Изготовление твердотопливного котла: от чертежей и до реализации

Если по каким-то причинам покупка отопительного агрегата заводского изготовления невозможна, можно изготовить котел своими руками. Конечно, это будет самый простой агрегат, лишенный опций, которыми оборудуются современные системы отопления, но для дачи или небольшого частного дома самодельный котел может стать оптимальным вариантом.

Принцип действия дровяного генератора тепла

Дровяной котел длительного горения, оборудованный водяным контуром, в своем действии использует окисление древесины под воздействием высокой температуры и ограниченного содержания кислорода. Из-за большого скопления дыма, который ограничивает доступ кислорода, дерево начинает обугливаться и выделяется большое количество СО.

Устройство и сам механизм действия дровяного котла длительной работы от одной загрузки направлены на то, чтобы воспроизвести подобные условия в ограниченном пространстве топочной камеры. Таким образом, дрова в этих условиях тлеют, а не горят, благодаря чему период работы увеличивается, а недостаток тепла компенсируется за счет догорания выделяемых газов.

Котлы отопления на дровах длительного горения типа «Буран» в своей конструкции содержат следующие узлы:

Принцип действия дровяного генератора тепла
  1. Топочная камера – устройство предусматривает одновременно две камеры сгорания. Первая топка (с горизонтальной, либо вертикальной загрузкой), необходима для сжигания древесины. Вторая необходима для дожига выработанного углекислого газа. Для того чтобы обеспечить полное сжигание газа, топку конструируют из шамотного кирпича, что позволяет предотвратить теплопотери и помогает поддерживать температуру в районе 800 °C.
  2. Автоматика – принцип работы котла длительного сгорания на дровах схож с автономной станцией. Контроллер предназначен для регулировки притока воздуха, тем самым изменяя температуру нагрева. Котлы длительного горения для отопления дома с более простыми конструкциями оборудованы ручным управлением шиберной заслонки.
  3. Водяной контур – внутри топочной камеры устанавливается змеевик, по которому происходит циркуляция теплоносителя. Чугунная версия осуществляет нагрев с помощью водяной рубашки, которая окружает топочную камеру. Батареи отопления подключаются через подающий и обратный отводы, которые соединяются с контуром.
  4. Зольник – это место, куда собирается пепел. Данный узел нуждается в систематической очистке, для того чтобы поддерживать котел в технически исправном состоянии.
  5. Дымоход – конструкция предусматривает ломаный дымоход, предназначенный для того чтобы аккумулировать тепло отходящих газов.
  6. Все узлы, которые входят в дровяные котлы длительного горения, располагаются внутри стального корпуса, изготовленного из листового металла толщиной 5-6 мм.

Отопительный дровяной котел длительного горения, подобранный согласно всем требованиям, или самодельный котел длительного горения без проблем способен обогреть жилую площадь порядка 400-500 м2. При этом итоговая стоимость отопления дешевле, чем на электричестве и газе.

Жидкотопливные отопительные системы

Рисунок 4. Чертеж пиролизного котла.

Большинство жидкотопливных котлов серийного производства разработано под дизельное топливо. У потребителей же интерес чаще всего взывает оборудование, работающее на отработанном машинном масле. Такое устройство позволяет одновременно решить сразу 2 проблемы: получение дешевого источника тепла для обогрева помещений и утилизацию отработанного масла. Отработка является трудно утилизируемым отходом для многих автотранспортных предприятий, СТО, владельцев автотранспорта, а потому получить ее если не задаром, то по символической цене вполне реально. В то же время ее теплота сгорания составляет 43-46 МДж/кг. Эта цифра не только соизмерима с теплотой сгорания дизельного топлива, но даже несколько превосходит ее. Для сравнения: при сжигании 1 кг отработки выделяется столько же тепла, сколько при сжигании приблизительно 1,5 куб. м природного газа.

Для изготовления отопительной системы на отработке понадобятся:

  • циркуляционный насос;
  • насос для подачи топлива;
  • воздушный компрессор;
  • специальная горелка;
  • топливный бак;
  • расширительный бак;
  • теплообменник. В жидкотопливных агрегатах рекомендуется использование чугунных теплообменников: они более стойкие к высокой температуре и коррозии, нежели стальные;
  • куски труб для подключения к магистрали;
  • топливные шланги.

Принципиальная схема отопительной системы на отработанном масле (рис.2).

Особенности подключения

Простые самодельные дровяные котлы отопления эффективно работают при хорошей естественной тяге, которую обеспечивает дымоход. Поэтому его патрубок в корпусе котла должен быть ориентировочно 150 мм в диаметре, высота же самой трубы — не менее 5—6 м для создания достаточной рабочей тяги. Процесс розжига упрощается, если организовать в камере сжигания канал прямой тяги в обход теплообменника, снабженный заслонкой и рукояткой, выходящей снаружи боковой стенки. Отверстие канала должно быть такого же диаметра, как дымоход и находиться точно напротив его патрубка.

Читайте также:  Что лучше, баллонный или газгольдер

Система отопления частного дома

Немаловажную роль при эксплуатации играет правильная обвязка твердотопливного агрегата. Если система отопления – гравитационная и может работать без электричества, то проблем возникать не будет. Но лучше при разгоне котла исключить попадание в рубашку холодной воды из системы, так как при этом на внутренних стенках топки появляется конденсат. Он смешивается с золой и оседает на поверхности в виде черного налета, который очень тяжело счищается. Поэтому на выходе теплоносителя из агрегата лучше сделать байпас с термостатическим трехходовым клапаном, настроенным на температуру 55 или 60 градусов. Тогда теплоноситель циркулирует по малому кругу, пока не нагреется до 60⁰, а потом термостат начнет подмешивать холодную воду из системы.

Если система отопления частного дома работает с насосом, то есть опасность закипания котла при отключении электричества. Надо выполнить мероприятия по защите агрегата от разрушения:

  • Врезка в водяную рубашку предохранительного клапана позволит сбросить из нее пар, если определенное давление превышено.
  • Источник бесперебойного электропитания в комплекте с дизельной электростанцией дадут возможность насосу работать дальше. Аккумулятор источника сможет поддерживать работу только некоторое время, поэтому и нужен генератор электричества.
  • Установка теплоаккумулирующей емкости обеспечит естественную циркуляцию воды из бака в котел и последний не закипит. Эта емкость сможет поддерживать отопление частного дома после того как дрова в топке сгорят.

Инструменты и материалы

Разберём подробнее создание пиролизного котла длительного горения своими руками. Он функционирует на газе, получаемом из высушенных дров либо спрессованных в паллеты отходов.

В процессе самостоятельного изготовления твердотопливного котла потребуется набор электроинструментов и материалов, а также чертёж или схема с отображением всех нужных частей и размеров.

Необходимая техника:

  1. Сварочный аппарат и несколько пачек рабочих электродов.
  2. Углошлифовальные машинки. Желательно иметь две — большую и малую. Если таковых нет, работу можно провести с помощью обычного электрического лобзика, однако увеличится время работы.
  3. Отрезные и шлифовальные круги диаметром 125 и 230 мм, при отсутствии шлифмашинок — пилки по металлу для электролобзика.

Необходимые материалы:

  1. Труба с большим диаметром (около 50 см). Длина — 130 см, толщина стенки — от 3 мм.
  2. Труба с меньшим диаметром, около 45 см. Длина — полтора метра, толщина стенки — от 3 мм. При отсутствии труб можно приобрести несколько металлических листов 1250*2500*2,5 мм, прокатать их в специализированной фирме и изготовить нужные трубы самостоятельно с помощью сварочного аппарата.
  3. Тонкая длинная труба. Диаметр — около 6 см, длина — 120 см.
  4. Металлический лист, из которого будет вырезаться загрузочная дверца и люк для удаления золы.
  5. Металлические кольца диаметром в полметра и шириной около 2,5 см.
  6. Дверная фурнитура — петли, задвижки и т. д.
  7. Асбестовое полотно. Оно закладывается в двери котла. Это исключает их перегрев и снижает теплопотери.
  8. Шнур из асбеста. Им уплотняются дверца топливного отсека и люк зольника.

Особенности конструкции электрического агрегата

Использование электрического котла для частного дома имеет немало преимуществ. Это и достаточно высокая эффективность, и полная экологическая безопасность, и отсутствие необходимости сооружать дымоход.

К недостаткам следует отнести высокие эксплуатационные расходы, так как суммы в счетах за электроэнергию будут внушительными. Основным элементом котла является ТЭН – нагревательный элемент, преобразующий электроэнергию в тепло.

Особенности конструкции электрического агрегата

Помимо ТЭНов потребуется приобрести датчики, которые будут регулировать и контролировать работу котла. Схема отопительного агрегата включает в себя следующие элементы:

  • нагревательный элемент (ТЭН);
  • насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя;
  • бачок расширительный;
  • теплообменник;
  • системы автоматики, включающего датчики давления, уровня нагрева, а также систему предохранительных кланов.

Для отопления небольшого частного дома можно своими руками изготовить простейший котел с эклектическим ТЭНом. Корпус можно сделать из трубы диаметром 220 мм длиной 50-60 см. Такие компактные размеры установки позволят установить ее в любом удобном месте.

Особенности конструкции электрического агрегата

Очень важно, чтобы корпус собранной установки был герметичным, для подачи и выведения теплоносителя используются патрубки.

Как сделать котел длительного горения своими руками – пошаговое руководство

Самым оптимальным источником отопления для отдаленных районов без газификации и электрификации является твердотопливный котел длительного горения. Благодаря надежности, экономичности и эффективности он нередко используется для оснащения загородных домов и коттеджей.

Как работает агрегат

Секрет здесь в следующем: в отличии от традиционных котлов, схема котла длительного горения включает в себя не одну, а две камеры сгорания. Первая из них предназначена для сжигания топлива, вторая – для поступивших из первой камеры газов.

Читайте также:  Как установить биметаллический радиатор отопления своими руками

Качество процесса во многом зависит от своевременной подачи воздуха, для чего в конструкции имеется вентилятор.

Подобный подход является инновационным: его впервые представила литовская компания Stropuva в 2000 году, после чего чертежи твердотопливных котлов длительного горения были взяты на вооружение ведущими производителями котельного оборудования.

На сегодняшний день агрегаты, работающие по этому принципу, являются наиболее недорогим и практичным вариантом обогрева домов в местностях, лишенных газификации. Сутью работы приборов данного типа выступает горение верхнего топлива. Обычно месторасположением топки является нижняя часть: как следствие, холодный воздух после нагревания имеет возможность подниматься вверх. Котлы длительного горения очень похожи на пиролизные: выделение основной порции тепла происходит не от сгорания твердых брикетов, а от выделившегося при этом газа.

Для сгорания внутри конструкции имеется специальное закрытое пространство. Камеры соединены между собой телескопической трубой, по которой выделившийся газ из первого отделения поступает во второе. Процесс его дожига сопровождается смешиванием с холодным воздухом, нагнетаемым вентилятором. Эта процедура проистекает без пауз, до полного перегорания топлива. Она отличается достаточно высоким температурным режимом – до +1200 градусов.

Как сделать котел длительного горения своими руками – пошаговое руководство

Камера для сжигания твердого топлива имеет более обширные размеры: ее объем иногда достигает 500 дм3. В нее можно загружать уголь, опилки, дрова, паллеты. Стабильное нагнетание воздуха обеспечивается встроенным вентилятором. Процесс горения характеризуется очень медленной скоростью расхода топлива. Как следствие, экономичность котельного оборудования резко возрастает.

В продаже имеется целый ряд нагревательных приборов, сутью работы которых является один и тот же чертеж котла длительного горения на дровах. Разная степень их экономичности и эффективности объясняется различием размеров, материалов изготовления и наличием дополнительных функций.

Для работы универсальных ТТ котлов можно использовать любое топливо, что значительно упрощает их обслуживание. Наиболее экономичными моделями считаются дровяные ТТ котлы.

Конструкционные особенности и устройство

Дороговизна и сложность изготовления чертежа котла длительного горения своими руками ставит определенные препятствия на пути распространения последнего из них на территории нашей страны. В отличии от него, метод Булерьян широко используем народными умельцами для самостоятельной организации отопления загородных домов.

Чертеж котла длительного горения на твердом топливе Булерьян состоит из следующих узлов:

Также имеется еще одна любопытная деталь. Как известно, в обычных печах функция поддувала выполняется зольником: именно через него поступает необходимый для горения воздух. В случае с Булерьян зольный отсек делается полностью герметичным: каналом подачи воздуха здесь является верхняя воздушная камера. Для регулировки подачи кислорода в верхней части этой камеры имеется заслонка. По ходу сгорания дрова в топке постепенно оседают, что приводит к опусканию распределителя. Таким образом обеспечивается беспрерывная подача свежего воздуха.

Схема монтажа твердотопливного котла с циркуляционным насосом

Система с насосом может быть только закрытой. Преимущества принудительной циркуляции очевидны:

  • высокая скорость движения теплоносителя, равномерный прогрев всех помещений;
  • не требуются трубы большого диаметра;
  • нет сложностей в монтаже трубопровода: не нужно соблюдать уклон, непринципиальна высота размещения мембранного бака.

Поскольку в системе с принудительной циркуляцией давление выше, требования к группе безопасности тоже повышенные.

Схема монтажа твердотопливного котла с циркуляционным насосом

Монтаж такого контура предусматривает возможность перехода на естественную циркуляцию в случае поломки насоса или перебоев с электроэнергией: насос подсоединяют параллельно, на байпасе с отсекающими вентилями. Магистральная труба и насос на байпасе

Чаще всего насос врезают в трубопровод на участке обратной трубы возле котла, здесь самая низкая температура. Это позволяет сэкономить ресурс устройства и так безопаснее для всей системы: при установке на подающую трубу, если вода в котле закипит, пары перекроют циркуляцию, что чревато аварией.

Со стороны обратной магистрали перед насосом устанавливают фильтр.

Коллекторная разводка

В длинном сильно разветвленном трубопроводе большого коттеджа одного насоса может не хватить. В этом случае их устанавливают два и даже больше, на каждый контур свой. Отдельно теплый пол, радиаторы, ГВС. Поскольку температура теплых полов исходно низкая (в пределах 50 градусов), можно ставить насос и на входе в контур.

Схема монтажа твердотопливного котла с циркуляционным насосом

Оптимальный вариант разводки для большого дома с несколькими контурами – коллекторная (лучевая). В каждый контур теплоноситель поступает от котла по собственной трубе. Тепло распределяется равномерно, жидкость не остывает, последовательно проходя всю систему.

Коллектор включает в себя минимум две гребенки, прямую и обратную. К торцам гребенок подходят соответствующие магистрали от котла, а к штуцерам на их корпусах параллельно подключаются прямые/обратные трубы контуров – радиаторы и теплые полы, разные этажи, подсобные помещения, ГВС – каждый со своим температурным режимом. Коллектор

Читайте также:  Как Работает Утеплитель Для Каркасного Дома

На входе в коллектор устанавливают манометр и предохранительный клапан, с противоположной стороны на «горячей» гребенке – воздухоотводчик, на «холодной» – кран для слива теплоносителя из системы. Трубы оснащаются регулировочными кранами – это один из способов устанавливать разную температуру в контурах. В большом доме может быть несколько пар гребенок.

Схема монтажа твердотопливного котла с циркуляционным насосом

Еще один способ устанавливать разные режимы – гидрострелка. Поставленный вертикально отрезок трубы большого сечения соединяют с прямой трубой и обраткой котла, а к корпусу на разной высоте подключают контуры. Чем выше подсоединение, тем горячее теплоноситель.

В небольших контурах температуру можно регулировать следующим образом: свободные торцы гребенок соединяют байпасом с отсекающим вентилем. При открытии вентиля прохладная вода из обратки подмешивается в горячую из подающей трубы. Группа безопасности

Функции приборов контроля и безопасности:

  • защита трубопровода от разгерметизации вследствие резкого повышения давления;
  • защита от перегрева самого котла;
  • регулировка температурного режима;
  • предотвращение образования конденсата. Обычно это случается из-за слишком большой температурной вилки между подачей и обраткой. Оптимальная дельта температур – 20 градусов.
Схема монтажа твердотопливного котла с циркуляционным насосом

В эту группу приборов входят:

  • предохранительный клапан для сброса избыточного давления/излишков теплоносителя;
  • контрольный манометр;
  • воздухоотводчик;
  • аварийный теплообменник;
  • регулировочная арматура, в т.ч. термостатические клапаны.

Группа безопасности

Использование котла

Для твердотопливных котлов могут использоваться разные виды топлива:

  • каменный и бурый уголь;
  • антрацит;
  • древесинные брикеты с дровами;
  • горючие сланцы с торфом.

Для древесины характерен высокий выход летучих веществ при сгорании. Каменный уголь представляет собой наиболее популярное топливо. Горючие сланцы применяются для твердотопливного отопления сравнительно редко, что объясняется их высокой зольностью.

Сначала в топку необходимо загрузить выбранный вид топлива. Если для растопки используется каменный уголь, то пополнять его во время горения запрещается. Однако в случае использования древесины, в топку нужно добавлять дрова. Нельзя при этом широко открывать дверцы, чтобы не обжечься.

Использование котла

Лучше брать абсолютно сухое топливо, потому что влага может ухудшить его качества.

При отоплении торфом и углем следует обязательно применять коллектор подачи воздушного потока.

В аппарат любого вида топливо загружают только через дверь в верхней части оборудования.

Особенности конструкции и работы

Перед тем, как делать и устанавливать твердотопливный котел своими руками, нужно четко знать его функции и принцип работы. Котел состоит из таких частей (Рисунок 2)

  • «Коробки» котла — максимальный объем горящих элементов должен быть меньше основного, так как нельзя заполнять весь имеющийся объем топливом.
  • Решетки, на которую укладывают топливо.
  • Теплообменник. Он находится над топкой, но своей нижней частью «обнимает» ее с трех сторон, как водяная рубашка.
  • Трубы для вывода дыма, которую прикрепляют к верху топки. Горизонтальные трубы для подачи тепла находятся внутри самого теплообменника.
  • Зольника и топки, которые герметично закрыты, а подача воздуха происходит через трубу, в которой устанавливается вентилятор и заслонка.
Особенности конструкции и работы

Преимущества и недостатки

Установки, работающие на газу, имеют следующее плюсы:

  • удобны в использовании.
  • максимально автоматизированы.
  • имеют высокий КПД.
  • надежны и просты при установке.
  • не шумят.
  • газ — достаточно доступное топливо.
  • для установки нужно разрешение.
  • в помещении, где установлен котел, нужна хорошая система вентиляции и доступ свежего воздуха.
  • всегда есть риск утечки топлива, что требует соблюдения дополнительных правил техники безопасности.

Котлы, использующие жидкое топливо:

Особенности конструкции и работы
  • используют солярку в качестве топлива.
  • можно устанавливать в помещениях, куда не проведен газ.
  • отверстие для выхода дыма может быть меньше, чем в остальных видах котлов.
  • разрешение на установку не нужно.
  • высокий КПД.
  • можно переоборудовать под газ.
  • стоимость жидкого топлива немаленькая.
  • для установки нужна отдельная котельная.
  • достаточно шумные, по сравнению с котлами, работающими на газу.
  • солярка сильно загрязняет топку, примеси могут вызвать коррозию оборудования.

Условия эффективной работы

Устройство самодельных агрегатов зависит от следующих факторов:

  1. Какие используются материалы. При возможности рекомендуется делать выбор в сторону жаропрочной нержавеющей стали: она прослужит на порядок дольше, чем обычные стальные листы. Однако из-за доступности зачастую применяется именно последний вариант: его проще найти, выложив за приобретение гораздо меньшую сумму.
  2. Есть ли возможность качественной обработки. Литая чугунная печь может быть смонтирована исключительно в фабричных условиях. Закупать для этих целей необходимое оборудование попросту невыгодно.

По этой причине традиционным материалом для самостоятельной реализации являются стальные листы толщиной до 5 мм, которые без проблем обрабатываются при помощи болгарки, газового резака и электросварки.