Котел на твердом топливе своими руками чертежи. Твёрдотопливный котёл своими руками

На сегодняшний день в России огромное количество населенных пунктов, где отсутствует магистральный газопровод, поэтому приходится отапливать помещения электричеством или доступным твердым топливом. Конечно, последний вариант гораздо более экономный, но при этом очень трудоемкий. Приходится постоянно контролировать количество топлива в котле, следить, чтобы не прогорел, чтобы не пришлось растапливать заново. Выходом из такой ситуации являются пиролизные котлы, которые также работают на твердом топливе, но при этом оптимизирован процесс горения. Стоимость такого котла выше, чем у обычного, но его вполне можно изготовить самостоятельно. Мы расскажем, как сделать пиролизный котел своими руками, чертежи и принцип работы, приведем рекомендации специалистов и видео-уроки.

Принцип работы

Оценить преимущества пиролизных котлов невозможно без понимания общих принципов работы. И изначально, что такое пиролиз?

По сути, это разложение природных соединений при минимальном количестве воздуха. В стандартном котле дрова сгорают при температуре 900-1200°С при нормальном доступе воздуха, на одну закладку дров уходит около 3-4 часов с выделением порядка 4900 калорий тепла.

В пиролизном котле твердое топливо сгорает при меньшей - 300-850°С температуре, при этом происходит распад на следующие элементы - на твердый осадок и газ. При отсутствии кислорода в отдельной камере горючий (пиролизный газ) вступает в реакцию с углеродом и дополнительно перерабатывается, за счет чего увеличивается теплопроводность.

Таким образом, при сухой перегонке (процесс пиролиза) помимо твердого топлива дополнительно сгорает твердый осадок и одновременно с ним пиролизный газ. Все это в комплексе увеличивает время прогорания одной закладки дров до 12 часов (сравните с обычными 3-4 часами) и коэффициент полезного действия котла до 85-90% при стандартных 65-70%.

Плюсы и минусы оборудования

Любой агрегат отличается как положительными, так и отрицательными характеристиками. Для того, чтобы сделать правильный выбор, их необходимо адекватно оценить.

• поддержание определенной температуры горения в автоматическом режиме;
• увеличенное время прогорания закладки на фоне повышенного КПД котла;
• возможность использовать различные виды твердого топлива, вплоть до продуктов переработки деревообрабатывающей и сельскохозяйственной промышленности.

• большие габариты котла за счет увеличенной камеры сгорания;
• особые требования к твердому топливу - дрова должны быть совершенно сухими

При закладке топлива даже 25% влажности замедляется процесс выделения газов, что приводит к снижению температуры теплоносителя и падению эффективности.

• энергозависимость - во время работы котел потребляет электричество для работы вентилятора, создающего принудительную тягу, и автоматики;
• цена - это самый главный недостаток, который заставляет отказаться от покупки.

Именно поэтому мы предлагаем сделать пиролизный котел своими руками, чертежи и принцип работы смотрите дальше в статье.

Устройство котла

Принципиальная разница стандартного и пиролизного котла заключается в том, что в первом варианте 1 камера сгорания, а во втором - 2, между которыми пролегает колосниковая решетка, в нижней сгорают собственно топливо и твердый остаток, а в верхней - пиролизные газы. Именно такая организация топочных камер позволяет оптимизировать процесс, увеличить время сгорания топлива и максимально увеличить эффективность.

Процесс пиролиза возможен только при ограниченном доступе воздуха, когда топливо не горит, а фактически тлеет, выделяя большее количество газа.

К числу особенностей пиролизного котла относится и повышенное аэродинамическое сопротивление в дымоходе за счет отсутствия воздуха и реакции углерода с пиролизным газом. Принудительную тягу обеспечивает электровентилятор, собственно, именно по этой причине пиролизные котлы и относятся к категории энергозависимого оборудования.

Стоимость самодельной модели

Безусловно, основная причина, почему принимаются за изготовление пиролизного котла своими руками, ищут чертежи и принцип работы - банальная экономия. В среднем по регионам стоимость готового котла варьируется от 36 000 руб. (мощность 10 кВт, площадь 100 кв.м.) до 140 000 руб. (мощность 38 кВт, площадь 300 кв.м.). При самостоятельном изготовлении котла получается сэкономить от 500 до 1500 у.е. за счет стоимости материалов и личного труда.

Видео 1 Пиролизный котел 15-25 кВт - изготовление и испытание

В любом случае, этот вид работ нельзя назвать недорогим или легким, поэтому прежде чем решится сделать пиролизный котел своими руками, оцените свои возможности изучите все чертежи и подберите именно те материалы которые необходимо.

Как сделать пиролизный котел

Инструменты:

• электродуговая сварка и 3-4 пакета электродов;
• дрель;
• малая болгарка (круг 230).

Материалы:

Наименование		Количество
	Ø 57 мм, толщина стенки 3,5 мм
	Ø 159 мм, толщина стенки 4,5 мм
	Ø 32 мм, толщина стенки 3.2 мм
Профильная труба	60×30 мм, толщина стенки 2 мм
	80×40 мм, толщина стенки 2 мм
	20х20, толщина стенки 2 мм
Полоса стальная
Шамотный кирпич
Лист металлический
Круги для болгарки
Датчик температуры
Дутьевой вентилятор

Этот перечень не предусматривает ассортимента слесарного инструмента и некоторых вспомогательных деталей. Вполне возможно, что некоторые из них придется докупать - но в целом, даже на этом этапе можно рассчитать себестоимость котла.

Чертеж пиролизного котла (по схеме Беляева) 25-40 кВт

Если есть возможность, сделайте 3D схему внутреннего строения котла, чтобы понять основу его строения и приступить к изготовлению.

Процесс изготовления своими руками

Резка болгаркой никогда не даст идеально ровного среза - так может рубить металл только гильотина. Не стоит экономить на рубке металла, это может дорого обойтись.

1. Приобретая металлические листы и трубы на металлобазе, заранее договоритесь о том, чтобы разрезать их на необходимые фрагменты. В дальнейшем это значительно сократит время и даст возможность получить ровные швы.

1. Из двух частей начинайте собирать камеры котла - сгорания и газовую

1. Когда сделаны обе камеры, к их задней части привариваете воздухоотводы и стенку. На фото для удобства канал сделан из швеллера, но также можно его сделать и из профтрубы 60х30, для чего предварительно нарежьте небольшие вентиляционные отверстия.

1. В топочной камере делаете отверстие для воздушной трубы и привариваете к ней патрубок. Обратите внимание, эта труба должна быть соединена с котлом профтрубой 20х20.

1. Изготовление трубчатого теплообменника - на заготовке вырезаете несколько отверстий под трубу D57 мм.

1. Труба D57 мм нарезается на куски равной величины, которые после выставляются на пластину и привариваются по периметру.

1. Далее теплообменник приваривается дуговой сваркой к котлу и делается дроссельная заслонка

1. На камеры приваривается передняя стенка, где предварительно нарезаются 2 отверстия - для трубы входящего и выходящего воздуха

1. Далее приваривается крышка и боров на место заслонки

1. Собрали всю внутреннюю начинку котла, после чего необходимо болгаркой или металлической щеткой тщательно зачистить места сварки.
2. Внешний кожух на котле делается из листа 4 мм и уголков

1. Для того, чтобы скрепить внешний кожух с уголками, следует сделать на заготовке небольшие отверстия. Каждое из них следует приварить, чтобы лист и кожух качественно соединились

1. Проверка герметичности котла с помощью воды - закройте заглушками отверстия для движения теплоносителя и наберите в него воду. Если в каком-то месте протекает, сделайте пометку, чтобы сразу переварить это место. Котел должен быть полностью герметичным

1. Верхнюю крышку необходимо дополнительно утеплить

1. Для регулирования работы воздушных заслонок понадобятся резьбовые шпильки

1. Котел полностью закрывается внешним кожухом, а из профтрубы делается воздохоотводная труба.

1. Навариваются петли и надевается дверца. Ее лучше изготовить из чугунных пластин, а для футеровки (защиты от повреждений) использовать кирпич.

1. Нижняя камера также подвергается футеровке из огнеупорного кирпича - его следует нарезать и обточить так, чтобы камера плотно прилегала

1. Для того, чтобы котел соответствовал заявленной мощности, заслонка в нижней камере должна отвечать определенным параметрам. При укладке кирпича обязательно его учитывайте

1. На воздуховодную трубу (из профильной) наваривается дутьевой вентилятор для создания принудительной тяги в котле

1. Нижняя камера также зашивается в кирпич, чтобы максимально ее обезопасить и оптимизировать процесс горения.

1. Для улучшения работы котла рекомендуется сделать турбозавихрители, с одной стороны они улучшают теплопередачу, с другой - прочищают трубы от отложений.

1. Перед тем, как запускать пиролизный котел, необходимо проверить, насколько герметичными получились швы по тому же принципу, как и в пункте 13 (см.выше). Но одновременно с водой, необходимо создать давление 3-4 bar. Для этого можно использовать специальный опрессовщик - при доведении давления, смотрите, насколько быстро оно падает. Если быстро - где-то протекает, ищите это место. Если стабилизировалось - все отлично.

1. Обязательно установите на котел группу безопасности, куда входят манометр, аварийный клапан сброса давления и воздухоотвод. При увеличении давления свыше 3 бар, будет происходить автоматический сброс.
2. Для того, чтобы максимально обезопасить работу котла и сделать его эксплуатацию беспроблемной, рекомендует установить блоком автоматики. О том, как это работает и для чего нужно такое автоматическое управление, посмотрите в видеоинструкции

Видео 2 Автоматика пиролизного котла

Первый запуск

• При первом запуске котла соедините его с дымоходом и наполните водой

• В нижнюю камеру кладете бумагу и на нее буквально 2-3 полена (много для проверки работы котла не надо), закрываете плотно камеру и открываете дроссельную дверцу. Когда включился вентилятор, поджигаете бумагу.
• Когда все дрова занялись огнем, заслонка закрывается, чтобы топливо начало тлеть («томиться»), в этот момент начинает работать пиролизный процесс
• В нижней камере контролируйте, когда загорится факел горения. Как только он загорелся, отмечайте время, за которое теплоноситель практически закипит.
• При достижении теплоносителем 100С выключайте вентилятор, факел тоже сразу погаснет.

Как видим, изготовление пиролизного котла своими руками - дорогостоящее и трудоемкое мероприятие, которое окупится только через 3-5 сезонов. Но в любом случае, это выгодно, поскольку получается сэкономить не только на материалах, но и сделать такое оборудование, которое подойдет под конкретное помещение.

Содержание

1. Чем так хорош котел на твердом топливе?
2. Основные узлы твердотопливного котла
3. Инструменты и материалы для самостоятельного изготовления
4. Изготавливаем и запускаем самодельный котел
5. Особенности установки ТТ котла своими руками

Введение

Долгие годы дрова, уголь и торф были единственными доступными источниками топлива. Именно поэтому использование самодельных твердотопливных печей имеет богатую историю. Однако недавно, на смену печам, стали приходить котлы на твердых видах топлива. Многие умельцы самостоятельно разрабатывают конструкцию таких устройств и изготавливают их в домашних условиях своими руками.

В данной статье мы рассмотрим что из себя представляет самодельный твердотопливный котел, каковы особенности его конструкции, какие материалы и инструменты необходимы его для самостоятельного изготовления, а также какие имеются нюансы установки и монтажа.

Чем так хорош котел на твердом топливе?

Твердотопливный котел – один из самых популярных отопительных приборов. Они используются повсеместно не только в России, но и по всему миру. Причин такой популярности несколько:

• твердое топливо дешевле других видов топлива;
• дрова и уголь доступнее газа или электричества;
• простота конструкции котлов;

Фото 1: Растопка самодельного котла на дровах

Незамысловатость конструкции позволяет без особых проблем собрать твердотопливный котел своими руками. С этой задачей может справится любой человек мало-мальски владеющий сваркой. Достаточно подобрать необходимые инструменты, подготовить материалы, разобрать схемы и чертежи и можно приступать к работе.

Вернуться к оглавлению

Основные узлы твердотопливного котла

Если вы твердо решили собрать котел для своего дачного дома своими руками, то для начала ознакомимся со схемой его устройства. Классический водогрейный котел это очень простой прибор. Конструктивно он состоит из следующих основных узлов и агрегатов:

• топка

  Конструктивно представляет собой отсек в котором сгорает топливо.

• зольник

  Секция прямо под топкой в которой скапливается зола.

• колосник (или колосниковая решетка)

  Чаще всего выполняется из чугуна, как например у , но встречаются также и стальные. Через отверстия в колоснике, зола попадает в зольник, откуда затем удаляется вручную.

• дверцы топки и зольника

  Служат для запирания соответствующих камер.

• дымоход

  Труба для отвода дыма и газов возникающих в процессе горения.

• теплообменник

  Устройство передающее энергию сгорающего топлива теплоносителю, например воде. Конструктивно, представляет собой емкость. В верхней и нижней части теплообменника предусмотрены патрубки для подключения к отопительной системе. В процессе горения топлива, теплоноситель нагревается, поднимаясь при этом в верхнюю часть емкости, откуда уже через патрубок поступает в систему отопления. Пройдя круг по системе отопления, он возвращается в теплообменник через нижний патрубок. Такой замкнутый цикл и обеспечивает обогрев помещения.

Фото 2: Котел на твердом топливе из газового баллона

Как видите, конструкция твердотопливного котла довольно проста и даже без особых навыков, его вполне можно собрать своими руками. Для этого нам понадобится чертеж, а также некоторый набор инструментов и материалов.

Вернуться к оглавлению

Инструменты и материалы для самостоятельного изготовления

Прежде чем приступать к созданию самодельного твердотопливного котла, нужно подготовить все необходимые материалы и инструменты. В процессе работы нам понадобятся:

Материалы

Для изготовления бытового отопительного устройства на твердом топливе на потребуются следующие материалы:

• стальные листы толщиной от 5 мм

  Использование толстых стальных листов позволяет избежать прогорания стенок котла и добиться прочности и долговечности конструкции.

• металлические уголки разных размеров

  Уголки используются для формирования ребер жесткости и соединения стальных листов между собой.

• дверцы топки и зольника

  Чугунные дверцы для самодельного котла лучше приобрести в специализированных магазинах.

• трубы разного диаметра круглого и прямоугольного сечения

  Стальные трубы понадобятся в процессе изготовления теплообменника.

• колосниковая решетка

  Колосник также как и дверцы для топки и зольника лучше приобрести в магазине.

Фото 3: Изготовление самодельного твердотопливного котла

Инструменты

Для того чтобы изготовить твердотопливный котел самостоятельно, необходимо иметь под рукой следующие инструменты:

• сварочный аппарат

  При изготовлении котла своими руками, львиную долю всего процесса занимают сварочные работы. Необходимо иметь опыт сварки или доверить эту задачу профессионалам.

• болгарка

  Болгарка пригодится для нарезки стальных листов, и подготовки отверстий в различных частях котла.

• приспособления для измерения и разметки

  Чтобы правильно вырезать необходимые заготовки для будущего твердотопливного котла, необходимо их промерить и разметить. Для проведения этого этапа работ вам понадобятся рулетка, уголки, уровень и мелок.

• инструменты для работы с металлом

  Нам понадобятся: плоскогубцы, молоток, шлифовальные круги различных размеров, электродрель и т.д.

Важно! Работая с металлом и сварочным аппаратом надо быть предельно осторожным и соблюдать технику безопасности. Все работы необходимо проводить в перчатках, защищающих от порезов, а при проведении сварки использовать защитный экран для глаз.

Вернуться к оглавлению

Изготавливаем и запускаем самодельный котел

Для того чтобы начать изготавливать самодельный котел на твердом топливе своими руками нам не хватает только его схемы. Существует множество вариантов конструкций. Есть даже разновидность с варочной панелью. На рисунке ниже представлен чертеж простейшего устройства отопления, работающего на твердом топливе:

Фото 4: Чертеж самодельного твердотопливного котла

Как видите все довольно просто и вам будет под силу сделать такой котел самостоятельно. В качестве основы используем газовый баллон, который идеально подходит для этой цели. Итак все подготовительные работы проведены и можно приступать непосредственно к разметке и нарезке деталей, а следом и к сборке самого котла.

Разметка

Маркером прямо на нижней части корпуса пропанового баллона размечаем прямоугольное отверстие для установки дверцы зольника. По периметру верхней части корпуса прочерчиваем линию среза верхушки.

Изготавливаем крышку котла

По ранее намеченной линии срезаем верхушку баллона. По линии среза привариваем полоски из листового металла толщиной 3-5 мм таким образом, чтобы образовался паз, в который плотно садится верхняя крышка. Срезаем вентиль баллона, и на его месте прорезаем отверстие диаметром 150 мм. Крышку необходимо оборудовать ручками для удобства установки и снятия, а также зажимами для крепления на основной части котла.

Фото 5: Газовый баллон со срезанной верхушкой

Делаем патрубок дымохода

С торца баллона, в верхней его части, вырезаем отверстие для крепления газоотводного патрубка. В последствии к нему будет крепиться дымовая труба.

Подготовка камеры зольника

В нижней части баллона вырезаем прямоугольный проем. Затем в этот проем мы смонтируем дверцу, плотно закрывающую зольник.

Фото 6: Вырезаем в заготовке котла отверстие под зольник

Делаем систему для подачи воздуха

Из стального листа, толщиной 5 мм вырезаем круглый диск с отверстием посередине. Диаметр диска должен быть чуть меньше диаметра внутренней части баллона. К поверхности диска привариваем несколько направляющих из уголков.

Фото 7: Самостоятельно изготавливаем систему подачи воздуха

Конструируем теплообменник

Существует довольно много различных вариантов конструкции теплообменника. Объединяет их то, что все они представляют собой проточный контур. Мы изготовим теплообменник по принципу водяной рубашки. Конструктивно он будет представлять собой прямоугольный бак, внутрь которого мы поместим нашу топку из пропанового баллона. Сверху и снизу теплообменника сделаем патрубки для подключения подающей и обратной линии.

Фото 8: Самостоятельно изготавливаем корпус ТТ котла

Сборка котла

Собираем вместе все части топки и помещаем ее внутрь бака. В корпусе теплообменника необходимо сделать проем для доступа к зольнику. Бак сверху заваривается и получается герметичный котел с топкой по его центру.

Более подробно о том как своими руками сделать твердотопливный котел смотрите в видео:

Принцип работы такого твердотопливного котла довольно прост. Бак-теплообменник заполняется водой и подключается к системе отопления. Через верхнюю крышку топка наполняется дровами. Закладка сверху поджигается и в котел вставляется устройство подачи воздуха, а следом закрывается крышка. Дрова горят сверху вниз, благодаря чему отопительное устройство функционирует на одной закладке длительное время. По мере прогорания дров приспособление для подачи воздуха опускается все ниже и ниже к зольнику. После прогорания дров котел очищается от золы через нижнюю дверцу.

В каждом доме должно быть уютно и комфортно, но какой же уют без тепла? Для этого в домах оборудуют отопительную систему, которая выглядит в виде сложной разводки труб и котла.

Именно в котле находится теплоноситель, который нагревается и при помощи насосного оборудования проходит по трубам через радиаторы, отдавая часть тепла, и охлажденным возвращается обратно в котел. И действие вновь повторяется.

В наше время компании, выпускающие оборудование для систем отопления, предлагают широкий выбор вариантов нагревательных приборов. От дорогостоящих моделей до приемлемых по цене простому обывателю.

Но низкая цена, как правило, не подразумевает качество и долгий срок службы. В связи с этим некоторые потребители заинтересовались вопросом: как сделать котел отопления своими руками?

Постараемся помочь вам дельными советами и рекомендациями с предоставлением фото разных форм котлов.

Разновидности

Во-первых, стоит определиться с моделью котла, которая подойдет вашему жилищу. Это зависит от вида топлива, которое вы собираетесь использовать.

Разновидности моделей делят на:

Газовые

Это наиболее сложные по конструкции модели и очень похожие между собой. Для установки газового котла необходимо получить разрешение в службе газа, которая легко может воспротивиться его установке, ссылаясь на то, что нужно пройти опрессовку котла в их лаборатории.

Но имея акт проверки лаборатории, разрешение вам выдадут.

Электрические

Самые простые в изготовлении своими руками. Для этого достаточно взять бак и оснастить его ТЭНом, двумя патрубками, которые соединяются с контурами подачи и обратки. Нет необходимости устройства дымохода и камеры сгорания.

Но есть всё же два отрицательных момента: электроэнергия стоит дорого и при перепадах напряжения падает мощность котла и температура теплоносителя.

Твердотопливные

Самый популярный и оптимальный вид котлов в самостоятельном исполнении для дачных домиков. А дрова – самое дешевое топливо.

Жидкотопливные

Этот вариант очень трудоемкий. Потребуется строительство отдельного склада у дома, для хранения топливных ресурсов в соответствии с противопожарными нормами.

От него до помещения котельной нужно провести трубопровод с обязательным утеплением. В котле установить определенную горелку, которая требует непростой настройки.

Сооружение твердотопливного котла собственными силами

Чтобы сделать самостоятельно котел в частном доме, нужно обладать навыками и знаниями сварщика.

Для начала вам потребуется вооружиться следующими инструментами: сварочным агрегатом, автогеном, шлифовалкой, измерительным прибором в виде рулетки, мелком или маркирующим средством, молотком.

И приобрести необходимые материалы: трубы диам. 425, 100 и 25 мм, металл 4 мм, сгон для соединения диам. 25 мм – 2 шт., средние навесы, уголки из стали 25 мм, арматура диам. 8 мм.

Обратите внимание!

Без проектных набросков тоже не обойтись. Нужные чертежи котлов можно найти на определенных сайтах Всемирной паутины или в технических изданиях, но главное с подходящими размерами.

Подготовка к сооружению корпуса

Первым делом стоит подготовить необходимые детали. Короб высотой 100-120 см делается из трубы большего диаметра. Разрезаем её по указанным размерам и шлифовалкой зачищаем края.

Затем нужно прорезать квадратные окошки для топки (20х10 см) и поддувала размером 20х3 см, располагая друг над другом, но топка сверху.

От поддувала до низа корпуса должно быть 5 или 7 см, до топки вверх – 5 см. Края тоже следует обработать. Отрезанную часть трубы используйте как дверцу топки, зачистив края.

Теперь нужно прорезать отверстия для установки патрубков диам. 25 мм: одно для подачи, другое для обратки, расположенные друг напротив друга. Обратку делают сбоку на 0,15 м выше топки. Отверстие для теплоподачи прорезается на уровне 0,05 м от верха короба, и привариваются сгоны.

Обратите внимание!

Следующим этапом вырезаются три круга из металла: два диам. 425 мм и один диам. 412 мм. Круг меньшего диаметра будет располагаться внутри корпуса. По центру всех кругов проделывается отверстие диаметром немного более 10 см.

Дымоходная часть делается из трубы диам. 10 см длиной 120-130 мм. А в качестве ножек используется труба диам. 25 мм в количестве 4 отрезков по 5 см. Из арматуры изготавливается решето для сборника золы диам. 412 мм.

Сбор конструкции котла

К кругу диам. 412 мм при помощи сварки крепится дымоход. После этого во внутренней части корпуса, вверх на 30-35 см от отверстия топки, привариваются на время упоры из арматуры. Поверх них устанавливается круг с дымоходом.

Следующий момент очень важен – это сварка круга с корпусом. Шов нужно сделать двухсторонний и качественный, так как он соединяет топку и бак для воды.

С обратной внутренней стороны дымохода устанавливается арматурная решетка. Делаются упоры из уголков, которые нужно приварить между топкой и поддувалом, и поместить на них решетку.

Обратите внимание!

В завершении сваркой прикрепляем круг диам. 425 мм к низу котла, привариваем ножки и петли для установки дверцы топки.

Проверка работоспособности котла

Когда ваше творение полностью готово, нужно пройти тестирование. Закройте один сгон, а в другой налейте воду. Если сварочные швы не пропускают воду, значит сварочные работы выполнены качественно.

Не стоит опасаться, что во время работы появится течь. Подключите котел к отопительной конструкции дачного домика, соединив сгоны с патрубками теплоносителя. Дымоходная труба должна располагаться вертикально вверх. В пределах чердака её необходимо утеплить.

Вот и пришло время первой топки. Для этого используйте не слишком много дров, чтобы протопить сам котел и дымоход. При скачке температуры может появиться конденсат, который может стать дегтем и сузит диаметр, что повлечет уменьшение тяги.

Во время топки нужно отрегулировать зазор в поддувало, обеспечив нужный размер для пропуска воздуха.

Верх закладки обычно располагается в 20 см от внутреннего круга для оптимального прогорания дров и угля. А дым и гарь будут выходить через дымоход.

Принцип действия

Думаем, вы уже и сами поняли, что котел — это та же печка на дровах. Энергия от сгорания дров прогревает теплоноситель над самой камерой сгорания.

Теплоноситель нагревается от внутреннего круга и дымохода, проходящего сквозь водяной резервуар. Корпус нагревается и аккумулирует остывание при отключении котла.

Горячий теплоноситель перемещается вверх и через верхний отсек перемещается в контур отопительной системы. А возвращается, охлажденным, через патрубок снизу в котел.

Установку котла на дровах можно сделать кубической формы из металла в 4 мм, но это более трудоемкий процесс, особенно отдельной сборки топки.

В корпусе помещают камеру сгорания, а теплоноситель сможет циркулировать между стенок. Такой вариант эффективен, но сложен в сооружении из-за большого количества сварных швов.

Теперь, при необходимости, вы можете сами соорудить котел для дачного дома!

Фото котла своими руками

При доскональном и правильном изучении чертежей твердотопливных котлов вполне возможно сделать котел длительного горения своими руками надежным и экономичным.

Твердотопливные котлы уже не одно десятилетие пользуются немалой популярностью, хотя и имеют один существенный минус – они нуждаются в постоянной загрузке топлива (угля, дров и т. д.). Из-за этого недостатка от них нередко отказываются при обустройстве отопительной системы, но от него легко избавиться – сделать котел длительного горения своими руками, функционирующий почти на всех типах (исключительно твердого, разумеется).

Как устроен самодельный котел длительного горения

Принцип работы

Схема работы таких котлов основывается на особенности тлеть несколько часов, производя при этом большое количество тепловой энергии. Характерно, что топливо в таком случае сжигается более полно, а количество отходов, как следствие, заметно снижается.

Обратите внимание! Замена активного сжигания тлением возможна ввиду особого устройства отопительного котла.

Основным элементом котла является топка, где горение ограничено, а интенсивность подачи воздуха контролируется при помощи специальных приспособлений. Топливо загружается два раза в сутки большими порциями, после чего медленно тлеет (ограниченное количество кислорода не позволяет ему полноценно гореть).

Труба, посредством которой выводится дым, пропускается через теплообменники и нагревает жидкость в отопительной системе. Выходит, достаточно лишь каждые 12 часов загружать топливо для бесперебойного обогрева дома.

Основные преимущества

Выделяются на фоне отопительных систем других типов. Конечно, основное преимущество – это именно длительность работы, но есть и другие важные моменты:

Устройство прибора

Для изготовления котла удобнее использовать металлическую трубу ø30 см и больше с толщиной стенок не менее 5 мм (иначе последние в скором времени прогорят из-за высокой температуры внутри прибора). Высота конструкции может колебаться между 80 см и 100 см, все зависит от площади помещения.

Вне зависимости от модификации котел состоит из трех основных зон:

• загрузочной зоны;
• зоны тления и теплообразования;
• зоны окончательного сжигания, где горит зола и выводятся дымные газы.

Обратите внимание! Прибор, который ограничивает загрузочную зону и, соответственно, время тления, называют распределителем воздуха.

Данный элемент выполняется в виде металлического круга толщиной 5-6 мм с отверстием посередине, через которое с помощью телескопической трубы кислород подается в топку. Диаметр изделия должен быть несколько меньше диаметра корпуса. Высота регулируется посредством специальной крыльчатки.

Обычно зона сжигания не превышает 5 см в высоту – если она будет большей, то топливо будет сгорать слишком быстро. К слову, кислородная труба может быть не только телескопической, но и цельной. Ее диаметр обычно составляет 6 см, в то время как размер отверстия в воздушном распределителе не превышает 2 см, дабы не пресыщать зону кислородом.

Воздух может подаваться одним из двух способов:

• прямо из атмосферы;
• из специальной камеры нагрева (она располагается в верхней части конструкции), что обеспечивает более эффективную работу котла.

Для регулировки используется специальная воздушная заслонка.

Сверху приваривается дымоотводная труба. Она должна вестись перпендикулярно корпусу минимум 0,5 м, иначе образуется чрезмерная тяга.

Снизу оборудуется дверка для удаления продуктов горения. Чистку нужно проводить нечасто, ведь топливо будет сгорать полнее.

Существует два способа нагрева теплоносителя, у каждого есть свои сильные и слабые стороны.

Способ №1. К трубе теплообменника, проходящей через зону сгорания, подключается змеевик, посредством которого и происходит нагрев воды в баке.

Способ №2 . Формируется отдельный металлический бак, сквозь который пропускается труба дымохода. Разгоряченный дым подогревает жидкость.

Первый способ более эффективен, но вместе с тем более сложен в выполнении. Второй сделать проще, но он целесообразен только в небольших домах.

Цены на модельный ряд твердотопливных котлов

Твердотопливные котлы

Изготовление котла длительного горения

Сделать такую конструкцию в домашних условиях несложно, но для этого потребуются навыки и четкая инструкция.

Этап 1. Подготовка всего необходимого

Для изготовления котла потребуются:

После подготовки оборудования и расходных материалов можно приступать к работе.

Этап 2. Сборка конструкции

Обратите внимание! Котел обязательно должен быть установлен на ровную поверхность. Если требуется, оборудуется бетонное основание (здесь все зависит от общего веса конструкции).

Последовательнос ть действий при сборке следующая.

Шаг 1. Труба, которая послужит корпусом конструкции, обрезается в соответствии с выбранной длиной (от 0,8 до 1 м). Если длина будет большей, это затруднит загрузку топлива при эксплуатации. Приваривается дно из листовой стали и (если требуется) ножки, выполненные из швеллера.

Шаг 2. Формируется воздушный распределитель. Для этого из листа стали вырезается круг, диаметр которого меньше диаметра конструкции на 2 см. В центре круга проделывается отверстие ø2 см.

К распределителю приваривается крыльчатка с закрепленными на ней 5-сантиметровыми лопастями, изготовленными из той же стали. Сверху приваривается труба ø6 см таким образом, чтобы посередине встало проделанное ранее отверстие.

Обратите внимание! Эта труба должна равняться по высоте корпусу котла (можно и больше).

Сверху труба оборудуется заслонкой для регулировки подачи кислорода.

Шаг 3. Возле дна котла оборудуется дверка для удаления продуктов горения. Болгаркой из стального листа вырезается прямоугольник, фиксируются петли с запорной ручкой. Прямоугольник и послужит дверкой.

Шаг 4. Сверху на котел крепится дымоходная труба ø10 см. Первые 40-45 см труба должна идти строго горизонтально, после чего пропускается через обменник тепла (последний выполняется в виде металлической емкости с водой).

Шаг 5. Вырезается крышка для котла, в ней проделывается отверстие для воздушного распределителя. Важно, чтобы крышка прилегала к корпусу максимально плотно, иначе через щели будет выходить дым.

Все, теплогенератор длительного горения готов к использованию.

Особенности загрузки топлива и эксплуатации

От простого котла, где полноценное воздухоснабжение необходимо по всему объему сжигания топлива, конструкция длительного горения, как отмечалось ранее, отличается ограниченностью этой подачи. Более того, объем загрузки непосредственно влияет на время горения, поэтому в нашем случае топочная загружается предельно плотно, чтобы не оставалось промежутков.

Обратите внимание! В качестве топлива можно использовать не только дрова, но и опилки, уголь, торф, мусор (исключительно сгораемый) и проч.

Топливо загружается в такой последовательнос ти.

Шаг 1. Снимается верхняя крышка конструкции.

Шаг 2. Извлекается воздушный регулятор.

Шаг 3. Котел загружается топливом по уровень дымоходной трубы.

Шаг 4. Сверху топливо поливается небольшим количеством жидкости для розжига (соляркой, отработанным маслом и проч.).

Шаг 5. Воздушный регулятор устанавливается обратно, сверху надевается крышка.

Шаг 6. Воздушная заслонка открывается до предела.

Шаг 7. Поджигается кусок бумаги, бросается внутрь конструкции. Когда топливо начинает тлеть, воздушная заслонка закрывается.

О том, что началось перманентное горение, можно судить по появившемуся из дымоходной трубы дыму. По мере сжигания топлива труба меньшего диаметра будет опускаться вместе с воздушным регулятором – по этому своеобразному индикатору и можно определить количество оставшегося топлива.

В качестве заключения

Описанные котлы используются не только для , но и при зимнем отоплении хлевов, сараев, теплиц и т. д. Если сборка и монтажные работы были проведены правильно, то прибор будет функционировать экономично и абсолютно безопасно, причем может использоваться твердое топливо любого типа, в том числе бытовой мусор.

Помимо того, котлы не нуждаются в постоянном контроле, необходимо лишь на практике определить промежуток времени между загрузками. При этом стоит помнить, что время горения зависит не только от объема конструкции, но и от типа топлива.

Видео – Котел длительного горения своими руками

ТОП-11 лучших твердотопливных котлов

	Фото	Название	Рейтинг	Цена
Лучшие твердотопливные котлы длительного горения
#1		Stropuva S40U	⭐ 99 / 100
#2		Candle S-18kW	⭐ 98 / 100
Лучший пиролизный твердотопливный котел
#1		Buderus Logano S171-50 W	⭐ 100 / 100
Лучшие классические твердотопливные котлы
#1		ZOTA Optima 20	⭐ 99 / 100
#2		Sime SOLIDA EV 5	⭐ 98 / 100
#3		Protherm Бобер 40 DLO	⭐ 97 / 100 1 - голос
#4		Bosch Solid 2000 B SFU 27	⭐ 96 / 100
#5		Kentatsu ELEGANT-03	⭐ 95 / 100
Лучший двухконтурный твердотопливный котел
#1		Kiturami KRM 30R	⭐ 99 / 100
Лучшие комбинированные твердотопливные котлы
#1		ZOTA Mix 20	⭐ 98 / 100
#2		Теплодар Куппер ПРО 22	⭐ 98 / 100

Stropuva S40U

Модель котла длительного горения Stropuva S40U очень надежная и высокоэкономичная. Для работы котла используется любое твердое топливо любого качества. Данный котел может обогреть до 100 кв.м, подходит для водяных систем теплоснабжения как с естественной, так и с принудительной циркуляцией. Одна закладка дров в котел способна обеспечить работу до 30 часов, 2-е суток на брикетах и до 5-ти суток на угле.

• высокий коэффициент полезного действия — 90%;
• экономия топлива и электричества;
• есть возможность использования различного сырья;
• легок и прост в обслуживании;
• полностью безопасен;
• длительный срок службы.

• выполнен из стали, а не из чугуна;
• яркий окрас.

Твердотопливный котел Stropuva S40U

Candle S-18kW

Цилиндрообразный котел, у которого специфический принцип работы: заложенные дрова или брикеты из дерева горят только сверху. Одна закладка способна тлеть до 7-ми часов. При холодной температуре воздуха в котле можно поддерживать непрерывную работу до 1,5 суток. Имея более 1,5 высоту, котел не загромождает помещение.

• энергонезависим;
• имеет высокий коэффициент полезного действия;
• экономичен;
• компактный.

• высокая стоимость.

Buderus Logano S171-50 W

Модель пиролизного котла Buderus Logano S171-50 W оснащена современной автоматикой, обеспечивает отличный результат управления всеми рабочими моментами. Вырабатывает высокий КПД и потребляет минимум топлива. В объемной загрузочной камере могут поместиться дрова до 58 см. Вместе с улучшенным теплообменником обеспечивает долгий процесс горения и эффективность до 89%.

• наличие инновационной системы управления с множеством встроенных функций;
• экологичен;
• наличие трубчатого теплообменника с коэффициентом до 90%;
• удобный в очистке.

• нужен крепкий пол для установки;
• энергозависимый.

ZOTA Optima 20

Твердотопливный котел, вырабатывающий мощность от 3 до 20 кВт. Способен обогреть помещение от 150 до 200 кв.м, коэффициент (КПД) — 82%. Возможно подключение к теплоснабжению G2. Полная загрузка угля обеспечивает его работу от 68 до 206 часов, пиллетами — от 57 до 174 часов.

• наличие бункера подачи, обеспечивающий длительную работу;
• цифровое управление, обеспечивающее идеально подстроенную работу под определенные условия.

• неидеальная механика;
• энергозависим;
• необходимо внимательно изучать инструкцию.

Sime SOLIDA EV 5

Модель котла SIME SOLIDA EV 5 (Evolution) оборудована увеличенной камерой сгорания, позволяющей использовать обычные дрова, как основной вид топлива. Допустимо использование и угля. Мощность котла зависит напрямую от используемого топлива: на древесине- 41 кВт; на угле — 45 кВт. Время функционирования котла на дровах до 2-х часов, на угле до 4-х часов. Установка котла подходит как для различных систем с циркуляции.

• длительный срок службы;
• удобно загружать и чистить котел.

• для установки нужно усилить пол.

Protherm Бобер 40 DLO

Твердотопливный котел из чугуна мощностью от 18 до 48 кВт. Для обогрева можно использовать дрова и уголь. Теплообменник из чугуна, созданный по технологии GG20, обеспечивает распределение температур в разных его секциях. Оригинальная камера сгорания обеспечивает увеличение площади нагрева теплоносителя. Встроенный контур для охлаждения не дает теплоносителю нагреться свыше 110 градусов.

Твердотопливный котел Protherm Бобер 40 DLO

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

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

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

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

Особенности твердого топлива

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

Почему котел не печь?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Теплообменный регистр

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Примечание: чугун для дымогарных труб вообще непригоден, трескается.

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

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

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

О емкости теплообменника

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

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

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

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

Из чего делать теплообменник?

Чугун как материал для регистра котла современным требованиям не удовлетворяет:

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

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

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

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

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

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

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

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

Циркуляция и котел

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

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

Как ставят котел?

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

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

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

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

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

Выбираем котел

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

Дровяные

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

Дровяной в дом

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

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

О кирпичных котлах

Схема устройства котла “Благо”

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

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

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

О котлах в печи

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

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

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

Обвязка котла

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Дымоходы для котлов

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

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

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

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

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

Видео: пример строительства твердотопливного котла шахтного типа

Выводы

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

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