главная задача — создать герметичный проточный фрагмент максимальной протяжённости для увеличения площади нагрева трубы.
Как сделать теплообменник, правильно расположить трубы и выполнить сварку, рассказывает предлагаемое вашему вниманию видео.
Сборка
По готовности всех элементов конструкции приступают к сборке, которую лучше выполнять по месту монтажа агрегата — иногда габариты и вес готового устройства не позволяют переместить его со сборочной площадки на место окончательного размещения.
Чаще всего установка котла производится на специально сооружённый бетонный фундамент с креплением агрегата сваркой к закладным деталям — анкерам. Монтаж начинают с установки каркаса, после чего выполняют его оборудование комплектующими и листами обшивки. Все сварные соединения выполняются с устройством фасок и обработкой сварных швов — удаление шлака и шлифовка.
На заметку: После сборки корпуса выполняют тщательную визуальную проверку его герметичности, по результатам которой производится дополнительная проварка швов.
В готовый корпус устанавливаются колосники (стальная решетка) и теплообменник, который сваркой подключают к контуру отопления Во время монтажа змеевика важно выполнить проектный угол его наклона, иначе будут созданы препятствия естественной циркуляции теплоносителя в контуре.
Корпус твёрдотопливного котла на стадии устройства наружных рёбер жёсткости
Важно! Изготовление накопительной ёмкости из нержавеющей стали с врезкой её в контур лучше доверить профессионалам, так как работа с этим материалом требует специального оборудования и практических навыков.
По окончании сборки котёл для защиты от коррозии окрашивается двумя слоями жаростойкой краски с предварительной подготовкой поверхности.
Термостойкая краска Ecoterra для покрытия поверхностей, работающих в условиях высоких температур
Изготовленный самостоятельно обогревательный котёл отличается долговечностью и простотой ухода, которая заключается в периодической очистке от золы топки и уходе за дымоходом.
Заключение
После окончания сборки и комплектации агрегата всеми необходимыми элементами выполняют его опрессовку водой под давлением, по результатам которой производят устранение дефектов, а затем — комплекс пусконаладочных работ. Не стоит пренебрегать и установкой регулятора тяги, который облегчит эксплуатацию твёрдотопливного котла в различных погодных условиях.
Самодельный ракетный котёл. Личный опыт
Темы, посвящённые котлам, самодельным печам и отопительному оборудованию, пользуются неизменной популярностью на FORUMHOUSE. Это неудивительно. Ведь в связи с постоянным ростом цен на энергоносители, трудностями и дороговизной подключения к магистральному газу, многие задумываются о поиске альтернативы «голубому топливу».
Несмотря на большой выбор готовых заводских изделий, наши энтузиасты создают свои собственные конструкции систем отопления. Особый интерес представляет твердотопливный котёл, построенный пользователем нашего портала с ником Perelesnik. Он привлёк повышенное внимание, т.к. в основу его работы положен принцип действия ракетной печи. В этом материале мы расскажем об основных этапах разработки котла, предшествующих его строительству.
С чего всё началось
Прежде чем перейти к техническим особенностям котла, стоит заострить внимание на предыстории его строительства.
В мой дом заведён газ, но я периодически задумывался над тем, чтобы перейти на отопление твёрдым топливом. Останавливало лишь то, что газовое отопление было выгодно, и переход на дрова оказывался не рентабельным. Дом я отапливал электродным котлом мощностью 7 кВт, работающим в связке с кондиционером, который эксплуатировался «на обогрев». При сильных заморозках дом дополнительно подтапливался котлом, работающим на газе. И вот газ подорожал…
Прежде, чем иди и сразу покупать «нечто» под названием «твердотопливный котёл», Perelesnik начал изучать предмет. Он ознакомился с перечнем оборудования, предлагаемого в магазинах, посмотрел, как работают котлы у соседей, понял, какие наиболее частые проблемы возникают, изучил отзывы в Интернете.
После «мозгового штурма» появился список требований, которым должно отвечать устройство – с точки зрения Perelesnik-а:
Также среди основных требований к котлу перечислялось:
Самое интересное, что все эти требования планировалось «уложить» в бюджет, не превышающий 500 долларов, за исключением стоимости работы.
Достаточно лишь поверхностно ознакомится с требованиями, чтобы понять, что найти твердотопливный котёл, отвечающий всем пунктам списка, задача непростая. Поэтому Perelesnik решил идти двумя путями:
В ходе поисков и дальнейшего изучения информации, оба варианта отпали. Из-за технических особенностей: «капризности» работы на «мокрых» дровах, невозможности работы на малой мощности и т.д. не подошли пиролизные котлы длительного горения. Также не устроили «самоделки», найденные на просторах «всемирной паутины». Оставался третий вариант – на основе своих знаний и приобретённого опыта разработать конструкцию твердотопливного котла «под себя».
Ракетный котёл – теория
В ходе своих поисков Perelesnik наткнулся на ракетную печь, и эта конструкция его «зацепила».
Ракетная печь привлекла меня тем, что для её работы не требуется какой-то особый дымоход, можно сказать, что он и вовсе не нужен. У ракетной печи отличная тяга, причём без использования всяких вентиляторов. Её конструкция обеспечивает высокотемпературный дожиг печных газов. Она не требовательна к качеству топлива, эффективно работает на разных мощностях.
Дело оставалось за малым – сделать из печки котёл. Забегая вперёд, скажем, что от идеи до воплощения печи «в металл» прошёл почти год. Сюда вошло несколько месяцев на поиски оптимальной конструкции, расчёты, эксперименты. Непосредственно на изготовление котла ушло три месяца, но результат того стоил.
Удалось сделать устройтво, которое отвечало практически всем требованиям списка (за исключением того, что догружать топливо можно лишь тогда, когда предыдущая партия прогорит до состояния углей). Более того, удалось уложиться в планируемый бюджет, хотя для строительства внутренних частей и деталей котла использовалась «нержавейка» и применялась самодельная жаростойкая керамика.
Perelesnik разработал схему, на которой наглядно представлен принцип работы его котла.
Чтобы понять, почему за основу котла была выбрана именно ракетная печь, стоит заострить внимание на теоретической части.
Ракетные печи хорошо известны. Их строят энтузиасты и самодельщики по всему миру. Подкупает простота их конструкции, возможность обойтись без использования дорогих материалов, большая вариативность таких печей. Ракетная печь может быть как небольшой – походной (на них готовят еду), сделанной из кусков металлических труб и консервных банок.
А также большой, отопительной, с массивным теплонакопителем и встроенной лежанкой. Такая «ракета» отлично вписывается в дизайн современного коттеджа.
По словам Perelesnik, большую помощь в разработке его котла оказала книга американских авторов «Ракетные печи». В ней наглядно, и что самое главное – просто и доходчиво – объясняются базовые принципы самостоятельного строительства ракетных печей. Из этой книги также были заимствованы основные размеры и пропорции «сердца» ракетного котла – т.н. «J-трубы».
В «ракете» создаются отличные условия для горения. Топливо и печные газы сгорают полностью. Полученное тепло не «отбирается», пока не завершатся все реакции, и только затем оно используется.
Преимущества и плюсы «ракеты» – это производные от особенностей её конструкции. У ракетной печи, за счёт длинного вертикального и дополнительно утеплённого канала, увеличивается длина пути, которые проходят печные газы.
Газы, во время прохождения по удлинённому каналу, смешиваются с уже нагретым воздухом и приобретают температуру, которая наилучшим образом способствует всем процессам горения. Также сгорает углерод, который при недожоге откладывается в виде сажи.
За счёт большого температурного перепада, который возникает на входе и выходе канала вертикальной трубы, возникает мощная естественная тяга. Соответственно, отпадёт необходимость в строительстве высокого дымохода, который обеспечивает тягу в обычных печах.
Следует учесть, что газы, поступающие в дымовой канал, имеют высокую температуру. Чтобы выработанная печью энергия не вылетала «в трубу», нужно забрать часть этого тепла. Для этого к ракетной печи пристраивается лежанка, куда, по выложенным горизонтально кирпичным каналам, запускаются дымовые газы. Получается теплоаккумулятор. Второй вариант – печь дополняется водяной рубашкой. Отсюда уже рукой подать до твердотопливного котла.
Оттолкнувшись от этой базы, Perelesnik решил – надо делать котёл, работающий по принципу действия ракетной печи.
Всё, что мне осталось – это построить такой котёл. Для этого нужно рассчитать его размеры под требуемую мне мощность, подобрать все необходимые материалы и сделать такой «аппарат».
Об основных этапах строительства ракетного котла, с подборкой фотографий ключевых узлов, будет рассказано во второй части материала. Не пропустите!
А нетерпеливые читатели могут узнать всё о ракетном котле в теме, созданной пользователем нашего портала Perelesnik. На FORUMHOUSE можно знакомиться с пошаговым руководством по разработке системы отопления. Здесь представлены конструкции самодельных пиролизных котлов. На нашем портале есть статьи, где рассказывается, как дёшево отопить загородный дом», также представлен обзор самых популярных твердотопливных каменных печей. Посмотрите видео, где показывается, для чего нужен двухтопливный котёл.
Твердотопливный котел своими руками: инструкция по изготовлению самодельного теплогенератора
Отсутствие централизованного газоснабжения осложняет жизнь домовладельца: зимой греться придется дровами или углем, которые постоянно нужно подкладывать.
Но есть у этой ситуации и положительная сторона: теплогенератор имеет простейшую конструкцию, поэтому его легко можно сделать самостоятельно.
При этом пользователь не только экономит значительную сумму, но и получает агрегат, максимально соответствующий его потребностям. Как делается твердотопливный котел своими руками, и какие идеи можно позаимствовать у заводских моделей?
Принцип работы
В общих чертах принцип действия котла на твердом топливе выглядит так:
Котел длительного горения – принцип работы
Образующийся при сгорании топлива дым за счет конвекции удаляется через вертикальную трубу – дымоход.
Котел твердотопливный длительного горения своими руками – чертежи, схема, варианты конструкции
Существует множество разновидностей таких теплогенераторов. Мы остановимся на нескольких основных видах:
Классический котел прямого горения
Топка – это просто камера, а топливо поджигается и сгорает обычным способом, как, например, в костре.
Классический котел прост в изготовлении, но у него есть существенный недостаток: топливо сгорает слишком быстро – через каждые 4 часа приходится подкладывать новую порцию. Улучшить ситуацию можно несколькими способами:
Ограничить с помощью заслонки поступление воздуха, так чтобы топливо не горело, а медленно тлело
Этот вариант крайне нерационален:
Оборудовать систему отопления тепловым аккумулятором
Это объемистый резервуар, в котором хранится запас перегретого теплоносителя. Дрова в котле будут сгорать быстро, но произведенное при этом тепло не вылетит в трубу, а останется в теплоаккумуляторе, так же как оно остается в кирпичных стенках русской печи. Следовательно, топить котел нужно будет реже.
Оборудовать котел системой автоматики с принудительной подачей воздуха
Идея в следующем:
Котел с наддувом
Блок автоматики с вентилятором можно приобрести в магазине. Единственный недостаток такого решения – зависимость от электроснабжения.
Котел с верхним горением
В таком отопителе топливо укладывается в виде колонны и поджигается сверху. В направлении сверху вниз пламя движется гораздо менее охотно, чем снизу вверх, поэтому закладка горит дольше. К тому же для предотвращения быстрого распространения огня воздух подается точно в зону горения.
Теплогенератор с верхним горением достаточно сложен в устройстве, но существует его упрощенная разновидность, доступная для самостоятельного изготовления. Это так называемая печь «Бубафоня», конструкция которой была разработана Афанасием Бубякиным.
Проблема в том, что при наличии водяной рубашки характеристики этого агрегата сильно падают (низкий КПД, печь сильно коптит), поэтому использовать его в качестве котла нерационально.
Газогенераторный (пиролизный) котел
Подвергнутые воздействию высокой температуры молекулы органического топлива (биополимеры) частично распадаются на различные газообразные вещества (древесный газ), многие из которых могут гореть. Такой распад называют пиролизом. При обычном горении эта смесь газов большей частью выбрасывается в дымоход. В газогенераторном котле она отводится в отдельную камеру (камера дожигания), где и сгорает.
Такой котел имеет ряд достоинств (высокий КПД, длительная работа на одной закладке и пр.), но он сложен в изготовлении, требует применения специальных катализаторов и нуждается в принудительной подаче воздуха.
Схема газогенераторного котла
Можно изготовить упрощенный вариант по типу печей «Профессор Бутаков», «Breneran» и «Bullerjan», у которых в верхней части топки имеется подобие камеры дожигания.
Но такие агрегаты, во-первых, рассчитаны на эксплуатацию в режиме тления, о недостатках которого мы говорили выше, а во-вторых, как и «Бубафоня», сильно теряют в характеристиках при отборе теплоты водой, то есть при использовании в качестве котла.
Итак, наиболее подходящим для самостоятельного изготовления является классический котел, который при наличии в доме электроснабжения можно оборудовать автоматикой с наддувным вентилятором.
Газовые котлы Бакси с автоматикой приобретают в нашей стране часто. Надежность оборудования и цена – главные составляющие успеха у потребителя. Котел Бакси – инструкция по применению и устройство агрегата.
Принцип работы термостата для котла отопления разберем тут.
Думаете, что дровяное отопление уже изжило себя? Котлы длительного горения для дома на дровах – экономичное и эффективное решение при отсутствии коммуникаций. Здесь https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/kotly/dlitelnogo-goreniya-na-drovax-dlya-doma.html рассмотрим виды котлов и особенности эксплуатации.
Схема котла
Самодельный отопитель будет иметь такую конструкцию:
Чертеж котла на твердом топливе
Топка и теплообменник окутываются базальтовой ватой (теплоизоляция) и помещаются в корпус.
Как сделать самодельный котел на твердом топливе для отопления частного дома
Для обогрева частного дома, хозпостроек или теплиц используют сложную отопительную систему, состоящую из котла (печи) и разветвлённых трубопроводов. В первом теплоноситель нагревается, получая тепло при сгорании топлива, а вторые распределяют нагретую воду для отопления помещений. На рынке отопительных систем представлен широкий выбор котлов. Но слишком высокая цена качественного оборудования и недолговечность дешёвого вынуждает домовладельцев самостоятельно изготавливать нагревательные приборы.
Разновидности самодельных котлов на твердом топливе для отопления частного дома
Котлоагрегаты, собранные самостоятельно, обойдутся дешевле заводских серийных аналогов, но коэффициент полезного действия у них ниже. Принцип работы отопителя основан на том, что сгорающее топливо выделяет тепло, которое через теплообменник нагревает циркулирующую воду. В этом самодельные конструкции ничем не отличаются от фабричных.
Существенные минусы отопительного оборудования, изготовленного кустарным способом? — отсутствие теплотехнических расчётов и гарантии. В первом случае сложно подогнать мощность отопителя для обогрева имеющейся площади. При нехватке тепловой энергии в доме будет холодно, а при избытке экономичность и КПД не достигнут желаемого предела.
В случае с оборудованием серийного производства домовладелец может быть уверен, что техника будет работать, а если нет — её всегда можно вернуть или заменить. За эффективность самодельной конструкции отвечает только тот, кто её сделал и смонтировал. В случае неисправности ремонтировать котлоагрегат придётся самостоятельно.
Перед сборкой отопителя следует определиться с его конструкцией. Последняя зависит от принципа действия или того, как и какое топливо будет сгорать в топке. По этому критерию выделяют несколько типов отопителей:
При самостоятельном изготовлении котла можно взять за основу требования ГОСТ 33014-2014. В нём указаны основные конструкционные особенности оборудования, приведены марки сталей, из которых допустимо собирать корпус, а также принципы обеспечения безопасности при получении тепла.
На конструктивное исполнение отопителя влияет цена и доступность материалов, тип горючего и характер движения теплоносителя в водяной рубашке. Наиболее долговечна жаропрочная нержавеющая сталь. Но она самая дорогая из возможных аналогов, её сложно обрабатывать и сваривать. Для удешевления производства можно взять более толстую углеродистую сталь обыкновенного качества.
Если планируют использовать систему отопления с естественной циркуляцией, обязательно используют соединительные патрубки с большим проходным сечением. Когда конструкция отопителя не позволяет установить арматуру нужного диаметра, применяют циркуляционный насос, обеспечивающий необходимое движение жидкости. Это позволит уменьшить размер труб, но необходимо предусмотреть возможность аварийного расхолаживания в случае прекращения подачи электроэнергии.
Чертеж самодельного котла на твердом топливе: как правильно изготовить
Тем, кто решил самостоятельно собрать котлоагрегат, следует заранее продумать его компоновку и составить рабочие чертежи всех деталей, которые будут участвовать в сборке. Если нет возможности или времени на составление эскизного проекта, можно воспользоваться готовыми наработками, которые выложены в открытый доступ в интернет мастерами, занимающимися изготовлением котлоагрегатов. Но компоновка оборудования может отличаться от требуемой, и в структуру отопителя всё равно придётся вносить изменения.
Твердотопливные котлы длительного горения с водяным контуром для дома — лучшая разновидность для организации экономного и малозатратного обогрева дома. В общем случае агрегат состоит из:
Один из лучших вариантов изготовления котла — сделать его корпус из стальной трубы или обечайки газового баллона либо воздушного ресивера. Для этого подбирают детали нескольких типоразмеров, чтобы они вставлялись одна в другую. Зазор между стенками должен находиться в пределах 4-6 см. Меньшее расстояние приведёт к тому, что вода будет быстро нагреваться и вскипать. Процесс парообразования будет сопровождаться повышенным шумом. Увеличивать расстояние нерационально: одновременно с этим растет материалоёмкость, вес агрегата и количество воды, которую также надо прогреть.
Диаметр подводящих и отводящих патрубков должен быть не меньше 40 мм. Если планируют организовать циркуляцию воды за счёт теплового расширения, проходное сечение увеличивают до 50 мм.
Для обеспечения безаварийной работы котлоагрегата, на него устанавливают приборы безопасности и элементы автоматизации или управления. В первую очередь отопительный контур оснащают расширительным баком для компенсации температурного расширения воды. На выходе устанавливают «группу безопасности» — манометр, предохранительный клапан и воздухоотводчик. Дополнительно необходимо предусмотреть монтажное место для размещения термометра.
Как сделать котел на твердом топливе для отопления частного дома своими руками
Чтобы самостоятельно собрать котлоагрегат, нужно в первую очередь обладать опытом сварщика. Для начала следует вооружиться инструментами по работе с металлом и заготовить необходимые расходники. Последовательность выполнения сборки:
Котёл можно оснастить вторым контуром для подключения его к системе горячего водоснабжения. Для этого в водяной рубашке размещают змеевик, согнутый из трубы диаметром 15 мм, общей длиной не менее 10 м.
Готовый котёл устанавливают в отведённом для него помещении. Выполняют полную коммутацию с системой отопления, дренажными и наполнительными линиями. Устанавливают группу безопасности, термометры, автоматику (если она предусмотрена). После наполнения системы приступают к розжигу. В первые несколько топок возможно появление неприятного запаха из-за высыхания краски.
Низкая себестоимость и лёгкость эксплуатации твердотопливного отопителя — основные аргументы в пользу самостоятельного изготовления агрегата. Кроме того, в ряде случаев он станет единственной доступной альтернативой дорогостоящему газовому и электрическому оборудованию.
