Котлы отопления на твердом топливе – разновидности, принцип работы, какой лучше выбрать

Что потребуется?

Потребуется небольшой набор инструментов, материалов, схемы, эскизы конструкций отопительных котлов.

Инструменты

Вопрос инструментов не настолько важен, как уровень мастерства мастера. Простых навыков начинающего сварщика в гаражной мастерской будет совершенно недостаточно. Уровень требуется выше среднего. Причина требований — работа при высоких температурах, давлении горячей воды. Если сварные швы будут недостаточно качественными, вероятна течь, разрыв.

Потребуются следующие инструменты:

1. Сварочный инверторный аппарат
2. Сварочный полуавтоматический аппарат
3. Угловая шлифмашина
4. Высокоскоростная дрель, набор сверл по металлу
5. Приспособления для фиксации деталей при сварке — струбцины, ваймы
6. Сварочный стол
7. Маска сварщика
8. Пневматический краскопульт

Материалы

Если не уделить должного внимания качеству материалов, изготовленная в результате многочасового труда конструкция не оправдает ожиданий, выйдет из строя после нескольких дней эксплуатации. Чаще появляются течи водяной рубашки, начинает пропускать дым сквозь сварные швы система дымовых оборотов.

Избежать проблем можно только применением качественных материалов:

1. Листовая сталь термостойких марок
2. Бесшовные трубы
3. Строительная арматура
4. Асбестовые листы, уплотнительные шнуры
5. Газовые, водопроводные фитинги, манометры, биметаллические термометры
6. ФОМ-лента
7. Термостойкая краска

Проект

Представлен ряд схем работы, эскизов с размерами наиболее практичных, технологически простых отопительных конструкций.

Твердотопливный котел — схема, основные размерыСхема с размерами простейшего отопительного котла

Выбираем тип твердотопливного котла

Как понять, какой котёл будет оптимальным для обслуживания конкретной системы отопления? Очевидно, следует определиться с видом топлива, требуемой мощностью агрегата и особенностями его конструкции, процесса монтажа и последующей эксплуатации, а также с особенностями подключаемой системы отопления.

Самодельный котёл на твёрдом топливе

Среди материалов, которые можно использовать в качестве твёрдого топлива, наиболее широкое распространение получили:

• уголь;
• торфяные брикеты;
• пеллеты;
• дрова;
• опилки и другие горючие отходы производства.

Виды твёрдого топлива для котлов отопления на фото

Торфяные брикеты Дрова для твердотопливного котла Древесный уголь для твердотопливных отопительных котлов Топливные гранулы для отопительных котлов Древесные топливные брикеты для котлов на твёрдом топливе Евродрова (топливные брикеты для пикника) Брикеты из переработанного мусора Древесные опилки для котлов отопления

С целью повышения рентабельности и эффективности системы отопления можно изготовить универсальный агрегат, который сможет работать с различными видами топлива.

Выбор типа и конструктивного исполнения отопительного котла напрямую зависит от того, каким топливом вы собираетесь пользоваться, требуемой производительности системы отопления, а также места, где он будет установлен. Для самостоятельного изготовления подходят следующие модификации твердотопливных отопительных агрегатов:

Оснащаются стальным или чугунным теплообменником, могут использоваться и для отопления, и для целей горячего водоснабжения. КПД таких котлов составляет около 85%.

Классический котёл на твёрдом топливе

1. Пиролизные

Обеспечивают раздельное сгорание топлива и выделяемых при этом летучих газов, благодаря чему существенно повышается эффективность и, следовательно, экономичность отопительной системы.

Схема пиролизного котла на твердом топливе

1. Пеллетные

Эффективность этой разновидности котлов отопления достигает 90%. Главным их достоинством является высокая степень автоматизации рабочих процессов, а недостатком – сложность конструкции.

Принцип работы пеллетного котла

1. Длительного горения

Способны непрерывно работать на протяжении всего отопительного сезона, требуя загрузки топлива 1 раз в несколько суток, что выгодно отличает их от классических твердотопливных котлов.

Компоновка твердотопливного котла длительного горения

Подготовительный этап

Чертежи котла на дровах своими руками помогают выполнять эту работу. Простое устройство можно собрать собственноручно, не применяя сложное монтажное оборудование. Суть технологии заключается в том, чтобы преобразовать горение древесины в процесс тления.

На схеме котла на дровах видно, что между внутренним и внешним кожухом имеется воздушная прослойка. Снизу поступает поток холодного воздуха. Он нагревается за счет стенок внутреннего кожуха, потом поднимается вверх посредством отверстия, имеющегося во внешнем корпусе. Нагретый воздух отапливает помещение.

До того, как сделать самодельный котел, необходимо подготовить инструменты и материалы, среди которых:

1. Листы металла толщиной 4 –5 миллиметров, либо бочка объемом200 литров, либо корпус от б/у печки.
2. Толстостенная трубная продукция.
3. Металлическая арматура и уголки.
4. Крепежные детали.
5. Сварочное оборудование.
6. Электроды.
7. Зубило и молоток.
8. Болгарка.
9. Дрель.

Способ загрузки топлива

Одним из главных недостатков теплогенераторов длительного горения, работающих посредством угля, древесины, брикетов и паллет является необходимость постоянной подгрузки топлива для стабильной подачи тепла. Современный рынок отопительных устройств предоставляет устройства с ручной или автоматической подачей, обеспечивающейся специальными шнеками. Главным преимуществом котлов автоматической подачи топлива является их автономность: загрузив бункер один раз, котёл будет работать в течение 2–5 дней, в зависимости от размеров резервуара.

Почему тухнет газовый котел

Сильные и слабы стороны

Крупные габариты и сложность выполнения своими руками чертежа твердотопливного котла длительного горения делает благоприятным использование подобных приборов только в крупных коттеджах. Что касается небольших дач, то для них рекомендуется выбирать более экономичные варианты.

Основными достоинствами ТТ котлов длительного горения являются:

• Высокий КПД (около 95%)
• Автономность отопления.
• Экономичность.
• Надежность и долговечность.
• Высокая эффективность.
• Доступность топлива.
• Экологичность.
• Широкий выбор топлива (уголь, дрова, опилки, паллеты).

Имеются также недостатки:

• Большие габариты.
• Необходимость оборудования отдельной котельной.
• Сложное устройство котла длительного горения на дровах.
• Нужда в постоянно обслуживании.

Преимущества самодельных агрегатов:

1. Дешевизна.
2. Универсализм в плане используемого топлива.
3. Возможность последующих доработок с целью увеличения эффективности и добавления мощности.

Сложнее всего – сделать конструкцию цилиндрической: для этого необходимо использовать вальцовочный станок. Если его нет, существует вариант со старыми пропановыми баллонами. Также сгодится любая труба подходящего сечения: толщина металлических стенок должна быть не менее 5 мм. В деревнях привыкли довольствоваться небольшими кирпичными печами, демонстрирующими хорошую эффективность при обогреве одноэтажных домов и дач. Если же требуется отапливать обширный коттедж, то в таком случае потребуется большой запас топлива. Кроме того, не избежать больших перепадов температуры по мере удаления от печи, да и ухаживать за ней намного сложнее, чем за твердотопливным котлом.

Коллекторная обвязка с принудительной циркуляцией

Циркуляционный насос + коллекторы. Это характерное отличие коллекторной системы обвязки.

Насос продвигает по трубам жидкость. К системе отопления подключены коллекторы (так называемые гребенки). Представляют собой патрубки с большим сечением. Имеют один общий вход и несколько выходов для подключения необходимого количества теплоэлементов(например, радиаторы, система теплого пола, полотенцесушитель). Подключаются к подающему и обратному патрубкам системы.

Схемы обвязки отпления

Специфика такого подключения характеризуется отдельной подачей теплоносителя в каждый элемент системы с одинаковой температурой, давлением. Отличается более эффективной регулировкой работы системы обогревательной.

При этом нужно учитывать, что такая обвязка займет много времени, сил, материальных затрат (большой расход труб, финансовые траты).

Выбираем материал теплообменника твердотопливного котла для частного дома

1. Чугунный. Это секционная конструкция и потому каждая отдельная секция может быть легко заменена в случае выхода из строя. Также, такой разборный вариант твердотопливного котла для частного дома удобнее при перевозке, обслуживании, монтаже, в случае починки при разгерметизации. Чистить такие приборы можно реже, так как в процессе эксплуатации чугун покрывается в основном сухой ржавчиной, а влажной коррозии он подвергается намного медленнее, чем сталь. У них выше показатель тепловой инерционности, то есть они дольше греются, но вместе с тем и значительно медленнее остывают. Основным и достаточно серьёзным недостатком считают их неустойчивость к резким сменам температур. Если в горячий, не успевший остыть теплообменник из чугуна попадёт холодная жидкость, такой термический удар может вызвать появление трещин и ваш котел попросту лопнет. Поэтому, нужно быть очень внимательным при использовании и избегать большой температурной разницы между обратной и подающей линиями.
2. Стальной. Это цельный моноблок собранный и сваренный в промышленных условиях. Такой твердотопливный котёл для частного дома не разбирается, поэтому с очищением и обслуживанием могут возникнуть ряд проблем, хотя специалисты с ними вполне справляются. Стали не страшны, как чугуну, температурные перепады — это металл значительно эластичней, потому выдерживает даже подпитку холодной водой в обратную линию. Благодаря такой стойкости к термическим ударам в оборудовании со стальными теплообменниками широко используется автоматика. Несмотря на то, что температурные перепады переносятся хорошо, злоупотреблять ими всё-таки не стоит. Ведь если они большие и происходят достаточно часто, то могут появиться в местах, ослабленных сваркой трещины. При повреждениях, проедающей стенки ржавчине, большом отложении солей, прогорании весь аппарат приходит в негодность, так как заварить его скорее всего не получится и тут нет секций, которые можно легко заменить. Что касается самой работы, такие твердотопливные котлы быстрее нагреваются, но и остывают тоже за меньшее количество времени.

Монтаж котла – этапы работ

С чего начать, как установить твердотопливный котел, чтобы соблюсти все нормы и правила? Давайте смотреть вместе.

Предварительная топка

Во-первых, после того, как вы привезли теплогенератор из сервисного центра или магазина, нужно сделать контрольную протопку на улице. Котловое оборудование в конце цикла производства покрывают краской, маслом и прочими консервантами. При топке все эти вещества выдают такой запах и чад, что впору задохнуться. А потому первая топка — всегда на улице.

Достаточно установить один или два сегмента трубы на дымовой патрубок, чтобы появилась небольшая тяга. Ее хватит, чтобы произвести процедуру предварительной топки.

Место для установки котла

Далее, у вас должно быть готово место, куда будет производиться установка твердотопливного котла. Естественно, что установка котлов на твердом топливе запрещается в неприспособленные для этого помещения. Нельзя поставить котел на кухне или в прихожей. И хотя такое требование есть, наши сограждане умудряются его регулярно нарушать.

Приходилось видеть ТТ котлы, установленные в коридорах, кухнях и даже просто под деревянной лестницей на второй этаж. После такого становится немного жаль, что установка котлов на твердом топливе не регламентируется также жестко, как установка газовых котлов.

Требования к месту установки ТТ котла такие же, как и при установке камина или печи. Те же нормы по расстояниям до ограждающих конструкций из горючих материалов и по их защите.

Подключение к дымоходу

Подключение котла на твердом топливе к дымоходу производится по той же схеме, что и обычной дровяной печи или камина.

С той лишь разницей, что если вы используете в качестве топлива уголь, то отступать от требований производителя или заменять какие-либо детали дымохода на менее жаростойкие нельзя.

То же самое касается и деталей котла, особенно, колосников и защиты труб в трубчатых теплообменниках.

Подключение котла на твердом топливе к дымоходу показано на схеме:

Один момент. Если вы ставите котел длительного горения, то будьте готовы к довольно большому количеству конденсата в дымоходе. Для его удаления стоит предусмотреть сливной кран в тройнике с выводом сразу в канализацию.

Хранение запаса топлива

Этот вопрос тоже имеет свои особенности. Например, установка твердотопливного котла на пеллетах, потребует места для бункера, который может располагаться как рядом с теплогенератором, так и поверх него.

Также потребуется место для хранения топлива в доме, если вы будете топить свой ТТ котел дровами или брикетами. Количество топлива на 1-2 топки всегда должно быть под рукой.

А вот уголь или опилки в любом случае будут заноситься в котельную извне сразу перед топкой. И это потребует продуманного подхода к организации пространства перед топочной дверцей или люком котла.

Схема монтажа твердотопливного котла отопления в котельной:

Как видите, схема монтажа твердотопливного котла отопления подразумевает не только собственно установку теплового агрегата, но и всех его сервисных дополнений – топливных бункеров, узла обвязки, группы безопасности котла и автоматических средств управления котлом.

Обвязка котла

Что касается этого вопроса, то обвязка котла на твердом топливе производится элементарно и практически ничем не отличается от таких же работ при установке других теплогенераторов.

Некоторые особенности

Конфигурация котла, его характеристики, чертежи будут зависеть от многих факторов:

• Материала. Подойдет обычная сталь (лист), но лучше всего – жароустойчивая нержавейка или чугун.
• Возможности хорошей обработки стали, надежного соединения деталей конструкции. Обычно для этого используют в основном болгарку, газовый резак и электросварку.
• Вида, характеристик топлива (жидкое или твердое). Сталь должна выдерживать высокие температуры, не деформироваться, не плавиться под их воздействием. Выдерживать внутреннее давление паров и газов без разрывов и трещин.
• Правильного расчета способа циркуляции теплоносителя. Будет ли она естественной ( за счет правильной манипуляции диаметрами труб, их наклоном, высоты бака и прочего) или принудительной (с использованием в схеме  насоса).
• Учета давления паров, использования клапанов для сброски излишек газов, конденсата (монтаж обратки).

Правила обустройства котельной

Рекомендуется оклеить пол керамической плиткой, а стены выложить из огнеупорного кирпича. Такая мера уменьшит вероятность пожара.

Пол с деревянным или иным горючим покрытием в радиусе 1,2 м от центра топочной дверцы котла защищают настилом из стали толщиной 1,2 мм на теплоизоляционной подложке из асбеста или базальтового картона.

Стены покрывают огнестойкой штукатуркой, например, на основе вермикулита. Толщина слоя – 25 мм.

Между отопителем и стенами выдерживают следующие расстояния:

• со стороны топочной дверцы – 2 м;
• по бокам и сзади – 0,8 м.

В котельной устраивают дежурное и аварийное освещение. На случай разгерметизации контура ее оборудуют подключенным к канализации трапом или приямком глубиной 0,5 м.

Стены котельной желательно выложить из кирпича.

При мощности теплогенератора до 30 кВт дрова и уголь разрешается хранить возле котельной в ящиках из огнеупорного материала. Минимальное расстояние до топки – 1 м.

1 Виды и принцип работы

Не стоит думать, что справиться с поставленной задачей сможет только высококвалифицированный специалист, ведь если не выбирать слишком сложные конструкции, к исполнению которых выдвигается ряд высокотехнологических требований, то сделать твердотопливный котел сверхдлительного горения своими руками сумеет даже простой любитель. При этом выбор конструкции самодельного котла будет напрямую зависеть от того, насколько производительным он запланирован, а также в каком именно помещении его собирается устанавливать мастер.

Огромную роль в этом вопросе играет и тип твердого топлива, поэтому хозяин должен заблаговременно обдумать, чем именно он будет топить после завершения всех работ. В основной перечень входят следующие виды топлива:

• древесный или каменный уголь;
• брикеты из торфа;
• пеллеты (биологическое топливо в виде прессованных гранул);
• дрова и опилки;
• горючие отходы любого производства.

Детально проанализировав, какое именно топливо будет оптимальным для отопления, можно приступать к выбору соответствующего типа и схемы конструкции отопительного прибора. Для изготовления твердотопливных котлов своими руками в абсолютном большинстве случаев выбираются такие модели:

• Классический тип, который прекрасно подходит не только для отопления помещений, но и для нагрева воды с последующим ее распределением по системе водоснабжения. Отличительная характеристика такой конструкции заключается в использовании теплообменника, выполненного из стали или чугуна, и в крайне высоком уровне коэффициента полезного действия, достигающего 85 процентов.
• Пиролизный тип, характеризующийся высокой производительностью и экономичностью в применении за счет отделения продуктов горения от продуцируемых ими летучих газов, что отражается и на конструкции, делая ее в конечном результате более сложной.
• Пеллетный тип, который является наиболее эффективным (КПД устройства составляет не менее 90 процентов) и, как следствие, самым сложным в конструировании и изготовлении, поэтому начинающим мастерам-любителям за него лучше не браться.
• Котел длительного и сверхдлительного горения выполняется таким образом, чтобы в итоге могла обеспечиваться фактически беспрерывная его работа с дозагрузкой топлива не чаще одного раза в течение нескольких дней.

Построение чертежа твердотопливного котла и сооружение по нему самодельной конструкции не представляет собой ничего сложного, если понимать его принцип работы. Базируется он на таких элементарных понятиях:

• В камеру сгорания помещается топливо, а чем она объемнее, тем большее количество сырья понадобится для отопления, правда, и эффект от ее использования окажется более продолжительным.
• В процессе горения заложенные продукты будут выделять летучие газы, которые имеют свойство подниматься в верхнюю часть конструкции и выходить наружу через дымоход.
• По мере прохождения в сторону дымохода выделяемые продукты горения, обладающие высокими температурами, способствуют нагреванию воды или любого другого теплового агента, задействованного в системе.
• Главное свойство нагретого до высоких температур агента заключается в том, что он поднимается наверх, автоматически вытесняя холодную часть и продвигаясь таким образом по всей системе, делая круг и возвращаясь на исходные позиции по мере остывания.

Обычно теплового ресурса в таких устройствах хватает только на 5-8 часов (длительность напрямую зависит от объема топки), после чего система начинает остывать (к слову, происходит это очень быстро), поэтому приходится вновь подбрасывать топливо. Если же хочется как можно меньше возиться с добавлением дров, угля или прессованных брикетов, то стоит задуматься об установке котла длительного горения.

Особенности обвязки – как подключить правильно

При обвязке дровяного котла между агрегатом и расширительным бачком рекомендуется установка предохранительных линий на входе и выходе, причем располагать их рекомендуется вблизи водонагревателя. Соединение котла с расширительным баком нужно проводить наиболее коротким путем, при этом не допускается врезание кранов или предохранительных клапанов.

На каждой схеме подключения твердотопливного котла имеется точка, определяющая расстояние между расширительным баком и верхней точкой отопительной системы. Если отсутствует возможность поднять бак на такую высоту, необходимо врезать насос для принудительной циркуляции теплоносителя в прямой отрезок трубы. Несоблюдение этого правила может стать причиной засасывания воздуха в верхние батареи отопления.

Установка циркуляционного насоса должна проводиться на обратной трубе в непосредственной близости к отопительному котлу. В этом случае перебои в электропитании не повлияют на эффективность работы системы отопления. Для монтажа насоса требуется дополнительный обводной путь, позволяющий отключать насос при необходимости, а обвод перекрывать с помощью специальных кранов.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод: в основе любой системы лежит вытеснение холодного теплоносителя наиболее горячим. А вот эффективность этого процесса является залогом качества сборки всего контура отопления и устройства твердотопливного котла.

Как правильно установить приточно-вытяжную вентиляцию

Есть несколько объективных причин, по которым вентиляция в котельном помещении необходима:

• подача в котел достаточного количества кислорода для поддержания процесса горения;
• вывод за пределы помещения угарных газов, случайным образом попавших в помещение из топки;
• компенсация использованного в процессе горения количества воздуха.

Обратите внимание, что для сгорания 1 кг дров понадобится 4,6 м3 воздуха, а сжигание угля требует порядка 8-9 м3, исходя из качества топлива.

1. Отверстия для притока и оттока воздуха должны быть расположены в разных сторонах котельной. Приточное отверстие делают в нижней части стены как можно ближе к теплогенератору, а вытяжное – под потолком.
2. Если котел оборудован дымососом или нагнетающим вентилятором, вытяжку рядом с ним располагать не стоит (прочитайте: “Как выбрать дымосос для твердотопливного котла – виды, различия”). В противном случае произойдет переворот тяги, и вытяжное отверстие станет приточным.
3. Если дверь из жилого дома выходит в топочную, то в полотне желательно встроить решетку приточного отверстия. Поступающий в котел теплый воздух улучшит процесс сгорания топлива.
4. Размер вытяжного отверстия должен быть меньше приточного, поскольку большая часть поступающего воздуха вступает в термохимическую реакцию и выходит наружу по дымоходу в виде CO₂.

Рассчитать необходимый размер вытяжки можно, если мощность котла умножить на 8 – получим площадь отверстия в см2.

Материал изготовления

Для производства отопительных аппаратов используется сталь или чугун. Каждый из материалов обладает определенными достоинствами и недостатками.

Стальной древесный или угольный котёл отличается следующими преимуществами:

• Устойчивость к перегреву
• Дверца загрузочной камеры снабжена водоохлаждающим контуром
• Змеевик для охлаждения установлен внутри и снабжен термостатическим краном для подачи холодной воды в случае перегрева
• Поворотные колосники снабжены механическим управлением, что позволяет не открывать дверцу для чистки

Главный недостаток агрегатов в том, что отопительные котлы из стали являются сварными конструкциями. Места швов — это слабые элементы системы. Второй минус — пониженная антикоррозийная устойчивость.

Котлы длительного горения полностью автоматизированы

Преимущества чугунного аппарата:

• Конструкция собирается вручную, все элементы стянуты между собой шпильками
• Не боится коррозии
• Имеет повышенную теплоотдачу

Из недостатков чугунных конструкций выделяется хрупкость, несовершенная система охлаждения, когда горячая вода спускается в канализацию, механическая чистка. Чугунные котлы отопления на твердом топливе оснащаются дверцей, которая имеет теплоизоляционную прослойку.

Что нужно помнить при выборе котла, работающего на твёрдом топливе?

Котлы, выполненные из чугуна, обладают повышенной надёжностью в сравнении со стальными аналогами. Кроме того, принцип их работы заключается в том, что в случае выхода из строя одной из секций теплообменника, её можно заменить новой. Однако, устройство чугунного теплообменника затрудняет его чистку, однако использование сухих типов качественного топлива способствует снижению интенсивности чистки, что особенно актуально для частного дома, в котором используется теплогенератор длительного горения.

Стальной твердотопливный котёл для дачи отличается простотой конструкции, однако, требует более частой чистки, а также обеспечения дополнительных мер безопасности. Однако современный рынок позволяет клиентам выбрать теплогенератор, отличающийся высокими техническими характеристиками, вне зависимости от материала, из которого изготовлен котёл

Для обеспечения стабильной работы важно соблюдать все правила эксплуатации, прописанные в инструкции

Правила при расчете мощности

По отношению к твердотопливным устройствам действуют те же принципы, что и при расчете показателей для котлов, работающих на газе. Применяется следующая формула: чтобы отопить 10 квадратных метров площади, необходим один киловатт мощности котла, при этом высота потолков составляет не более трех метров.

Например, если предстоит обогревать здание, площадь которого составляет 150 метров квадратных, нужно установить котел, мощность которого равняется 15 кВт.

При определении мощности учитывается также степень теплоизолированности помещения. Если у здания хороший тепловой контур, применяется коэффициент 40. При недостаточно высоком уровне утепления — шестьдесят.

Так, когда потолки достигают высоты в 2,5 метра, при коэффициенте 40 формула будет выглядеть таким образом: 150×2,5×40=15 кВт. Если коэффициент равен шестидесяти, получится другой результат: 150×2,5×60=22,5 кВт.

Кроме того, если твердотопливный котел решено использовать не только для отопления, но и чтобы греть воду, его проектная мощность увеличивается еще на 50%. Получение горячей воды потребует значительной мощности котла.

Внешний вид твердотопливного котла Купер Практик-8 и принципиальная схема его работы. Котёл расчитан на установку в помещениях площадью 40−80м2.