Изготовление твердотопливного котла: от чертежей и до реализации

Котел на дровах можно использовать в качестве основного устройства обогрева. Для домов, находящихся в тех районах, где отсутствует централизованная подача природного газа и электроэнергии, такой выбор будет оптимальным. Если сделать котел длительного горения на дровах своими руками, можно сэкономить средства. Он поможет поддерживать необходимый температурный режим в помещении без частой загрузки топлива.

Особенности работы современных твердотопливных котлов

Твердотопливные котлы современного поколения оснащаются наддувной системой и блоком автоматического управления. Электроника контролирует температуру теплоносителя при помощи установленного в теплообменнике датчика. В зависимости от температурного режима автоматика дает команды на включение и отключение нагнетателя, который подает воздух в камеру сгорания и способствует эффективному отведению продуктов сгорания через дымоход. Тем самым регулируется интенсивность процесса горения топлива в зависимости от температуры теплоносителя.

Таким образом, пользователь принимает минимально необходимое участие в работе оборудования. Его забота о том, как топить ТТ котел, сводится к тому, чтобы закладывать топливо с определенной периодичностью. После этого котел включается в режим интенсивного горения. По мере повышения температуры интенсивность горения ослабевает, а когда температура достигнет максимума, котел переходит в режим тления. После снижения температуры теплоносителя менее установленного значения снова включается наддув.

Большое значение имеет, чем топить твердотопливный котел. Сегодня для этой цели могут использоваться следующие виды топлива:

  • дрова;
  • уголь;
  • топливные брикеты;
  • пеллеты.

Чтобы добиться максимальной отдачи, нужно знать, как эффективно топить твердотопливный котел разными видами топлива.

Устройство самодельного котла длительного горения

Дровяной агрегат с водяным контуром, имеющий высокий КПД, можно сделать своими руками. Изготавливаются котлы по двум технологиям — "булерьян" и "Стропува". Сложность самостоятельного создания установки, работающей по принципу Stropuva, обуславливает небольшую распространенность таких котлов.

Большинство агрегатов для обогрева частных домовладений конструируются по технологии "булерьян". Аппарат состоит из корпуса, внутри которого размещены 2 камеры. В одной из них тлеет топливо, а во второй дожигается газ, поступающий из первой зоны.

Объем кислородного потока регулируется заслонкой, размещенной вверху воздушной камеры. По мере тления топливо медленно оседает вниз одновременно с распределителем и обеспечивает непрерывную подачу воздуха в область сгорания энергоносителя. При закладке дров нужно потянуть вверх этот узел, возвращая его в начальное положение.

Благодаря полному сжиганию в окружающую среду поступает малое количество вредных веществ.

Устройство самодельного котла на дровах.

Основными частями устройства являются:

  • топочная зона;
  • камера дожига газов;
  • зольник;
  • дымоотвод.

Все конструктивные узлы находятся в корпусе, для изготовления которого можно использовать старый большой газовый баллон или металлический лист толщиной 5-6 мм.

Нюансы и неочевидные моменты при выборе котла

Здесь нужно понимать две важнейших детали.

Мощность котла

Начнем с базовых понятий, о которых Вы могли прочитать в интернете, услышать от монтажника или консультанта в магазине отопления, а именно: на 10 кв. м отапливаемой площади нужен 1 кВт энергии. То есть, если у Вас дом условно 120 кв. м, нужен котел 12 кВт. Так? Увы, не так.

Во-первых, при таких раскладах игнорируются теплопотери и степень утепленности дома. Для нагрева это не столь важно, но вот для длительности горения – очень важно! Условно говоря, если дом имеет средние или высокие теплопотери, то котел, который может и обязан гореть 8 часов на 1 загрузке топки по факту будет гореть 5 часов. И пользователь будет думать, что это его так обманули продавцы.

Во-вторых, при вышеприведенных расчетах (на 10 м2 – 1 кВт) берется за основу КПД 100%, которого не будет никогда ни в одном твердотопливном котле. И даже посмотрев в паспорт котла, где указан реальный КПД, Вы всё равно не сможете сделать правильные расчеты, так как в паспорте указан КПД при сжигании угля-антрацита идеальной влажности. А если сжигать дрова (причем разные породы имеют разную теплотворность), то КПД будет значительно ниже.

Для примера (цифры приблизительные), берем котел 20 кВт. По факту, на дровах он будет работать как 15-17 кВт. Но это дрова твердых пород влажностью около 25-30%. Если же Вы сжигаете сосну, то в лучшем случае мощность упадет до 12-14 кВт.

Читайте также:  Как включить масляный обогреватель: основные правила использования

Поэтому мы всегда рекомендуем брать минимум 20% запас мощности. То есть у Вас 120 кв.м? Берите минимум 16 кВт котел. Это будет впритык, но достаточно. А если хотите реальный запас, а не впритык, то 20 кВт можно смело брать. Да, это немного дороже, но когда Вы будете спокойно спать ночью, вместо того, чтобы бежать подкидывать дрова – вспомните этот совет.

И еще, если делаете или планируете делать систему отопления с буферной емкостью, то рекомендация брать котел с запасом переходит собственно из рекомендации в обязательное условие.

Толщина стали и «честный» вес.

Клиенты, которые обращаются к нам в первый раз, начитавшись в интернете про твердотопливные котлы, всегда удивляются, что мы акцентируем внимание на толщине стали, ведь об этом нигде никто ничего не пишет. На самом деле пишут, но никто, кроме производителей котлов премиум класса, не заостряет на этом внимание.

Ведь чем толще металл и стенки теплообменника, тем дольше котел прослужит. Приблизительный срок службы котла из 3 мм стали – 6-7 лет, из 4 мм – 10-12 лет, из 5-6 мм стали – от 15 лет и больше.

В общем, сегодня можно купить котлы из стали от 3 до 6 мм (чаще всего сталь марки 09Г2С), но нюанс в том, что практически нигде, ни в одном паспорте о толщине стали не пишут. Напишут на сайте, в буклетах, говорят при личном общении, но в паспорте не указывают.

Вот тут мы и подошли к понятию «честный вес». Пример: условно Вы выбрали 2 котла с одинаковой конструкцией топки, одинаковой толщиной стали, но первый стоит около 11 тысяч, а второй 14. Многие, не заметив подвоха, купят тот, что дешевле, и будут рады, но сравнив их более детально, можно заметить, что первый вариант имеет заявленный вес 200 кг, а второй – 250 кг.

То есть одинаковые конструкция и размер, толщина стали, а 50 кг (что означает 25% от общего веса) не достает. Тут конечно нельзя без доказательств обвинять производителя в том, что металл у него явно тоньше заявленного, но задуматься всё же стоит.

С главными нюансами разобрались, теперь поговорим о разновидностях котлов на твердом топливе.

Как классифицируются приборы

На рынке представлен широкий ассортимент оборудования, которое различается не только габаритами и внешним видом, но и многими другими показателями. О них дальше и поговорим.

Способ сгорания топлива – основополагающий параметр, имеющий приоритетное значение. По данному показателю приборы разделяются на:

  1. Классические – в них проходит обычный процесс сгорания дров, угля с выделением благодатного тепла.
  2. Пиролизные – при высокой температуре и при отсутствии доступа кислорода выделяется горючий газ. Такие котлы оснащаются нагнетающим вентилятором и обеспечивают почти полное сгорание пеллет, дров.
  3. С естественной тягой – процесс сгорания гранул, торфяных брикетов в таких моделях контролирует термостатический регулятор.
  4. С дополнительной тягой – подобные агрегаты оснащаются вентиляторами, с помощью которых в топку подается воздух.

Это важно знать: пиролизное оборудование обладает весомыми преимуществами, но стоит оно дороже. Кроме того, аппараты более требовательны к влажности древесины.

Вид топлива – в зависимости от этого показателя, котлы бывают угольными, пеллетными, дровяными. В первых используются брикеты, бурый и каменный уголь, антрацит, во вторых – цилиндрические гранулы стандартных размеров, в третьих – сухие дрова. Также существуют универсальные твердотопливные котлы для водяного отопления.

Материал теплообменника – не менее важный показатель, от которого многое зависит. По этому признаку существует такая классификация:

  • стальные агрегаты – неприхотливое в эксплуатации оборудование, не выходящее из строя при воздействии высоких температур. Благодаря внедрению современных конструкторских решений приборы обладают хорошим КПД и служат на протяжении 20-25 лет;

Стальные твердотопливные котлы «Viessmann Vitoligno 100-S» работают на древесных поленьях и имеют электронную систему управления

  • чугунные твердотопливные котлы отопления – они отличаются надежностью, долговечностью и устойчивостью к коррозии. Но есть один недостаток: теплообменники из чугуна могут разрушаться при резких перепадах температур.

Обвязка твердотопливного котла

В комплектацию твердотопливного котла редко входят циркуляционный насос, автоматика, группа безопасности. Все это владелец докупает сам, руководствуясь особенностями своей системы отопления.

Независимо от типа разводки трубопровод следует оснастить приборами безопасности (см. ниже). Второй этап – обеспечение функциональности системы и комфорта при ее использовании. Здесь следует упомянуть пару устройств:

  • теплоаккумулятор. Благодаря его работе в процессе перезагрузки котла не будет резких температурных перепадов в доме. Это бак большого объема, который устанавливают между котлом и системой на подающей трубе. Для регулировки температуры на выходе из бака устанавливают смеситель с трехходовым клапаном;
  • бойлер косвенного нагрева для ГВС подключают параллельно отопительной системе. Оснащают смесителем и собственным насосом, чтобы при движении от котла к потребителям вода не успевала остыть.
Читайте также:  Водяной бак для бани: 3 основные конструкции

Обвязка котла с теплоаккумулятором

Приобретать или не приобретать насос, если ГВС не предусмотрено – зависит от разводки. Рассмотрим ее основные виды. Открытая система с естественной циркуляцией

Эта схема монтажа считается самой безопасной для твердотопливного котла: даже при резком повышении давления и температуры авария маловероятна. Отличия открытой системы от прочих:

  • в контуре используется открытый расширительный бак (его устанавливают в самой высокой точке трубопровода);
  • отсутствует циркуляционный насос. Вода движется по трубам в силу естественной гравитации. Для такой конструкции выбирают трубы большего сечения и устанавливают их под небольшим углом, чтобы вода перемещалась самотеком.
Обвязка твердотопливного котла

Достоинства открытых систем:

  • поскольку нет насоса, отопление не зависит от электросети. В загородных условиях проблемы с электросетями – дело обычное: перебои из-за обрыва проводов, скачки напряжения;
  • оборудование для обвязки обойдется в меньшую сумму (нет насоса, открытый бак дешевле мембранного).

Минусы:

  • монтаж технически сложнее – нужно соблюдать необходимый уклон труб, устанавливать элементы обвязки на определенной высоте;
  • неизбежно попадание в систему кислорода, который приводит к коррозии труб и металлических фитингов;
  • по той же причине неизбежно завоздушивание контура;
  • теплоноситель частично испаряется, приходится его восполнять;
  • даже при большом диаметре труб естественная циркуляция медленнее принудительной. Необходимо оснащать регулировочными кранами все отопительные приборы, свести к минимуму количество запорной арматуры, но и в этом случае прогрев контура будет неравномерным.

Трубопровод системы с естественной циркуляцией

Специалисты рекомендуют добавлять в расширительный бак минеральное масло, слой 1-2 сантиметра. Это сократит поступление кислорода в систему и уменьшит испарение теплоносителя.

Закрытый контур с естественной циркуляцией

Обвязка твердотопливного котла

Насоса нет, но расширительный бак другой – закрытого (мембранного) типа. Конфигурация системы будет такая же, как в предыдущем случае (трубы большого сечения, установленные под уклоном), но некоторых недостатков открытого контура получится избежать:

  • через бак в трубопровод не попадает кислород, т.е. медленнее завоздушивание и развитие коррозии внутренних стенок;
  • не придется регулярно восстанавливать количество теплоносителя в контуре.

При выборе этого типа разводки учитывайте:

  • емкость бачка должна вмещать минимум 10 % объема теплоносителя;
  • на подающей трубе обязательно нужен предохранительный клапан. Когда давление в системе превышает критическое (т.е. более трех атмосфер), клапан сбрасывает излишек теплоносителя;
  • в верхней точке контура устанавливают воздухоотводчик.
Обвязка твердотопливного котла

Увеличиваем КПД котла стабилизатором тяги дымохода

Вы когда-нибудь задумывались над тем, каким образом можно уменьшить выбросы тепла через дымоход твердотопливного котла и использовать его по назначению вместо того, чтобы греть улицу? Наверняка многие сейчас подумали про шибер или водяную рубашку, намотанную вокруг дымохода. Однако существует более простое и изящное решение экономить до 20% топлива, благодаря использованию автоматического стабилизатора тяги дымохода. Итак, давайте же разберемся что это такое и как это работает.

Признаки правильной работы дымохода

Как вы понимаете, дымоход, а именно, создаваемая им тяга — это единственная переменная, неподвластная нашему контролю. Если учесть факт зависимости тяги от множества факторов (направление ветра, температура окружающей среды, атмосферное давление), не удивляет, что тяга превышает минимально необходимую норму на протяжение большей части отопительного сезона. Это, в свою очередь, означает, что огромное количество выделяемого тепла попросту выбрасывается в воздух.

При нормальной работе дымохода, скорость движения газов внутри него должна соответствовать нормам, указанным в паспорте твердотопливного котла. О нормальной работе дымохода свидетельствует желтый с золотистыми языками цвет пламени. В случае же избыточной тяги, скорость движения газов внутри трубы увеличивается, о чем свидетельствует светло-желтый, близкий к белому, цвет пламени, и гудение внутри трубы во время работы котла.

Особенности использования стабилизатора тяги дымохода в ТТ-котле

Стабильная работа твердотопливного котла напрямую зависит от своевременной подстройки интенсивности горения внутри камеры. Оптимальное функционирование  таких устройств обеспечивается наличием устойчивой тяги в дымоходе. Специальный стабилизатор тяги дымохода автоматически подмешивает холодный воздух в дымоход, снижая температуру и скорость движения газов внутри трубы. Это, в свою очередь, позволяет максимально эффективно использовать сжигаемое топливо, при этом не влияя на корректный режим работы котла.  Правильно настроенный регулятор значительно повышает КПД от сгорания дров или угля, и увеличивает срок службы котла.

Как правило, стабилизатор тяги дымохода устанавливается на дымоходную трубу, в полуметре от нагревательного прибора. Так как принцип его работы обоснован на системе идеально сбалансированных «грузиков», то находится он должен исключительно внутри помещения, дабы исключить влияние погодных факторов на его работу. Далее, необходимо обозначить правильную регулировку агрегата.

Читайте также:  Варианты системы отопления на даче своими руками

Для этого, открываем инструкцию на котел, находим нужную нам модель и смотрим на параметр «минимальная тяга». Устанавливаем на регуляторе значение равное или на шаг выше найденного ( к примеру, 22 Па). На этом установку можно считать законченной.

Теперь вне зависимости от погоды, ваш котел будет использовать максимально возможное количество тепла, при этом продолжая гореть в штатном режиме.

Увеличиваем КПД котла стабилизатором тяги дымохода

Однако, вариантов размещения прибора несколько:

  1. Установка на одном уровне соединения котла с дымоотводящей системой. Однако, расстояние не должно быть менее 40 см от поверхности пола;
  2. Размещение на 50 см выше места соединения теплогенерирующего агрегата с дымоходом.

Выбор способа зависит от конструктивных особенностей котельной и дымохода, а также от собственных предпочтений владельца помещений.

Преимущества тягового стабилизатора

Стабилизатор тяги для дымохода является универсальным, т.е. может применяться с любым теплогенерирующим агрегатом. В том числе, в системах отопления с приборами конденсационного типа, в которых температура сгоревших газов ниже «точки росы». Благодаря тому, что стабилизаторы изготавливаются из нержавеющей стали, они могут функционировать при рабочей температуре до 500˚C. Они достаточно просты в монтаже на минимальной площади и регулировке. Кроме того, можно отметить следующие плюсы установки регулятора тяги:

  • Эффективное снижение теплопотерь;
  • Экономичное использование топлива;
  • Увеличение безопасности и срока эксплуатации дымоходной системы;
  • Повышение уровня циркуляции воздушного потока;
  • Возможность работы дымохода в разных условиях (принудительная и естественная тяга);
  • Выравнивание процесса сгорания топлива внутри камеры;
  • Отсутствие запаха гари и выброса вредных соединений как внутрь помещения, так и на улицу;
  • Монтаж позволяется даже на старый дымоход для связки с новыми котлами.

Наверно многие владельцы твердотопливных приборов, услышав про стабилизатор тяги дымохода, подумали о шибере. Шибером называется небольшая заслонка, прикрывающая дымоходную трубу для сдерживания тепла внутри топки. Как ни печально говорить об этом, данное решение малоэффективно. Так как при перекрытии шибера, попросту увеличивается скорость движения газов на данном участке дымохода. Однако, объем уходящих газов на единицу времени остается практически неизменным.

Читайте так же:

Конструктивные особенности пиролизных агрегатов

Изготовление пиролизного твердотопливного котла длительного горения происходит по аналогичному шаблону: сварка корпуса, воздухораспределителя, установка фурнитуры и т. д. Основное отличие от классического устройства — наличие двух камер. В первой сгорает топливо, во второй догорают пиролизные газы. Для такого котла очень важно обеспечить постоянный приток кислорода. Это можно сделать при помощи вентилятора.

Твердотопливные пиролизные котлы с нижней камерой сжигания различаются по особенностям конструкции и сгорания топлива.

  1. В моделях с наддувом создаётся нагнетание воздуха вентилятором. В нижней камере возникает повышенное давление. В таком котле можно использовать любой бытовой вентилятор, вплоть до компьютерного кулера, главное — исключить очень сильный наддув.
  2. В котлах с дымососом устанавливается вытяжной вентилятор, создающий недостаточное давление. Обеспечивается максимально полное сгорание газов и оптимальная работа устройства.

Пиролизные агрегаты с верхней камерой считаются более продуктивными. Они обеспечивают медленное и равномерное прогорание топлива. Некоторые промышленные дровяные котлы могут работать около двух суток. При закладке такой же порции угля срок работы увеличивается до недели.

Увеличение камеры сгорания

Правильно рассчитав размер камеры сгорания и дверцы для подачи дров, Вы не только повысите эффективность котла, но и существенно облегчите себе жизнь при его эксплуатации.

Самый простой способ реализовать длительное горение в котле на дровах – увеличить объем его камеры сгорания. Предположим, что нам необходимо обогреть домовладение площадью 100 кв. м. Для этого нам потребуется 2,3 дров в час (средняя теплотворность древесины составляет около 4,3 кВтч/кг. Следовательно, для того чтобы добиться длительного горения на протяжении 12 часов, нам потребуется камера сгорания, вмещающая 28 кг дров. При средней плотности древесины в 1,73 кг/дм³, ориентировочный объем камеры составит 16,18 литра.

Вычисляя размеры камеры сгорания, ориентируйтесь на длину поленьев – это поможет создать удобную для загрузки топку.

Становится очевидным, что для реализации сверхдлительного горения необходимо создать очень большую камеру сгорания. А для того чтобы еще больше увеличить эффективность и длительность сгорания одной порции топлива, следует использовать определенные сорта древесины – мы рекомендуем сделать выбор в пользу березы и дуба. Несмотря на то что теплотворная способность у них меньше, чем у той же сосны, эти сорта дерева более плотные. Да и сгорают они при более высокой температуре (почти +900 градусов).