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.
Процесс сборки
Процесс создания котла включает несколько этапов. При изготовлении каждого элемента стоит учитывать особые условия эксплуатации изготавливаемого изделия.
Устройство подачи воздуха
Отрезаем от толстостенной трубы диаметром 100 мм отрезок, длина которого будет равна высоте топки. К нижней части привариваем болт. Из стального листа вырезаем круг такого же диаметра, как труба или большего. Просверливаем в круге отверстие, достаточное для прохождения болта, приваренного к трубе. Соединяем круг и воздуховодную трубу, закрутив гайку на болт.
В итоге мы получим трубу для подачи воздуха, нижняя часть которой может закрываться свободно двигающимся металлическим кругом. В процессе эксплуатации это позволит регулировать интенсивность горения дров и, следовательно, температуру в помещении.
С помощью болгарки и диска по металлу делаем в трубе вертикальные прорези толщиной приблизительно 10 мм. Через них воздух будет поступать в топочную камеру.
Дымоход
В верхней части корпуса формируем отверстие для отвода газов. Его диаметр должен быть не менее 100 мм. К отверстию привариваем трубу, через которую будет осуществляться отвод отработавших газов.
Длина трубы выбирается в зависимости от конструктивных соображений.
Соединяем корпус и устройство подачи воздуха
В днище корпуса вырезаем отверстие диаметром равным диаметру воздухоподающей трубы. Вставляем трубу внутрь корпуса таким образом, чтобы поддувало выходило за пределы днища.
Воздухоподающая труба должна заканчиваться на несколько сантиметров раньше начала дымохода.
Теплорассеивающий диск
Из металлического листа толщиной 10 мм вырезаем круг, размер которого немного меньше диаметра корпуса. Привариваем к нему ручку, изготовленную из арматуры или стальной проволоки.
Это значительно упростит последующую эксплуатацию котла.
Конвекционный кожух
Из листовой стали изготавливаем цилиндр или отрезаем кусок трубы, диаметр которой на несколько сантиметров больше наружного диаметра топки (корпуса). Можно использовать трубу диаметром 500 мм. Соединяем вместе конвекционный кожух и топку.
Сделать это можно с помощью металлических перемычек, привариваемых к внутренней поверхности кожуха и наружной поверхности топки, если зазор получился достаточно большой. При меньшем зазоре можно приварить кожух к топке по всему периметру.
Крышка
Из стального листа вырезаем круг такого же диаметра как топка или чуть больше. Привариваем к ней ручки, используя электроды, проволоку или другие подручные средства.
Учитывая, что в процессе эксплуатации котла ручки могут сильно нагреваться, стоит предусмотреть специальную защиту из материала с низкой теплопроводностью.
Ножки
Для обеспечения длительного горения к дну привариваем ножки. Их высота должна быть достаточной, чтобы поднять дровяной котел минимум на 25 см над уровнем пола. Для этого можно использовать различный прокат (швеллер, уголок).
Реальная мощность котла длительного горения
Многие приборы созданы под конкретный тип горючего. Если в них сжигать другие виды топлива, то их КПД будет меньше.
Расчет мощности будет проведен на основе пиролизного котла Viessmann Vitoligno 100-S 60. Его особенности таковы:
- Работает на дровах.
- За 1 час в камере загрузки сгорает от 6 до 15 кг дров.
- Его номинальная мощность составляет 60 кВт.
- Объем загрузочной камеры составляет 294 л.
- КПД составляет 87%
Пусть владелец планирует сжигать в нем осиновые дрова. 1 кг таких дров выдает 2,82 кВт/ч. Если за 1 час котел сжигает 15 кг, то он выделяет 2,82*15*0,87 = 36,801 кВт/ч тепла (0,87 является КПД). Такого прибора для отопления дома с бойлером на 150 л не хватит, а для ГВС с бойлером на 50 л – вполне. Чтобы получить цифру 32,67 кВт/ч, нужно за 1 час сжечь 13,31 кг осиновых дров (32,67/(2,82*0,87) = 13,31). Это в случае, если рассчитывать потребность в тепле по объему.
Котлы на электричестве
Самодельные котлы отопления для частного дома, питающиеся от электричества, не редкость. Простейший вариант — ТЭНы, которые монтируют сразу в отопительную систему, без котлов. Но более распространенными являются агрегаты, изготовленные из широкой трубы. При этом она должна быть съёмной для того, чтобы можно было подобраться к ТЭНу в случае необходимости.
Заслуживают внимания электродные агрегаты, в которых электрический ток пропускается через жидкость, содержащую соль. В результате хаотического движения ионов идёт выработка тепловой энергии. Но изготовить такой котёл сложнее, чем обычный ТЭНовый. Требуются знания электротехники и соблюдение мер по электробезопасности.
Бывают случаи, когда из-за неправильной сборки или монтажа такого агрегата возникал электродуговой пробой теплоносителя или накапливался легко воспламеняющийся электролизный газ в контуре системы.
Видео. Как правильно устанавливать котел длительного горения в доме.
Этап 2. Обвязка котла.
Этот этап является одним из самых сложных. От него напрямую будет зависеть безопасность системы.
Существует несколько схем обвязки котла: с принудительной и естественной циркуляцией теплоносителя. Кроме этого может быть открытая и закрытая система отопления.
При системе естественной циркуляции, вода свободно проходит по всем трубам под своим давлением. Принудительная же схема подразумевает установку насоса, который это давление создает.
Обвязка ТТ котла длительного горения
Выбор схемы подключения во многом зависит от количества этажей дома, расположения котла, комнат и от общей площади. Так, схему с естественной циркуляцией целесообразно использовать для одноэтажных домов. А вот для помещений в несколько этажей, она будет малоэффективна и лучше приобрести дополнительный насос, чтобы выполнить принудительную схему циркуляции теплоносителя.
Но наиболее простой и понятной является закрытая (принудительная) схема.
Закрытая схема системы отопления
Она производится через 2 патрубка. Один соединяется с подающим контуром отопительной сети, а второй конец с его обратный контуром.
Чтобы правильно обвязать котел, руководствуйтесь следующими правилами:
Давление не должно подниматься выше нормы. Следить за этим показателем можно по манометру.
-
- Эффективность системы зависит от герметичности всех соединений.
- Для обвязки котла ни в коем случае нельзя использовать горючие материалы.
Установка манометра является обязательным условием при обвязке котла, так как этот прибор будет контролировать максимальное значение давления.
- Обвязываем льном выходные патрубки котла. После того, как лен будет плотно намотан вокруг выходной трубы, пройдитесь хорошо по нему сантехническим герметиком.
Берем уголок и аккуратно накручиваем сверху.
Теперь подсоединяем бочонок и нипель. Плотно состыковываем эти детали и соединяем с краном. Все соединения обязательно обрабатывайте сантехническим герметиком, чтобы предотвратить утечку.
- Резьбовым соединением при помощи муфты и гайки соединяем водяной контур с выходной и входной трубой. Убедитесь, что вы тщательно соединили детали.Обмотка паклей из льна
Этап 3. Подсоединение к дымовой трубе.
Все твердотопливные котлы обязательно должны быть подсоединены к дымоходу. Если в доме уже оборудована эффективная система отвода газов, то вам нужно будет просто подсоединить новую конструкцию к ней.
Варианты монтажа дымохода
Сэндвич трубы
Канал между котлом и дымоходом должен составлять не менее 1 метра. От этого зависит производительность работы прибора и безопасность жителей дома. В идеале дымоход должен иметь минимальное количество изгибов, ведь каждый дополнительный поворот создает препятствие для естественной тяги газов, и снижает производительность котла.
Что касается наклона горизонтального участка трубы, ведущего от котла к вертикальной конструкции дымохода, то в идеале выдержать угол в 45 градусов. Если же, по техническим соображениям, этого невозможно выполнить, то допускается располагать горизонтальный участок под углом от 15 до 30 градусов. В любом случае, его нельзя делать ровным, иначе это будет препятствовать нормальной тяге.
- Подсоединяем первую трубу дымохода к патрубку котла. Тип соединения зависит от выбранной модели котла. Обязательным условием является соблюдение диаметра дымохода и патрубка печи. Диаметр дымоходной трубы должен быть не меньше патрубка твердотопливного котла. Если эти параметры не соблюсти, то снизится пропускная способность газохода на максимальной мощности.
Монтаж котла
После того как будет изготовлен теплообменник и подготовлены детали для корпуса, можно приступить непосредственно к монтажу самого оборудования. Лучше всего это делать на том месте, где будет стоять самодельный котёл на твёрдом топливе. Конструкция получится очень тяжёлой и неподъёмной.
Что надо будет сделать:
https://youtube.com/watch?v=PQTff0miZCA
- выкладываем кирпичный фундамент, на который затем устанавливаем нижнюю пластину из стального листа;
- вертикально по периметру нижней пластины устанавливаем внутренние стенки теплогенератора;
- внутрь этого корпуса помещаем колосники и сам теплообменник. Здесь надо учесть, что труба для отвода воды должна быть ниже трубы для её подвода;
- устанавливаем внешние стенки;
- между внутренними и внешними стенками располагаем слой промытого и прокалённого песка для повышения КПД;
- привариваем рёбра жёсткости с внешней стороны котла, а на верхнюю часть корпуса прикрепляем оставшийся лист;
- устанавливаем дверки в отверстия и монтируем дымоотвод.
На поверхность конструкции можно установить чугунную плиту и получить возможность приготовления пищи. Или вместо неё приспособить сделанный своими руками нагреватель для воды. В результате всех мероприятий получится экономичный и надёжный самодельный котёл на твёрдом топливе.
Котел дровяной для водяного отопления: принцип работы
Непосредственный принцип работы такого устройства, как котел дровяной для водяного отопления, достаточно прост и состоит из следующих принципиальных моментов:
- Дрова при горении выделяют большой объем тепла, которое забирается теплообменником.
- Теплоноситель в теплообменнике нагревается и несет свое тепло радиаторам, которые установлены по всему дому. Чаше всего в таких системах в качестве теплоносителя используется обычная вода.
- Теплоноситель снова возвращается к котлу и подвергается нагреву.
Эта схема является самым примитивным и обычным принципом конвекционного нагрева, что может использоваться в системах отопления.
Подготовка
Этот этап включает в себя выведение труб подачи и «обратки» уже готовой отопительной системы в помещение котельной, её монтаж и опрессовку.
Узлы, которые следует смонтировать на стене, возле которой (задней стенкой) будет установлен котёл:
1. Распределительная «гребёнка» — коллектор, по которому распределяется нагретая вода. Рассчитывается, изготавливается и монтируется вместе с системой. Из неё выводятся контуры отопления и горячего водоснабжения.
2. Вся запорная арматура, обратные клапаны, трёхходовые смесители, циркуляционные насосы должны быть установлены и готовы к работе.
3. Блок управления насосами и тэнами (если есть тэны).
4. Расширительный бак с подводкой (при закрытой системе под давлением). Если применена открытая (гравитационная) система, тогда только подводка к баку с грубым фильтром.
5. Ход для дымовой трубы в стене, либо вывод наружу при внутреннем дымоходе должен иметь жароустойчивое исполнение — обрамление из асбеста или заводской канал (чтобы избежать перегрева стены).
Обязательные для выполнения требования СНиП, которые будет проверять комиссия:
- Площадь котельной — не менее 7 кв. м.
- Наличие вентиляции.
- Негорючее основание (фундамент) под котёл. Самый простой, дешёвый и быстрый вариант — выложить площадку из кирпича с раствором или «на сухую» и накрыть сверху «коробом» из листа оцинковки. Подходит для любого пола.
- Расстояние от стены до задней и боковых стенок котла — не менее 700 мм. От стены до передней стенки — не менее 1200 мм.
- Первый метр присоединённой к котлу трубы (подачи и «обратки») должен быть из стальной трубы.
- При установке электрического тэна — обязательное заземление.
Закон позволяет монтировать и эксплуатировать ТК самостоятельно, разрешения не требуется. Комиссия проверяет только правильность подключения газа и соблюдение пожарных норм.
