Самодельные твердотопливные котлы отопления с водяным контуром - RemontOtdelka23.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

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.

Собственноручное изготовление твёрдотопливного котла

Популярность загородного жилья растёт. Но из-за отдалённости участка для дома нередко приходится искать неординарные виды отопления без использования газа или электричества. Самой эффективным агрегатом для такого независимого обогрева является твёрдотопливный котёл. Разберёмся в премудростях его изготовления своими руками.

Устройство и схема твёрдотопливного котла

Данная установка представляет собой классическую печку на дровах или другом подобном горючем, соединённую с полостями для жидкого теплоносителя. Топливо в этом оборудовании поджигается, во время его горения разогревается жидкость (обычно это вода) и, курсируя по трубам, она отдаёт тепло дому.

Во всех твёрдотопливных котлах есть основные элементы:

  • топка с дверцей — камера для прогорания топлива;
  • зольник с дверцей — отдел под топкой, куда ссыпается зола;
  • решётка, разделяющая камеры, или колосник;
  • водяная рубашка — теплообменник, в котором курсирует вода для обогрева дома;
  • дымоход — труба для отвода дыма.

Топливо разогревает жидкость, которая курсирует по трубам и отдёт тепло дому

Описываемые агрегаты для подогрева теплоносителя отличаются лишь внутренним устройством.

Различные виды твёрдотопливных котлов

В зависимости от схемы сжигания горючего есть два типа установок:

  • котлы с верхним розжигом (длительного горения);
  • котлы с нижним розжигом.

Последние представляют собой традиционный тип, когда природное сырьё поджигается снизу. К первому варианту относятся агрегаты с замедленным прогоранием топлива. На поджигаемое сверху горючее также сверху дозировано подаётся воздух. Так твёрдое топливо очень медленно сгорает внутри своей камеры сверху вниз, а его загрузка производится крайне редко.

Среди котлов с верхним розжигом особо выделяются пиролизные. Они используют явление, называемое пиролизом. Это разложение (тление) дров (или другого подобного топлива) с выделением газа. В таких установках при недостатке кислорода горючее фактически не горит, а разлагается в одной камере, при этом во второй, соседней камере, догорает пиролизный газ. Здесь твёрдое топливо обычно продавливается поршнем, совмещённым с трубой для подачи воздуха в первичную камеру (отсек для дров).

В пиролизных котлах дрова медленно тлеют, при этом в соседней камере догорает газ

В результате происходит крайне медленное сжигание горючего. При этом котёл отдаёт много тепла. Такое отопление в доме с теплоносителем в виде воды является очень эффективным.

В то же время по виду сжигаемого топлива котлы разделяют на:

Вверху дровяного котла находится топка, а внизу — зольник

С первыми двумя понятно. А что касается пеллетного агрегата, то в нём сжигаются специальные спрессованные брекеты из опилок. Их и называют пеллетами.

В любых описанных котлах конструкция теплообменника может иметь одну из следующих компоновок:

  • простая гнутая труба или система гнутых труб;
  • гнутые трубы, дополненные листовыми регистрами по типу автомобильного радиатора.

Второй вариант обычно приобретают в готовом виде в магазине теплового оборудования.

Теплообменник состоит из гнутых труб, дополненых листовыми регистрами

Подготовка к работе

Рассмотрим принцип построения описанных котлов отдельно для каждого вида, однако набор инструментов всегда останется неизменным. Заготовки для собираемых агрегатов должны быть только из чугуна, как из самого стойкого к огню и жару металла.

Применяемые инструменты и материалы

Нам пригодится следующий арсенал:

  • простой сварочный аппарат с напряжением в 220 вольт с набором защитных средств и электродами;
  • углошлифовальная машинка с набором дисков;
  • электрическая дрель с набором свёрл;
  • рулетка, уровень, угольник.

Можно обойтись и без сварки, но в этом случае стенки котла придётся скреплять с помощью кирпичной кладки. Теплообменник в этом случае нужно будет заказать на предприятии.

Примерный расчёт материалов

Для изготовления агрегата на твёрдом топливе изначально необходимо посчитать размеры его топки. А они берутся исходя из мощности котла. Эти киловатты, в свою очередь, рассчитываются так: в качестве исходной величины используют площадь отапливаемого помещения высотой 2,5 м, в среднем принимают мощность котла равной количеству квадратных метров дома, поделённому на десять.

Пусть, к примеру, у нас площадь отапливаемого помещения равна 80 кв. м. Тогда необходимая мощность котла:

N = 80 / 10 = 8 кВт.

При сгорании 1 кг твёрдого топлива, согласно справочным данным, выделяется около 4 кВт. В соответствии с вышеприведённым расчётом для отопления 80 м 2 достаточно 8 кВт.

Значит, из вышесказанного следует, что наша топка должна вмещать хотя бы 2 кг горючего (8 квт / 4 квт = 2). Известно, что 500 кг высушенного твёрдого топлива занимает примерный объём в 1 м 3 . Получается, искомую величину топки можно найти, если поделить кубометр на 500 кг и умножить на 2 кг.

Читайте также:  Как украсить радиаторы отопления своими руками

V = (1 / 500) х 2 = 0,004 м 3 .

Далее принимаем размеры твёрдотопливного котла такими, чтобы объём его топки оказался не меньше найденной величины.

Нас устроят следующие габариты:

  • высота агрегата — 0,5 м;
  • ширина — 0,2 м;
  • глубина топочной камеры — 0,3 м.

Для проверки объёма перемножаем данные величины. V = 0,2 х 0,3 х 0,5 = 0,03 м 3 .

Этот параметр больше нашей расчётной величины, равной 0,004 м 3 . Значит, принятые габариты нас устроят. Теперь можно сделать эскиз.

Выход для дымохода можно расположить сзади котла

Исходя из значений габаритов агрегата, запасёмся прямоугольными листами чугуна толщиной 8 мм для изготовления котла, а также теплообменником. Нам понадобятся следующие детали.

  • боковые стенки с размерами 0,5 х 0,3 м — 2 штуки;
  • задняя стенка с габаритами 0,5 х 0,2 м — 1 штука;
  • днище агрегата с размерами 0,2 х 0,3 м;
  • Перед теплогенератора в сборе с дверцами камер (0,5 х 0,2 м) — 1 штука;
  • верхний лист с отверстием для дымохода (0,2 х 0,3 м);
  • теплообменник.

Последний элемент сделаем из чугунной трубы с помощью гибочного станка. При необходимости воспользуемся сварочным аппаратом.

По теплообменнику курсирует нагретая вода

Переднюю часть теплогенератора в сборе с дверцами лучше приобрести на «блошином» рынке — там их много! Также необходимо докупить решётку, устанавливаемую над зольником. Через неё будет сыпаться зола из топки. Теплообменник же можно заказать отдельно в сварочном цехе.

Материалы для котлов длительного горения

Для пиролизного агрегата, а также для изделия с возможностью редкой закладки дров используем цилиндр. Это должна быть чугунная бочка или труба диаметром примерно 400 мм. Её высота составит около 1 метра. Для верхней части, как и для днища, необходима круглая заготовка с тем же диаметром 400 мм.

Для пиролизного котла понадобится перегородка, похожая на верхушку. Это будет чугунный круг также диаметром 400 мм. Он отделит камеру для твёрдого топлива от отсека для догорания пиролизного газа. Для проникновения газов в нём нужны отверстия. Такой же круг пригодится для поршня.

Навскидку видно, что объём данных установок также превысит расчётную величину 0,004 м 3 .

Пошаговая инструкция по изготовлению твёрдотопливного котла

Сначала соберём классический агрегат на дровах с нижним розжигом.

Отапливающий котёл на дровах

При изготовлении такого агрегата следует действовать поэтапно:

  1. На ровной площадке горизонтально устанавливается нижняя часть — чугунное днище будущего теплогенератора. Остальные заготовки предварительно зачищают с помощью углошлифовальной машинки в местах будущей сварки.
  2. Затем вертикально располагают все стенки корпуса изделия. С помощью угольника соблюдают их взаимную перпендикулярность. Проваривают детали электродами в местах соединения. Получается пока короб без верха.

Соединяя стенки корпуса, следует соблюдать перпендикулярность, для этого нужно воспользоваться угольником

В зольник ссыпается пепел от сгорания топлива

Внутри гнутая труба

Испытание агрегата производят только после полной установки всей отопительной системы.

Видео: твёрдотопливный котёл своими руками

Пеллетный котёл своими руками

Данный агрегат практически не отличается от дровяного. Только в качестве твёрдого топлива в нём используются прессованные опилки — пеллеты.

Пеллеты удобны в использовании

Исходя из вышесказанного, инструкция по сборке котла на данном виде топлива будет идентична описанной ранее. Только решётка для зольника здесь используется с более узкими щелями, чтобы гранулы сразу не проваливались вниз.

Твердотопливный котёл длительного горения своими руками

Данный агрегат отличается от вышеописанного тем, что дрова или пеллеты загружаются и поджигаются в нём сверху, а не снизу. Также корпус изделия цилиндрический. Инструкция по изготовлению выглядит так:

  1. Устанавливаем днище диаметром 400 мм на площадку для котла.
  2. Привариваем к нижней части чугунную трубу соответствующего размера. Это и будет корпус собираемого агрегата.

Для корпуса котла можно использовать трубу диаметром 400 мм

В котле дительно горения обязательна труба для подачи воздуха

Пиролизный котёл своими руками

В данном изделии устройство напоминает только что описанное. Но необходимо добавить несколько деталей.

Так как изготовить пиролизный котёл самостоятельно очень сложно, его обычно приобретают целиком. Описанная ниже инструкция представляет собой примерный план действий при монтаже самодельной установки.

Поначалу используют тот же цилиндр, что и в предыдущей технологии. Далее осуществляют следующие действия:

  1. Внутрь ёмкости вваривают перегородку. Это круг из чугуна с отверстиями. В будущем он отделит верхнюю камеру для сгорания дров от отсека для пиролизного сжигания выделяющегося газа.
  2. Далее изготавливают поршень. Эта деталь призвана продавливать твёрдое топливо во время его горения. Элемент должен быть тяжёлым, а его диаметр — чуть меньше соответствующей величины цилиндра.

Поршень продавливает топливо во время его горения

Все котлы связывают с общей системой отопления одинаковым образом, поэтому дальнейшее описание — одно для всех приведённых инструкций.

Монтаж обвязки

Подсоединение обвязки к теплогенератору выполняется поэтапно:

    Для начала монтируют подающий водопровод. Он должен соединяться с верхним выводом твердотопливного котла посредством вентиля, роль которого выполняет обычно шаровой кран.

Подающий водопровод соединяется с котлом с помощью шарового крана

Расширительный бак служит стабилизатором давления в системе

К радиаторам присоединяется подающая линия отопления

Циркуляционный насос лучше монтировать на обратной линии

Рекомендации по размещению и установке

Монтаж котла производят в соответствии со строительными нормами. Здесь главное — соблюдение правил пожарной безопасности.

Расстояние от стен до котла должно быть не менее 35 см.

Место для теплогенератора выбирают в частном доме из следующих соображений:

  • котёл должен находиться в центре здания, в углу стен, соседствующих с другими помещениями;
  • агрегат располагают близко к домовому дымоходу;
  • место установки теплогенератора (пол и стены) покрывают металлом или другим материалом, защищающим от возгорания.

Эти рекомендации сходны с теми, которые учитывают при установке дровяных печей.

Приведённые инструкции доказывают, что сделать твёрдотопливный котёл своими руками не так уж и сложно. Главное, необходима некоторая сноровка в слесарных делах. Также нужно уметь обращаться со сварочным аппаратом. В то же время сооружённый по всем правилам твёрдотопливный котёл практически не требует ухода. Достаточно лишь раз в сезон очищать его от золы.

Делаем твердотопливный котел своими руками

При соблюдении рекомендаций, можно получить котел, практически не отличающийся теплотехническими характеристиками от модели, собранной в заводских условиях.

Выбираем тип изготавливаемого котла

При выборе типа котла, обращают внимание на КПД, требования, предъявляемые к качеству топлива и другие характеристики. Все популярные конструкции, делятся на два вида, по особенностям расположения топочной камеры.

Шахтный с вертикальной загрузкой

Шахтный твердотопливный котел работает по принципу длительного горения, с применением газогенерации или пиролиза. Изготовление модели данного типа трудоемко и требует проведения грамотных теплотехнических расчетов. На выходе, получается котел с КПД около 88%, неприхотливостью к качеству дров (допускается влажность до 42%).

Горизонтальный с боковой загрузкой

Конструкция с боковой загрузкой является классической и чаще всего, именно ее выбирают при самодельном изготовлении твердотопливного котла. По внутреннему устройству, модель напоминает обычную дровяную печь.

Самодельный твердотопливный отопительный котел с водяным контуром, использующий боковую загрузку, имеет следующие особенности:

  • Вместительная топочная камера – объем топки рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить работу котла от одной закладки, в течение 4 часов.
  • Топочная камера должна отделяться от зольного ящика, решеткой. В котлах, для сжигания угля, используются металлические или чугунные колосники. Дверка зольного ящика используется для регулировки интенсивности горения. Открытием и закрытием изменяются параметры тяги.
  • Система дымоотведения – в зависимости от используемого принципа горения, изготавливается прямой или ломаный дымоходный канал.

Котлы с боковой загрузкой и горизонтальной топкой, имеют простую конструкцию, наиболее подходящую для самостоятельного производства.

Определяем тип горения топлива

Длительность горения топлива в самодельном твердотопливном котле, зависит от выбранной конструкции агрегата. Принято различать два основных используемых принципа работы:

  1. Классическое горение.
  2. Длительное горение.

При наличии необходимых инженерных навыков, возможно изготовить агрегат, способный проработать от одной закладки в течение нескольких суток.

Обычное классическое горение

В котлах, в качестве водяного контура, зачастую используется обычный змеевик. Особенностями внутреннего устройства классических твердотопливных котлов является:

  • Скорость сгорания – от одной закладки, котел продолжает работать максимум 4 часа.
  • КПД – классические модели малоэффективны. При работе, практически четвертая часть получаемого тепла, попросту уходит в дымоходную трубу.
  • Тип топлива – классические котлы способны использовать любой вид твердого топлива: уголь, дрова, брикеты и т.п. Допускается сжигание дров с повышенной влажностью.

Затраты на изготовление классического твердотопливного котла меньше, чем на производство пиролизной модели, практически вдвое.

Длительное горение с пиролизом

Сделать своими руками твердотопливный котел длительного горения возможно, но, для этого потребуется провести грамотные теплотехнические расчеты и подобрать подходящий чертеж. Процесс пиролиза невозможен без двух составляющих:

  1. Высокой температуры горения.
  2. Ограниченного притока воздуха.

Чтобы обеспечить необходимые условия, устанавливается механический регулятор горения, а также, обкладывают камеру сгорания, шамотным кирпичом, для уменьшения теплопотерь. Подробные рекомендации относительно изготовления, находятся в статье «Изготовление пиролизного котла своими руками», расположенной на сайте.

Из какого металла лучше сделать котел

От выбора металла, зависит время эксплуатации котла. При производстве в заводских условиях, существуют строгие требования, относительно типа используемого материала для каждой части котла. Строгие требования предъявляются к составу металла, толщине стали и другим характеристикам.

Подобным нормам, должен соответствовать и материал, используемый при самостоятельном изготовлении агрегата. При выборе учитывают эксплуатационные особенности, термическое и механическое воздействие и многие другие аспекты. Для производства котла применяют сталь и чугун.

Чугун

Чугун имеет хорошие теплотехнические характеристики: устойчив к перегреву и выгоранию, долгое время сохраняет тепло. Срок эксплуатации котла, изготовленного из данного металла, составляет не менее 25 лет. Недостатком чугуна является подверженность к гидравлическим и механическим ударам, растрескивание нагретой поверхности при резком охлаждении.

Изготовление котла из чугуна в домашних условиях, невозможно. Теплообменник и другие части котла, производятся литьевым методом в плавильнях. Создать подобные условия и изготовить чугунные детали, нереально.

Сталь

Тип теплообменника самодельного котла

В котлах используется две базовых конструкции теплообменника, отличающихся показателями энергоэффективности. Традиционно, это «водяная рубашка» и змеевик.

Внешняя водяная рубашка

Если необходимо увеличить КПД, уменьшить вероятность перегрева теплоносителя, за счет более равномерного прогрева, используется теплообменник в виде водяной рубашки.

Принцип «рубашки» основан на том, что жидкая среда, буквально окружает всю топочную камеру. Независимо от интенсивности горения и степени горения огня, осуществляется нагрев теплоносителя. В моделях длительного горения пиролизного типа, теплообменник дополнительно окружает ломаный дымовой канал, что увеличивает КПД, приблизительно на 5%.

У данной конструкции есть свои недостатки:

  1. Ограничения по давлению в системе отопления.
  2. Большие затраты, связанные с ремонтом и обслуживанием.

При изготовлении в домашних условиях, теплообменник «водяная рубашка», требует больших материальных затрат и высокого качества проведения сварных работ. Некачественные сварочные швы, дадут течь уже через несколько недель эксплуатации и приведут к остановке агрегата.

Встроенный змеевик

В классических моделях котлов, в виде теплообменника, чаще всего используют обычную изогнутую трубку – змеевик. Нагрев осуществляется проточным способом. Теплоэффективность встроенного змеевика меньше чем у водяной рубашки.

Данное решение имеет следующие особенности:

  • На эффективность нагрева влияет интенсивность горения.
  • Использование змеевика, требует тщательного контроля над температурой нагрева теплоносителя. При перегреве происходит нарушение герметизации змеевика.
  • Змеевик можно установить в любую модель, независимо от размеров самодельного котла.
  • Второй змеевик, может использоваться для нагрева горячей воды.

Установка встроенного змеевика требует меньших материальных затрат. Водяной контур данного типа, проще в обслуживании, но имеет меньшую теплоэффективность.

Из чего лучше сделать колосники

В стальных котлах, традиционно используются металлические колосники. Сталь не лучшим образом реагирует на чрезмерный нагрев. Поэтому, после нескольких лет эксплуатации, решетку приходится менять. При усовершенствовании твердотопливного котла, стальные колосники часто заменяют на чугунные.

Преимуществ у данного решения несколько:

  • Чугун устойчив к выгоранию и деформации – температура плавления не менее 1500°С, что невозможно достичь в бытовых условиях. Чугунные колосники проработают практически без деформации 20-25 лет.
  • Применение угля, приводит к усиленному сажеобразованию, что в сочетании с влагой, оставшейся в топливе, образовывает конденсат – сильную кислоту, разъедающую металл. Чугун устойчив к воздействию кислот, чего нельзя сказать о стали.

Колосники из чугуна, несколько увеличивают общий вес котла, что необходимо учитывать при выборе материала.

Материалы для внешней теплоизоляции котла

При сжигании твердого топлива, рабочая температура нагрева, достигает 550°С, у пиролизных агрегатов, превышает 600°С. Теплоизоляция котла, служит для обеспечения безопасности эксплуатации и снижения теплопотерь к минимуму.

При проведении изоляционных работ используют следующие материалы:

  • Первичная теплоизоляция – рекомендуется обложить топочную камеру шамотным кирпичом.
  • Вторичная изоляция – стенки и дно котла, обкладываются базальтовым негорючим теплоизоляционным материалом. Толщина плиты, варьируется от 4 до 8 см, в зависимости от мощности агрегата.

Правильная краска для покраски корпуса котла

Окрашивание корпуса выполняется порошковыми термостойкими красками. Главными требованиями, предъявляемыми к ЛКМ, являются:

  1. Устойчивость к механическим повреждениям.
  2. Стойкость к термическому воздействию.
  3. Отсутствие шелушения, спустя несколько лет эксплуатации.
  4. Хорошая адгезия.

Современные лакокрасочные материалы, способны выдерживать прямое воздействие огня без потери защитных свойств. При выборе, ориентируются на порошковые краски, прямо предназначенные для окрашивания котлов.

Изготовление твердотопливного котла требует тщательного планирования и теплотехнических расчетов, использования грамотных чертежей, а также, правильного подбора комплектующих и расходных материалов. При соблюдении рекомендаций, у котла, изготовленного своими руками, будут хорошие теплотехнические характеристики и параметры.

Делаем твердотопливный котел своими руками

При соблюдении рекомендаций, можно получить котел, практически не отличающийся теплотехническими характеристиками от модели, собранной в заводских условиях.

Выбираем тип изготавливаемого котла

При выборе типа котла, обращают внимание на КПД, требования, предъявляемые к качеству топлива и другие характеристики. Все популярные конструкции, делятся на два вида, по особенностям расположения топочной камеры.

Шахтный с вертикальной загрузкой

Шахтный твердотопливный котел работает по принципу длительного горения, с применением газогенерации или пиролиза. Изготовление модели данного типа трудоемко и требует проведения грамотных теплотехнических расчетов. На выходе, получается котел с КПД около 88%, неприхотливостью к качеству дров (допускается влажность до 42%).

Горизонтальный с боковой загрузкой

Конструкция с боковой загрузкой является классической и чаще всего, именно ее выбирают при самодельном изготовлении твердотопливного котла. По внутреннему устройству, модель напоминает обычную дровяную печь.

Самодельный твердотопливный отопительный котел с водяным контуром, использующий боковую загрузку, имеет следующие особенности:

  • Вместительная топочная камера – объем топки рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить работу котла от одной закладки, в течение 4 часов.
  • Топочная камера должна отделяться от зольного ящика, решеткой. В котлах, для сжигания угля, используются металлические или чугунные колосники. Дверка зольного ящика используется для регулировки интенсивности горения. Открытием и закрытием изменяются параметры тяги.
  • Система дымоотведения – в зависимости от используемого принципа горения, изготавливается прямой или ломаный дымоходный канал.

Котлы с боковой загрузкой и горизонтальной топкой, имеют простую конструкцию, наиболее подходящую для самостоятельного производства.

Определяем тип горения топлива

Длительность горения топлива в самодельном твердотопливном котле, зависит от выбранной конструкции агрегата. Принято различать два основных используемых принципа работы:

  1. Классическое горение.
  2. Длительное горение.

При наличии необходимых инженерных навыков, возможно изготовить агрегат, способный проработать от одной закладки в течение нескольких суток.

Обычное классическое горение

В котлах, в качестве водяного контура, зачастую используется обычный змеевик. Особенностями внутреннего устройства классических твердотопливных котлов является:

  • Скорость сгорания – от одной закладки, котел продолжает работать максимум 4 часа.
  • КПД – классические модели малоэффективны. При работе, практически четвертая часть получаемого тепла, попросту уходит в дымоходную трубу.
  • Тип топлива – классические котлы способны использовать любой вид твердого топлива: уголь, дрова, брикеты и т.п. Допускается сжигание дров с повышенной влажностью.

Затраты на изготовление классического твердотопливного котла меньше, чем на производство пиролизной модели, практически вдвое.

Длительное горение с пиролизом

Сделать своими руками твердотопливный котел длительного горения возможно, но, для этого потребуется провести грамотные теплотехнические расчеты и подобрать подходящий чертеж. Процесс пиролиза невозможен без двух составляющих:

  1. Высокой температуры горения.
  2. Ограниченного притока воздуха.

Чтобы обеспечить необходимые условия, устанавливается механический регулятор горения, а также, обкладывают камеру сгорания, шамотным кирпичом, для уменьшения теплопотерь. Подробные рекомендации относительно изготовления, находятся в статье «Изготовление пиролизного котла своими руками», расположенной на сайте.

Из какого металла лучше сделать котел

От выбора металла, зависит время эксплуатации котла. При производстве в заводских условиях, существуют строгие требования, относительно типа используемого материала для каждой части котла. Строгие требования предъявляются к составу металла, толщине стали и другим характеристикам.

Подобным нормам, должен соответствовать и материал, используемый при самостоятельном изготовлении агрегата. При выборе учитывают эксплуатационные особенности, термическое и механическое воздействие и многие другие аспекты. Для производства котла применяют сталь и чугун.

Чугун

Чугун имеет хорошие теплотехнические характеристики: устойчив к перегреву и выгоранию, долгое время сохраняет тепло. Срок эксплуатации котла, изготовленного из данного металла, составляет не менее 25 лет. Недостатком чугуна является подверженность к гидравлическим и механическим ударам, растрескивание нагретой поверхности при резком охлаждении.

Изготовление котла из чугуна в домашних условиях, невозможно. Теплообменник и другие части котла, производятся литьевым методом в плавильнях. Создать подобные условия и изготовить чугунные детали, нереально.

Сталь

Тип теплообменника самодельного котла

В котлах используется две базовых конструкции теплообменника, отличающихся показателями энергоэффективности. Традиционно, это «водяная рубашка» и змеевик.

Внешняя водяная рубашка

Если необходимо увеличить КПД, уменьшить вероятность перегрева теплоносителя, за счет более равномерного прогрева, используется теплообменник в виде водяной рубашки.

Принцип «рубашки» основан на том, что жидкая среда, буквально окружает всю топочную камеру. Независимо от интенсивности горения и степени горения огня, осуществляется нагрев теплоносителя. В моделях длительного горения пиролизного типа, теплообменник дополнительно окружает ломаный дымовой канал, что увеличивает КПД, приблизительно на 5%.

У данной конструкции есть свои недостатки:

  1. Ограничения по давлению в системе отопления.
  2. Большие затраты, связанные с ремонтом и обслуживанием.

При изготовлении в домашних условиях, теплообменник «водяная рубашка», требует больших материальных затрат и высокого качества проведения сварных работ. Некачественные сварочные швы, дадут течь уже через несколько недель эксплуатации и приведут к остановке агрегата.

Встроенный змеевик

В классических моделях котлов, в виде теплообменника, чаще всего используют обычную изогнутую трубку – змеевик. Нагрев осуществляется проточным способом. Теплоэффективность встроенного змеевика меньше чем у водяной рубашки.

Данное решение имеет следующие особенности:

  • На эффективность нагрева влияет интенсивность горения.
  • Использование змеевика, требует тщательного контроля над температурой нагрева теплоносителя. При перегреве происходит нарушение герметизации змеевика.
  • Змеевик можно установить в любую модель, независимо от размеров самодельного котла.
  • Второй змеевик, может использоваться для нагрева горячей воды.

Установка встроенного змеевика требует меньших материальных затрат. Водяной контур данного типа, проще в обслуживании, но имеет меньшую теплоэффективность.

Из чего лучше сделать колосники

В стальных котлах, традиционно используются металлические колосники. Сталь не лучшим образом реагирует на чрезмерный нагрев. Поэтому, после нескольких лет эксплуатации, решетку приходится менять. При усовершенствовании твердотопливного котла, стальные колосники часто заменяют на чугунные.

Преимуществ у данного решения несколько:

  • Чугун устойчив к выгоранию и деформации – температура плавления не менее 1500°С, что невозможно достичь в бытовых условиях. Чугунные колосники проработают практически без деформации 20-25 лет.
  • Применение угля, приводит к усиленному сажеобразованию, что в сочетании с влагой, оставшейся в топливе, образовывает конденсат – сильную кислоту, разъедающую металл. Чугун устойчив к воздействию кислот, чего нельзя сказать о стали.

Колосники из чугуна, несколько увеличивают общий вес котла, что необходимо учитывать при выборе материала.

Материалы для внешней теплоизоляции котла

При сжигании твердого топлива, рабочая температура нагрева, достигает 550°С, у пиролизных агрегатов, превышает 600°С. Теплоизоляция котла, служит для обеспечения безопасности эксплуатации и снижения теплопотерь к минимуму.

При проведении изоляционных работ используют следующие материалы:

  • Первичная теплоизоляция – рекомендуется обложить топочную камеру шамотным кирпичом.
  • Вторичная изоляция – стенки и дно котла, обкладываются базальтовым негорючим теплоизоляционным материалом. Толщина плиты, варьируется от 4 до 8 см, в зависимости от мощности агрегата.

Правильная краска для покраски корпуса котла

Окрашивание корпуса выполняется порошковыми термостойкими красками. Главными требованиями, предъявляемыми к ЛКМ, являются:

  1. Устойчивость к механическим повреждениям.
  2. Стойкость к термическому воздействию.
  3. Отсутствие шелушения, спустя несколько лет эксплуатации.
  4. Хорошая адгезия.

Современные лакокрасочные материалы, способны выдерживать прямое воздействие огня без потери защитных свойств. При выборе, ориентируются на порошковые краски, прямо предназначенные для окрашивания котлов.

Изготовление твердотопливного котла требует тщательного планирования и теплотехнических расчетов, использования грамотных чертежей, а также, правильного подбора комплектующих и расходных материалов. При соблюдении рекомендаций, у котла, изготовленного своими руками, будут хорошие теплотехнические характеристики и параметры.

Надёжный и экономичный твердотопливный котёл своими руками

Добавил(а): Дмитрий Шварц 1 марта

Самодельный котёл на твердом топливе

Для организации бытовой системы отопления твердотопливные котлы являются наиболее экономичным вариантом. Но, несмотря на всё богатство выбора доступного на рынке оборудования и довольно широкий ценовой и функциональный диапазон, далеко не каждому потребителю под силу купить агрегат, оптимально удовлетворяющий его нужды. С другой стороны, котёл, работающий на твёрдом топливе, вполне реально изготовить своими руками. И сохранить при этом значительные средства, которые пришлось бы заплатить за заводское оборудование. Всё, что нужно для этого – знания устройства и принципа работы этой категории отопительных установок, а также навыки работы с различным инструментом и материалами, в частности, металлом.

Выбираем тип твердотопливного котла

Как понять, какой котёл будет оптимальным для обслуживания конкретной системы отопления? Очевидно, следует определиться с видом топлива, требуемой мощностью агрегата и особенностями его конструкции, процесса монтажа и последующей эксплуатации, а также с особенностями подключаемой системы отопления.

Самодельный котёл на твёрдом топливе

Среди материалов, которые можно использовать в качестве твёрдого топлива, наиболее широкое распространение получили:

  • 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.

Ссылка на основную публикацию