По удобству эксплуатации котел на твердом топливе длительного горения значительно опережает своего обычного, «недлительного» собрата.
К сожалению, стоит он также намного дороже.
Желая сэкономить, народные умельцы научились делать твердотопливные котлы длительного горения своими руками. Рассмотрим, как соорудить такой агрегат.
Выбираем прототип
Основным недостатком обычных отопительных котлов на твердом топливе длительного горения, как известно, является необходимость постоянно подкладывать все новые порции топлива.
Конечно, рядом с агрегатом можно установить шнековый питатель с большим бункером, который будет подавать топливо автоматически, но тогда котел придется «кормить» только изысканными блюдами – пеллетами (гранулированное топливо) или мелкофракционным углем.
Подумав, инженеры предложили два решения, которые позволяют обеспечить более медленное сгорание топлива:
- пиролиз,
- принцип верхнего горения твердого топлива.
Использование пиролиза
В условиях высоких температур без доступа воздуха древесина начинает тлеть, выделяя при этом горючий газ – это явление и называется пиролизом. Через форсунку газ поступает в отдельную камеру, где и сгорает.
Этапы работы пиролизного котла
На сегодняшний день эта идея является самой прогрессивной, но из-за своей сложности для самостоятельного изготовления котла она не подходит.
Принцип верхнего горения
Впервые эту идею реализовали инженеры компании Stropuva. Их котел мы и возьмем за прототип.
Замысел состоит в следующем:
- Закладка топлива поджигается не снизу, а сверху.
- Вподается в ограниченном объеме и только в зону горения топлива – для этого применен телескопический воздуховод.
Поступающий к топливу воздух предварительно нагревается в специальной камере до температуры 400 градусов, вследствие чего топливо, до которого еще не добрался огонь, начинает выделять пиролизный газ.
Самодельные котлы длительного горения на твердом топливе конструкция
Конечно, сделать телескопический воздуховод своими руками практически невозможно. А без него не получится и камеру предварительного подогрева воздуха применить. Но идею инженеров Stropuva можно реализовать и по-другому.
Итак, рассмотрим, как же сделать твердотопливный котел длительного горения своими руками. Самодельный котел длительного горения будет похожим на шприц, только без отверстия для иглы в нижней части. Топливо укладывается на дно цилиндрического корпуса, а затем прижимается тяжелым стальным блином, играющим роль поршня.
Корпус котла из газового баллона
В его центре просверлено отверстие и тут же приварена труба, выходящая за пределы корпуса. Она похожа на шток, но на самом деле это воздуховод, через который воздух будет поступать к верхней части топлива. Труба-шток выходит наружу сквозь отверстие в плотно закрытой крышке корпуса.
Если в крышке просто проделать отверстие для трубы-штока, то в образовавшийся зазор будет засасываться большое количество воздуха, что приведет к более быстрому сгоранию топлива. Чтобы этого не произошло, на крышку по центру наваривают гильзу, в которой шток будет двигаться, как в направляющей. Чем большей будет длина гильзы, тем большим будет гидравлическое сопротивление в зазоре между ней и штоком и тем меньше «левого» воздуха попадет в камеру сгорания.
Подачу воздуха можно регулировать, установив в верхней части штокообразного воздуховода заслонку.
Дымоход будет подсоединен к верхней части корпуса. Он, разумеется, должен быть выше «поршня».
Как же быть с подогревом воздуха? На нижней стороне блина-поршня мы соорудим несколько каналов, ведущих от центрального отверстия к периферии. За время движения по этим каналам воздух успеет нагреться до требуемой температуры.
По мере сгорания топлива стальной блин будет опускаться все ниже (в прототипе телескопический воздуховод работает также), так что воздух все время будет поступать прямо в зону горения.
Печь со стальным блином
Для удаления золы в нижней части корпуса можно сделать дверцу. Чтобы она не пропускала воздух, проем необходимо оклеить асбестовым шнуром.
Применение массивного диска обеспечивает не только воздухораспределение, но и ряд преимуществ:
- Котел оказался на 50% ниже агрегатов той же мощности, в которых топливо находится в свободном виде (без гнета).
- Полностью исключается обратная тяга, когда воздух в топку начинает поступать из дымохода, а дым вырывается в помещение.
- Объем древесного (пиролизного) газа значительно увеличился.
Материалы и параметры
Рассмотрим по отдельности все части самодельного агрегата.
Корпус
Изготавливается из трубы с внутренним диаметром 300 – 800 мм и толщиной стенки от 4 до 6 мм. Оптимальная высота корпуса – от 3-х до 5-ти диаметров.
Лучше всего корпус котла делать из газового баллона. Его закругленная верхушка является идеальной камерой для дожигания пиролизного газа.
Блин (поршень)
Для свободного перемещения блина внутри котла между ним и стенкой корпуса должен оставаться некоторый зазор.
Оптимальная разность диаметров блина и корпуса составляет 5%, то есть для 500-миллиметрового агрегата следует взять диск диаметром 475 мм.
Рассчитав диаметр, из стального листа толщиной 2,5 мм вырезают круглую заготовку.
В ее центре выполняют отверстие диаметром 50 мм. Сверху на заготовку для веса наваривают согнутый в виде кольца швеллер. Наружный диаметр этого кольца должен быть чуть меньше диаметра заготовки, иначе диск будет заклинивать в корпусе.
К нижней части блина необходимо приварить несколько радиально направленных уголков или швеллеров. Профиль приваривается к диску торцами обеих полок, так что образуется канал, по которому воздух будет двигаться от центрального отверстия. Высота такого канала должна составлять от 40 мм (при минимальном диаметре) до 75 мм (при максимальном).
Если котел имеет в диаметре менее 500 мм, каналы следует слегка изогнуть, увеличивая путь и, соответственно, нагрев воздуха. Причем изгиб нужно делать в сторону естественного вихреобразования: для нашего полушария – по ходу стрелки часов, для противоположного – в обратном направлении.
Для изготовления верхнего кольца необходимо подобрать такой швеллер, чтобы масса диска в результате составила от 3 до 5 кг.
К готовому диску сверху приваривают трубу диаметром 60 мм, так чтобы центральное отверстие оказалось внутри нее.
Человек не может постоянно находиться у отопительного котла и проверять исправность его работы. Для этого устанавливаются специальные приборы, осуществляющие автоматическую регуляцию системы. Группа безопасности котла: принцип работы и правила установки, а также особенности выбора.
О том, как выбрать газовый отопительный котел для частного дома, читайте тут.
А в этой теме https://4air.ru/otopitelnoe-oborudovanie/kotly/ustanovka-gazovogo-kotla-v-chastnom-dome-trebovaniya.html вы узнаете все о правилах и требованиях установки газового котла в частном доме. Запреты и согласования в Горгаз.
Дымоход
Чтобы определить сечение дымохода, необходимо воспользоваться несложной формулой:
А = 1,75 х Т.
Здесь:
- А – площадь сечения дымоотводящего канала, кв. см,
- Т – энергия, выделяемая при сгорании одной закладки топлива, взятая в кВт*ч.
Очевидно, что сечение дымохода будет зависеть от объема камеры сгорания и вида применяемого топлива.
При этом надо учитывать, что теплотворная способность древесины зависит от ее влажности. Полено, высушенное в помещении, будет иметь влажность на уровне 15%, а при хранении в поленнице на открытом воздухе – около 60%. При этом в первом случае теплотворная способность окажется в 2,5 раза выше, чем во втором.
Следует учитывать и то, что при высокой влажности древесный газ выделяется хуже либо вовсе отсутствует.
Водяная рубашка и автоматика
Созданный по описанной выше схеме агрегат можно использовать для воздушного и инфракрасного отопления, но при желании его можно оборудовать водяной рубашкой.
Делается она из трубы большего, чем корпус котла, диаметра и двух колец, навариваемых сверху и снизу.
Отбор тепла с помощью жидкостного теплоносителя следует осуществлять обдуманно, присматриваясь к работе котла.
Дело в том, что из-за понижения температуры в топке котла древесный газ может сгорать не полностью, что приведет к падению КПД агрегата до 60% или ниже. Также будут иметь место следующие нежелательные эффекты:
- Внутри котла будет образовываться большое количество нагара.
- Возрастет объем и образующегося в дымоходе конденсата, который при замерзании (зимой) может даже перекрыть дымоход.
Но опытом установлено, что правильный выбор параметров агрегат данной конструкции способен работать с водяной системой отопления достаточно эффективно.
Надо сказать, что эксплуатация самодельного котла длительного горения с водяной рубашкой требует постоянного участия человека: при каждом изменении температуры на улице приходится менять положение заслонки на воздуховоде. Если упустить момент, то при похолодании теплоноситель может остыть (явление сопровождается падением КПД и образованием большого количества кислотного конденсата), а при потеплении – закипеть. Чтобы автоматизировать работу котла, его можно оснастить механическим устройством на основе биметаллической пластины.
Схема твердотопливного котла верхнего горения
Для изготовления биметаллической пластины можно использовать различные материалы, но наиболее доступными являются нержавейка + бронза или нержавейка + латунь. Из листа нержавейки толщиной 0,5 мм следует вырезать фрагмент в форме трапеции с длиной нижнего основания от 3 до 5 см, а верхнего – от 1 до 1,5 см. Высота трапеции должна составлять 20 – 30 см. Такая же фигура вырезается из латуни (толщина листа – 2 мм) или из бронзы (1 мм).
Далее пластины необходимо скрепить вместе. Такая пластина при изгибании создает усилие в несколько килограмм. Ее необходимо соединить посредством рычажного устройства с заслонкой воздуховода. Настройка системы производится путем изменения соотношения длины плеч рычага.
Из за доступной стоимости газа люди чаще всего выбирают именно газовые котлы для обогрева домов. Двухконтурные газовые котлы для отопления частного дома удобны еще и тем, что в одном корпусе, по сути, совмещено два прибора котел и бойлер. Этапы самостоятельной установки оборудования вы найдете в статье.
Принцип работы водородного котла отопления разберем в этой рубрике.
Розжиг котла
Для розжига древесины или сланца в воздуховод достаточно налить горючей жидкости (подойдет отработанное масло) и бросить спичку или лучину.
Если в котел загружен уголь, то поверх него сначала нужно насыпать древесину, а после ее прогорания – досыпать еще угля, полностью открыв при этом заслонку воздуховода.
Когда агрегат хорошо прогреется (на это уходит полчаса-час), заслонку воздуховода прикрывают до необходимого положения.