Виды автоматических котлов
Источник фото: steplo-trend.ru
В зависимости от типа горючего автоматические котлы длительного горения разделяются на такие виды:
- Работающие на пеллетах.
- Угольные теплогенераторы.
- Работающие на древесной щепе.
- Универсальные агрегаты.
Для первой группы используют в качестве топлива пеллеты, которые представляют собой цилиндрические гранулы из древесных отходов. Такие котлы универсальны, поскольку в них можно загружать всевозможные отходы, включая щепу, лузгу подсолнечника, солому и др.
Пеллетное устройство характеризуется полной автоматизацией, поэтому участие человека в его работе требуется не чаще 1-2 раз в 7 дней. При этом такие теплогенераторы демонстрируют следующие достоинства:
- Максимальный процент КПД — до 90%.
- Полная автоматизация. Ее обеспечивает автоматический регулятор тяги для твердотопливных котлов.
- Соответствие экологическим нормам и стандартам.
- Чистота эксплуатации.
К недостаткам варианта относят дороговизну оборудования и обслуживания, а также важность хранения сырья в сухой постройке. В противном случае оно отсыреет
Генераторы на угле и щепе работают по схожему принципу, поскольку они оборудованы аналогичным шнековым механизмом, загружающим топливный материал в соответствующий блок по команде. Отличия затрагивают только конструкцию самого шнека: в угольных системах он более крупный, что способствует высоким показателям КПД.
Для бесперебойной работы угольных систем важно выбирать горючее с правильной влажностью и качеством. Все котлы, работающие на угольном топливе, обладают опцией измельчения сырья, поскольку загруженная древесина может иметь разную фракцию и длину
Для оптимизации размеров между местом хранения топлива и шнеком устанавливается специальный измельчающий нож. Его работа зависит от электрического двигателя.
Существуют и универсальные установки, которые функционируют на любом виде твердого топлива. Т.е. для обогрева домов можно использовать как уголь, так и дрова. Подобная возможность обусловлена наличием дополнительного резервуара для хранения и погрузки поленьев.
За счет сложного исполнения процент эффективности снижается до 80-85%, т.к. агрегат работает в режиме твердотопливного котла.
Современные производители стараются сделать свои установки максимально функциональными и производительными, поэтому отдельные модели способны работать даже на угольной пыли и лузге семечек.
Изготовление шахтного пиролизного котла
Большим спросом сегодня пользуются модифицированные ПК, с высокими КПД, позволяющими сэкономить значительное количество топлива и функционирующие от одного заполнения более суток. Простота конструкции позволяет изготовить котел при наличии даже небольшого опыта сварочных работ.
Чертеж обыкновенного пиролизного котла
Основание для создания эффективного котла Холмова своими руками послужит надежная конструкторская документация: чертежи, спецификации и расчеты, которые сегодня можно найти в интернете.
Алгоритм создания котла своими руками.
- Выполняют основную частью устройства и разделяют его на две камеры, устанавливая перегородки и задвижки, для воздухоподачи.
- На металлический лист переносят схему деталей и вырезают их автогенном.
- Сваривают боковые элементы усиленным швом.
- Между бойлером и топкой в перегородке прорезают 2 отверстия — вверху и снизу около колосника.
- Устанавливают детали топки и обваривают их.
- Крепят задвижку у верхнего отверстия и закрепляют ее.
- Выполняют колосники с нарезкой узких продольных щелей.
- Размещают колосники на металлических уголках (чугунные) или приваривают (стальные).
- Выполняют дверки топки и зольника.
- Устанавливают и обваривают бойлер из труб 25 мм с водяной рубашкой.
- Обустраивают камеру дожига дымогазовой смеси, приварив перегородку рядом с колосником.
- Внизу выполняют отверстие, для установки воздушной трубы 50 мм с глухой заслонкой на выходном конце и множеством отверстий для создания равномерного воздушного потока.
- Топочную камеры изолируют шамотом, а далее она доутепляется базальтовой ватой, что повышает теплоэффективность котлоагрегата.
- Далее выполняют установку изготовленного оборудования, обвязку водяного и дымогазового трактов, монтаж отопления, после чего опрессовку системы.
Изготовление котла длительного горения
Котел
Сделать такую конструкцию в домашних условиях несложно, но для этого потребуются навыки работы со сварочным аппаратом и четкая инструкция.
Этап 1. Подготовка всего необходимого
Для изготовления котла потребуются:
металлическая труба ø30 см и больше с толщиной стенок в 4-5 мм;
- сварочный аппарат;
- листовая сталь толщиной 5 мм (для распределителя);
- болгарка;
- труба ø6 см для подачи кислорода;
- труба ø10 см для вывода дымных газов из конструкции.
После подготовки оборудования и расходных материалов можно приступать к работе.
Этап 2. Сборка конструкции
Последовательность 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.
Труба
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.
Корпус котла и воздушный распределительВоздушный распределительВоздушный распределительДвойные стенки котлаДвойные стенки котлаКотел
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.
ЗольникЗагрузочный лючок для топлива
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).
Труба дымохода
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
Крышка котлаКрышка котла (еще один вариант)
Все, теплогенератор длительного горения готов к использованию.
Правила эксплуатации
Для эффективной работы отопления важно правильно выбирать топливо, учитывая его плотность, влажность, фракцию, и придерживаться рекомендаций по хранению материалов. Необходимо регулярное техобслуживание оборудования, контроль его работы, соблюдение требований к теплоносителю (его коэффициенту жесткости, химическому составу)
Профилактика перегрева
Превышение допустимых значений температуры нагрева теплоносителя и котельного агрегата в течение длительного времени снижает эксплуатационные сроки котельной установки, увеличивает вероятность аварийной ситуации. Контроль параметра нужен для создания комфортных условий в доме, оптимизации расхода топлива. Перегрев предотвращают установкой клапанов безопасности, с помощью дополнительного встроенного теплообменника или аварийного контура.
Превышение температуры нагрева снижает эксплуатационные сроки котельной установки.
Вывод отработанных газов
Соблюдение правил отвода дыма — основное требование безопасной эксплуатации котла. Для этого выбирают трубу круглого сечения с ровной внутренней поверхностью из нержавеющей стали, асбеста.
Котел с верхним горением топлива
На постсоветском пространстве данные теплогенераторы известны в двух разновидностях:
- Прибалтийские агрегаты фирмы «Стропува» (Stropuva) и их производные от других изготовителей.
- Дровяные печи типа «Бубафоня».
Неизвестно, какой из отопителей появился раньше, но печь Бубафоня завоевала широкую популярность как обогреватель для дач, гаражей и прочих зданий с низкими требованиями к эстетике изделия. Чего нельзя сказать о котлах верхнего горения, хотя многие их почему-то считают единственно возможной версией твердотопливных теплогенераторов продолжительного сжигания. В действительности, их единственный козырь все тот же – топливник больших размеров.
В процессе эксплуатации котлов Stropuva проявилось множество недостатков, о чем свидетельствуют и отзывы владельцев на форумах:
- Нельзя подкинуть в топку поленьев, пока не сгорит предыдущая закладка. Физически это возможно, но тогда принцип верхнего сжигания нарушится, пламя охватит все слои топлива.
- При работе на свежих опилках и другом мелком мусоре остатки топлива «зависают» на стенках.
- Эффективность ТТ-котла не слишком высока, поскольку в нем отсутствует теплообменник. Из-за камеры нагрева воздуха и большого топливника для теплообменника не осталось места.
Больше критических недостатков у теплогенератора нет, а кое-что в самодельной версии можно исправить по своему разумению. Например, поставить днище и колосники, организовав зольную камеру. Избавиться от недостатка с догрузкой тоже можно, если поставить между загрузочным и зольным проемом дополнительную дверцу. Данная идея модернизации котла верхнего сжигания принадлежит другому нашему эксперту – Владимиру Сухорукову, о чем он рассказывает в своем видео:
Подготовка материалов
Круглый корпус создает некоторые неудобства в изготовлении, но и квадратным его не сделаешь, — топливо станет «зависать» по углам. Есть проблема и со сборкой телескопической трубы с грузом, так что эту часть лучше взять от печи Бубафоня. Чертеж котла длительного горения, сопоставимого по размерам с классической версией, выглядит так:
Перед тем как сделать котел, подбираем материалы по чертежу:
- труба DN 400 со стенкой 5 мм – на топливник;
- то же, DN 50 – на подачу воздуха и водяные патрубки;
- то же, DN 100 – для дымохода;
- заготовка из листа толщиной 10 мм круглой формы с диаметром 38 см;
- полоса 40 х 4 мм – для распределителей воздуха;
- арматура диаметром 16—20 мм периодического профиля – на колосники;
- базальтовая вата толщиной 3 см и плотностью 100 кг/м³;
- тонколистовой металл с полимерным покрытием.
Выбор материала водяной рубашки зависит от способа ее монтажа, ведь у домашнего мастера вряд ли найдутся в запасе вальцы, способные придать металлу толщиной 3 мм форму цилиндра. Варианты такие (показаны ниже на схеме):
- Схема №1. Взять тонкостенную трубу большего диаметра, хотя найти таковую непросто, а обычная сильно утяжелит котел.
- Схема №2. Два листа металла согнуть в 2 местах под углом 60°, а потом сварить две половинки вместе. Понадобится пресс – листогиб.
- Схема №2 в другом исполнении. Варить рубашку из 6 листов – сегментов на клипсах.
- Схема №3. Сварить прямоугольный короб, отчего увеличится объем котлового бака.
Схему №2 можно реализовать двумя способами – сварить из 2 согнутых половинок или 6 плоских листов
Также понадобится листовой металл 3 мм на обрамление дверок, дно с крышкой и воздушную заслонку.
Тестирование и подключение к системе
Твердотопливный котел для отопления дома готов. Теперь необходимо его проверить. Для этого на один из сгонов накручивается заглушка, а во второй заливается вода. Если через сварные швы вода не проходит, то сварка была проведена на высоком уровне.
Опасаться, что во время работы отопительный агрегат потечет, не стоит. Готовый агрегат подключается к системе отопления загородного дома. То есть, соединяются сгоны с патрубками подачи и обратки теплоносителя.
Монтаж дымохода
Проводится монтаж дымохода
Обратите внимание, что этот элемент прибора должен выходить вертикально вверх. Если так расположить его не удается, то отводов должно быть минимальное количество. В неотапливаемом чердаке его придется утеплить
В неотапливаемом чердаке его придется утеплить.
Первая растопка
Очень важно правильно провести первую топку. При этом нельзя использовать большое количество топлива. Небольшая закладка должна протопить сам агрегат, особенно это касается дымохода
При резком повышении температуры на его стенках может образоваться конденсат, который превратится в деготь, сужая диаметр. А это понижение тяги, которая отвечает за корректную работу отопительного прибора
Небольшая закладка должна протопить сам агрегат, особенно это касается дымохода. При резком повышении температуры на его стенках может образоваться конденсат, который превратится в деготь, сужая диаметр. А это понижение тяги, которая отвечает за корректную работу отопительного прибора.
Регулировка зазора
В процессе топки регулируется зазор в поддувало. Надо найти оптимальный размер, который обеспечит топочную камеру необходимым количеством свежего воздуха (кислорода).
Обязательно обращайте внимание на высоту закладки. Ее верхний край должен располагаться на расстоянии 20 см от внутреннего блина. Это расстояние обеспечит оптимальное сжигание дров или угля
При этом дым и угарные газы беспрепятственно будут выводиться через дымоходную трубу
Это расстояние обеспечит оптимальное сжигание дров или угля. При этом дым и угарные газы беспрепятственно будут выводиться через дымоходную трубу.
Внутренняя конструкция
Твердотопливный котел для отопления частного дома с автоматической загрузкой топлива отличается от полуавтоматов более сложным внутренним устройством. Так, процесс сгорания топлива осуществляется в специальной горелке, а отходы в виде золы постепенно ссыпаются в зольник. С помощью колосников можно топить котел в полуавтоматическом режиме.
Чтобы оборудование работало качественно и без сбоев, нужно подготовить уголь с правильной фракцией. Процедура нагрева теплоносителя выполняется в теплообменнике.
Чтобы продлить срок службы котельной установки, важно грамотно настроить температурный режим на обратке. Если обратка будет холодной, теплообменник подвергнется растрескиванию или сильной деформации
В крупногабаритных системах с длинными контурами размещают 3-ходовые термостатические клапаны, которые будут в автоматическом режиме смешивать горячий теплоноситель с холодным.
Топливо для котлов длительного горения
Потребуются определенные марки мягкого угля с низким уровнем шлакования. Предпочтительнее длиннопламенный уголь с фракцией Т 25 мм. На выставках работа автоматических котлов длительного горения демонстрируется именно на этом типе «черного» топлива. В этом случае получается красивое пламя с большими и длинными языками.
Однако, как только потенциальный покупатель пытается выяснить марку угля, представители компаний уверяют, что котел работает на польском угле, который называется ЭКО-ГОРОШЕК. И заверяют: котел и на нашем угле отработает также красиво, а главное — эффективно и экономно.
На практике дело обстоит иначе:
- котел покупают и устанавливают;
- на местном рынке приобретают доступный уголь без упора на его качество;
- и ожидаемого костра «как на выставке» не получают.
Объясняется все просто. Данный котел не предназначен для работы на абы каком угле. В Польше уголь продается в сортировочных мешочках, уже отсеянный/просеянный с указанием калорийности и нужной фракции, которая подходит для конкретного типа котла. «Сортовой» уголь обойдется дороже (на 20-30%), чем тот, что продается на местном рынке. Однако польский уголь горит ярким пламенем, обладает высоким КПД и отличной теплотворностью.
Определение с параметрами проекта
Точного определения данному понятию нет. Соответствующее оборудование появилось, как ответ на требования потребителей повысить уровень комфорта в процессе эксплуатации, увеличить выработку тепла в расчете на единицу использованных энергетических ресурсов.
Основным недостатком классических котлов является необходимость регулярного добавления топлива в топку. Сложности создают также следующие факторы:
- высокая интенсивность горения;
- сложность оперативной регулировки и контроля этого процесса;
- неполное использование тепла, которое удаляется вместе с дымом через систему вентиляции.
Для поддержания работы обычного котла лучше иметь рядом достаточный запас дров
Разные конструкции
Для решения отмеченных выше задач используют различные решения. Чтобы не закладывать часто новые порции топлива увеличивают размеры топки. Сделать процесс горения равномерным помогает размещение сверху прижимного устройства, дозированная подача воздуха.
Схема типичного котла этого класса
Создать чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками будет проще после подробного изучения стандартной конструкции:
- В начальном положении прижимное устройство (10) находится в верхнем положении.
- Через дверцу (6) в топку загружают крупную партию дров.
- После поджигания происходит регулируемый механическим приводом (16) процесс горения.
- Свежий воздух подается нагнетателем через телескопическую полую внутри штангу. Он распределяется равномерно через прижимной диск (10).
- Подача кислорода сверху обеспечивает постепенное сгорание топлива, слоями.
- Золу после завершения цикла удаляют через нижнюю дверцу (13).
- Для поднятия диска (10) в верхнее положение используют лебедку (2) с электроприводом.
Недостатком данной конструкции является невозможность произвольной закладки дров в топку. Существенное преимущество – повышенная до 24 часов и более длительность одного рабочего цикла.
В следующей конструкции топливо можно подкладывать по мере необходимости. Здесь использована технология пиролиза. Она характерна дозированной подачей кислорода и низкой интенсивностью горения. Тлеющие дрова выделяют горючий газ. Он сгорает в дополнительной камере.
Пиролизный котел
Эта установка полноценно использует топливо. В продуктах сгорания содержится минимальное количество сажи. Сложной является оптимальная регулировка рабочих процессов.
Газовые и дизельные агрегаты лишены упомянутых недостатков по причине простоты дозирования соответствующих видов топлива. Подобный результат можно получить, если использовать специальным образом спрессованные гранулы из отходов деревообработки, шелухи семечек, иного горючего сырья.
Пеллетный котел
В данном варианте гранулы (пеллеты) засыпают в бункер, откуда они подаются шнековым механизмом в топку. Понятно, что такая конструкция позволяет при необходимости быстро увеличивать и уменьшать подачу топлива. Гибкое изменение производительности котла пригодится для оптимизации работы при изменении внешней температуры, подключении дополнительных потребителей. С гранулами не слишком сложно работать при транспортировке, хранении.
Теплообменник для подогрева воды
Повышают эффективность котлов с помощью сложных структур выходных узлов. В таких конструкциях повышается температура теплоносителя. Аналогичные функции выполняют полые стенки корпуса.
Чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками
Прежде чем искать соответствующую документацию, необходимо точнее определиться с конструкцией. Предпочтительной является первая схема твердотопливного котла длительного горения, своими руками ее будет создать проще.
Принципиальная схема котла
Для отопления сравнительно небольшого частного дома с общей площадью 150-250 м. кв. достаточно будет следующих размеров:
Чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками
При высоте чуть более 1,5 метра и ширине около 40 см не сложно будет найти подходящее место для установки. Но надо учитывать необходимость создания технологических проходов для обслуживания. Понадобится свободное пространство сверху для монтажа лебедки и другого оборудования.
Конструкторскую документацию можно создать без соблюдения стандартов
Для реализации частных проектов не обязательно соблюдению ГОСТов. Но чем подробнее получился чертеж твердотопливного котла длительного горения своими руками, тем проще будет исключить ошибки на ранних стадиях.
При удалении большого количества ржавчины перед окраской может понадобиться респиратор
Принцип работы котла длительного горения
В обычных твердотопливных агрегатах, одной закладки хватает на 6-7 часов горения. Соответственно, если в топку не будет добавлена очередная порция ресурсов, температура в помещении сразу же начнет снижаться. Это происходит из-за того, что основное тепло по помещению циркулирует по принципу свободного движения газа. Нагреваясь от пламени, воздух поднимается вверх и выходит наружу.
Теплового ресурса котла длительного горения хватает примерно на 1-2 суток с одной закладки дров. Некоторые модели могут поддерживать тепло до 7 суток.
За счет чего достигается такая экономичность и эффективность?
Схема работы котла
От обычного котла, ТТ котел длительного горения отличается наличием сразу двух камер сгорания. В первой стандартно сгорает само топливо, а во второй — выделившиеся при этом газы.
Большую роль в этом процессе играет своевременная подача кислорода, которую обеспечивает вентилятор.
Такой принцип был реализован сравнительно недавно. В 2000 году литовская компания Stropuva впервые презентовала эту технологию, которая стразу снискала уважение и популярность.
Самодельный котел длительного горения
Сегодня это является наиболее дешевым и практичным способом обогреть загородный дом, там, где не предусмотрена газификация и случаются перебои с электричеством.
Такие агрегаты работают по принципу горения верхнего топлива. Стандартно во всех печах топка располагается внизу, что позволяет забирать с пола холодный воздух, нагревать его и поднимать вверх.
Принцип работы этого котла в чем-то поход на пиролизный. Основное тепло здесь выделяется не от сгорания твердого топлива, а от выделившихся газов в результате этого процесса.
Сам процесс сгорания происходит в закрытом пространстве. Через телескопическую трубу выделившийся газ поступает во вторую камеру, где происходит его полное сгорание и смешивание с холодным воздухом, который подкачивает вентилятор.
ТТ котел длительного горения (схема)
Это беспрерывный процесс, который происходит до тех пор, пока полностью не прогорит топливо. Температура при таком горении достигается очень высокая – около 1200 градусов.
Как уже говорилось выше, в этом котле реализовано две камеры: основная большая и маленькая. В большую камеру закладывается само топливо. Ее объем может достигать 500 куб.дм.
Ресурсом для горения может выступать любое твердое топливо: опилки, угли, дрова, паллеты.
Постоянный приток воздуха осуществляет встроенный вентилятор. Преимуществом этого метода заключается в том, что твердое топливо расходуется крайне медленно.
Это значительно увеличивает экономичность такого отопительного прибора. Почему же так медленно прогорают дрова, по сравнению со стандартной печью?
Суть заключается в том, что прогорает лишь верхний слой, так как воздух нагнетается вентилятором сверху. Причем вентилятор добавляет воздух только после того, как полностью прогорит верхний слой.
На рынке представлено сегодня множество моделей, которые работают по одному и тому же принципу, но, в зависимости от габаритов, материала исполнения, дополнительных опций, имеют разную эффективность и экономичность.
Универсальность топлива
Универсальные ТТ котлы работают абсолютно на любом топливе, что значительно упростит владельцам их эксплуатацию. Более бюджетным вариантом является дровяной ТТ котел длительного горения. Он работает исключительно на дровах и другой вариант топлива в него закладывать нельзя.
Срок службы
Срок службы отопительного оборудования, работающего на газовом топливе, это один из важнейших параметров данных агрегатов и у разных котлов, он различен. Этот параметр варьируется в связи с параметрами, такими как: класс производитель и другие. Например, экономичный газовый котёл премиум класса, «проживёт» дольше своего сородича из среднего класса, который протянет максимум 15 лет
Так же важно как работает ваш котёл, постоянно или с перерывами. Тут может сыграть важную роль АСУ (Автоматические Системы Управления), которые регулируют работу котла, о них поговорим подробнее чуть позже
Так же стоит отметить пункт, которой косвенно затрагивает тему экономии. Как известно горелки в газовых котлах делятся на два типа:
- Вентиляторные или надувные, которые функционируют по принципу смешивания газа с воздухом, прежде чем эта смесь поступит в камеру сгорания.
- Атмосферные, в которых данный процесс происходит природным способом.
Надувная система газового котла с горелкой
Именно в вентиляторных горелках газовоздушная смесь сгорает полностью, что гарантирует повышенный КПД, по сравнению с атмосферными. Так же стоит отметить сравнительную дешевизну в случае ремонта оборудования с горелкой вентиляторного типа. Их облуживание сэкономит вам 25-35%.
