Монтаж дровяных котлов в системе отопления
Самостоятельное изготовление котла подразумевает наличие навыков и опыта в производстве сварочных, электромонтажных и слесарных работ. Пригодится знание физики, теплотехники, материаловедения, правил монтажа систем отопления.
Необходимо соблюдение приемов и методов техники безопасности. Для сборки котла необходимо оборудованное помещение и инструмент.
Материал для изготовления пиролизного котла:
- листовая сталь толщиной 6, 5 и 4 мм (топка, рубашка теплообменника и корпус);
- уголок со сторонами полок 50 мм (ребра жесткости каркаса);
Двухконтурный твердотопливный котел с накопительным баком для горячей воды
- труба стальная (обвязка теплообменника с системой отопления);
- подходящий по размеру чугунный колосник или прут круглый диаметром 20 мм;
- кирпич шамотный;
- вентилятор центробежный;
- готовые дверцы с отражателем, креплением, ручкой и запором;
- группа безопасности (температурный датчик, манометр).
Сварные детали маркируют мелом (место соединения, № детали, размеры). Специализированные организации предлагают услуги по резке материала по месту его приобретения.
Инструменты для изготовления котла:
- сварочный аппарат постоянного тока;
- электроды (диаметром 3?5 мм);
- электрическая дрель;
Схема подключения отопительного котла
- угловые шлифовальные машинки (под большой 230 мм и малый 125 мм круг);
- штангенциркуль, рулетка, уровень.
Сборку котла начинают с внутреннего корпуса. Качество сварных швов должно обеспечить прочность и плотность конструкции, которая находится в непосредственном контакте с теплоносителем.
Конструкция и принцип работы отопительных котлов длительного горения
Чтобы разобраться в том, как функционирует котел, а также облегчить процесс его будущего обслуживания, необходимо ознакомиться с конструкцией и принципом работы.
Принцип длительного горения заключается в том, что, во-первых, такие котлы имеют очень объёмную камеру загрузки дров. А во-вторых, что сгорание топлива происходит не сразу, а как бы разбивается на два этапа.
В топочную камеру закладываются дрова (или иное допустимое для данной модели твёрдое топливо). Этот отсек должен быть заполнен практически на весь свой объем. Только у самого загрузочного окна стараются выложить тонкие поленья, щепу, ветки и т.п. – для облегчения первичного розжига.
Котлы длительного горения всегда отличаются очень вместительной топливной камерой, которая плотно заполняется дровами «под завязку»
- Далее, с помощью лучины или бумаги производится розжиг закладки топлива. На этой стадии в камеру подается достаточное количество воздуха, необходимое для возникновения интенсивного горения.
- После того как топливо занялось, подача воздуха в камеру этого первичного горения сводится к минимуму. Благодаря этому обычное активное горение дров прекращается и переходит в стадию термического разложения, иными словами – тления.
- В таких условиях тлеющая древесина при своем разложении выделяет очень значительные объемы горючих газов с высоким энергетическим потенциалом. Это процесс получил название пиролиза, а сами газы (в составе которых преобладает метан) соответственно часто именуются пиролизными.
- Если в обычных печах полученные пиролизные газы просто уходят в дымоходную трубу, то в котлах длительного горения они поступают в камеру дожига особой конструкции. Здесь под воздействием высокой температуры и избытка подаваемого кислорода (воздуха) газовая смесь воспламеняется, полностью прогорает с очень значительным выделением тепла. В результате полного цикла от дров практически не остается отходов, так как их твердая составляющая уничтожается тлением до мельчайшей золы, а газообразная — интенсивно догорает в камере дожига. Это в сумме обуславливает высокую теплоотдачу котла, его высокий КПД.
Именно образованные пиролизные газы являются главным источником получения тепловой энергии, и именно на камеру их дожига приходится основная часть теплообменника водяного контура. Хотя, конечно, отбор тепла начинается еще в камере первичного сгорания.
Чтобы было более понятно, как примерно устроены такие котлы, можно рассмотреть следующую схему:
Один из вариантов устройства котла длительного горения
1 – корпус котла с надежным слоем термоизоляции.
2 – окно загрузки дров с плотно закрывающейся дверцей.
3 – камера первичного термического разложения древесины (пиролиза).
4 – зольник, в котором собираются непрогоревшие отходы.
5 – канал дозированной подачи первичного воздуха, необходимого для обеспечения тления дров
6 – канал подачи вторичного воздуха, необходимого для полного дожига выбеленных пиролизных газов.
7 – камера дожига пиролизных газов.
8 – патрубок для подключения котла к дымоходу для отвода газообразных отходов сгорания.
9 – патрубок для подключения трубы-«обратки» отопительного контура.
10 – патрубок для подключения к трубе подачи отопительного контура.
11 – дополнительный теплообменник, который часто используется для подключения к бойлеру косвенного нагрева системы горячего водоснабжения дома
Безусловно, такая схема вовсе не является какой-то догмой. Количество предлагаемый в продаже моделей велико, и компоновка может иметь весьма серьезные различия. В частности, может отличаться и строение камеры загрузки, и направление горения топливной закладки, и расположение и принцип конструкции камеры вторичного дожига пиролизных газов. У каждой модели своя конструкция «водяной рубашки» или дополнительных теплообменников. Но принцип работы котла все же остается схожим.
Перед началом эксплуатации выбранной модели необходимо внимательно изучить схему ее устройства, которая в обязательном порядке входит в документацию, сопровождающую этот прибор отопления.
2 Классический тип агрегата
Такой вид применяется с использованием принудительного наддува, необходимого для избежания режима тления и для экономичного сжигания твёрдого топлива.
Принцип работы такой:
- 1. В топливник, объём которого 112 литров закладываются и поджигаются дрова. После этого закрываются плотно все дверцы, и при помощи автоматики запускается вентилятор, нагнетающий воздух.
- 2. Как только температура достигла заданного показателя, происходит остановка вентилятора и переход котла в режим ожидания. По каналу, закрытому гравитационной заслонкой, поступает воздух в очень малом количестве, чтобы дрова не потухли.
- 3. Когда температурным датчиком определится остывание теплоносителя в ёмкости котла, вентилятор автоматически включится, и процесс повторится.
При помощи автоматики осуществляются несколько режимов нагнетания воздуха в соответствии с используемой разной по качеству и влажности древесины. Стандартный тип котла имеет такие технические характеристики:
- номинальная мощность — 22 кВт;
- эффективность — 77%;
- максимальное рабочее давление — 3 бар;
- глубина топливника — 460 мм;
- размер проёма, куда закладываются дрова — 36 на 25 см;
- объём камеры — 112 л;
- продолжительность горения на дровяном топливе — примерно 8 часов.
Котёл отличается простым устройством: вытянутой в высоту топкой, оснащённой внизу колосниками, а вверху — теплообменником, состоящим из 4 труб и помещённым внутрь бака. Нагнетаемый воздух поступает в зольную камеру по каналу из профиля 60 на 40 мм. Для ограждения от попадания грязи и пыли автоматический блок и вентилятор располагаются сверху котла.
Основные разновидности самодельных котлов
Если вы собираетесь сделать котел долгого горения своими руками, то вам обязательно пригодится информация из нашего обзора. В последующих разделах мы расскажем, как самому сделать отопительный агрегат той или иной конструкции, дадим несколько наиболее легких схем, опубликуем информацию о наиболее распространенных котлах длительного горения
Давайте пока уделим внимание последнему вопросу
Пришла пора рассмотреть самые актуальные варианты котлов длительного горения, которые мы сможем собрать своими руками в домашних условиях. Все они будут питаться дровами. Что касается угля, то достать его сложнее, а еще он приводит к возникновению больших температурных нагрузок на отопительные агрегаты. В следующих разделах мы дадим чертежи твердотопливных котлов длительного горения и дадим объяснительную информацию.
Шахтный котел длительного горения
Мы можем изготовить самый простой шахтный котел своими руками. Он реализован по схеме с нижним горением. Основой агрегата является вместительная загрузочная камера, которую часто называют шахтой. Обладая вертикальной конструкцией, она позволяет вместить большое количество дров. По мере горения они проваливаются вниз, а продукты сгорания отправляются через колосниковую решетку в зольник.
Если мы взглянем на схему шахтной печи (котла), то мы обнаружим, что пламя у нас бушует вовсе не в шахте, а в соседней камере, откуда получаемое тепло поступает в жаротрубный теплообменник. А остатки тепловой энергии направляются в дымоход. Горение здесь длительное и определяется объемом шахты – загрузив сюда большое количество дров, можно смело отправляться спать.
Пиролизный котел
Давайте посмотрим, как устроен пиролизный котел и как сделать этот агрегат своими руками. Проще всего объяснить принцип работы этого агрегата на примере буржуйки. Здесь мы видим объемную камеру сгорания, которая реализует длительное горение. Получившиеся продукты сгорания отправляются в камеру дожигания, в которую подается вторичный воздух. В результате этого образуется большое количество тепла. Нам остается только дооснастить буржуйку жаротрубным теплообменником.
Существуют десятки чертежей котлов длительного горения на дровах, построенных на пиролизном принципе работы. Они отличаются расположением камер сгорания и дожигания, наличием и отсутствием дутьевых вентиляторов и автоматики, а также способами регулировки интенсивности процесса сжигания дровяного топлива. Но в целом их принцип работы одинаков.
Печи-котлы Бубафоня
Бубафоня представляет собой печь, а ее модификация – это водогрейный дровяной котел с подачей воздуха сверху, через прижимной поршень. Мы уже не раз писали о таких печах в наших обзорах, теперь настало время поговорить об агрегатах с отопительным контуром. Для реализации контура мы можем задействовать три схемы:
- Установить теплообменник на дымовую трубу – самый простой вариант;
- Соорудить вокруг корпуса котла сплошную водяную рубашку;
- Обварить корпус агрегата трубами, по которым будет циркулировать теплоноситель.
Какую схему выбрать – решать вам. Кстати, котлы Бубафоня, за счет вместительных камер, помогут реализовать длительное горение продолжительностью до 24 часов и даже больше.
Котлы длительного горения Бубафоня работают на дровах, в них реализована схема верхнего горения.
Котлы-печи Булерьян
Изначально Булерьяны были (и есть) печами конвекционного типа. Они оснащаются мощными конвекторами, позволяющими буквально за 20-25 минут прогреть помещение большого размера. Появившись изначально в Канаде, эти печи добрались и до России, которая тоже может похвастаться суровым климатом (действительно для некоторых регионов). Умельцы превратили печи в котлы, немного поработав над конструкцией конвекторов – теперь по ним циркулирует не воздух, а теплоноситель.
Правда, котлы Булерьяны не могут похвастаться длительным горением, так как отличаются не самыми большими камерами сгорания. Некоторые из них обладают свойством гореть до 10-12 часов, некоторые – чуть дольше. Но рассчитывать на 24 часа все-таки не приходится. Зато они отличаются высокой эффективностью и способностью максимально быстро отдавать тепло в отопительные системы.
Инструкция по изготовлению
Приступая к производственному процессу, необходим начать с подготовки всего самого необходимого:
- Трубы со следующими диаметрами – 30 см, 5-6 см, 10 см (толщина стенок каждой – не менее 3 мм)
- Стальной лист по толщине более 4 мм
- Болгарка
- Аппарат для сварки
- Ручные инструменты
Располагать котел рекомендуют на выровненной твердой поверхности. Если такая установка будет монтироваться дома в котельной, следует подумать об обустройстве фундамента, несколько слов о котором будет сказано позже.
Приступаем к изготовлению котла:
- Берется подходящая по характеристикам труба и отрезается кусок от 70 до 100 см. Малая длина не позволит загрузить достаточное количество дров, большая – сделает закладку крайне неудобной
- Теперь необходимо соорудить распределитель. Чтобы он свободно двигался, его диаметр делается на 15-25 мм меньше основной трубы
В центре круга требуется просверлить отверстие диаметром 15 мм – через него будет поступать воздух в камеру горения. Чтобы диск плотно не прилегал к паленьям и оставалось пространство для циркуляции воздуха, необходимо приварить ко внутренней его стороне крыльчатку – несколько пластин высотой до 5 см
Труба диаметром 5-6 см приваривается по центру регулятора, при этом ее высота делается на 10-15 см больше котла
Как упоминалось ранее, вверху рекомендуется сделать заслонку, которая позволит регулировать тягу в любой момент, тем самым контролируя процесс тления
Внизу болгаркой вырезается дверца, посредством которой будет удаляться зола
Также в нижней части котла надежно приваривается дно
Вверху необходимо пустить горизонтальную дымоходную трубу диаметром 8-10 см и длиной не более 40 см (именно она пропускается внутри теплообменника)
Завершающий штрих конструкции – крышка для котла, в которой вырезано отверстие под воздухозаборную трубу. Она должна как можно плотнее запирать камеру
Хорошей альтернативой дровам является брикеты отопления — смотрите наш обзор
Дымоход и отражатель
Стенки котла будут постоянно раскаляться и излучать тепловую энергию. Если установка монтируется для отопления небольшого помещения, следует расположить вокруг нее отражатели – они будут распределять поток, увеличивая поступления тепла во внутрь.
Если печь будет располагаться в помещении с постоянным пребыванием людей, следует подумать об их безопасности. Один из вариантов решения вопроса – обложить конструкцию кирпичной кладкой.
Дымоход можно сделать из трубы 20 мм. Горизонтальный прямой участок должен на 5-10 см быть больше диаметра топочной. Выводить его на улицу необходимо с минимальным количеством перегибов – 2 по 45 градусов.
Несколько других особенностей:
- Дымоход рекомендуется делать разборным, чтобы 2-3 раза в сезон его можно было без труда почистить от копоти
- Соединяться участки дымохода должны в направлении, противоположном движению газа
- Все конструкции и предметы, которые подвержены легкому воспламенению, должны быть отнесены на безопасное расстояние
Возводим фундамент
Можно предположить, что печь длительного горения на дровах будет постоянно разогреваться до высоких температур. Простой выровненный пол для не нее является не самым лучшим решением – следует возвести фундамент.
Основание можно выложить из жженого кирпича или бута. Они не раскаливаются под действием повышенных температур. Все те, кто желает сделать более основательный фундамент, могут залить цельную монолитную плиту.
Котел можно также установить на ножки, которые легко варятся из швеллера. Они прячутся от глаз за кирпичной кладкой.
Использование котла
Поступать в котел длительного горения на дровах воздух должен, в отличие от классической печи, в определенном количестве. Чтобы этого достичь, закладку необходимо делать в полном объеме, стараясь не оставлять свободных полостей. Рекомендуется к поленьям добавлять опилки, пеллеты, торф или сгораемый мусор.
Закладывать топливо необходимо по следующей инструкции:
- Снять крышку и удалить регулятор с бака
- Заложить плотно топливо
- Разбрызгать поверху горючую жидкость
- Установить регулятор, накрыть крышкой и открыть заслонку
- Брось в воздушную трубу лучину и когда начнется тления заслонку прикрыть
Подводим итоги
Простой котел длительного горения на дровах готов. У становить такую конструкцию можно в любом неотапливаемом помещении: от небольшого гаража до мастерской. Если все было сделано правильно – сомневаться в эффективности и высоком КПД не придется.
Создаем котел
Конечно, на то, какая именно будет конструкция котла, сделанного собственноручно, влияет несколько факторов:
- Прежде всего, это доступность определенных материалов. Конечно, более долговечными будут жаростойкие виды нержавейки. Но быстрее и дешевле будет достать обычный лист.
- Также важный аспект – это возможность обработки. В своем гараже вы, скорее всего, не сможете сотворить литую печку из чугуна, – ведь оборудование для этого будет дороже самой печки. Поэтому решения здесь могут быть самыми разными – все зависит от вашей фантазии и от способности физических законов ее реализовать. Обычно котел отопления своими руками создается из традиционного материала – листовой стали до 5 мм толщины. И резать болгаркой такую сталь легко, а кроме того, можно это делать газовым резаком или электросваркой.
Конструкция будущего котла также будет прямым образом зависеть от того, какое топливо будет применяться.
Также на конструкцию повлияет способ циркуляции теплоносителя. Ведь чтобы циркуляция была естественной, требуется большая высота бака и большой диаметр патрубков и контуров отопления. Чем ниже будет диаметр, тем больше сопротивление движению воды и ниже шансы получить хорошую скорость циркуляции теплоносителя, не используя при этом насос.
А вот самодельный котел отопления с насосом циркуляции позволяет сделать диаметр труб меньшим, высоту бака – тоже. Но здесь пользователей подстерегает некая ловушка – если подача электроэнергии при греющем котле прекратится, то и циркуляция воды остановится. Вследствие этого можно увидеть разорванный паром котел. Поэтому приведем несколько советов, которые помогут вам в таком процессе, как изготовление котлов отопления своими руками.
Патрубки котла, контуры отопления – все это должно быть сделано трубой не менее 32 мм. Диаметр трубки на выходе из теплообменника – 32 мм. Если насос остановится, скорость циркуляции воды будет медленнее, а температура – наоборот, начнет возрастать. Поэтому лучше сделать контур не из металлопластика или полипропилена, а из оцинковки, герметизировав резьбы льном с краской или суриком.
Дровяные котлы
Дровяные котлы отопления своими руками – если рассматривать самый простой вариант, – это два цилиндра разных диаметров, которые помещены один в другой. Во внутреннем цилиндре будет топка, во внешнем – бак для воды.
Чтобы сварка котлов отопления была уменьшена, берут готовую толстую трубу с большим диаметром.
Конечно, в таком случае можно комбинировать формы и размеры труб в зависимости от того, что есть у вас в наличии. Пространство между трубками заполнено водой. Такие котлы отопления своими руками являются универсальными – они будут работать на любом твердом топливе. Сделать такой котел просто, использовать – тоже, однако обратная сторона медали – это низкий КПД.
Пиролизные котлы
Когда самодельный котел для отопления дома использует температуру 200-800 градусов и когда недостаточно кислорода, дерево будет разлагаться на древесный кокс и пиролизный газ, выделяя тепло. Теперь нужно только подмешать воздух к пиролизному газу – и он воспламенится. Стоимость материалов, чтобы осуществить изготовление котлов отопления такого типа, будет выше. Но такой котел окупится у вас через 3-4 сезона отопления. Чертежи и конструкции пиролизных котлов можно найти у нас на сайте.
Котлы на отработанном масле
Конструкция такого котла является довольно любопытной. Перед сгоранием котел испаряет масло. После разжигания при рабочей температуре котла масло, которое капает в специальный поддон, моментально превращается в горючие газы. Именно они и нагревают теплообменник. Как топливо – без различных модификаций, может применяться солярка.
Электрические котлы
Изготовление котла отопления своими руками электрического типа – это реальность. Такие котлы являются простыми по конструкции. ТЭН ставится вовнутрь трубы, которая ставится вертикальным образом. Снизу идет патрубок из обратного трубопровода, а сверху подсоединяется подача. В принципе, котел практически готов.
Устройство и принцип действия печи верхнего горения
Твердотопливный агрегат долгого действия с верхним горящим слоем можно изготовить из железной бочки из-под ГСМ, газового баллона или стальных труб большого диаметра. Толщина стенок корпуса должна быть не меньше 4–5 мм, иначе они могут прогореть вследствие высокой температуры. Высота отопительного прибора должна составлять не менее 1 м, поскольку от количества топлива зависит длительность его работы. Тем не менее, не надо стараться соорудить слишком высокий агрегат. Во-первых, его будет неудобно загружать, а во-вторых, слишком толстый слой дров или опилок может снизить тягу настолько, что горение попросту прекратится.
Условно вертикальную печь можно разделить на три рабочих пространства:
- загрузочная камера — часть корпуса, в которую закладывается топливо. Во время работы высота загрузки уменьшается по мере прогорания брикетов, дров или стружки;
- зона горения или рабочая зона представляет собой самый высокотемпературный участок. В этом слое горючего материала происходят окисляющие реакции с выделением большого количества тепла;
- зона отвода горючих газов — пространство с высокой температурой, в котором происходит теплообмен и дожиг продуктов сгорания.
Представленная ниже принципиальная схема котла длительного горения позволяет получить полное представление о его конструкции и принципе действия.
Схема котла длительного горения с вертикальной загрузкой
Для того чтобы ограничить зону горения применяется распределитель воздуха. Это устройство представляет собой плоский металлический круг толщиной 5–6 мм, по центру которого выполнено отверстие для подвода кислорода в рабочую зону. Подача воздуха осуществляется по длинной стальной трубе, выведенной через верхнюю крышку отопительного агрегата. Беспрепятственное движение воздухораспределительного устройства обеспечивается за счёт разности диаметра металлического блина и корпуса агрегата, а высота горящего слоя зависит от ширины крыльчатки. Поскольку последняя определяет воздушный зазор между топливом и поршнем, от её параметров зависит, как быстро будет прогорать топливо.
Распределитель воздуха самодельного котла
Диаметр воздушного канала должен быть не менее 60 мм, в то время как размер отверстия распределителя более 20 мм считается излишним — перенасыщение кислородом увеличивает интенсивность горения, что для агрегата этого типа является недопустимым.
Чаще всего труба распределителя изготавливается с открытым краем, благодаря чему в качестве окислителя используется атмосферный воздух. Место, где воздуховод входит в верхний люк, не герметизируют — свободный доступ кислорода к надпоршневому пространству даёт возможность сгорать летучим углеводородным соединениям. Существует и вариант, когда воздух в зону горения проходит из верхней камеры, где он предварительно подогревается. Такая конструкция повышает производительность отопительного прибора и делает его работу более стабильной. Количество кислорода регулируют специальной заслонкой, установленной в окне подачи воздуха.
Для отвода продуктов сгорания верхнюю часть котла оборудуют дымовым каналом с небольшим горизонтальным участком. Как правило, 50–60 см прямой трубы достаточно для того, чтобы ослабить тягу. Несмотря на то, что в печах этого типа полнота сгорания топлива достигает 90–95%, периодически требуется удалять пепел и золу, которые скапливаются на дне установки. Для этого в нижней части корпуса делают окно и устанавливают герметичную дверцу.
Как сделать котел длительного горения на дровах и угле своими руками
Владельцев частных домов, решивших установить твердотопливный котел отопления, в первую очередь заботят 3 параметра — тепловая мощность агрегата, его цена и длительность горения с 1 загрузки. Эти параметры взаимосвязаны, чем больше мощность и продолжительность работы, тем выше стоимость теплогенератора. Существует способ вдвое сократить затраты – сделать котел длительного горения своими руками либо поручить работу мастерам – умельцам, имеющим хорошую репутацию. Здесь же вы сможете подобрать конструкцию и чертежи, а также изучить порядок изготовления самодельного отопителя.
