Твердотопливные котлы длительного горения своими руками с водяным контуром. Схемы твердотопливных котлов

Среди разнообразия устройств для отопления все большим спросом пользуются твердотопливные котлы, обеспечивающие длительное горение. Особая конструкция таких печей гарантирует высокий коэффициент полезного действия и экономию ресурсов.

Мы расскажем, как сделать котлы длительного горения на дровах загрузка 24 часа своими руками, в чем их особенность и какие материалы понадобятся для изготовления.

Принцип работы

Все котлы длительного горения работают на основе переработки пиролизных газов. Твердое топливо (дрова, пеллеты, щепа и т.д.) тлеют при минимальном доступе кислорода, распадаясь на остаток и пиролизный газ, который повторно перерабатывается. Говоря иными словами, в котлах длительного горения сперва сгорает топливо, после - вырабатываемый им газ, что увеличивает на 20-25% коэффициент полезного действия и время прогорания одной закладки дров.

Большая часть оборудования подобного типа создается из стали и чугуна. В частности, конструкция котла выполнена из стали, камеры сгорания - из чугуна. Наличие открытой камеры гарантирует свободную циркуляцию кислорода, а для контроля силы горения/тления предусмотрена специальная заслонка. Контур для теплоносителя располагается вокруг камеры.

Виды топлива

Выделяется три основных вида горючих материалов, которые подходят для такой печи:

• пеллеты из древесины - это отходы деревообрабатывающей промышленности (опилки, щепа, труха и т.д.), обработанные специальным клеящим составом и спрессованные под высоким давлением;
• спрессованный в брикеты уголь;
• дрова.

В подавляющем большинстве случаев - до 90% - именно дрова и применяются, хотя все более востребованными становятся пеллеты.

Если вы используете котел длительного горения на дровах, старайтесь помещать их внутрь исключительно вертикально. Это еще больше увеличивает время прогорания.

Разнообразие моделей оборудования

Существует несколько разновидностей котлов данного типа. В частности, производители предлагают модели, имеющие специальные дополнения, что в конечном итоге упрощает эксплуатацию печей. Среди таковых:

• регулируемые двери - обеспечивают максимальный коэффициент полезного действия;
• электрический тэн, мощностью до 2 кВт - дает возможность избежать расхолаживания в случае полного перегорания дров;
• контур для быстрого охлаждения камеры - такое аварийное снижение температуры обеспечивает высокий уровень безопасности котла;
• вращающиеся форсунки - выполняют гарантированное дожигание всех выделяющихся газов. Функция вращения существенно упрощает чистку.

Что предлагают производители

Сегодня котлы длительного горения на дровах, для которых достаточно одной загрузки в 24 часа, пользуются повышенным спросом среди потребителей. На профильном рынке представлено множество моделей, выпущенных различными производителями. Рассмотрим наиболее востребованные изделия.

Котел длительного горения на дровах «Огонек»

Под данной украинской маркой выпускается несколько различных моделей:

• с турбиной для нагнетания воздуха;
• с контуром для подогрева воды;
• с верхней частью, на которой можно готовить пищу;
• и даже с полотенцесушителями.

Мощность оборудования колеблется от десяти до ста киловатт. Если говорить более конкретно об отдельных моделях, то особого упоминания заслуживают три из них:

• ПДГБ - суть работы его состоит в газовой генерации, в качестве твердого топлива подходит все, кроме угля. Обеспечивает нагревание воздуха;
• КОТВ - часть, через которую выполняется загрузка дров, довольно широкая, в нее проходят поленья до полуметра длинной;
• КОТВ-30ДТ - имеется турбина для нагнетания воздуха, благодаря которой время горения увеличивается, а температура существенно повышается.

Это самый недорогой котел длительного горения, но с весьма высокими харктеристиками.

Котел длительного горения на дровах «Атон»

Твердотопливный котел длительного горения на дровах и угле (Украина), созданный из:

• чугуна;
• либо стали.

Чугунные изделия ATON TTK работают не только на дровах, но и на:

• угле;
• торфе;
• брикетах.

Модификация с буквенным индексом V оснащена турбиной, увеличивающей поступление кислорода для более активного горения.

ATON TRADICJA - стальные изделия. Разработано два типа:

• с ручной регулировкой интенсивности тяги;
• с автоматикой.

Главная отличительная особенность ATON TRADICJA - наличие колосников, охлаждающихся посредством обычной воды, благодаря чему разработчикам удалось решить главную проблему оборудования данного типа, заключавшуюся в быстром перегорании колосников.

Модификация с буквенным индексом С обеспечивает активное поступление кислорода, что продлевает время горения.

Котел длительного горения на дровах «Kalvis»

Это литовские изделия, выпускаемые в различных видах:

• с варочной панелью;
• мини-камины;
• для обогрева воздуха;
• для водяного контура.

Кроме того, производитель предлагает даже промышленное оборудование. В любом случае, для повышения КПД внутри камеры покрываются особым жаропрочным материалом. Инженеры предусмотрели даже автоматическое стряхивание накопившейся на колосниках золы.

Плюсы и минусы

Естественно, у каждого оборудования имеются как положительные, так и отрицательные свойства. Об этом и поговорим в данной части нашей статьи.

Начнем с недостатков - минусы следующие:

• при форс-мажорных ситуациях потушить пламя и остановить работу оборудования быстро не получится;
• в них нужно закладывать дрова полностью - то есть, выполнить частичную протопку помещения не удастся;
• в процессе горения на стенках образуется деготь - если имеется только один люк, очистить топочную часть довольно сложно, а делать это нужно ежемесячно;
• относительно высокая стоимость. Даже самый недорогой котел на дровах длительного горения обойдется дороже традиционного.

О преимуществах такого оборудования можно говорить очень много и очень долго, но мы выделим главное:

• высокий уровень КПД;
• существенная экономия энергоресурсов;
• возможность применять для обогрева ресурсы различного вида - уголь, дрова, торф, шелуху от семечек, даже бытовой мусор и т.д.;
• простота эксплуатации - достаточно раз загрузить топливо и забыть о печи на сутки;
• возможность обогревать помещения благодаря нагреву воздуха.

Как сделать своими руками

Как отмечено выше, одним из недостатков данного оборудования является его высокая стоимость. Однако при наличии желания, сноровки и определенных инструментов, котлы длительного горения на дровах легко соорудить своими руками, ориентируясь на схему и чертеж. Об этом и поговорим ниже.

Что вам понадобится: инструменты и материалы

Подготовьте требуемый материал:

• использованный, полностью пустой баллон из-под газа;
• металлические трубы;
• металл в листах.

Чтобы конструкция была эффективной, рациональной нужно создать специальный поршень, который будет придавливать используемые продукты горения.

Из инструментов подготовьте следующие:

• болгарка;
• шлифовальный диск и диск для резки металла;
• электродуговая сварка и электроды;
• обычная дрель;
• сверла для создания отверстий в металле.

Простой вариант самодельного котла длительного горения - видео

Процесс изготовления

Когда все подготовлено, можете приступать. Если у вас нет баллона, то он легко заменяем обычной стальной трубой, но обязательно с толстыми стенками. Высота такой трубы должны составлять около 85 сантиметров, а диаметр - не менее 30 сантиметров.

Сбоку в верхней части приваривается еще одна труба, но значительно меньшая по размеру:

• диаметр - 10 сантиметров;
• длина - 40 сантиметров.

Для этого ограничителя вам понадобится труба:

• диаметром около 6 сантиметров;
• длиной - чуть больше, чем основная, используемая для котла.

На нижнюю часть этой трубки следует приварить диск из стали, диаметр которого будет чуть меньше общего диаметра котла - примерно 27 сантиметров.

На диск нужно также приварить:

• несколько лопастей в форме дуги;
• маленькую шестеренку или шайбу, от которой и будут расходиться лопасти;
• в этой шестеренке должно быть сделано отверстие, размер которого составляет примерно 2 сантиметра, что позволит ограничивать объем поступаемого воздуха.

На верхнюю часть котла нужно предусмотреть съемную металлическую крышку. В крышке делается отверстие буквально на несколько миллиметров превышающие по размеру диаметр трубки ограничителя - это позволит свободно перемещать его внутри печи.

Внизу следует вырезать прямоугольник и установить туда металлическую дверцу. Через нее будут выполняться удаление золы.

Поскольку на поленья оказывается дополнительное давление, то они перегорают максимально полно, а потому золы образовывается не так уж и много.

Этого устройства будет достаточно, чтобы полноценно обогревать воздух в помещении, но отопление будет эффективным лишь в том случае, если его площадь не такая уж и большая. В противном случае рекомендуется обустроить водяной контур, и это уже будет идти речь именно об отопительном котле длительного горения, который мастера именуют Бубафоня.

Два метода создания контура

Существует два способа создания водяного контура котла длительного горения на дровах. Первый из них - довольно простой: вокруг всей области сгорания дров конструируется особая водяная рубашка.

То есть, получается своеобразный термос, между наружной и внутренней стенкой которого осуществляется циркуляция воды.

Второй метод более сложный, поскольку речь идет о том, чтобы подвести воду к ограничителю/поршню, который и осуществляет давление на древесину. Кстати, такой вариант сложен не только в конструкции, но и в последующей эксплуатации. Теплообменник рекомендуется устанавливать в камере горения дров.

Также нужно будет выполнить монтаж труб, которые присоединяться непосредственно к баку:

• одна труба будет выводить в систему подогретую воду;
• вторая осуществлять «обратку», то есть возвращать уже охлажденную.

Функционировать система будет следующим образом:

• дрова загружаются в камеру;
• поджигаются вверху;
• устанавливается ограничитель, который будет оказывать давление на поленья;
• при прогорании дров, ограничитель постепенно опускается;
• кстати, уровень его опускания может служить и своеобразным сигналом о необходимости следующей загрузки;

Разводка водяного отопления в таком случае делается как обычно и не отличается от традиционной.

Место установки

Еще одно преимущество данного оборудования - отсутствие обязательно проектной и разрешительной документации для установки и эксплуатации. Однако это не значит, что правила безопасности не нужно соблюдать.

Итак, среди требований безопасности следующие:

• в месте установки должен быть создан дымоход, предусмотрена эффективная вентиляция;
• в этой части строения обязательно нужно соблюсти все правила пожарной безопасности;
• если выполняется обвязка малого контура, делать ее нужно трубой из стали или меди;
• не рекомендуется, чтобы печь соприкасалась со стенами - важно наличие зазора около пятидесяти сантиметров;
• в помещении не должны присутствовать горючие материалы.

Эти простые меры предосторожности обеспечат вашу безопасность и предотвратят неприятные ситуации, способные привести к пожарам.

Как видите, котлы длительного горения - это действительно эффективное и рациональное изобретение, помогающее обеспечь качественный обогрев помещений. Они идеально подходят для установки в зданиях различного типа:

• в жилых домах;
• в дачных домиках;
• в теплицах;
• в гаражах;
• в складских, промышленных, производственных помещениях и так далее.

Конечная стоимость отопления будет гораздо ниже, чем при использовании прочих вариантов обогрева. Кроме того, при желании можно существенно сэкономить и на покупке оборудования, создав его самостоятельно, придерживаясь инструкции, описанной выше.

Самый оригинальный вариант самодельного котла длительного горения - видео

Нынешний рынок отопительных приборов поражает своим разнообразием, но, по мнению многих специалистов, самыми эффективными и практичными являются газогенераторные твердотопливные котлы. Они имеют достаточно высокий КПД, в некоторых моделях до 90% и даже выше. Принцип работы твердотопливного газогенераторного котла заключается в использовании «медленного» горения в условиях недостатка кислорода. В результате образуется большое количество горючих газов, которые потом сжигаются во второй камере. В качестве горючего можно использовать дрова, торфяные брикеты, солому, каменный уголь, пеллеты, опилки, а также бытовой мусор.

Пиролизные отопительные котлы пользуются довольно неплохим спросом, однако, стоимость их доступна далеко не каждому. В зависимости от типа конструкции, мощности агрегата и фирмы производителя предложения стартуют от 500€. Поэтому многие народные умельцы пробуют изготовить такой котел самостоятельно.

Несмотря на то, что конструкция пиролизного котла достаточно сложна, сделать это вполне по силам каждому, кто умеет обращаться со сварочным аппаратом и разбирается в чертежах. Прежде чем начинать изготовление стоит уяснить, что все они делятся на агрегаты с верхней или нижней камерой сжигания синтез-газов. Это зависит от способа подачи этих самых газов в камеру вторичного сгорания: когда они, повинуясь законам физики, поднимаются кверху самостоятельно, то это котел с верхней камерой дожига, а если продукты сгорания при помощи принудительного наддува опускаются в нижнюю топку и сгорают там - это конструкция с нижней камерой.

Стоит понимать, что котлы с нижней камерой догорания имеют не только более сложную конструкцию, но и потребуют дополнительных расходов на приобретение вентилятора, обеспечивающего требуемое направление движения газов. Потому быстрее и дешевле сделать котел с верхней пиролизной камерой.

Конструкция котла с верхней камерой

Если не погружаться в глубины, суть работы заключается в следующем:

Для работы понадобится

Техника:

• комплект чертежей или хотя бы принципиальная схема с указанием достаточного количества размеров;
• сварочный аппарат, 2–3 пачки электродов;
• большая и маленькая углошлифовальные машинки (если таковых не имеется, можно взять обычный лобзик, получится дольше);
• несколько отрезных и пара шлифовальных кругов Ø 125 и 230 мм (или парочка пилок по металлу для лобзика);

Материалы:

• труба длиной в 130 см и Ø 50 см, толщ. стенки — 3 мм;
• труба длиной в 150 см и Ø 45 см, толщ. стенки — 3 мм; если таких у вас не найдется, то можно взять пару листов металла 1250х2500х2,5 мм и найти фирму, где их прокатают, потом при помощи сварки изготовить 2 трубы;
• труба Ø 5,7–6 см и длиной в 120 см;
• два кольца Ø 50 см и шириной в 2,5 см (можно вырезать из листа металла, а можно согнуть из уголка 25х25 мм);
• лист металла для изготовления загрузочной дверцы и люка для чистки золы;
• два комплекта петель, ручки, задвижки;
• пара кусков швеллера или уголка для изготовления ножек и крыльчатки;
• асбестовое полотно для закладки в дверцы (чтобы не сильно нагревались и для уменьшения теплопотерь);
• асбестовый шнур для уплотнения дверцы топки и лючка зольника;

Процесс изготовления

Изготавливаем корпус котла:

Теперь приступаем к изготовлению воздушного распределителя.

Распределитель воздуха готов. Из листа металла вырезаем круг Ø 50 см, в центре которого прорезаем отверстие Ø 7–8 см. Распределитель воздуха вставляем в котел, верхний конец трубы продеваем в отверстие и наглухо завариваем верхнюю крышку котла. К петле воздухораспределителя прикрепляем тросик при помощи которого через блок распределитель будет подниматься и опускаться.

Все, пиролизный котел длительного горения, изготовленный своими руками готов, можно приступать к испытаниям. Такую же конструкцию, только немного более сложную имеют котлы Стропува или Буран, отзывы о работе которых очень неплохие.

На видео представлен еще один вариант котла с верхней топкой горения пиролизных газов. Тут уже четко видно разделение топок и продемонстрирован даже сам процесс горения.

Есть еще одни котел похожей конструкции и принципа действия. Называется он , возможно он вам понравится больше.

Пиролизный котел с нижней камерой

Схема пиролизного котла длительного горения с нижней камерой догорания древесного газа несколько сложнее и его изготовление потребует немного больше затрат и усилий.

Прежде всего нужно уяснить, что котлы такого типа тоже бывает двух видов: с наддувом и с дымососом. Не вдаваясь в подробности физики и теплотехники, обозначим принципиальное отличие.

В первом случае в камеру догорания вторичный воздух нагнетается при помощи вентилятора. Это создает в камере избыточное давление (выше атмосферного). К достоинствам такой конструкции можно отнести то, что вентилятор вам подойдет любой, хоть компьютерный кулер и можно совместить топку с камерой дожига, т. к. при помощи наддува можно обеспечить достаточно большой объем избыточного воздуха. Однако это «достоинство» можно рассматривать и как недостаток, т. к. оно не позволяет поднять КПД котла выше 80–82%. Под давлением часть воздуха просто не попадает в середину процесса горения, потому топливо сгорает не полностью. Плюс к этому, из-за избыточного давления, некоторая часть пирогазов просто не успевает сгорать и улетает в дымоход в чистом виде, поэтому обеспечить КПД 90% практически невозможно. И самое главное, если наддув будет слишком сильным такой котел может взорваться.

Во втором случае при помощи вытяжного вентилятора создается недостаточное давление (ниже атмосферного), поэтому наружный воздух, повинуясь силе Кориолиса, попадает прямо куда надо, ввинчивается в самый центр горения. Прирогазы сгорают полностью, котел работает во всю мощь и способен выдавать КПД 90%, а иногда даже больше.

Котлы с нижней камерой сгорания гораздо сложнее конструктивно. Один из них, который сделан своими руками мастером-сварщиком, продемонстрирован в видео.

Установка пиролизных котлов

При монтаже системы отопления нужно помнить, что пиролизные котлы нельзя ставить в жилых помещениях, кроме потенциальной опасности для здоровья несоблюдение этого требования грозит еще и штрафом от соответствующих служб. Поэтому обустройством котельной следует озадачиться заранее. При самостоятельной установке котла необходимо обязательно соблюдать правила пожарной безопасности:

Придерживаясь этих простых правил, вы не только избежите неприятностей, но и обеспечите качественную работу вашего пиролизного котла, собранного своими руками.

© При использовании материалов сайта (цитат, изображений) указание источника обязательно.

«Котел это по правде печь в бочке с водой»… и КПД такого агрегата будет в лучшем случае 10%, а то и 3-5%. Уж какой-никакой, а твердотопливный котел вовсе не печь, а печь на твердом топливе – не водогрейный котел. Дело в том, что процесс сгорания твердого топлива, в отличие о газа или горючих жидкостей, непременно растянут в пространстве и времени. Газ или масло можно полностью сжечь сразу в небольшом промежутке от сопла до диффузора горелки, а дрова-уголь – нет. Поэтому и требования к конструкции котла отопления на твердом топливе иные, чем для отопительной печи, просто так засунуть в нее водогрейку контура отопления в непрерывной циркуляцией нельзя. Почему так, и как должен быть устроен отопительный котел непрерывного действия, и предназначена разъяснить эта статья.

Свой котел отопления в частном доме или квартире становится необходимостью. Газ и жидкое топливо неуклонно дорожают, а взамен в продаже появляется недорогое альтернативное топливо, напр. из отходов растениеводства – соломы, лузки, шелухи. Это только с точки зрения хозяев дома, не говоря уже о том, что переход на индивидуальное отопление позволит избавиться от потерь энергии в магистралях ТЭЦ и проводах ЛЭП, а они отнюдь не малы, до 30%

Газовый котел самому делать нельзя, хотя бы потому, что никто не даст разрешения на его эксплуатацию. Индивидуальные котлы на жидком топливе для отопления жилых помещений применять запрещено вследствие их высокой пожаро- и взрывоопасности при децентрализованном использовании. А вот котел на твердом топливе можно и сделать своими руками, и оформить его официально, точно так же, как отопительную печь. Это, пожалуй, единственное, что у них принципиально общего.

Особенности твердого топлива

Твердое топливо горит не очень быстро, и в видимом его пламени сгорают далеко не все компоненты, несущие тепловую энергию. Для полного догорания дымовых газов необходима высокая, но вполне определенная температура, иначе возникнут условия для протекания эндотермических реакций (напр. окисления азота), продукты которых унесут энергию топлива в трубу.

Почему котел не печь?

Печь – устройство циклического действия. В ее топку загружают сразу столько топлива, чтобы его энергии хватило до следующей протопки. Избыток энергии сгорания загрузки топлива частично используется для поддержания оптимальной для дожигания температуры в газовом тракте печи (ее конвективной системе), а частично поглощается телом печи. По мере прогорания загрузки соотношение этих частей энергии топлива меняется, и внутри печи циркулирует мощный поток тепла, в несколько раз мощнее, чем текущие потребности в нем для обогрева.

Тело печи представляет собой, таким образом, тепловой аккумулятор: основной обогрев помещения происходит за счет ее остывания после протопки. Поэтому отбирать циркулирующее в печи тепло нельзя, от этого тем или иным образом нарушится ее внутренний тепловой баланс, и КПД резко упадет. Можно, и то не во всяком месте конвекционной системы, взять до 5% на подпитку накопительного бака ГВС. Также для печи не нужна оперативная регулировка ее тепловой мощности, достаточно загрузить топлива исходя из требуемой среднечасовой на время между протопками.

Водяной котел, все равно на каком топливе – устройство непрерывного действия. Теплоноситель в системе все время циркулирует, иначе она греть не будет, а котел должен в каждый конкретный момент дать тепла ровно столько, сколько ушло наружу из-за теплопотерь. Т.е., топливо в котел нужно либо периодически подгружать, либо обеспечить оперативную регулировку тепловой мощности в достаточно широких пределах.

Второй момент – дымовые газы. К теплообменнику они должны подойти, во-первых, возможно более горячими, чтобы обеспечить высокий КПД. Во-вторых, они должны быть прогоревшими полностью, иначе энергия топлива осядет на регистре сажей, которую нужно будет еще и чистить.

Наконец, если печь греет вокруг себя, то котел как источник тепла и его потребители разнесены. Для котла необходимо отдельное помещение (котельная или топочная): вследствие высокой концентрации тепла в котле его пожарная опасность намного выше, чем и печи.

Примечание: индивидуальная котельная жилого дома должна иметь объем не менее 8 куб. м, потолок не менее 2,2 м высотой, открывающееся окно не менее 0,7 кв. м, постоянный (без задвижек) приток свежего воздуха, отдельный от прочих коммуникаций дымовой канал и противопожарную развязку от остальных комнат.

Отсюда следуют, во-первых, требования к топке котла:

• Она должна обеспечивать быстрое и полное сгорание топлива без сложной конвекционной системы. Этого можно добиться только в топке из материалов с как можно меньшей теплопроводностью, т.к. для быстрого догорания газов требуется высокая концентрация тепла.
• Сама топка и связанные с ней по теплу части конструкции должны иметь возможно меньшую теплоемкость: все тепло, ушедшее на их нагрев, останется в котельной.

Эти требования изначально противоречивы: материалы, плохо проводящие тепло, как правило хорошо его накапливают. Поэтому обычная печная топка для котла не пойдет, нужна какая-то специальная.

Теплообменный регистр

Теплообменник – важнейший узел отопительного котла, он в основном и определяет его КПД. По конструкции теплообменника и называют весь котел. В бытовых отопительных котлах применяют теплообменники – водяные рубашки и трубчатые, горизонтальные или вертикальные.

Котел с водяной рубашкой – это та самая «печка в бочке», теплообменный регистр в виде бака окружает в нем топку. Котел с рубашкой может быть и довольно экономичным при одном условии: если горение в топке беспламенное. Пламенная твердотопливная топка непременно требует дожигания отходящих газов, а в контакте с рубашкой их температура сразу падает ниже необходимого для этого значения. В результате – КПД до 15% и усиленное осаждение сажи, а то и кислотного конденсата.

Горизонтальные регистры, вообще говоря, всегда наклонные: их горячий конец (подача) должен быть приподнят над холодным (обраткой), иначе теплоноситель пойдет вспять, а отказ принудительной циркуляции немедленно приведет к тяжелой аварии. В вертикальных регистрах трубы расположены вертикально или в небольшим наклоном в сторону. И там, и там трубы, чтобы газы лучше в них «запутывались», располагают рядами в шахматном порядке.

Относительно направлений движения горячих газов и теплоносителя трубные регистры делятся на:

1. Проточные – газы проходят в общем перпендикулярно току теплоносителя. Чаще всего такая схема применяется в горизонтальных промышленных котлах большой мощности ради меньшей их высоты, что удешевляет установку. В бытовых ситуация получается обратная: чтобы регистр как следует уловил тепло, его приходится делать вытянутым вверх выше потолка.
2. Противоточные – газы и теплоноситель движутся вдоль одной линии навстречу друг другу. Такая схема дает наиболее эффективную теплопередачу и наивысший КПД.
3. Поточные – газы и теплоноситель движутся параллельно в одном направлении. Применяется редко в котлах специального назначения, т.к. КПД при этом плохой, а износ оборудования большой.

Далее, теплообменники выполняются огнетрубными и водотрубными. В огнетрубных дымогарные трубы с дымовыми газами проходят сквозь бак с водой. Огнетрубные регистры работают стабильно, а вертикальные дают неплохой КПД даже в поточной схеме, т.к. в баке устанавливается внутренняя циркуляция воды.

Однако, если рассчитать оптимальный для передачи тепла от газа к воде температурный градиент исходя из соотношения их плотности и теплоемкости, то он оказывается примерно 250 градусов. А чтобы протолкнуть этот поток тепла сквозь стенку стальной трубы в 4 мм (меньше нельзя, очень быстро прогорит) без заметных потерь на теплопроводность металла, нужно еще около 200 градусов. В итоге, внутренняя поверхность дымогарной трубы должна быть раскалена до 500-600 градусов; 50-150 градусов – эксплуатационный запас на обводненность топлива и пр.

Из-за этого срок службы дымогарных труб ограничен, особенно в больших котлах. Кроме того, КПД огнетрубного котла невелик, он определяется отношением температур поступающих в регистр горячих газов и выходящих в дымоход. Давать остывать газам ниже 450-500 градусов в огнетрубном котле нельзя, а температура в обычной топке не превышает 1100-1200 градусов. По формуле Карно выходит, что КПД выше 63% не получить, да еще КПД топки не больше 80%, так что всего получается 50%, что совсем плохо.

В малых бытовых котлах эти особенности сказываются слабее, т.к. при уменьшении размеров котла отношение поверхности регистра к объему дымовых газов в нем увеличивается, это т.наз. закон квадрата-куба. В современных пирозизных котлах температура в камере сгорания доходит до 1600 градусов, КПД их топки под 100%, а регистры фирменных котлов в гарантией на 5 и более лет делают только тонкостенными из жаропрочной спецстали. В них газам можно дать остыть до 180-250 градусов, и общий КПД доходит до 85-86%

Примечание: чугун для дымогарных труб вообще непригоден, трескается.

В водотрубных регистрах теплоноситель течет по трубам, помещенным в жаровую камеру, куда поступают горячие газы. Теперь градиенты температур и закон квадрата-куба действуют наоборот: при 1000 градусах в камере внешняя поверхность труб будет нагрета всего до 400 градусов, а внутренняя – до температуры теплоносителя. В итоге – трубы из обычной стали служат долго и КПД котла около 80%

Но горизонтальные проточные водотрубные котлы склонны к т. наз. «бухтению». Вода в нижних трубах оказывается гораздо горячее, чем в верхних. Она и проталкивается на подачу в первую очередь, давление падает, и воду «выплевывают» более холодные верхние трубы. «Бухтение» не только дает шуму, тепла и комфорта столько же, сколько сосед – пьяница и скандалист, но и чревато порывом в системе из-за гидроударов.

Вертикальные водотрубные котлы не бухтят, но, если проектируется водотрубный котел в дом, регистр нужно располагать на опуске дымохода, в том его участке, где горячие газы идут сверху вниз. У поточного, с одинаковым направлением движения газов и теплоносителя, водотрубного котла, КПД резко падает и на трубах возле подачи интенсивно осаждается сажа, а делать обратку выше подачи вообще недопустимо.

О емкости теплообменника

Отношение емкостей теплообменника и всей системы охлаждения берут не произвольно. Скорость передачи тепла от газов к воде не бесконечна, вода в регистре должна успеть принять в себя тепло, прежде чем уйдет в систему. С другой стороны, нагретая внешняя поверхность регистра отдает тепло воздуху, и оно зря пропадает в котельной.

Слишком маленький регистр склонен к вскипанию и требует точной быстрой регулировки мощности топки, что в твердотопливных котлах недостижимо. Регистр большого объема долго прогревается и при плохой наружной теплоизоляции котла или ее отсутствии теряет много тепла, причем воздух в котельной может прогреться выше допустимого по пожарной безопасности и ТУ на котел.

Величина емкости теплообменника твердотопливных котлов колеблется в пределах 5-25% от емкости системы. Это нужно учесть при выборе котла. Напр., для отопления по расчету получилось всего 30 секций радиаторов (батарей) по 15 л каждая. С водой в трубах и расширительным баком полная емкость системы окажется около 470 л. Емкость регистра котла должна быть в пределах 23,5-117,5 л.

Примечание: существует правило – чем больше теплотворная способность твердого топлива, тем больше должна быть относительная емкость регистра котла. Поэтому, если котел угольный, емкость регистра нужно брать ближе к верхнему значению, а для дровяного – к нижнему. Для котлов медленного горения это правило не справедливо, емкость их регистров рассчитывают исходя из наибольшего КПД котла.

Из чего делать теплообменник?

Чугун как материал для регистра котла современным требованиям не удовлетворяет:

• Малая теплопроводность чугуна ведет к низкому КПД котла, т.к. остужать отходящие газы ниже 450-500 градусов нельзя, сквозь чугун в воду не пройдет тепла сколько нужно.
• Большая теплоемкость чугуна также его минус: котел должен быстро отдать тепло в систему, пока оно не улетучилось куда-то еще.
• Чугунные теплообменники не вписываются в современные требования по массогабаритам.

Для примера возьмем секцию М-140 от старой советской чугунной батареи. Площадь ее поверхности – 0,254 кв. м. Для обогрева 80 кв. м. жилой площади нужна поверхность теплообмена в котле примерно 3 кв. м, т.е. 12 секций. Видали вы батарею на 12 секций? Представьте себе, каков должен быть котел, в котором она поместится. А нагрузка от него на пол точно превысит предельную по СНиП, и под котел придется делать отдельный фундамент. В общем, 1-2 чугунные секции пойдут на теплообменник, подпитывающий накопительный бак ГВС, но для отопительного котла вопрос о чугунном регистре можно считать закрытым.

Регистры современных заводских котлов делают из жаропрочной и жаростойкой спецстали, но для их изготовления нужны производственные условия. Остается обычная конструкционная сталь, но она при 400 и выше градусах очень быстро коррозирует, поэтому огнетрубные котлы из стали нужно выбирать для покупки или разрабатывать очень осторожно.

Кроме того, сталь хорошо проводит тепло. С одной стороны, это неплохо, можно рассчитывать простыми средствами получить хороший КПД. С другой, нельзя давать обратке охлаждаться ниже 65 градусов, иначе на регистр в котле выпадет из дымовых газов кислотный конденсат, который может проесть трубы в течение часа. Исключить возможность его осаждения можно 2 способами:

• При мощности котла до 12 кВт достаточно перепускного клапана между подачей и обраткой котла.
• При большей мощности и/или обогреваемой площади более 160 кв. м нужен еще элеваторный узел, а котел должен работать в режиме перегрева воды под давлением.

Перепускной клапан управляется либо электрически от термодатчика, либо энергонезависимо: от биметаллической пластины с тягой, от плавящегося в специальной емкости воска и пр. Как только температура в обратке упадет ниже 70-75 градусов, он подпускает в нее горячую воду из подачи.

Элеваторный узел, или просто элеватор (см. рис.) действует наоборот: вода в котле нагревается до 110-120 градусов под давлением до 6 ати, что исключает закипание. Для этого температуру горения топлива повышают, что увеличивает КПД и исключает выпадение конденсата. А перед подачей в систему горячую воду разбавляют обраткой.

В том и другом случае необходима принудительная циркуляция воды. Тем не менее, стальной котел на термосифонной циркуляции, не требующий электропитания для циркуляционного насоса, создать вполне возможно. Некоторые конструкции будут рассмотрены далее.

Циркуляция и котел

Термосифонная (гравитационная) циркуляция воды не позволяет обогреть помещение площадью более 50-60 кв. м. Дело не только в том, что воде трудно протискиваться по развитой системе труб и радиаторов: если при полном расширительном баке открыть сливной кран, вода хлынет сильной струей. Дело в том, что энергия на проталкивание воды по трубам при этом берется от топлива, а КПД преобразования тепла в движение в термосифонной системе мизерный. Поэтому и КПД котла в целом падает.

Но для циркуляционного насоса нужно электричество (50-200 Вт), которое может пропасть. UPS (источник бесперебойного питания) на 12-24 часа автономной работы очень дорог, поэтому правильно спроектированный котел рассчитывают на принудительную циркуляцию, а при пропадании электроснабжения он должен без постороннего вмешательства переходить в термосифонный режим, когда отопление еле теплится, но все-таки греет.

Как ставят котел?

Из требования минимальной собственной теплоемкости котла непосредственно вытекает его небольшой сравнительно с печью вес и весовая нагрузка от него на единицу площади пола. Как правило, она не превышает минимально допустимых по СНиП для настила пола 250 кг/кв. м. Поэтому установка котла допустима без фундамента и даже разбора настила, в т.ч. и на верхних этажах.

Ставят котел на ровную устойчивую поверхность. Если пол играет, его придется в месте установки котла все-таки разобрать до бетонной стяжки с выносом в стороны не менее 150 мм. Основу под котел застилают асбестом или базальтовым картоном толщиной 4-6 мм, а на него кладут лист кровельного железа толщиной 1,5-2 мм. Далее, если настил разбирался, низ котла обмуровывают цементно-песчаным раствором до уровня пола.

Вокруг выступающего над полом котла делают теплоизоляцию, такую же, как под низом: асбест или базальтовый картон, а на нем – железо. Вынос изоляции в стороны от котла от 150 мм, а перед дверцей топки не менее 300 мм. Если котел допускает догрузку топлива до прогорания предыдущей порции, то вынос перед топкой нужен от 600 мм. Под котел, который ставят прямо на пол, подкладывают только теплоизоляцию, накрытую стальным листом. Вынос – как в предыдущем случае.

Для котла на твердом топливе обязательно нужна отдельная котельная . Требования к ней приведены выше. Кроме того, почти все твердотопливные котлы не допускают регулировки мощности в широких пределах, поэтому для них нужна полноценная обвязка – комплект дополнительного оборудования, обеспечивающий эффективную и безаварийную работу. Мы о ней поговорим далее, но вообще обвязка котла – отдельная большая тема. Здесь упомянем только о непреложных правилах:

1. Монтаж обвязки ведется в противоток воде, от обратки к подаче.
2. По окончании монтажа его правильность и качество соединений проверяют зрительно по схеме.
3. К монтажу системы отопления в доме приступают только после обвязки котла.
4. До загрузки топлива и, если требуется, подачи электропитания, всю систему заполняют холодной водой и в течение суток контролируют все стыки на протечку. В данном случае вода именно вода, а не какой-то другой теплоноситель.
5. Если протечек нет, или по их устранении, котел запускают на воде, непрерывно контролируя температуру и давление в системе.
6. По достижении номинальной температуры контролируют давление в течение 15 мин, оно не должно изменяться более чем на 0,2 бар, этот процесс называется опрессовкой.
7. После опрессовки котел гасят, системе дают полностью остыть.
8. Сливают воду, заливают штатный теплоноситель.
9. Еще раз сутки контролируют стыки на протечку. Если все в порядке – запускают котел. Нет – устраняют протечки, и снова суточный контроль перед запуском.

Выбираем котел

Теперь мы знаем достаточно, чтобы выбрать котел исходя из предполагаемого вида топлива и его назначения. Приступим.

Дровяные

Теплотворная способность дров невелика, у лучших – менее 5000 ккал/кг. Сгорают дрова довольно быстро, выделяя большой объем требующих дожигания летучих компонент. Поэтому на высокий КПД на дровах лучше не рассчитывать, зато их можно найти почти везде.

Дровяной в дом

Домашний дровяной котел может быть только длительного горения, иначе бьет его по всем статьям. Промышленные конструкции, напр. известный КВр, стоят от 50 000 руб., что все-таки дешевле строительства печи, не требуют электропитания и допускают регулировку мощности для обогрева в межсезонье. Как правило, они работают и на угле, и на любом твердом топливе, кроме опилок, но на угле расход топлива будет много выше: теплоотдача с одной загрузки 60-72 часа, а у специализированных угольных – до 20 суток.

Тем не менее, дровяной котел длительного горения может пригодиться в тех местах, где нет регулярной доставки угля и квалифицированного теплотехнического сервиса. Стоит он раза в полтора дешевле угольного, его рубашечная конструкция очень надежна и позволяет построить термосифонную систему отопления площади до 100 кв. м.. В сочетании с тлением топлива тонким слоем и довольно большим объемом рубашки вскипание воды исключено, поэтому обвязки достаточно такой же, как для титана. Подключение котла длительного горения на дровах тоже не сложнее, чем титана, и может быть выполнено самостоятельно неквалифицированным владельцем.

О кирпичных котлах

Схема устройства котла “Благо”

Кирпич – друг печи и враг котла из-за того, что придает конструкции большую тепловую инерцию и вес. Пожалуй, единственный кирпичный котел, в котором кирпич на своем месте – пиролизный «Благо» Беляева, схема на рис. И то, его роль здесь совсем иная: из шамотного кирпича выполнена футеровка камеры сгорания. Теплообменник водотрубный горизонтальный; проблема бухтения решена тем, что трубы регистра – одинарные, плоские, вытянутые в высоту.

Котел Беляева действительно всеяден, причем предусмотрены 2 отдельных бункера для загрузки разных видов топлива без останова котла. На антраците «Благо» может работать несколько суток, на опилках – до суток.

К сожалению, котел Беляева довольно дорог, из-за шамотной футеровки плохо транспортабелен и требует, как и все пиролизные котлы, сложной и дорогой обвязки. Мощность его регулируется в небольших пределах перепуском дымовых газов, поэтому хороший КПД в среднем за сезон он покажет только в местах с продолжительными сильными морозами.

О котлах в печи

Котел в печи, о которых сейчас столько говорят и пишут – водотрубный теплообменник, замурованный в печную кладку, см. рис. ниже. Идея такова: печь после протопки должна отдать тепло более регистру, чем в окружающий воздух. Скажем сразу: сообщения о КПД в 80-90% не то что сомнительны, а просто фантастичны. Лучшая кирпичная печь сама по себе имеет КПД не выше 75%, а площадь ее наружной поверхности будет не меньше 10-12 кв. м. Площадь же поверхности регистра вряд ли более 5 кв. м. Итого в воду уйдет менее половины накопленного печью тепла, а общий КПД будет ниже 40%

Следующий момент – печь с регистром сразу теряет свойство . Топить ее не в сезон с пустым регистром ни в коем случае нельзя. ТКР (температурный коэффициент расширения) металла много больше, чем у кирпича, и раздувшийся от перегрева теплообменник порвет печь на глазах. Тепловые швы делу не помогут, регистр не лист или балка, а объемная конструкция, и его распирает сразу во все стороны.

Есть тут и другие нюансы, но общий вывод однозначен: печь – это печь, а котел – это котел. И плод их насильственного противоестественного союза печной котел жизнеспособным не будет.

Обвязка котла

Котлы, исключающие вскипание воды (рубашечные длительного горения, титаны) не могут быть выполнены на мощность более 15-20 кВт и вытянуты в высоту. Поэтому обогрев своей площади они всегда обеспечивают в термосифонном режиме, хотя и циркуляционный насос, конечно, не помешает. Их обвязка кроме расширительного бачка включает в себя только воздушный дренажный кран в самой верхней точке трубопровода подачи и сливной кран в низшей точке обратки.

Обвязка твердотопливных котлов других типов должна обеспечивать набор функций, с которым лучше разобраться по рис. справа:

1. группа безопасности: дренажный воздушный кран, общий манометр и прорывной клапан для выпуска пара при вскипании;
2. накопительный бак аварийного охлаждения;
3. его поплавковый кран, такой же, как в унитазе;
4. термоклапан запуска аварийного охлаждения с его датчиком;
5. MAG-блок – сливной вентиль, аварийный сливной клапан и манометр, собранные в одном корпусе и подключенные к мембранному расширительному баку;
6. узел принудительной циркуляции с обратным клапаном, циркуляционным насосом и электроуправляемым по температуре трехходовым перепускным клапаном;
7. интеркулер – радиатор аварийного охлаждения.

Поз. 2-4 и 7 составляют группу сброса мощности. Как уже сказано, твердотопливные котлы по мощности регулируются в небольших пределах, и при внезапном потеплении вся система может недопустимо, вплоть до порыва, перегреться. Тогда термоклапан 4 пускает водопроводную воду в интеркулер, а она охлаждает подачу до нормы.

Примечание: хозяйские денежки за топливо и воду при этом тихо-мирно утекают в канализацию. Поэтому котлы на твердом топливе для мест с мягкой зимой и затяжным межсезоньем непригодны.

Группа принудительной циркуляции в штатном режиме перепускает часть подачи в обратку, чтобы ее температура не упала ниже 65 градусов, см. выше. При отключении электропитания термоклапан захлопывается. В радиаторы отопления поступает воды столько, сколько они пропустят в термосифонном режиме, лишь бы в комнатах жить можно было. А вот термоклапан интеркулера полностью открывается (он держится закрытым под напряжением), и избыток тепла опять уносит в сток хозяйские деньги.

Примечание: если вместе с электричеством пропала и вода, котел нужно срочно тушить. Когда вода из бака 2 вытечет, система вскипит.

Котлы со встроенной защитой от перегрева на 10-12% дороже обычных, но это с лихвой окупается упрощением обвязки и повышением надежности котла: избыток перегретой воды здесь выливается в открытый расширительный бак большой емкости, см. рис., откуда она, остыв, стекает в обратку. Система, кроме циркуляционного насоса 7, энергонезависима и переходит в термосифонный режим плавно, но при внезапном потеплении топливо все равно пропадает зря, а расширительный бак нужно устанавливать на чердаке.

Что касается пиролизных котлов, то типовую схему их обвязки приводим только для ознакомления. Все равно, ее профессиональный монтаж обойдется лишь в небольшую часть стоимости компонент. Для справки: один только теплоаккумулятор к котлу на 20 кВт стоит около $5000.

Примечание: мембранные расширительные баки в отличие от открытых устанавливаются на обратку в ее низшей точке.

Дымоходы для котлов

Дымоходы твердотопливных котлов рассчитываются в общем так же, как печные. Общий принцип: слишком узкий дымоход не даст нужной тяги. Для котла это особенно опасно, т.к. он топится непрерывно и угар может пойти ночью. Слишком широкий дымоход приводит к «просвисту»: холодный воздух по нему опускается в топку, выстуживая печь или регистр.

Дымоход котла должен удовлетворять следующим требованиям: расстояние от конька крыши и между разными дымоходами не менее 1,5 мм, вынос вверх над коньком тоже не менее 1,5 м. На крыше должен быть обеспечен безопасный доступ к дымоходу в любое время года. На каждом изломе дымохода вне котельной должна быть прочистная дверца, каждый проход трубы сквозь перекрытия должен быть теплоизолирован. Верхний конец трубы должен быть снабжен аэродинамическим колпаком, для дымохода котла он, в отличие от печного, обязателен. Также для дымохода котла обязателен сборник конденсата.

В целом расчет дымохода для котла несколько проще, чем для печи, т.к. дымоход котла не такой извилистый, теплообменник считается просто за решетчатую преграду. Поэтому можно строить обобщенные графики для разных расчетных случаев, напр. для дымохода с горизонтальным участком (боровом) в 2 м и сборником конденсата глубиной в 1,5 м, см. рис.

По таким графикам можно после точного расчета по местным данным прикинуть, не было ли грубой ошибки. Если расчетная точка где-то около своей обобщенной кривой, расчет правилен. В крайнем случае, придется нарастить или обрезать трубу на 0,3-0,5 м.

Примечание: если, скажем, для трубы высотой в 12 м кривой на мощность меньше 9 кВт нет, это не значит, что 9 кВт котел нельзя эксплуатировать с трубой покороче. Просто для труб пониже обобщенный расчет уже не получается, и считать нужно точно по местным данным.

Видео: пример строительства твердотопливного котла шахтного типа

Выводы

Истощение запасов энергоресурсов и подорожание топлива в корне изменили подход к конструированию бытовых отопительных котлов. Теперь от них, как и от промышленных, требуется высокая экономичность, малая тепловая инерция и возможность оперативного регулирования мощности в широких пределах.

В наше время отопительные котлы по заложенным в них основным принципам окончательно разошлись с печами и разделились на группы под разные климатические условия. В частности, рассмотренные котлы на твердом топливе пригодны для местностей с суровым климатом и продолжительными сильными морозами . Для мест с иным климатом предпочтительнее будут отопительные приборы других типов.

Отопительный котел на твердом топливе станет удобным выходом там, где нужно создать действительно эффективную систему обогрева при условии присутствия других видов энергоносителей. Однако, перед желающими организовать свой быт часто встают несколько трудностей, ограничивающих возможность покупки готового инженерного решения.

В этом случае можно пойти более хлопотным путем с качественным результатом – сделать твердотопливный котел своими руками и выполнить монтаж батарей отопления . Хотя на это уйдет время и некоторое количество денежных средств, полученное решение будет идеально не только в плане отопления дома, но и в отношении оптимального расположения.

Наиболее приемлемые случаи работы

Создавать твердотопливный котел отопления я своими руками – идеальный способ организации тепла в помещении для тех, кто не имеет возможности вносить изменения в архитектуру здания, устраивать отдельную котельную и так далее. Также это станет удобным выходом для тех, кто желает убрать старую дровяную печь. Место можно использовать с пользой.

К поиску чертежей твердотопливного котла для работы своими руками прибегают те, кто физически не может обеспечить необходимые условия для тех готовых решений, которые предлагаются к продаже. К примеру, агрегаты промышленного исполнения достаточно требовательны:

• есть критерии по давлению в системе циркуляции;
• необходимо обеспечить тягу, для чего сооружается дымоход с четкими условиями к конструкции;
• часто мощность избыточна, поэтому за котлом необходим постоянный надзор;
• иногда эффективность агрегата серийного исполнения зависит от того, что входит в его обвязку.

Созданный своими руками твердотопливный отопительный котел обладает рядом преимуществ, которые для некоторых могут оказаться решающими:

• возможно размещение на месте старой печи, с использованием готового дымохода;
• сборка и подключение ничем не ограничиваются, можно использовать существующие структуры;
• оптимально подбирается мощность под размер отапливаемого помещения;
• структура отопления может быть сформирована на любом принципе циркуляции – гравитационной или принудительной;
• форма устройства ничем не ограничена, котел может быть идеально размещен в свободном пространстве;
• конструкционное решение может быть создано с учетом используемого топлива – дрова, уголь;
• устройство создается, учитывая желательный режим работы – варьируется размер топки, объем и площадь теплообменника.

Как таковая, схема твердотопливных котлов для выполнения своими руками не существует. Есть ряд принципов построения и рекомендации по конструкционным решениям отдельных узлов. Остальное – ничем не ограниченная свобода творчества, а также расчет, базирующийся на характеристиках системы отопления и площади помещений.

Некоторые замечания по выбору материалов

Чтобы коэффициент полезного действия котла на твердом топливе, особенно самодельного, был выше, следует соблюдать несколько рекомендаций, относящихся к материалам конструкции. Следование простым правилам увеличит общий срок службы изделия.

1. Чтобы обеспечить качественное сгорание топлива, стенки топки должны быть сделаны из материала с как можно меньшей теплопроводностью. Идеален кирпич, а в случае создания стенок из стали, лучше всего использовать схему с прокладкой теплоизолятора (бетон, песок) между двух стенок корпуса.
2. Сталь, используемая при конструировании узлов котла, должна иметь толщину минимум 4 мм.
3. Дымоход из металла, в зависимости от побочного применения, имеет требования к толщине стенок. Если он используется только для отвода продуктов сгорания, сталь должна быть как можно толще. Это замедлит прогорание. Если же применяется «титан» как накопитель воды для горячего водоснабжения, дымоход делается из листового металла 4 мм. В этом случае, для обеспечения надлежащей тяги, нужно наращивать длину вертикального участка.
4. Конструкция котла должна предусматривать два регулятора режима работы. Задвижка дымохода обеспечивает баланс тяги и напрямую влияет на скорость сгорания топлива. Нижняя дверца котла, как источник подачи свежего воздуха, отвечает за качество «топливной смеси» в камере сгорания, которая состоит из кислорода и топочного газа.

Делаем устройство самостоятельно

Чтобы определить план работ, нужно учитывать, что оптимальная схема твердотопливного котла, который будет работать в том числе, как источник горячей воды должна включать в себя три основных элемента:

• нагревательный блок, состоящий из топки, зоны накопления золы и дымохода;
• тепловой аккумулятор, который служит для поддержания режима циркуляции, стабилизирует температуру жидкости в системе, позволяя достаточно неравномерный режим работы котла;
• накопитель горячей воды – «титан», откуда будет браться жидкость для бытовых и гигиенических нужд.

Особых требований к конфигурации всех систем не существует. Приблизительные цифры можно определить так.

1. Итоговую мощность котла можно рассчитать по нормативным документам. Цифра очень приблизительная, основана на объеме топки, но не учитывает характер тяги и отклонения в теплоотдаче топлива.
2. Емкость теплоаккумулятора можно выбрать, исходя из рекомендаций по формированию обвязки твердотопливных котлов промышленного исполнения.
3. Титан рассчитывается по приблизительной потребности в горячей воде. Для него обязательно условие присутствия системы безопасности в виде клапанов для стравливания давления.

Идеальный материал для создания корпуса – кирпич. Но многие предпочитают делать конструкцию из металла. Способ проще, требует меньшего набора навыков, поэтому будем рассматривать именно его, поскольку основная часть, касающаяся теплообменника, не изменится.

Для работы понадобятся:

• сталь листовая, толщиной 5 мм и больше;
• металлический уголок;
• решетка колосников, можно купить готовую, нужного размера или сварить ее самостоятельно;
• дверцы топки и накопителя золы;
• заслонка дымохода;
• нержавеющая сталь листовая – нужна для создания теплоаккумулятора и накопителя горячей воды;
• песок речной или просеянный строительный;
• сварочный аппарат, желательно с низкой мощностью;
• болгарка;
• дрель, сверла по металлу;
• рулетка, шило, угольник, спиртовой строительный уровень.

Металл можно приобрести на специализированных базах, торгующих металлопрокатом. Многие из них предоставляют услуги резки, поэтому полезно заранее рассчитать конструкцию, чтобы приобретать почти готовые детали.

Так как конструкция из металла довольно тяжелая, сборку лучше осуществлять непосредственно там, где будет расположен агрегат. В итоге, после проведения всех работ по сварке, получится блок, который представлен на фото твердотопливного котла, он, кстати, также сделан своими руками.

Детали создания теплообменника

Существует две базовые конструкции, представленные на схемах ниже:



Принцип работы совершенно одинаковый. Разница в материалах, из которых изготовлены узлы. Блок из труб требует большей квалификации, точности отрезки, а также проведения достаточно сложных сварочных работ. Схема с плоскими накопителями легче в изготовлении, но повышает требования к самому нагревательному блоку. Для достижения оптимальных условий в камере сгорания, потребуется очень хорошая тяга, достаточное количество топлива до достижения рабочего режима.

Монтаж теплообменника в камере сгорания производится при соблюдении простого условия – расстояние до стенок корпуса должно составлять не менее 10 мм. Зная параметры корпуса, который уже изготовлен, можно максимально точно просчитать параметры конструкции обменника.

Подвод труб обратки и подачи системы отопления ничем не лимитирован. Иногда ввод обратки производится спереди котла, там же делается и сливной отвод для ликвидации воды в случае проведения ремонтных работ или тогда, когда помещение оставляется на зиму без отопления. На видео про отопительный котел, который делается своими руками показано, как создать теплообменник и осуществить его монтаж внутри корпуса.

В зависимости от тяги и конфигурации, можно варьировать конструкцию теплообменника. Он может быть следующих типов:

• с горизонтальным или вертикальным расположением труб;
• плоскостенный, вытянутый по вертикали или горизонтали;
• так называемый «шахтный», когда ось конструкции расположена под углом. Такой теплообменник применяется редко, для него требуется специфическая конструкция топки, переходящей в наклонный дымоход.

Выполняем подключение разумно

Собранный своими руками твердотопливный отопительный котел подсоединяется к системе отопления совершенно обычными способами, с применением стандартных правил обвязки. Чаще всего используется гравитационная циркуляция, поэтому можно следовать простым правилам организации системы:

• котел располагается как можно ниже относительно радиаторов отопления;
• для регистров используются трубы большого диаметра;
• трубопроводы должны располагаться под легким уклоном;
• расширительный бачок обязателен, располагается в самой верхней точке системы;
• обязательна возможность сброса давления, слива и добавления теплоносителя в систему;
• количество уголков, поворотных зон трубопроводов должно быть минимальным.

Также можно применять любые обвязки, использующие насосы принудительной циркуляции. Однако, такие схемы потребуют наличия постоянного энергопитания, что может быть недостижимо. Поэтому для твердотопливного котла, сделанного самостоятельно, идеальной будет обвязка, основанная на модели гравитационной циркуляции. У нее в контур обратки включен насос принудительной циркуляции с возможностью автоматического переключения на прямой трубопровод при отсутствии напряжения. Такая система будет уверенно работать во всех случаях.



Естественно, такая работа потребует довольно много времени, рекомендуется привлекать специалистов для сварки теплоаккумулятора и теплообменника. Однако, можно получить оптимальный результат. Котел идеально подойдет к месту, будут соблюдены все требования по мощности, что может быть очень удобно в отдельных случаях.

Отопительные системы и оборудование стоят достаточно дорого. Не каждая семья может себе позволить приобрести новый котел для установки на даче. Придется потратить значительную сумму на его покупку и последующий монтаж. Однако при желании всегда можно изготовить котел на дровах своими руками, способный обогреть жилую площадь.

По своему конструктивному исполнению самодельные дровяные котлы могут быть различными. От их устройства зависит эффективность обогрева и простота эксплуатации. Решив сделать все своими руками, стоит сначала обратить внимание на самую простую конструкцию. Пиролизные дровяные котлы требуют наличия определенных знаний и навыков. Хотя их КПД значительно выше.

Обыкновенный котел

Сначала разберем, как изготовить простой своими руками. Модель представляет собой два цилиндра, помещаемых друг в друга. Первый используется в качестве топки. При горизонтальном расположении он может изнутри обкладываться огнеупорным кирпичом.

Второй выступает в качестве конвекционного носителя или используется для подогрева теплоносителя. Закладка дров производится непосредственно в топку.

Подручные материалы

Для уменьшения объема сварочных работ можно использовать толстостенную трубу или бочку. Возможно также использование других подручных материалов.

Сваренную из толстого листа прямоугольную топку можно без труда разместить внутри цилиндрической емкости.

Особенности конструкции

В дровяном котле предусматривается поддувало для притока свежего воздуха и дымоход для отвода отработавших газов. Поддувало располагается в нижней части трубы и позволяет нижнему ряду дров тлеть, вырабатывая дополнительное тепло. Закладка дров в производится через верх. Для этого подготавливается специальный люк.

Чтобы каждая заложенная стопка дров горела как можно дольше, часто предусматривается специальный груз, выполняемый в форме диска с лопастями и отверстием, имеющим диаметр 20 мм. При надавливании груза происходит сжимание горящего топлива. При этом объем поступающего воздуха значительно сокращается, так как он может проходить только через имеющееся отверстие.

Способ подключения

К системе отопления такой котел можно подключить двумя способами:

• врезав трубы с водой прямо в бочку. Циркулируя между трубами, она будет нагреваться, чтобы затем, поступив в систему отопления, нагревать радиаторы;
• врезав дымоход в бак с теплоносителем. Отработавшие горячие газы будут поступать в емкость, постепенно нагревая теплоноситель.

Пиролизный котел

Принцип действия твердотопливных пиролизных котлов, работающих на дровах, основан на разрушении древесины под действием высокой температуры при низком содержании кислорода. Они используются для длительного обогрева помещений различного назначения.

Такой котел состоит из двух камер. Первая используется для загрузки топлива. Во вторую попадают отработавшие газы и вторичный воздух для длительного горения. Сделать такой агрегат своими руками сложнее, чем обычный, но можно.

Основные элементы прибора

Дровяной котел изготавливается из металлической бочки. Желательно емкостью 200 литров. Крышка у бочки срезается и к ней приваривается бортик. Из массивной заготовки или любого другого утяжелителя изготавливается круглый поршень. Его диаметр должен быть немного меньше внутреннего диаметра бочки.

В крышке вырезается отверстие для установки воздуховодной трубы диаметром 100 мм. По высоте труба минимум на 20 см должна быть выше бочки. Сбоку в бочку вваривается дымоходная труба. Для нее также используется прокат диаметром 100 мм.

Воздуховодная труба приваривается к поршню. На верхнем торце трубы предусматривается заслонка, регулирующая количество поступающего воздуха. К нижней части поршня привариваются ребра, используемые для утрамбовки топливной массы.

В процессе эксплуатации котла дрова загружаются непосредственно в топку и поджигаются. Сверху устанавливается крышка с поршнем. По мере сгорания топлива поршень станет опускаться вниз, нагнетая давление в нижней камере. За счет этого и минимального количества кислорода дрова начнут медленно тлеть.

Выделяющийся при пиролизе газ поступит в верхнюю камеру, температура в которой может достичь 900C. Через дымоход остатки продуктов горения удаляются в атмосферу.

Такие самодельные котлы, изготовленные по всем правилам, способны на одной закладке проработать больше суток из-за длительного горения.

Готовим материал и инструменты

Приступая к изготовлению котла на дровах своими руками и стремясь выполнить все в кротчайшие сроки, стоит позаботиться о наличии:

• схемы будущего котла;
• стальных труб различной длины, диаметра (400, 500, 100 и 150 мм);
• стального листа толщиной минимум 4 мм;
• проката для изготовления ножек;
• двухсотлитровой бочки;
• термостойкой смеси, используемой при кладке печей и каминов;
• сварочного аппарата;
• электродов подходящей марки и размера. Как правило, для выполнения сварочных работ используются электроды диаметром 3 – 4 мм;
• болгарки.

Процесс сборки

Процесс создания котла включает несколько этапов. При изготовлении каждого элемента стоит учитывать особые условия эксплуатации изготавливаемого изделия.

Отрезаем от толстостенной трубы диаметром 100 мм отрезок, длина которого будет равна высоте топки. К нижней части привариваем болт. Из стального листа вырезаем круг такого же диаметра, как труба или большего. Просверливаем в круге отверстие, достаточное для прохождения болта, приваренного к трубе. Соединяем круг и воздуховодную трубу, закрутив гайку на болт.

В итоге мы получим трубу для подачи воздуха, нижняя часть которой может закрываться свободно двигающимся металлическим кругом. В процессе эксплуатации это позволит регулировать интенсивность горения дров и, следовательно, температуру в помещении.

С помощью болгарки и диска по металлу делаем в трубе вертикальные прорези толщиной приблизительно 10 мм. Через них воздух будет поступать в топочную камеру.

Корпус (топка)

Для корпуса потребуется цилиндр с герметичным дном диаметром 400 мм и длиной 1000 мм. Размеры могут быть иными, в зависимости от имеющегося свободного пространства, но достаточными для закладки дров. Можно использовать готовую бочку или приварить к стальному толстостенному цилиндру днище.

Иногда котлы для отопления изготавливают из баллонов из-под газа для более длительного срока службы.

Дымоход

В верхней части корпуса формируем отверстие для отвода газов. Его диаметр должен быть не менее 100 мм. К отверстию привариваем трубу, через которую будет осуществляться отвод отработавших газов.

Длина трубы выбирается в зависимости от конструктивных соображений.

Соединяем корпус и устройство подачи воздуха

В днище корпуса вырезаем отверстие диаметром равным диаметру воздухоподающей трубы. Вставляем трубу внутрь корпуса таким образом, чтобы поддувало выходило за пределы днища.

Воздухоподающая труба должна заканчиваться на несколько сантиметров раньше начала дымохода.

Из металлического листа толщиной 10 мм вырезаем круг, размер которого немного меньше диаметра корпуса. Привариваем к нему ручку, изготовленную из арматуры или стальной проволоки.

Это значительно упростит последующую эксплуатацию котла.

Конвекционный кожух

Из листовой стали изготавливаем цилиндр или отрезаем кусок трубы, диаметр которой на несколько сантиметров больше наружного диаметра топки (корпуса). Можно использовать трубу диаметром 500 мм. Соединяем вместе конвекционный кожух и топку.

Сделать это можно с помощью металлических перемычек, привариваемых к внутренней поверхности кожуха и наружной поверхности топки, если зазор получился достаточно большой. При меньшем зазоре можно приварить кожух к топке по всему периметру.

Из стального листа вырезаем круг такого же диаметра как топка или чуть больше. Привариваем к ней ручки, используя электроды, проволоку или другие подручные средства.

Учитывая, что в процессе эксплуатации котла ручки могут сильно нагреваться, стоит предусмотреть специальную защиту из материала с низкой теплопроводностью.

Ножки

Для обеспечения длительного горения к дну привариваем ножки. Их высота должна быть достаточной, чтобы поднять дровяной котел минимум на 25 см над уровнем пола. Для этого можно использовать различный прокат (швеллер, уголок).

Поздравляем, вы изготовили дровяной . Можно приступать к обогреву дома. Для этого достаточно загрузить дрова и поджечь их, открыв крышку и теплорассеивающий диск.