Отсутствие централизованного газоснабжения осложняет жизнь домовладельца: зимой греться придется дровами или углем, которые постоянно нужно подкладывать.
Но есть у этой ситуации и положительная сторона: теплогенератор имеет простейшую конструкцию, поэтому его легко можно сделать самостоятельно.
При этом пользователь не только экономит значительную сумму, но и получает агрегат, максимально соответствующий его потребностям. Как делается твердотопливный котел своими руками, и какие идеи можно позаимствовать у заводских моделей?
Принцип работы
В общих чертах принцип действия котла на твердом топливе выглядит так:
- В специальную камеру, именуемую топкой, помещаются дрова, уголь и тому подобное топливо.
- Загруженное топливо поджигается. Процесс его сжигания в разных котлах может иметь некоторые особенности, но суть всегда остается неизменной: происходит реакция окисления органических молекул с выделением большого количества тепла. Скорость горения, а соответственно и мощность теплообразования, будет зависеть от количества поступающего в топку воздуха. Его можно регулировать при помощи подвижной заслонки, установленной на воздухозаборнике (поддувале).
- Образующееся при сгорании топлива тепло, как и тепло отходящих дымовых газов, нагревает содержимое специального резервуара – теплообменника. Через входной и выходной патрубки теплообменник подсоединяется к отопительному контуру и становится, таким образом, его частью. Нагретая в теплообменнике среда за счет конвекции или работы насоса поступает в отопительный контур, распределяя по нему тепловую энергию.
Котел длительного горения принцип работы
Образующийся при сгорании топлива дым за счет конвекции удаляется через вертикальную трубу – дымоход.
Котел твердотопливный длительного горения своими руками чертежи, схема, варианты конструкции
Существует множество разновидностей таких теплогенераторов. Мы остановимся на нескольких основных видах:
Классический котел прямого горения
Конструкцию этого котла можно назвать бесхитростной. Устроен он так же, как и традиционная русская печь.
Топка – это просто камера, а топливо поджигается и сгорает обычным способом, как, например, в костре.
Классический котел прост в изготовлении, но у него есть существенный недостаток: топливо сгорает слишком быстро – через каждые 4 часа приходится подкладывать новую порцию. Улучшить ситуацию можно несколькими способами:
Ограничить с помощью заслонки поступление воздуха, так чтобы топливо не горело, а медленно тлело
Этот вариант крайне нерационален:
- Окисление топлива становится неполным, вследствие чего дым содержит большое количество сажи, угарного газа (относится к вредным выбросам) и различных ядовитых веществ.
- Из-за низкой температуры выхлопа образуется большое количество конденсата, насыщенного вышеупомянутыми токсинами.
- КПД котла значительно понижается.
Оборудовать систему отопления тепловым аккумулятором
Это объемистый резервуар, в котором хранится запас перегретого теплоносителя. Дрова в котле будут сгорать быстро, но произведенное при этом тепло не вылетит в трубу, а останется в теплоаккумуляторе, так же как оно остается в кирпичных стенках русской печи. Следовательно, топить котел нужно будет реже.
Оборудовать котел системой автоматики с принудительной подачей воздуха
Идея в следующем:
- после выработки достаточного количества тепла (отслеживается по температуре теплоносителя) автоматика полностью перекрывает заслонку,
- пламя гаснет и котел, можно сказать, выключается,
- при охлаждении теплоносителя автоматика открывает заслонку и запускает вентилятор, который раздувает огонь в топке.
Котел с наддувом
Блок автоматики с вентилятором можно приобрести в магазине. Единственный недостаток такого решения – зависимость от электроснабжения.
Котел с верхним горением
В таком отопителе топливо укладывается в виде колонны и поджигается сверху. В направлении сверху вниз пламя движется гораздо менее охотно, чем снизу вверх, поэтому закладка горит дольше. К тому же для предотвращения быстрого распространения огня воздух подается точно в зону горения.
Теплогенератор с верхним горением достаточно сложен в устройстве, но существует его упрощенная разновидность, доступная для самостоятельного изготовления. Это так называемая печь «Бубафоня», конструкция которой была разработана Афанасием Бубякиным.
Проблема в том, что при наличии водяной рубашки характеристики этого агрегата сильно падают (низкий КПД, печь сильно коптит), поэтому использовать его в качестве котла нерационально.
Газогенераторный (пиролизный) котел
Подвергнутые воздействию высокой температуры молекулы органического топлива (биополимеры) частично распадаются на различные газообразные вещества (древесный газ), многие из которых могут гореть. Такой распад называют пиролизом. При обычном горении эта смесь газов большей частью выбрасывается в дымоход. В газогенераторном котле она отводится в отдельную камеру (камера дожигания), где и сгорает.
Такой котел имеет ряд достоинств (высокий КПД, длительная работа на одной закладке и пр.), но он сложен в изготовлении, требует применения специальных катализаторов и нуждается в принудительной подаче воздуха.
Схема газогенераторного котла
Можно изготовить упрощенный вариант по типу печей «Профессор Бутаков», «Breneran» и «Bullerjan», у которых в верхней части топки имеется подобие камеры дожигания.
Но такие агрегаты, во-первых, рассчитаны на эксплуатацию в режиме тления, о недостатках которого мы говорили выше, а во-вторых, как и «Бубафоня», сильно теряют в характеристиках при отборе теплоты водой, то есть при использовании в качестве котла.
Итак, наиболее подходящим для самостоятельного изготовления является классический котел, который при наличии в доме электроснабжения можно оборудовать автоматикой с наддувным вентилятором.
Газовые котлы Бакси с автоматикой приобретают в нашей стране часто. Надежность оборудования и цена главные составляющие успеха у потребителя. Котел Бакси инструкция по применению и устройство агрегата.
Принцип работы термостата для котла отопления разберем тут.
Думаете, что дровяное отопление уже изжило себя? Котлы длительного горения для дома на дровах экономичное и эффективное решение при отсутствии коммуникаций. Здесь https://4air.ru/otopitelnoe-oborudovanie/kotly/dlitelnogo-goreniya-na-drovax-dlya-doma.html рассмотрим виды котлов и особенности эксплуатации.
Схема котла
Самодельный отопитель будет иметь такую конструкцию:
- Топка – «коробка» глубиной 460 мм, шириной 360 мм и высотой 750 мм с общим объемом 112 л. Объем топливной загрузки для такой камеры сгорания составляет 83 л (весь объем топки заполнять нельзя), Что позволит котлу развивать мощность до 22 – 24 кВт.
- Днище топки – решетка из уголка, на которую будут укладываться дрова (через нее в камеру будет поступать воздух).
- Под решеткой должен быть отсек высотой 150 мм для сбора золы.
- Теплообменник объемом 50 л большей частью расположен над топкой, но нижняя его часть охватывает ее с 3-х сторон в виде водяной рубашки толщиной 20 мм.
- Подсоединенная к верхней части топки вертикальная дымоотводящая труба и горизонтальные жаровые трубы располагаются внутри теплообменника.
- Топка и зольник закрыты герметичными дверцами, а забор воздуха осуществляется через трубу, в которой установлен вентилятор и гравитационная заслонка. Как только вентилятор выключается, заслонка под собственным весом опускается и полностью перекрывает воздухозаборник. Как только термодатчик зафиксирует снижение температуры теплоносителя до заданного пользователем уровня, контроллер включит вентилятор, поток воздуха откроет заслонку и в топке разгорится огонь. Периодическое «отключение»котла в сочетании с увеличенным объемом топки позволяет продлить работу на одной загрузке топлива до 10 – 12 часов на дровах и до 24-х часов на угле. Хорошо зарекомендовала себя автоматика польской компании KG Elektronik: контроллер с термодатчиком – модель SP-05, вентилятор – модель DP-02.
Чертеж котла на твердом топливе
Топка и теплообменник окутываются базальтовой ватой (теплоизоляция) и помещаются в корпус.
Процесс изготовления
Первым делом надо подготовить все необходимые заготовки:
- Стальные листы толщиной 4 – 5 мм для изготовления топки. Наилучшим образом подходит легированная сталь жаропрочных марок 12Х1МФ или 12ХМ (с добавками хрома и молибдена), но варить ее нужно в среде аргона, поэтому понадобятся услуги профессионального сварщика. Если же вы решите сделать топку из конструкционной стали (без легирующих добавок), то следует применять низкоуглеродистые марки, например, Сталь 20, так как высокоуглеродистые от воздействия высокой температуры могут утратить пластичность (происходит их закалка).
- Тонколистовая сталь толщиной 0,3 – 0,5 мм, окрашенная полимерным составом (декоративная обшивка).
- 4-миллиметровые листы конструкционной стали для корпуса.
- Уголок 50х4 мм, из которого будет набираться колосниковая решетка.
- Труба Ду50 (жаровые трубы внутри теплообменника и патрубки для подключения отопительной системы).
- Труба Ду150 (патрубок для присоединения дымохода).
- Труба прямоугольная 60х40 (воздухозаборник).
- Стальная полоса 20х3 мм.
- Базальтовая вата толщиной 20 мм (плотность – 100 кг/куб. м).
- Асбестовый шнур для герметизации проемов.
- Ручки для дверок заводского изготовления.
Сварку деталей следует выполнять электродами МР-3С или АНО-21.
Теплообменник для твердотопливного котла своими руками
Сначала из двух боковых, одной задней и одной верхней стенок собирается топка. Швы между стенками выполняются с полным проваром (они должны быть герметичными). Снизу к топке с 3-х сторон горизонтально приваривается стальная полоса 20х3 мм, которая будет служить днищем водяной рубашки.
Далее к боковым и задней стенкам топки нужно торцами приварить в произвольном порядке короткие отрезки трубы небольшого диаметра – так называемые клипсы, которые обеспечат жесткость конструкции теплообменника.
Теперь к полосе-днищу можно приварить наружные стенки теплообменника с предварительно выполненными отверстиями под клипсы. Длина клипс должна быть такой, чтобы они слегка выступали за наружные стенки, к котором их нужно приварить герметичным швом.
Самодельный котел из листового металла
В передней и задней стенках теплообменника над топкой вырезаются соосные отверстия, в которые ввариваются жаровые трубы.
Остается приварить к теплообменнику патрубки для соединения с контуром отопительной системы.
Сборка котла
Агрегат нужно собирать в следующей последовательности:
- Сначала изготавливают корпус, прихватив короткими швами к его днищу боковые стенки и обрамления проемов. Нижним обрамлением проема зольника служит само днище корпуса.
- Изнутри к корпусу приваривают уголки, на которых будет укладываться решетчатый поддон топки (колосниковая решетка).
- Теперь нужно приварить саму решетку. Уголки, из которых она состоит, нужно приварить наружным углом вниз, так чтобы поступающий снизу воздух равномерно распределялся двумя наклонными поверхностями каждого уголка.
- Далее к уголкам, на которых уложена колосниковая решетка, приваривают топку с теплообменником.
- Дверцы топки и зольника вырезаются из стального листа. Изнутри они обрамляются стальной полосой, уложенной в два ряда, между которыми нужно уложить асбестовый шнур.
Далее приваривают дымоотводящий патрубок и воздуховод с фланцем для установки вентилятора. Воздуховод заводится внутрь котла через отверстие посредине задней стенки чуть ниже колосниковой решетки.
Теперь надо приварить к корпусу котла ответные части петель дверок и несколько кронштейнов шириной 20 мм, к которым будет крепиться обшивка.
Теплообменник нужно обложить с трех сторон и сверху базальтовой ватой, которая стягивается шнуром.
Поскольку утеплитель будет контактировать с горячими поверхностями, он не должен содержать фенол-формальдегидного связующего и других веществ, испускающих при нагреве токсичные летучие вещества.
При помощи шурупов к кронштейнам прикручивается обшивка.
Сверху на теплогенератор устанавливается контроллер автоматики, а к фланцу воздуховода прикручивается вентилятор.
Температурный сенсор нужно поместить под базальтовую вату, так чтобы он контактировал с задней стенкой теплообменника.
При желании котел можно оборудовать вторым контуром, позволяющим эксплуатировать его в качестве водонагревателя.
Контур имеет вид медной трубки диаметром около 12 мм и длиной 10 м, намотанной внутри теплообменника на жаровые трубы и выведенной наружу через заднюю стенку.
Минус котла на твердом топливе в том, что стоит он весьма недешево. Твердотопливные котлы длительного горения своими руками хороший способ, чтобы избежать затрат.
В каких случаях необходим расширительный бак для отопления, вы узнаете в этой теме.