Самодельные твердотопливные котлы отопления с водяным контуром
Santeh-nik.ru

Инженерные системы

Самодельные твердотопливные котлы отопления с водяным контуром

Экономичное решение: самостоятельное создание котла твердотопливного с контуром отопления

Модифицированные твердотопливные котлы длительного горения с водяным контуром — универсальное решение для отопления частного дома.

Они равномерно распределяют тепло и обеспечивают горячей водой. Эти агрегаты функциональны, надёжны, экономичны и автономны.

Их несложно сделать своими руками.

Схема твердотопливного котла с водяным контуром

Конструкция довольна проста. По схемам и чертежам легко создать котёл с водяным контуром длительного горения.

Такие устройства могут быть классического типа с одной камерой сгорания или пиролизные. По виду материалов подразделяют на стальные и чугунные.

При установке чугунного котла весом свыше 300 кг потребуется отдельная фундаментная плита.

Как устроен?

Устройство котлов с водяным контуром несложное. Они состоят из:

  • Топочной камеры.
  • Колосника.
  • Зольника, для сбора золы. Он имеет отдельную дверцу, которая позволяет регулировать интенсивность горения.
  • Теплообменника, накапливающего тепло.

Как и все простые отопительные приборы, эта конструкция имеет дверки и дымовую трубу.

По какому принципу работает?

  • закладываете в камеру топливо и поджигаете;
  • при сгорании оно выделяет тепло, теплообменник накапливает и отдаёт тепло теплоносителю, горячая вода движется по контуру системы отопления за счёт конвекции;
  • при остывании вода вновь возвращается в котёл.

Внимание! Эти устройства работают только от ручного управления, их невозможно автоматизировать. Это важный факт, который следует учитывать при выборе отопительной техники.

Какие элементы включает?

Конструкция твердотопливных агрегатов с водяным контуром состоит из следующих элементов:

Для чего они нужны?

Расширительный бак вешается над котлом. Он работает по принципу сообщающихся сосудов: нагреваемая вода передаётся в систему отопления через теплообменник. Если есть техническая возможность, можете подсоединить теплообменник к водопроводу. Циркуляционный насос позволяет увеличить КПД.

Система трубопровода и радиаторов равномерно распределяет тепло в помещении. Простой термостат состоит из рычага с металлической цепочкой, её другой конец прицепляют к заслонке поддувала.

Фото 1. Твердотопливный котел в помещении, с расширительным баком, установленным за ним, дымоходом, циркуляционным насосом.

Когда температура повышается, рычаг поворачивается и прикрывает заслонку. Это подавляет горение. После остывания воды система автоматически вновь открывает заслонку.

Как эти элементы взаимодействуют между собой?

В системе отопления с использованием твердотопливных агрегатов элементы взаимодействуют относительно друг друга: котёл нагревает воду, она транспортируется по теплоносителю в радиатор путём естественной циркуляции.

Какие размеры у конструкции?

Для дома площадью до 100 кв. м. достаточно устройства с габаритами: 0,9 х 0,4 х 0,45 метра (высота, ширина, глубина). Для топки достаточно высоты около 50 см.

Такой агрегат занимает немного места и обогревает все жилые помещения. Единственный минус — придётся заготавливать дрова небольших размеров.

Процесс изготовления своими руками

Для сооружения котла собственноручно необходимо уметь работать с металлом и сварочным аппаратом. Самый простой вариант — использование готовой толстостенной трубы, в которую вставляется труба меньшего диаметра, выступающая в качестве топки.

Межтрубное пространство заполняется теплоносителем. Но так как найти такую трубу сложно, многие делают котлы из листового железа.

Материалы

Все материалы есть в строительных магазинах, но допускается использовать бывшие в употреблении трубы, листы, колосники, дверки и другие материалы.

Инструменты

Основной инструмент — сварочный аппарат. Если вы не имеете навыков работы со сваркой, лучше прибегнуть к услугам сварщика.

А также потребуются: молоток, болгарка, уровень, плоскогубцы и спецодежда.

Фото 2. Набор инструментов для работы по металлу, который необходим при постройке самодельного твердотопливного котла.

Постройка отопительного самодельного устройства

Для создания котла, соблюдайте следующую последовательность работ:

  1. Вырежьте плазморезом листы и отверстия в них нужного размера.
  2. Приступите к сварочным работам. Листы сваривают изнутри, чтобы не было видно швов.
  3. Сначала сварите три стенки, к ним приварите металлические направляющие для укладки колосниковой решётки. Она разграничивает камеру сгорания от зольника.
  4. Смонтируйте теплообменную трубную конструкцию. С одной стороны к трубе в котле прикрепите трубу из расширительного бака.
  5. На выходе из котла прикрепите трубу, которую затем соедините с системой радиаторов.
  6. Приварите четвёртую стенку и нижнюю часть котла.
  7. Приварите ножки, чтобы избежать возгорания пола.
  8. Навесьте дверцы.
  9. Установите дымоход. В трубе сделайте небольшое отверстие и вставьте задвижку для перекрытия дымохода для регулирования тяги и предотвращения ухода тепла наружу.

На выходе из котла можете установить датчик температуры.

Фото 3. Собранный из листов нержавеющей стали твердотопливный котел с топкой и отверстием для дымохода.

Правильное подключение к системе отопления

Котёл является частью системы отопления. При правильном подключении эффективность системы возрастает. Для создания схемы отопления устанавливают специальный клапан, он предохранит систему при каких-либо сбоях.

Осторожно! Чтобы не наделать ошибок, перед подключением проконсультируйтесь с опытными специалистами.

Для свободной циркуляции воды в системе, нагревательное оборудование устанавливают на полметра ниже батарей.

Возможные сложности

Металлический котёл получается довольно тяжёлым. Поэтому специалисты советуют собирать его на месте установки.

Агрегат ставят на жёсткий, идеально ровный фундамент. Для этого делают с помощью уровня цементную стяжку не менее 5 см толщиной.

Бетонную подушку сделайте немного выше уровня пола. Это облегчит обслуживание котла и чистку зольной камеры.

Полезное видео

Видеообзор, в котором можно ознакомится с самодельным твердотопливным котлом и принцип его работы.

Советы по эксплуатации и устранению нарушений

Если после введения в эксплуатацию выявились признаки неправильной постройки или подключения, примите следующие меры:

Справка! Жёстких требований к установке твердотопливных котлов с водяным контуром нет, специальное разрешение от чиновников для их размещения не нужно.

Устанавливайте оборудование, соблюдая требования пожарной безопасности. Расстояние от стены до котла оставляйте не менее 0,5 м. Перед топкой уложите лист металла.

Сборка твердотопливного котла своими руками

Сегодняшний рынок заполнен предложениями об экономичном изделии с водяным контуром для отопления помещений. По заявлениям производителей оно способно при минимальных затратах на топливо максимально долго сохранять тепло в жилье. Такое оборудование очень удобно в использовании в тех местах, где нет возможности применить альтернативный вид отопления (например, согрев природным газом).

Однако стоимость этого изделия далеко не всегда радует дешевизной, поэтому выгодным вариантом будет взять чертеж твердотопливного котла и собрать его самостоятельно.

Разбираемся в конструкции

Огромный ассортимент материалов и доступность информации позволят не испытывать сложностей с изготовлением котла.

Но любой самодельный агрегат, в том числе и твердотопливный котел, требует для сборки знаний тонкостей конструкции и производственного процесса.

Что необходимо иметь

Для выполнения работ понадобится:

  • эскиз;
  • навык выполнения сварочных работ;
  • умение пользоваться газовым резаком;
  • навыки конструктора для того, чтобы правильно выполнить разметку и раскрой материала;
  • навыки каменщика;
  • самодельный котел, работающий на твердом топливе, потребует умения пользоваться электрическими инструментами: например, резьба болгаркой или электроножницами по металлу.

Сбор материала

Для того чтобы приступить к работе, необходимо запастись материалом. Обязательно понадобятся:

  • огнеупорный кирпич, строительный песок (глина);
  • трубы прямоугольного и круглого профиля, листовой металл;
  • колосники;
  • дверки для топочного и зольного отверстия;
  • чугунная плита для приготовления пищи;
  • водонагреватель и насос для циркуляции воды;
  • гравий или щебень, вода.

Инструменты

Производственный процесс не обойдётся без болгарки (электрических ножниц по металлу), сварочного аппарата. Также понадобится газовый резак, для работы которого необходим кислородный баллон и баллон с пропаном.

Также стоит запастись маркером по металлу, уровнем, метровой линейкой, шпателем, щипцами, пассатижами, электрической дрелью с набором свёрл. В целях безопасности обязательно нужно подготовить средства индивидуальной защиты — маски и очки. Можно приступать к работе.

Особенности конструкции

Обычное оборудование подобного типа состоит из теплообменника, загрузочного бункера, дымохода, блока управления, форсунки, камеры отвода горячих газов и камеры сгорания.

Самодельный котел, работающий на твердом топливе, в зависимости от положения теплообменника может быть горизонтального и вертикального типа.

В оборудовании горизонтального типа он монтируется в кирпичный корпус. В то время как в оборудовании вертикального типа теплообменник устанавливается на прочный бетонный фундамент.

На фундаменте выстраивается поддувальная камера из кирпича. Над камерой монтируется колосниковая решётка.

Принцип работы

Принцип действия этого оборудования основан на нагревании воды в системе при помощи тепла от сжигания топлива. Подробно процесс работы представлен такими этапами:

  • в камеру сгорания загружается топливо. К слову, в виде него могут использоваться торфяные брикеты, уголь, дрова, пеллеты, опилки и прочее;
  • нагретый воздух поднимается вверх и выводится через дымоход;
  • в процессе движения этот воздух нагревает теплообменник, а он осуществляет нагрев воды;
  • нагретая вода вытесняет из системы холодную — происходит циркуляция и остывшая вода возвращается в область теплообменника.

Объём камеры сгорания должен соответствовать номинальной мощности оборудования или же максимальной отапливаемой площади. Это прямая зависимость.

На практике ещё придётся учитывать сезонность, пики потребления горячей воды, функциональную сложность системы отопления или горячего водоснабжения. Камера отвода горячих газов выполняет функции выходного коллектора, который выводит продукты горения по дымоходу.

Повышение КПД

Чтобы повысить КПД агрегата, необходимо учитывать особенности теплообменника, а также полноту и период сгорания топлива. Чем больший размер будет иметь площадь теплового контакта, тем больше тепла будет передано воде от сгорающего топлива. От эффективности сгорания топлива зависит процесс нагрева воды до нужной температуры. Поэтому к расчёту конструкции необходимо отнестись со всей ответственностью — она должна быть безопасной и надёжной.

Эти свойства оборудования напрямую зависят от качества корпуса: он должен быть изготовлен из жаропрочной стали толщиной не менее 5 мм. В случае если для корпуса используется лист из чугуна, то его толщина может быть более 8 мм. Для внутренней системы рекомендуется использовать трубы диаметром до 50 мм с толщиной стенки от 3 до 4 мм.

При конструировании надо продумать сужение водопровода от направления движения горячей воды в сторону холодной и расширение его в обратном направлении. Для этого придётся использовать трубы меньшего диаметра, например, 25 мм.

От теории к практике

Чаще желающие смастерить оборудование своими руками останавливают выбор на вертикальном твёрдотопливном котле. Процесс изготовления будет рассмотрен на примере твёрдотопливного котла для отопления дома площадью 100 м2. Эта система состоит из семи радиаторов и разводки системы водопровода.

Этапы

Итак, делаем теплообменник:

  1. изготавливаем вертикальные основания теплообменника. Для этого берём четыре профильные трубы длиной по 30 см каждая, которые будут располагаться со стороны камеры сгорания;
  2. в них газовым резаком делаем по четыре отверстия диаметром 5 см. Неровности убираем угловой шлифовальной машинкой (болгаркой). Должно получиться восемь отверстий;
  3. в трубах, которые будут находиться в задней части оборудования, проделываем четыре отверстия диаметром 40 мм и четыре диаметром 50 мм. Все они должны располагаться со стороны соединения с передними стойками. В результате должно получиться по восемь отверстий;
  4. в профильной трубе длиной 500 мм вырезаем отверстие для крепления патрубка, через который будет происходить вывод отработанной воды;
  5. в верхней части задней стойки делаем отверстие для подачи воды в систему.
Читать еще:  Небаланс масс в закрытой системе отопления

Сборка

После чего приступаем к сборке теплообменника. Вертикальные основания соединяются профильной трубой. Для этого её кладём на установленные перпендикулярно поверхности основания. Места соединения провариваем сваркой. Всю эту конструкцию с обратной стороны соединяем профильной трубой с отверстиями для отвода воды. В результате получаем переднюю стенку теплообменника.

Далее вертикальные основания устанавливаем перпендикулярно, и свариваем четырьмя трубами круглого сечения. Получается задняя стенка теплообменника. Переднюю и заднюю стенки соединяем между собой. Для этого надо подвести продольные трубы к отверстиям и проварить их, а затем к конструкции привариваем патрубки для подачи и вывода воды. Стыки завариваем с использованием кусочков металла и проверяем прочность теплогенератора.

После проверки прочности сварки закрываем пробкой патрубок для отвода воды, а в отверстие для подвода заливаем воду. Проверяем герметичность сварочных соединений на видимые протечки.

Корпус

Изготовление корпуса тоже потребует усилий. Для этого из листов жаропрочной стали вырезаем восемь стенок – 2 передние, 2 задние и 4 боковые. Площадь каждой из них должна быть 850 х 300 мм. Все замеры производим метровой линейкой, отрезаем материал болгаркой. После чего вырезаем две пластины размером 450 х 450 мм: одну для днища, другую для верхней плиты котла.

Делаем два отверстия под дверки в передней стенке: первое — на уровне колосника для поджигания топлива и очистки камеры сгорания, а второе – немного выше по уровню для загрузки топлива. В работе используем дрель и болгарку. Из листа нарезаем рёбра жёсткости длиной 80 см.

Монтаж котла

После того как будет изготовлен теплообменник и подготовлены детали для корпуса, можно приступить непосредственно к монтажу самого оборудования. Лучше всего это делать на том месте, где будет стоять самодельный котёл на твёрдом топливе. Конструкция получится очень тяжёлой и неподъёмной.

Что надо будет сделать:

  1. выкладываем кирпичный фундамент, на который затем устанавливаем нижнюю пластину из стального листа;
  2. вертикально по периметру нижней пластины устанавливаем внутренние стенки теплогенератора;
  3. внутрь этого корпуса помещаем колосники и сам теплообменник. Здесь надо учесть, что труба для отвода воды должна быть ниже трубы для её подвода;
  4. устанавливаем внешние стенки;
  5. между внутренними и внешними стенками располагаем слой промытого и прокалённого песка для повышения КПД;
  6. привариваем рёбра жёсткости с внешней стороны котла, а на верхнюю часть корпуса прикрепляем оставшийся лист;
  7. устанавливаем дверки в отверстия и монтируем дымоотвод.

На поверхность конструкции можно установить чугунную плиту и получить возможность приготовления пищи. Или вместо неё приспособить сделанный своими руками нагреватель для воды. В результате всех мероприятий получится экономичный и надёжный самодельный котёл на твёрдом топливе.

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:

  • уголь;
  • торфяные брикеты;
  • пеллеты;
  • дрова;
  • опилки и другие горючие отходы производства.

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

  1. Пиролизные

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

  1. Пеллетные

Эффективность этой разновидности котлов отопления достигает 90%. Главным их достоинством является высокая степень автоматизации рабочих процессов, а недостатком – сложность конструкции.

Принцип работы пеллетного котла

  1. Длительного горения

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:

  • 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.

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:

  1. Камера сгорания

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.

  1. Камера отвода горячих газов

Этот узел является продолжением камеры сгорания и выполняет функцию выходного коллектора для вывода продуктов горения.

Система отвода нагретых газов

  1. Внутренняя система подачи и отвода теплоносителя

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:

  1. Конструктивные особенности теплообменника

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

  1. Полнота и период сгорания топлива

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:

  • 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.

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:

  • 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.

Для сборки котла на твердом топливе понадобятся следующие материалы:

  • 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.

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.

Как сделать твердотопливный котел своими руками

Очень часто, сталкиваясь со сложными задачами, мы начинаем понимать, что их решение находится на поверхности. Вот так и с отоплением. Казалось бы, что может быть проще, используя газовый или электрический котел. Но практика показывает, не везде зимой давление газа стабильно, а электричество подается с завидным непостоянством. Поэтому проблема остается. Что делать? Остается альтернативный вариант – установить отопительный агрегат, работающий на дровах или угле. Тем более, твердотопливный котел своими руками сделать не так уж и сложно. И это еще один плюс в сторону альтернативного способа отапливать жилые помещения.

Принцип работы

Физическая составляющая процесса работы самодельных котлов на твердом топливе очень проста.

  • Производится загрузка топлива в топку, где оно поджигается.
  • Угарные газы, полученные при сгорании твердого топлива, и горячий воздух поднимаются вверх и выходят через дымоход на улицу.
  • При движении вверх они проходят через специальную камеру, где располагается теплообменник. Через него происходит нагрев теплоносителя, поступающего в систему отопления дома.

Как видите, все довольно-таки просто. Хотя надо отметить, что этот принцип работы самодельных котлов на дровах, торфе, опилках и угле полностью соответствует и другим типам отопительных приборов, работающих на других видах топлива. Соответственно и конструкция их мало чем отличаются друг от друга. Конечно, есть определенные конструктивные нюансы. К примеру, твердотопливные котлы – это агрегаты с низким коэффициентом полезного действия. «Едят» они топливо в больших количествах, выделяя при этом огромное количество тепловой энергии, большая часть которой, к сожалению, вылетает в трубу. Поэтому сегодня, говоря о самодельных котлах отопления на дровах, необходимо говорить о современных моделях с более высоким КПД. Их и будем разбирать в этой статье.

Котел на дровах цилиндрического типа

Но перед тем как перейти к основному сборочному процессу, хотелось бы несколько слов сказать об условиях реализации данного проекта.

  1. Надежность конструкции котла будет зависеть от того, как вы владеете используемым в этом деле инструментом. Основной из них – это сварочный аппарат. Если ваши навыки не позволяют добиться максимального результат, то лучше от эксперимента отказаться и передать сборку агрегата специалисту, то есть высококвалифицированному сварщику.
  2. Говоря об эксперименте, а сборка котла на дровах своими руками – это большой эксперимент, надо отдать должное, что вы можете применить все свои инженерные знания и опыт. И в случае удачно проведенного процесса гордиться им. Но не забываем, что самодельный котел потребует доработки в процессе его эксплуатации. Некоторые незначительные неточности и ошибки дадут о себе знать обязательно. Так что к ним надо просто быть готовым.
  3. Для изготовления твердотопливного котла используются металлические листы или труба толщиною не меньше 5 мм. Это же относится к трубным элементам теплообменника.
  4. Установка настроечных приборов. Немаловажный момент в деле изготовления самодельного котла. Что именно надо установить: термометры на входе и выходе теплоносителя, регулятор мощности циркуляционного насоса, датчик тяги.
  5. Кстати, о циркуляционном насосе. Не все потребители устанавливают это оборудование, которое привязывает систему отопления дома к электроэнергии. Но, как показывает практика, именно этот агрегат дает возможность увеличить КПД котла, равномерно распределяя теплоноситель по всей отопительной системе, и внутри теплообменника в том числе.

Компактная конструкция

Варианты конструкции твердотопливных котлов

Самый простой вариант твердотопливного котла – это буржуйка с водяным контуром внутри. Это на самом деле самое простое устройство, не требующее больших знаний и умения изготовления. Но так как мы говорим о современных моделях, то буржуйку рассматривать здесь не будем. К тому же ее конструкция сегодня хоть и используется для обогрева небольших помещений, чаще всего модели с водяным контуром подключаются к системе теплых полов.

Процесс изготовления

Итак, рассмотрим схему изготовления твердотопливного котла своими руками. Начнем с корпуса и камеры сгорания оборудования.

Внимание! Так как топка подвергается серьезному нагреванию, обычно температура внутри нее не снижается ниже +1000°С, то изготавливают камеру сгорания из жаропрочных стальных листов. Если их вы не приобрели, тогда можно использовать обычную сталь, только стенки изготавливают из сдвоенных металлических листов.

Буржуйка с водяным контуром

Размеры котла и топки выполняются строго по чертежам твердотопливных котлов, изготавливаемых своими руками. Чертежи вы можете найти в свободном доступе на просторах Интернета. Хотелось бы обратить ваше внимание, что в конструкции этого типа отопительных агрегатов лучше всего устанавливать ребра жесткости, которые помогут стенкам не коробиться под действием высоких температур. В качестве ребер жесткости можно использовать стальные уголки.

Теперь, что касается современного подхода к решению повышения КПД. В настоящее время разработаны достаточно уникальные конструкции твердотопливных котлов, в которых используется процесс пиролиза. Что это такое? Известно, что топочные газы, которые покидают котел через дымоход, обладают значительной тепловой энергией. Здесь важно собрать топочные газы, обогатить их кислородом и поджечь. При сгорании выделяется тепло, которое можно пустить на нагрев теплоносителя.

Простая схема самодельного котла

Как этого добиться? Для этого в корпусе твердотопливного котла необходимо установить еще одну камеру сгорания, в которой и будет происходить сжигание топочных газов. Так как котел изготавливается своими руками, то оптимальный вариант, если вторая топка будет располагаться над первой. В конструкции будут учитываться чисто физические законы. Поэтому две топки друг от друга отделяются горизонтальной перегородкой, с одного края которой будет оставлен зазор. Через него топочные газы будут переходить из одной камеры в другую.

Сегодня во многие конструкции твердотопливных котлов устанавливают аккумулирующие водяные баки. Их монтирует поверх котла, вода нагревается за счет теплоотдачи корпуса агрегата и дымохода. По сути, это обычный аккумулятор, который начинают работать при потухшей топке. Это временный запас горячей воды, которая поступает в систему отопления дома.

Изготовление теплообменника

Оптимальный вариант конструкции – это трубная система, соединенная в один неразрывный контур. Говорить о форме и размерах теплообменника можно лишь с позиции формы топки и мощности самого отопительного прибора. К примеру, если вы хотите, чтобы количество нагреваемого теплоносителя было большим, то рекомендуем изготавливать П-образный теплообменник только горизонтального типа. Он будет огибать топку с трех сторон кроме стенки, где находится дверца для закладки твердого топлива.

Движение топочных газов

Но и это еще не все, что касается эффективности работы теплообменного устройства. Большое значение будет иметь количество используемых труб и их диаметр. Если ваш котел будет устанавливать в отопительную систему с естественной циркуляцией теплоносителя, тогда минимальный диаметр используемых труб будет равен 40 мм. Конечно, это, наверняка, снизит количество трубных контуров, но эффективность работы отопления будет достаточно высокой.

В отоплении с принудительной циркуляцией диаметр используемых труб может быть меньше, но 25 мм – минимальный размер. Теперь к вопросу, что сложнее сделать, первый вариант или второй? Второй будет сложнее, потому что большое количество труб требует большого количества стыков. А это не только увеличение объема проводимых работ, но и повышение риска образования трещин в местах стыковки.

Трубчатый теплообменник

Сборка котла

Итак, все основные элементы готовы, можно переходить к сборке агрегата. Отметим, что металлические отопительные приборы являются достаточно большими и имеют приличный вес. Так что специалисты советуют сборку прибора проводить по месту его установки.

  • В первую очередь под котел необходимо залить прочный фундамент. Хорошо, если его поверхность будет облицована огнеупорным кирпичом.
  • Устанавливается корпус.
  • Затем монтируется теплообменная трубная конструкция. Ее просто приваривают изнутри к стенкам камеры сгорания, а патрубки выводят за пределы отопительного прибора.
  • Затем укладывается колосниковая решетка на заранее приваренные металлические направляющие.
  • Навешиваются дверцы.
  • Привариваются снаружи ребра жесткости.
  • В самый последний момент устанавливается верхняя плита с отверстием под дымоход. К отверстию заранее приваривается патрубок, который по размерам диаметра будет чуть меньше диаметра дымохода.
  • На верхнюю плиту устанавливается аккумулирующая емкость.

Дровяной котел

Вот так можно ответить на волнующих многих вопрос: как сделать котел на дровах своими руками? Процесс не самый простой.

Мы разобрали всего лишь одну конструкцию котлов, работающих на твердом топливе. На деле их очень много. Сегодня большой популярностью пользуются самодельные твердотопливные котлы длительного горения. О них мы уже писали на нашем сайте.

Чертежи котлов на твердом топливе своими руками

В статье подробно рассказывается как по чертежам сделать котел медленного и сверхдлительного горения своими руками. Процесс, только на первый взгляд кажется трудным и неповторимым, но следуя инструкциям из статьи, у Вас получиться сделать ничуть не хуже, чем у мастеров, главное внимательно смотреть видео.

Чертеж простого котла длительного горения

Такая конструкция твердотопливного котла довольно проста. Теплообменник может быть выполнен из листовой стали в виде «водяной рубашки». Для максимальной эффективности теплоотдачи и увеличения площади контакта с пламенем и горячими газами ее конструкция предусматривает наличие двух отражателей (выступов вовнутрь).

Чертеж простого твердотоплевного котла

В данной конструкции теплообменник представляет собой комбинирование «водяной рубашки» вокруг камеры сгорания и дополнительного щелевидного регистра из листового металла в верхней ее части.

Схема-чертеж котла с теплообменником щелевого типа

1 — дымовая труба; 2 — водяная рубашка; 3 — щелевой теплообменник; 4 — загрузочная дверка; 5 — дрова; 6 — нижняя дверка для поджига и чистки; 7 — колосники; 8 — дверка для регулирования подачи воздуха и чистки зольника.

В данных вариантах «водяная рубашка» дополнена теплообменными регистрами из труб в верхней части камеры сгорания. Кроме того, такие агрегаты рассчитаны на приготовление на них пищи. Вариант 4 большей мощности и с верхней загрузочной дверкой.

Рис. 3 Конструкции твердотопливных котлов с дополнительными регистрами и варочной поверхностью

1 — топливник; 2 — регистр из труб; 5 — труба обратки; 6 — подающая труба; 7 -верхняя загрузочная дверка; 8 — нижняя дверка для поджига и подачи воздуха; 9 — загрузочная дверка; 10 — дымовая труба; 13 — колосниковая решетка; 14,15,16 — отражатели; 17 — заслонка; 19 — водяная рубашка; 20 — зольник; 21 — варочная поверхность.

Котел с верхним горением

Для обеспечения лучших условий сгорания топлива в верхней части располагается камера подогрева воздуха. Подача воздуха, а значит, и скорость горения, регулируются задвижкой на входе в эту камеру сверху. Теплообменник здесь выполнен в виде «водяной рубашки» вокруг камеры сгорания.

Чертеж котла на твердом топливе верхнего горения

1 — наружная стенка (труба); 2 — внутренняя стенка; 3 — водяная рубашка; 4 — дымовая труба; 5 — телескопическая воздухоподающая труба; 6 — распределитель воздуха (металлический «блин» с ребрами; 7 — камера предварительного подогрева воздуха; 8 — патрубок подачи воздуха; 9 — подающая труба с нагретой водой; 10 — воздушная заслонка; 11 — загрузочная дверка; 12 — дверка для чистки; 13 — труба с водой из системы (обратка); 14 — трос, управляющий заслонкой.

Котел с пиролизным сжиганием твердого топлива

Отличием такой конструкции является то, что твердое топливо в нем не сгорает, как в обычном, а при недостатке подачи первичного воздуха, «перегоняется» в древесный (пиролизный) газ, который сжигается в специальной камере дожига при подаче в нее вторичного воздуха. Такая подача может быть как естественной, так и принудительной.

Схема-чертеж одного из вариантов пирлизного котла

1 — регулятор тяги с термодатчиком; 3 — дрова; 4 — нижняя дверка; 5 — решетка; 6 — воздушная заслонка подачи первичного воздуха; 7 — зольник; 8 — колосниковая решетка; 10 — прочистка; 11 — слив; 12 — теплоизоляция корпуса; 13 — обратка (подача теплоносителя из системы); 14 — форсунка; 15 — подача вторичного воздуха; 16 — заслонка дымовой трубы; 17 — труба с нагретой водой; 18 — заслонка; 21 — загрузочная дверка; 22 — камера дожига.

Котлы шахтного типа

Как уже упоминалось особенностью таких котлов является наличие двух камер: большой вертикальной загрузочной камеры (шахты) и камеры с теплообменником. Топливо поджигается снизу в первой камере и пламя через отверстие попадает в другую, где и отдает свою энергию теплоносителю через теплообменник.

Такие котлы могут быть, как с обычным сжиганием топлива, так и с пиролизным. В первом случае весь необходимый воздух подается через нижнюю дверку, а продукты горения, пройдя через теплообменник, удаляются в дымовую трубу. Во втором случае к месту горения подается ограниченное количество первичного воздуха, где дрова сгорают с выделением пиролизного газа. Кроме того такие конструкции оборудуются дополнительной камерой дожига, куда подается вторичный воздух и осуществляется сжигание газа. В верхней части теплообменной камеры расположена задвижка, которая отрывается при розжиге и позволяющая дымовым газам напрямую выходить в дымовую трубу.

Чертеж-схема котла шахтного типа с камерой дожига

1 — заслонка подачи первичного воздуха; 2 — нижняя дверка для поджига и чистки; 3 — решетка; 4 — дрова; 5 — загрузочная дверка (может располагаться и сверху); 12 — труба с нагретой водой (подача); 13 — пусковая заслонка; 14 — заслонка дымовой трубы; 15 — теплообменник; 16 — подача вторичного воздуха; 17 — камера дожига; 18 — обратка; 19 — слив; 20 — чистка; 21 — заслонка; 22 — колосниковая решетка; 25 — зольник.

Схема котла шахтного типа с футеровкой внутренней поверхности камер сжигания и дожига

Твердотопливный котел сверхдлительного горения своими руками

Самодельный отопитель будет иметь такую конструкцию:

  1. 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.
  2. Днище топки – решетка из уголка, на которую будут укладываться дрова (через нее в камеру будет поступать воздух).
  3. Под решеткой должен быть отсек высотой 150 мм для сбора золы.
  4. 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.
  5. Подсоединенная к верхней части топки вертикальная дымоотводящая труба и горизонтальные жаровые трубы располагаются внутри теплообменника.
  6. 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.

твердотопливный котел сверхдлительного горения своими руками

Топка и теплообменник окутываются базальтовой ватой (теплоизоляция) и помещаются в корпус.

Процесс изготовления котла своими руками.

Первым делом надо подготовить все необходимые заготовки:

  1. Стальные листы толщиной 4 – 5 мм для изготовления топки. Наилучшим образом подходит легированная сталь жаропрочных марок 12Х1МФ или 12ХМ (с добавками хрома и молибдена), но варить ее нужно в среде аргона, поэтому понадобятся услуги профессионального сварщика. Если же вы решите сделать топку из конструкционной стали (без легирующих добавок), то следует применять низкоуглеродистые марки, например, Сталь 20, так как высокоуглеродистые от воздействия высокой температуры могут утратить пластичность (происходит их закалка).
  2. Тонколистовая сталь толщиной 0,3 – 0,5 мм, окрашенная полимерным составом (декоративная обшивка).
  3. 4-миллиметровые листы конструкционной стали для корпуса.
  4. Труба Ду50 (жаровые трубы внутри теплообменника и патрубки для подключения отопительной системы).
  5. Труба Ду150 (патрубок для присоединения дымохода).
  6. Труба прямоугольная 60х40 (воздухозаборник).
  7. Стальная полоса 20х3 мм.
  8. Базальтовая вата толщиной 20 мм (плотность – 100 кг/куб. м).
  9. Асбестовый шнур для герметизации проемов.
  10. Ручки для дверок заводского изготовления.

Сварку деталей следует выполнять электродами МР-3С или АНО-21.

Теплообменник для твердотопливного котла своими руками

Сначала из двух боковых, одной задней и одной верхней стенок собирается топка. Швы между стенками выполняются с полным проваром (они должны быть герметичными). Снизу к топке с 3-х сторон горизонтально приваривается стальная полоса 20х3 мм, которая будет служить днищем водяной рубашки.

Далее к боковым и задней стенкам топки нужно торцами приварить в произвольном порядке короткие отрезки трубы небольшого диаметра – так называемые клипсы, которые обеспечат жесткость конструкции теплообменника.

Теперь к полосе-днищу можно приварить наружные стенки теплообменника с предварительно выполненными отверстиями под клипсы. Длина клипс должна быть такой, чтобы они слегка выступали за наружные стенки, к котором их нужно приварить герметичным швом.

В передней и задней стенках теплообменника над топкой вырезаются соосные отверстия, в которые ввариваются жаровые трубы.

Остается приварить к теплообменнику патрубки для соединения с контуром отопительной системы.

Самодельный котел из листового металла

Сборка котла

Агрегат нужно собирать в следующей последовательности:

  1. Сначала изготавливают корпус, прихватив короткими швами к его днищу боковые стенки и обрамления проемов. Нижним обрамлением проема зольника служит само днище корпуса.
  2. Изнутри к корпусу приваривают уголки, на которых будет укладываться решетчатый поддон топки (колосниковая решетка).
  3. Теперь нужно приварить саму решетку. Уголки, из которых она состоит, нужно приварить наружным углом вниз, так чтобы поступающий снизу воздух равномерно распределялся двумя наклонными поверхностями каждого уголка.
  4. Далее к уголкам, на которых уложена колосниковая решетка, приваривают топку с теплообменником.
  5. Дверцы топки и зольника вырезаются из стального листа. Изнутри они обрамляются стальной полосой, уложенной в два ряда, между которыми нужно уложить асбестовый шнур.

Далее приваривают дымоотводящий патрубок и воздуховод с фланцем для установки вентилятора. Воздуховод заводится внутрь котла через отверстие посредине задней стенки чуть ниже колосниковой решетки.

Теперь надо приварить к корпусу котла ответные части петель дверок и несколько кронштейнов шириной 20 мм, к которым будет крепиться обшивка.

Теплообменник нужно обложить с трех сторон и сверху базальтовой ватой, которая стягивается шнуром.

Поскольку утеплитель будет контактировать с горячими поверхностями, он не должен содержать фенол-формальдегидного связующего и других веществ, испускающих при нагреве токсичные летучие вещества.

При помощи шурупов к кронштейнам прикручивается обшивка.

Сверху на теплогенератор устанавливается контроллер автоматики, а к фланцу воздуховода прикручивается вентилятор.

Температурный сенсор нужно поместить под базальтовую вату, так чтобы он контактировал с задней стенкой теплообменника.

При желании котел можно оборудовать вторым контуром, позволяющим эксплуатировать его в качестве водонагревателя.

Контур имеет вид медной трубки диаметром около 12 мм и длиной 10 м, намотанной внутри теплообменника на жаровые трубы и выведенной наружу через заднюю стенку.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector