Инструкция по самостоятельной сборке разных видов
Стоит рассмотреть другие конструктивные решения, разобрать их сильные стороны, особенности эксплуатации, зависимость их эффективности от топливной камеры и теплообменника.
Разновидности твердотопливных котлов:
- классические;
- пиролизные;
- верхнего либо нижнего горения.
Помимо разных принципов работы нагреватели часто оснащают вспомогательными устройствами: наддувом, автоматической подачей топлива.
Классический котел на дровах
Продолжительное горение происходит за счет режимов:
- ожидания – когда воздух в топку не подается;
- работы – когда по мере остывания теплоносителя автоматически включается наддув.
Подогретый воздух подается снизу, через колосники. Топливо сжигается, отдавая тепло стенкам водяной рубашки и своду с жаротрубным теплообменником.
Продолжительное горение происходит в классическом котле на дровах.
Последовательность и детали сборки:
- корпус – к днищу приваривают боковые и переднюю стенки, свод;
- теплообменник – начинается выше зольника;
- жаровые трубы теплообменника – сходятся в дымоходный патрубок;
- патрубки подачи, обратки, дымохода;
- воздуховод из профильной трубы 60–40 мм с фланцем для вентилятора;
- базальтовый утеплитель – по бокам и сверху бака;
- листы наружной отделки, дверцы – с уплотнением притворов асбестовым шнуром.
С верхним горением топлива
В принцип работы заложено медленное распространение горения сверху вниз. Эффект улучшен ограничением подачи воздуха. Его хватает на поддержку медленного тления – контролируемого сгорания.
Максимальное время 1 закладки – 20–24 часа.
В котле с верхним горением топлива горение распространяется медленно.
Оно напрямую зависит от следующих факторов:
- окружающей температуры;
- энергоэффективности дома;
- сухости дров;
- заданной температуры теплоносителя.
Даже в суровые морозы котел непрерывно работает 8–12 часов, что в 2–3 раза превосходит простые топки. Автоматический режим задается терморегулятором, механически связанным с воздушной заслонкой.
Водяной
Котел может быть сконструирован 2 способами, такими как:
- водяная рубашка вокруг топки;
- теплообменник внутри камеры сгорания.
Водяная рубашка находится вокруг топки.
Нагреватели водяного отопления для безопасной эксплуатации оснащают клапаном сброса избыточного давления, термометром, манометром – если система работает под давлением.
Пиролизный
Производительный, экономичный надежный – в нем используется эффект двойного сжигания: древесины и выделяемого ей газа. Последний тоже сгорает, а не идет в дымоход, как в обычной топке.
Твердотопливный
Большинство котлов практически всеядны: дрова, пеллеты, уголь, древесные отходы.
Стандартная конструкция:
- топка с колосниками – для загрузки топлива;
- заслонки – задают режимы работы, могут управляться автоматикой;
- теплообменник – водяной контур или бак с жаровыми трубами;
- дымоход.
Твердотопливный котел может работать на дровах или угле.
Самый простой твердотопливный вариант – это обычная топка под баком.
Кирпичный
Котел нижнего горения всегда работает в затухающем режиме. Для розжига датчик электроники включает вентилятор. Так поддерживается активное горение, пока теплоноситель не наберет заданной температуры.
Корпус сложен из кирпича, хорошо сохраняет тепло. Но температурное расширение провоцирует растрескивание швов – для сдерживания нужна обвязка железным уголком.
Теплообменник изготовлен из труб, по которым идет горячий дым – конструкция работает эффективнее водяной рубашки. Колосники ставят с наклоном для лучшего горения и оседания золы. Все дверки специальные – для монтажа в кирпичную кладку.
Шахтный
Уникальность конструкции – в вертикальной загрузочной шахте и топке.
Котел работает по принципу нижнего горения:
- Закладка дров поджигается через специальное отверстие.
- Температура в топке предварительно сушит дрова. Прогорая, они оседают под собственным весом.
- Приток кислорода не дает пламени распространяться вверх. Пиролизный газ уходит на дожигание.
Топливо: дрова, пеллеты, отходы древесины, опил, щепа.
Шахтный котел имеет вертикальную загрузочную топку.
Компоненты котла для сборки своими руками:
- Топк. Ее пропорции: высота в 2 раза больше ширины.
- Топливная шахта – размещается сбоку.
- Зольник – находится под шахтой, разделяется колосниками.
- Теплообменник, дымоход, заслонки, дверцы.
Виды твердотопливных котлов
По материалу теплообменника котлы на твердом топливе бывают:
- стальные;
- чугунные.
Чугунные более долговечные, но они очень тяжелые и очень неудобны в обслуживании.
Технологически не возможен выпуск многоканальных чугунных теплообменников, так как чугунные детали могут изготовляться только методом литья. Так же невозможно приварить отдельный элемент теплообменника к чугунной секции. Чугунные теплообменники имеют меньшую площадь теплообмена, а значит и меньший КПД.
Стальной котел на твердом топливе имеет меньший запас прочности. Это обусловлено тепловым расширением стали.
В процессе многолетней работы такого котла такой процесс разрушает структуру теплообменника. Но, как правило, качественные стальные котлы на твердом топливе могут работать не менее 15 лет.
Далее котлы отопления делятся по типу загрузки топлива:
- с ручной загрузкой топлива;
- с автоматической подачей.
Котел с автоматической подачей топлива работает на специальных гранулах, особенностью которых является низкий процент золы, влаги и их сыпучесть.
Последняя особенность позволяет им легко попадать с бункера в горелку котла отопления с помощью специального винтового привода. Полного бункера хватает на 3 – 5 дней беспрерывной работы.
Существуют системы для накапливания гранул в отдельных специально оборудованных больших помещениях.
Туда наполняется топливо в таком количестве, чтобы хватило на целый отопительный сезон. С этого склада организуется подача с помощью шнекового или пневматического привода прямо в котел отопления.
Такое оборудование также имеет функцию автоматической чистки теплообменника и управления всеми процессами с помощью мобильного телефона. Это дает возможность работать системе отопления целый сезон без человеческого вмешательства.
В основном люди могут позволить себе купить твердотопливный котел небольших габаритов с маленькой камерой для загрузки топлива. Они горят на одной загрузке не более 6 часов. Это и есть их недостаток.
Так как мы не можем отлучится с котельной на очень продолжительное время. Их плюс – это сравнительно небольшая цена и маленькие габаритные размеры.
Есть еще один вид котлов на дровах и угле – это котлы – плиты.
Они подходят не только для отопления помещений, но и для готовки пищи. Принцип их работы такой же как и в простых котлах. Они имеют водяной объем, который передает тепло в систему отопления.
Но их особенность, это наличие варочной поверхности на которой и осуществляется готовка пищи. Как правило они могут гореть не боле 4 – 6 часов и имеют небольшую стоимость и небольшие габариты.
Кроме это отметим 4 основные конструкции котлов для дома:
Пеллетные твердотопливные котлы.
Зачастую имеют конструкцию котлов длительного горения, но в нижней дверце расположена специальная пеллетная горелка, на которую, в автоматическом режиме, подаются пеллеты из бункера.
Запаса такого бункера хватает на 2-5 дней. Иногда комплектуются аварийной чугунной решеткой, на которой можно сжигать обычное твердое топливо — дрова или уголь.
Также котлы могут быть одноконтурными и двухконтурные.
Одноконтурный котел – это устройство, которое предназначено лишь для отопления помещения. То есть, для подогрева воды в данном случае вам необходимо будет предусмотреть что-нибудь другое. Конструкция такого устройства состоит из теплоносителя и спирали. Теплоносителем может выступать вода или специальный антифриз.
Твердотопливные двухконтурные котлы отопления в свою очередь имеют две функции, применяясь для отапливания помещения и нагрева воды. Такие устройства имеют в своем составе две спирали. Нагреваясь в котле, вода проходит по трубам по всему помещению, возвращается в котел и оттуда попадает в водопровод.
Требования к монтажу автоматического твердотопливного котла
Несмотря на массу плюсов, твердотопливные котельные установки имеют важные недостатки. В их числе недостаточная пожаробезопасность, поскольку во время сгорания топлива выделяются искры, а окружающий воздух в помещении сильно нагревается.
Чтобы сократить риск воспламенения, необходимо учесть ряд требований по монтажу автоматического агрегата:
- Для любого котла, работающего на твердом топливе, нужно обустраивать специальное помещение — топочную площадью не меньше 7 м².
- В котельной нужно предусмотреть мощную вентиляционную систему, т.к. для бесперебойной работы оборудования нужны большие объемы кислорода. Специалисты рекомендуют предусмотреть диаметр выпускного и впускного отверстия в шахте вентиляции не меньше 100 мм.
- Для отделки стен, напольного покрытия и потолка нужно использовать негорючие материалы (цемент, плитка, штукатурка).
- Котловой агрегат лучше устанавливать в таком месте топочной, чтобы вокруг него оставалось не меньше 50 см свободной площади. В таком случае вы сможете удобно обслуживать и настраивать систему.
Работа агрегата на других видах топлива
В котлы Купер встроены ТЭНы производительностью 6 кВт. Модели, мощность которых превышает 30 кВт, снабжают ТЭНами по 9 кВт. Этот показатель позволяет применять кроме твердого топлива электричество. Ясно, что мощности 6 кВт для отопления дома площадью около 100 «квадратов» не хватит, но чтобы поддерживать температуру теплоносителя ее будет достаточно.
Для управления ТЭНами приобретают панель с датчиками температурного режима, работающую относительно воды и воздуха. Выполнять регулировку ею очень просто, она помогает переключать нагревательные элементы. Панель в комплектацию агрегата не входит, ее следует покупать специально.
Данные котлы могут функционировать как на древесном топливе, так и на газе или пеллетах. Для этого необходимо иметь в распоряжении автоматическое устройство – газовую горелку АГГ мощностью 13, 25 или 40 кВт, а для работы на пеллетах требуется горелка АПГ.
Их монтируют там, где располагается растопочная дверца, которую нужно снять и на освободившееся место врезать газовую горелку. При ее применении потребление газа будет больше, чем у обычного отопительного агрегата.
Основные характеристики
Средняя тепловая мощность составляет 30-50 кВт. Это касается котлов средней категории, но есть также промышленный сегмент, в котором силовой потенциал превышает 100 кВт. Объем камеры составляет примерно 50 см3
Но важно понимать, что это только основная камера – отсек для вторичного сгорания имеет меньшие размеры примерно на 20-30 %. По материалам изготовления ситуация в целом однозначная
Используются либо стальные сплавы с жаропрочными напылениями, либо чугун. К примеру, двухконтурные твердотопливные котлы для отопления частного дома вполне оправданно покупать с чугунным корпусом. В домашних условиях деформировать этот металл затруднительно, а если речь идет о стали, то есть риск, что она лопнет от неправильной эксплуатации котла. Это может произойти на фоне взаимодействия конструкции с повышенными тепловыми нагрузками. В промышленности же, напротив, практичнее использование стали. В случае деформации предприятие сможет починить корпус в штатном режиме, а вот котел из чугуна при серьезном повреждении придется утилизировать.
Особенности твердотопливных котлов длительного горения с водяным контуром
В данную группу входит несколько видов теплогенераторов с различной конструкцией. Некоторые черты являются общими для всех.
Принцип действия
Котловой бак прибора посредством 2 патрубков подсоединяют к системе отопления, в которой циркулирует рабочая среда.
Проходя через гидрорубашку, жидкость усваивает тепло от сжигаемых в камере сгорания дров, угля или иного материала. Затем она по трубам доставляет его в радиаторы, и те нагревают воздух в комнатах.
Продление работы на 1 закладке достигается одним из методов либо их сочетанием:
- увеличением объема топки;
- применением нетрадиционного способа сжигания;
- автоматизацией подачи горючего.
Мощность тепловыделения регулируют с помощью воздушной заслонки. От ее положения зависит количество поступающего в топку кислорода.
Устройство
Основными элементами приборов являются:
- Корпус.
- Камера сгорания (топка) с дымоотводящим патрубком и колосниковой решеткой, на которую кладут дрова, уголь и т.д.
- Ящик для золы (расположен ниже).
- Теплообменник (котловой бак, гидро- или водяная рубашка) в оболочке из минеральной ваты.
- Система автоматики.
Устройство котла длительного горения.
У каждой разновидности есть свои дополнительные элементы, например распределитель воздуха, шнековый питатель и т.д.
В корпусе имеются дверцы для доступа в топку и зольник.
Преимущества
Достоинствами отопителей этого вида являются:
- Продолжительная работа без участия человека. В некоторые модели топливо загружают раз в неделю и даже реже.
- Высокий КПД. Может достигать 94%, тогда как у традиционных котлов этот показатель не превышает 75%.
- Способность обогреть большой дом с несколькими комнатами (при наличии отопительного контура). Прибор без котлового бака поддерживает тепло только в помещении, в котором он установлен.
- Безопасность. В отличие от газа, дрова и уголь не взрываются.
- Автономность. Топливо находится на месте, поэтому прибор не зависит от централизованной сети; некоторые модели не нуждаются и в электричестве.
- Простая установка. Не нужны проект, регистрация в газовом хозяйстве и вызов специалистов для подключения.
- Низкая стоимость и распространенность топлива. Жители богатых лесами районов могут раздобыть его бесплатно.
Регулятор тяги для котлов
Не так давно интенсивность горения дровяных отопителей регулировалась исключительно вручную, путем открывания или закрывания дверцы зольника, откуда происходит подача воздуха в топку за счет естественной тяги дымохода.
Сейчас этим занимается специальное устройство — регулятор тяги для твердотопливных котлов. Хозяину дома только и остается, что выставить желаемую температуру теплоносителя. Вопрос в том, насколько хорошо справляется данный элемент со своими функциями и нужен ли он вообще.
Главную роль в устройстве регулятора играет термостатический элемент, помещенный внутрь цилиндрического корпуса и связанный механически с рычагом и цепочкой, прикрепленной к дверце зольника.
Элемент представляет собой герметичную колбу, наполненную термочувствительной жидкостью, значительно расширяющейся при нагревании. Он находится в том конце корпуса, который вкручивается внутрь водяной рубашки котла и непосредственно контактирует с теплоносителем.
Конструкция изделия от разных производителей может отличаться.
Типовой механический регулятор тяги состоит из следующих элементов:
- Погружная гильза;
- Термостатическая капсула;
- Шток;
- Исполнительный механизм;
- Рычаг;
- Пружина;
- Настроечная рукоятка;
- Цепь.
Функционирует устройство следующим образом:
- жидкость в термостатическом элементе нагревается, контактируя с нагревающимся теплоносителем;
- благодаря расширению рабочей среды в термостатическом элементе, исполнительный механизм перемещает рычаг;
- при перемещении рычага ослабляется цепочка и заслонка начинает закрывать отверстие;
- за счет уменьшения потока воздуха в топку, интенсивность горения топлива снижается;
- теплоноситель остывает и вместе с этим сжимается рабочая среда в термостатическом элементе;
- рычаг перемещается вверх, приоткрывая заслонку;
- регулировка выполняется циклически до полного прогорания топлива, при остывании теплоносителя рычаг поднимает заслонку в верхнее положение.
На торце устройства расположена рукоятка настройки. Она ограничивает ход рычага, определяя крайнее положение воздушной заслонки. Это дает возможность задать определенную температуру теплоносителя, которая будет поддерживаться в автоматическом режиме.
К сожалению, не все котлы пригодны для установки подобного устройства. Потому, прежде чем купить регулятор тяги твердотопливного котла,следует убедиться в том, что Ваш котел пригоден для подобного вида работ и имеет специализированное отверстие для прибора.
Основными плюсами регулятора тяги являются:
- Простота установки;
- Отсутствие необходимости электрического снабжения;
- Простота эксплуатации;
- Регулятор тяги твердотопливного котла, цена которого очень важна, относительно дешев. Это является видимым преимуществом, потому, очень часто выносится как достоинство, благодаря удачному соотношению цены и качества.
Установить регулятор тяги очень просто, для этого просто необходимо следовать небольшой инструкции:
- Необходимо хорошо прогреть котел вручную;
- Вторым шагом будет установка температуры на приборе в 65 градусов по Цельсию;
- Далее стоит измерить температуру жидкости в системе, и когда она достигнет установленной, то есть 65%, прикрепить регулятор, оставив заслонку приоткрытой, с зазором в пару миллиметров.
Следуя этой простой инструкции, можно без труда установить регулятор тяги для твердотопливных котлов, регулируя показатели системы сразу после крепления.
Как растопить котёл
В езде на велосипеде самое сложное не ехать, а начать движение и его закончить. Так и в работе котла — сложнее всего его растопить. Не рассчитывайте, что растопка котла займёт у вас мало времени: вам придётся выделить около часа на эту процедуру.
Топка дровяного котла — ответственное занятие
Начало топки — уборка золы и подготовка котла к работе. После того, как зольник и камера горения очищены, можно переходить к растопке.
Прогрев топки котла и дымохода
Для собственного комфорта и правильного запуска котла в работу требуется прогреть его топку и дымоход. Если отопительный прибор не оборудован принудительной системой дымоудаления, для того чтобы топливо начало гореть, необходимо создать тягу. Образование тяги основано на законе Архимеда: нагретые газы становятся легче и стремятся «всплыть». Для их движения и удаления отопительные приборы, работающие на сжигании топлива, оборудованы дымоходом.
Схема котла. Фото сайта www.viessmann.ru/
Конструкция котла такова, что путь для дыма затруднён: на его дороге встречается теплообменник и сложной формы конвективная поверхность, снижающая скорость движения продуктов сгорания. Да и патрубок дымохода обычно расположен горизонтально, что тоже затрудняет перемещение дыма. Поэтому, если котёл не прогрет, продукты сгорания ищут наиболее простой путь. И чаще всего дым начинает просачиваться в помещение.
В некоторых случаях вертикальную часть дымохода оборудуют подтопком (маленькой топкой, служащей для прогрева дымохода) с дверкой, открыв которую можно сжечь небольшой объём легкогорючего топлива (например, бумаги) непосредственно в самом дымоходе. При использовании подтопка прогревается внутренняя часть дымоходного канала.
Если такой возможности не предусмотрено, то в топку закладывается растопка — скомканная бумага, береста — что-то легко воспламеняемое. Поверх растопки — щепки и лучинки, затем поленья небольшой толщины. Дровами камеру сгорания нужно заполнить не более чем на половину расчётного объёма.
В момент растопки нужно открыть шибер дымохода и клапан поддувала, обеспечив приток воздуха для горения.
Встречаются советы перед началом топки распахнуть в котельной окно, если оно есть: не забывайте, что для физико-химического процесса горения нужен кислород.
Как правильно топить котёл дровами
Для сжигания килограмма дров требуется около 5 кубических метров воздуха. Если приток воздуха в топку котла производится из помещения котельной, то обязательно нужно устроить приточную вентиляцию — особенно, если в котельной нет окон или они герметичные (со стеклопакетами).
После укладки поленьев поджигается растопка. Когда появляется устойчивое горение, дверку топки нужно прикрыть и дать прогореть закладке.
Выход на расчётную мощность
Как только камера сгорания и дымоход достаточно прогрелись, можно переходить к основной стадии работы котла. Для этого следует повторить процесс растопки, используя хорошо горящие материалы. Теперь основная закладка дров производится уже полная, чтобы, согласно инструкции к прибору, заполнить камеру сгорания.
После того как топливо разгорелось, котёл через некоторое время выйдет на расчётную мощность. Теперь процесс горения будет происходить некоторое время самостоятельно. Как долго — зависит от объёма камеры сгорания и принципа работы котла. После того, как закладка дров прогорит, потребуется сделать новую.
Правильно работающий котёл — источник тепла и комфорта в загородном доме
Важно! При растопке не используйте жидкости для розжига или легко воспламеняющиеся бензин, солярку и прочее
Способ проверки перед запуском
Базовых навыков сварки достаточно, чтобы построить котел длительного горения с теплообменником без посторонней помощи.
Подробная инструкция помогает собрать устройство с теплообменником для отопления дома площадью до 100 м2 при шести 7-секционных радиаторах из чугуна и разводке с 2 трубами.
В соответствии со СНиП, перед первым запуском котла выполняют 24-часовую гидравлическую проверку. Для этого:
- запорную арматуру и краны открывают;
- в систему запускают воду;
- давление повышают до уровня 1,3 атм.
Простой метод помогает убедиться, что протечки отсутствуют. Обязательно проверяют участки резьбового соединения и сварные швы. Уровень давления должен сохраняться без изменений. При обнаружении любых неполадок котел отключают от сети отопления и устраняют проблемы.
Особенности двухконтурной системы
Двухконтурные агрегаты работают по принципу таких же комбинированных теплообменников в радиаторных системах. В них камера нагрева воздуха сопрягается с контурами, в которых происходит нагрев воды. То есть если в обычных одноконтурных моделях в первую очередь генерируется тепловая энергия, то двухконтурный твердотопливный котел обеспечивает, по сути, одновременный нагрев и воздуха, и воды. Далее вода циркулирует по каналам отопления или используется для нужд ГВС.
В некотором смысле такое оборудование схоже с бойлерными установками. Но бойлеры ориентированы на работу с газовым топливом или с электричеством. Именно двухконтурные твердотопливные котлы отопления являются редкостью, но их применение себя оправдывает по причине доступности дров, угля или другого сырья такого же типа.
Альтернативное топливо для печи длительного горения
Конечно же наилучшим топливом для пиролизного котла будут сухие поленья. Но, поскольку одна из главных целей установки печи – экономия на обогреве помещения, то вполне подойдут и некоторые другие горючие материалы, постоянно находящиеся под рукой.
Альтернативное топливо для печей длительного горения
Заменить дрова смогут недорогие пеллеты (топливные гранулы), изготовленные из прессованных древесных и сельскохозяйственных отходов, например из шишек, опилок, щепок, шелухи от семечек или лука, а также других экологичных материалов. Уголь также подойдет, однако необходимо учитывать тот факт, что данный вид топлива отдает очень мощный жар. Его можно загружать в печи с толстым стальным корпусом, иначе пиролизная печь быстро придет в негодность.
Выводы: как правильно топить дровами
- Складывайте дрова аккуратно, чтобы они горели равномерно и долго.
- Вовремя закрывайте задвижку для воздуха. К дровам должно попадать минимально необходимое для горения количество воздуха.
- Плотные дрова дольше горят и оставляют больше долготлеющих углей. Лучше всего топить дровами из твердых лиственных пород дерева: клен, орех, береза, вишня, лиственница, бук, дуб, платан, груша, яблоня
- Занесите дрова в дом за 2-3 дня до их розжига и положите в топку за час до розжига.
- Предварительно разогрейте топку с помощью небольшого количества лучин.
- Если у вас камин или печь, применяйте подовое горение.
- Поддерживайте оптимальный режим горения. Если дрова горят слишком сильно, то часть тепла улетает в дымоход, а не остается в помещении.
- Меняйте объем закладки дров в зависимости от уличной температуры.
- Своевременно удаляйте сажу. Сажа является тепловой изоляцией и снижает теплоотдачу отопительного прибора и теплообменника.
- Дрова должны быть максимально сухими.
Дополняйте комментарии своими идеями.
