Изготовление твердотопливного котла: от чертежей и до реализации

Не каждый человек знает, что созданная своими руками вещь не только менее затратная, но и принесёт немало положительных эмоций мастеру. Создать в домашних условиях можно практически всё. Обязательно нужно иметь чертёж, минимум инструментов и необходимые детали и механизмы. Одной из подобных вещей может стать котёл длительного горения, работающий с твердотопливными материалами.

Описание и принцип действия твердотопливного котла

Твердотопливный котёл длительного горения — это большая топка, имеющая ограниченную зону сжигания твёрдого топлива и контролируемое поступление кислорода. Принцип работы устройства основывается на способности твердотопливных элементов тлеть в течение длительного времени с повышенной теплоотдачей. В процессе происходит полное прогорание вещества с минимальным образованием отходов.

Общий вид котла

Сгорание топлива в котле длительного горения чаще происходит сверху вниз. В этом случае по мере прогорания верхней прослойки огонь перемещается ниже, на следующие слои. Такие тепловые агрегаты имеют множество достоинств, обеспечивающих их популярность среди всех групп населения:

  1. Увеличенный объём топки для загрузки топлива.
  2. Длительный срок работы на однократной загрузке.
  3. Большая теплоотдача.
  4. Экологичность. При работе отопительный прибор выбрасывает минимальное количество отработанных газов.

Стандартные котлы длительного сгорания различаются по виду используемого топлива:

  1. Устройства, функционирующие на одной разновидности топлива. Обычно в этом качестве выступают дрова, иногда — паллеты, полученные из отходов деревообрабатывающей промышленности.
  2. Универсальные агрегаты. Здесь есть возможность комбинировать несколько видов твердотельных элементов — дрова, опилки, паллеты.

 По типу работы все существующие виды котлов длительного сгорания можно разделить на две крупные группы:

  1. Пиролизные. В работе подобных аппаратов используется принцип пиролиза. Твёрдые частицы топлива прогорают при большой температуре и слабой подаче кислорода. В процессе вырабатывается газ, направляемый в отдельный отсек, где и сгорает. Подобный принцип увеличивает КПД котла и время сжигания топлива.
  2. Классические. Имеют упрощённую конструкцию, различаются объёмом топки, способом сжигания, наличием водяной рубашки-контура и т. д. Простейший классический котёл без рубашки — это металлическая ёмкость, сделанная из трубы или бочки, где происходит сгорание твёрдых частиц по принципу «сверху вниз».

Область использования твердотопливных котлов обширна. Бытовые модели отапливают частные домовладения, магазины и подобные жилые и нежилые объекты. Крупные промышленные агрегаты, для размещения которых требуется отдельное оборудованное помещение, могут отапливать небольшой завод. Популярность котлов обусловлена небольшой стоимостью и простотой эксплуатации.

Что такое обвязка и из чего ее делают

В системе отопления две основные части — котел и радиаторы отопления или теплый пол. То что их связывает и обеспечивает безопасность — это и есть обвязка. В зависимости от типа установленного котла используются разные элементы, потому обычно рассматривают отдельно обвязку твердотопливных агрегатов без автоматики и автоматизированных (чаще — газовых) котлов. У них разные алгоритмы работы, основные — возможность нагрева ТТ котла в фазе активного горения до высоких температур и наличие/отсутствие автоматики. Это накладывает ряд ограничений и дополнительных требований, которые приходится выполнять при обвязке котла, работающего на твердом топливе.

Пример обвязки котла — сначала идет медь, потом — полимерные трубы

Для обеспечения безопасной работы отопления обвязка котла должна содержать ряд устройств. Обязательно должны быть:

Что такое обвязка и из чего ее делают
  • Манометр. Для контроля давления в системе.
  • Автоматический воздухоотводчик. Для спуска воздуха, попавшего в систему — чтобы не образовывались пробки и не стопорилось движение теплоносителя.
  • Аварийный клапан. Для сброса чрезмерного давления (подключается к системе канализации так как стравливается некоторое количество теплоносителя).
  • Расширительный бак. Необходим для компенсации теплового расширения. В системах открытого типа бак ставится в верхней точке системы и представляет собой обычную емкость. В закрытых системах отопления (обязательно с циркуляционным насосом) ставится мембранный бачок. Место установки — в обратном трубопроводе, перед входом в котел. Он может быть внутри настенного газового котла или устанавливается отдельно. При использовании котла для подготовки воды для ГВС также необходим расширительный бак в этом контуре.
  • Циркуляционный насос. Обязателен к установке в системах с принудительной циркуляцией. Для повышения эффективности отопления может стоять и в системах с естественной циркуляцией (гравитационных). Ставится на подачу или обратку перед котлом до первого ответвления.
Что такое обвязка и из чего ее делают

Примерная схема обвязки напольного котла

Что такое обвязка и из чего ее делают

Часть этих устройств уже установлена под кожухом газового настенного котла. Обвязка такого агрегата очень проста. Для того чтобы не усложнять систему большим количеством отводов манометр, воздухоотводчик и аварийный клапан собирают в одну группу. Есть специальный корпус с тремя отводами. На него накручиваются соответствующие устройства.

Что такое обвязка и из чего ее делают

Так выглядит группа безопасности

Что такое обвязка и из чего ее делают

Устанавливают группу безопасности на подающем трубопроводе сразу на выходе котла. Ставят так, чтобы легко было контролировать давление и можно было вручную стравить давление в случае необходимости.

Что такое обвязка и из чего ее делают

Какими трубами делать

Что такое обвязка и из чего ее делают

Настенный газовый котел можно подключать полипропиленовыми трубами сразу от входа котл

Что такое обвязка и из чего ее делают

При подключении твердотопливного котла хотя-бы метр трубы на подаче непроходимо делать металлической трубой и лучше всего — медной. Дальше можно ставить переход на металлопластик или полипропилен. Но и это — не гарантия того, что полипропилен не разрушится. Лучше всего сделать дополнительную защиту от перегрева (закипания) ТТ котла.

Что такое обвязка и из чего ее делают

Какие из полимерных труб лучше? Полипропиленовые или металлопластиковые? Однозначного ответа нет. Обвязка полипропиленом хороша надежностью соединений — правильно сваренные трубы представляют собой монолит. (Как соединять полипропиленовые трубы читайте тут). Но максимально допустимая температура теплоносителя в системе — не выше 80-90 °C (в зависимости от типа трубы). И то, длительное воздействие высоких температур приводит к быстрому разрушению полипропилена — он становится хрупким.

Что такое обвязка и из чего ее делают

Потому обвязка котла полипропиленом делается только в низкотемпературных системах на основе автоматизированных котлов.

Что такое обвязка и из чего ее делают

При наличии защиты от перегрева обвязку котла можно сделать полиропиленовыми трубами

Что такое обвязка и из чего ее делают

Металлопластик имеет более высокую температуру эксплуатации — до 95 °C, чего достаточно для большинства систем. Можно ими делать и обвязку твердотопливного котла, но только в случае наличия одной из систем защиты от перегрева теплоносителя (рассказано чуть ниже). Но металлопластиковые трубы имеют два существенных недостатка: сужение в месте соединения (конструкция фитингов) и необходимость регулярной проверки соединений, так как они со временем текут. Так что обвязку котла металлопластиком делают при условии использования в качестве теплоносителя воды. Незамерзающие жидкости более текучие, потому в таких системах обжимные фитинги лучше не использовать — они все равно будут течь. Даже если заменить прокладки на химически стойкие.

Что такое обвязка и из чего ее делают

Как быстро рассчитать производительность обогревателя?

Чтобы повысить температуру в топке, крышку нужно хорошо теплоизолировать.

Читайте также:  Как сделать заземление в доме, коттедже, на даче

Профессионалы, выполняя расчет мощности твердотопливного котла отопления, руководствуются строительными нормами о строительной климатологии от 1999 года, где приведены все необходимые величины и формулы. Для людей, не имеющих профильного образования, предлагается упрощенный вариант расчета мощности котла. Он проводится по формуле:

W = q * S, где

W – искомая величина, то есть производительность нагревательного элемента;

q – удельный коэффициент мощности, для каждого региона страны он разный. Его величину можно найти в вышеуказанном нормативном документе;

S – площадь помещения, нуждающегося в обогреве.

Сегодня специалисты несколько подкорректировали форму и тем, кто желает получить эффективные твердотопливные котлы отопления своими руками, полученную в результате расчетов величину увеличить процентов на 15, а лучше 20. В случае с использованием двухконтурного обогревательного прибора также делается поправка мощности на приготовление горячей воды.

Общие требования по установке

Из года в год климатические условия во всем мире претерпевают значительные изменения, которые не остаются незамеченными. И по большей части эти температурные подвижки приводят к увеличению холодных дней в году, а значит пора задуматься об установке полноценной, удобной и долговечной системы отопления. Прежде всего, следует понимать, что твердотопливные котлы отопления – это специфическая техника, работа с которой требует определенных знаний и навыков. Однако даже если вы не собираетесь устанавливать такой котел собственноручно, рекомендуется как можно подробнее изучить принцип работы и всевозможные нюансы эксплуатации, чтобы в будущем производить обслуживание самостоятельно, а не тратить деньги на вызов мастера.

Выбор места

Общие требования по установке

Выбор места установки твердотопливного котла зависит от его конструктивных и эксплуатационных особенностей. Традиционно для этого необходимо оборудовать специальное помещение – топочную, однако бывает и такое, что места в ней не хватает из-за уже имеющегося газового, электрического или другого котла. В этом случае агрегат можно установить в каркасной пристройке, обшитой сэндвич-панелями или профлистами с огнестойким утеплителем, например, каменной ватой. Такой вариант крайне удобен для угольных котлов, обслуживание которых не обходится без грязи.

Любой недорогой маломощный твердотопливный котел для дома можно устанавливать прямо на пол или стяжку. Из-за малого веса такая техника не может давать серьезные вибрационные нагрузки на основание. Для котлов, мощность которых выходит за отметку в 50 кВт уже требуется фундамент из бетона или бутобетона. То же самое касается котлов длительного горения с механизмами для подачи тяжелых грузов. Следует выкопать яму и сделать дренажную подушку из песка и щебенки. Фундамент должен подниматься над уровнем черновой стяжки на 8-10 см, но связывать его с фундаментом самого дома ни в коем случае нельзя.

yandex_partner_id = 53889;
yandex_site_bg_color = ‘ffffff’;
yandex_ad_format = ‘direct’; yandex_font_size = 1.0;
yandex_direct_type = ‘vertical’;
yandex_direct_border_type = ‘ad’;
yandex_direct_limit = 1;
yandex_direct_title_font_size = 2;
yandex_direct_links_underline = true;
yandex_direct_bg_color = ‘ffffff’;
yandex_direct_border_color = ‘ffffff’;
yandex_direct_title_color = ‘0C77EC’;
yandex_direct_url_color = ‘000000’;
yandex_direct_text_color = ‘000000’;
yandex_direct_hover_color = ‘CC0000’;
yandex_direct_favicon = true;
yandex_no_sitelinks = true;
(»);

Общие требования по установке

Требования и нормативы

Что же касается требований и нормативов к установке твердотопливного котла и всей отопительной системы, то от того, насколько строго вы будете их придерживаться, зависит не только безопасность и удобство эксплуатации, но и долговечность самой техники.

Какие условия нужно создать, чтобы котел работал максимально эффективно и долго:

Общие требования по установке
  1. Площадь помещения, где будет находиться котел, должна составлять минимум 7м².
  2. В помещении надо оборудовать мощную вентиляционную систему приточно-вытяжного типа с сечением канала из расчета 80 мм/1 кВт. Более подробно об устройстве вентиляционной системы в котельной рассказано в статье «Вентиляция котельной в доме».
  3. Между наружными стенками котла и стенами помещения должно быть не меньше полуметра, при этом стены должны быть сделаны из огнестойкого материала (желательно обить угол, в котором будет стоять котел, металлическими листами или панелями, подойдет и гипсокартон).
  4. Пол также необходимо облицевать огнестойким материалом, а вокруг самого котла на 30-50 см во все стороны лучше сделать настил из металла или камня.

Стоит заметить, что большинство из показателей не являются аксиомами и рассчитываются в соответствии с техническими характеристиками котла, которые можно посмотреть в приложенной к нему документации.

Как повысить КПД твердотопливного котла, в том числе и изготовленного своими руками

Недостаток всех твердотопливных котлов в том, что часть тепла уносится в дымовую трубу, снижая их эффективность – особенно при прямой и высокой дымовой трубе. Чтобы уменьшить потери тепла, и увеличить КПД котлов на твердом топливе можно воспользоваться способами, которые я применил в своём доме.

Читайте также:  Запорно-регулирующая арматура для системы отопления

Первый способ — использование энергии дымовых газов для дополнительного нагрева помещения

Для этого необходимо, чтобы твердотопливный котёл находился в подвальном помещении или в цокольном этаже дома и перепад высоты между подом топливника котла и верхним срезом дымовой трубы был достаточно большой – не менее 7 м.

Для использования тепла, которое уносится в дымовую трубу, в комнате или между комнатами возводится отопительная печь или отопительный щиток. Твердотопливный котёл располагается так, чтобы он находился под печью или щитком. Конструкция отопительной печи выполняется так, что через её дымообороты проходят дымовые газы из котла. При выходе из топливника печи устанавливается задвижка, которая закрывается при топке котла и открывается, когда необходимо протопить печку, например в межсезонье, когда котёл ещё не топится или в другом случае.

Рис. 7 Вариант расположения твердотопливного котла (горизонтального) в доме: 1 — теплообменник; 2 — корпус  котла; 3 — плита или 14 — свод из кирпича (как вариант); 4 — обратка; 5 — циркуляционный насос; 6 — запорные краны; 7 — труба с нагретой водой (подающая); 8 — топливник печи; 9 — печь; 10 — задвижки; 11 — перекрытия; 12 — расширительный бак системы отопления; 13- дымовые каналы печи;  15 — топочная дверка; 16 — поддувальная камера.

Если вместо печи соорудить отопительный щиток, то здесь вообще никаких проблем, так как он представляет собой только дымовые каналы. Длина дымовых каналов рассчитывается, как и при кладке печи.

При таком варианте дымовые каналы печи или щитка аккумулируют часть тепла дымовых газов из котла, а в последствии отдают их в помещения. Даже когда радиаторы отопления уже остыли, стенки печи ещё долго излучают тепло, которое бы просто ушло наружу.

Второй способ — использование энергии газов для нагрева воды

Кроме этого, на твердотопливном котле можно установить самодельный водонагреватель, вода в котором будет нагреваться горячими газами, выходящими из котла, через металлическую дымовую трубу. Проще всего такой водонагреватель изготовить из двух отрезков металлических труб диаметром 300-400 мм и 100-110 мм. Внутренняя труба служит одновременно дымовой трубой твердотопливного котла и нагревательным элементом, передавая энергию дымовых газов воде.

Третий способ — принудительная циркуляция теплоносителя

Этот способ позволяет повысить КПД котла на твердом топливе, который установлен в системе отопления с естественной циркуляцией на 20-25%. Для этого необходимо параллельно вмонтировать в уже действующую систему циркуляционный насос с помощью байпаса, который позволяет переключать отопление на естественную и принудительную циркуляцию, в зависимости от того есть электроэнергия или нет.

Видео по теме:

Ниже Вы можете просмотреть видеоролик о том, как можно сделать своими руками твердотопливный котел из кирпича:

//

>Водонагреватели на твердом топливе.

>Электрические котлы отопления

>Печи с водяным отоплением

>Твердотопливные отопительные котлы длительного горения

>Котлы на твердом топливе длительного горения своими руками

< Предыдущая Следующая >

Альтернативные варианты – газогенерация и пеллеты

К котлам длительного горения можно отнести и пиролизные агрегаты, а также котлы, работающие на пеллетах. Пиролизные (газогенераторные) котлы загружают дровами раз в 8–12 часов. Поначалу происходит стартовый розжиг топлива, чтобы внутри котла температура достигла отметки 800 °С. При такой температуре становится возможной газогенерация – с помощью задвижек устанавливается нужный режим, а именно ограничивается доступ кислорода к горящим дровам. В результате выделяется древесный газ, который и сгорает в специальной камере, а уже затем происходит сгорание древесного угля. Золы и сажи образуется минимальное количество. КПД газогенераторных котлов – около 85 %!

Главное достоинство пиролизных агрегатов – экономичное потребление топлива. Благодаря этому отопительный сезон обойдется вам в два-три раза дешевле, чем обычно – так и окупается высокая стоимость подобных устройств. Однако с другой проблемой придется бороться постоянно – дровяной котел подобного типа эффективно работает только на очень сухом топливе или чистом угле.

Пеллетные котлы с автоматической подачей топлива могут работать бесконечно долго, главное, чтобы рядом был нужный объем топлива. Строение таких агрегатов практически не отличается от обычных твердотопливных котлов, за исключением автоматической подачи топлива. Бытовые котлы имеют контейнер, куда и засыпают пеллеты – одной загрузки бывает достаточно на несколько суток. В целом на обслуживание агрегата в неделю уйдет около 20 минут – этого достаточно, чтобы выносить изредка золу и подсыпать топливо в бункер.

Где лучше всего сделать котельную?

Если говорить о месте расположения котельной, то лучше делать ее на улице путем пристройки к стене здания, в гараже или подвале дома. Если такой возможности нет, используйте для обустройства котельной хорошо проветриваемый коридор. Котел лучше устанавливать ближе к внешней стене — так не нужно будет проводить горизонтальный участок дымохода.

Размеры помещения должны быть не менее 2,5 м в длину и 1,5 м в ширину — так точно удастся соблюсти указанные выше требования к расстоянию котла от стен. Если в котельной будет храниться топливо — размеры придется дополнительно увеличивать.

Также в котельную следует подвести электричество для работы автоматики котла, насоса и ТЭНов. Для подключения будет достаточно провести кабель от основной разводки. Помните, что для трехфазных ТЭНов потребуется пятижильный кабель с сечением не менее 4 мм², а для однофазных подойдет и обычная розетка.

Другие классификации приборов длительного горения

Делят такие агрегаты не только по принципу сжигания, а еще и по виду применяемого твердого топлива:

  1. Котлы, которые вырабатывают тепло при сгорании дерева. Для отопления в некоторых агрегатах покупают специальные пеллеты-гранулы, которые делают из отходов древесины.
  2. Универсальные модели. В таких устройствах можно закладывать разнообразные варианты твердого топлива или даже делать из них смеси.
Другие классификации приборов длительного горения

Важным критерием является и автоматика оборудования. Если для котлов нужно подключение к электросети, то они – зависимые, а если нет, то – независимые.

Читайте также:  ВОДОПОДГОТОВКАПРОМАВТОМАТИКА78332 780-71478332 732-765

Особенности схемы первично-вторичных колец

Такая схема предусматривает организацию первичного кольца , по которому должен постоянно циркулировать теплоноситель. К этому кольцу подключаются котлы отопления и отопительные контуры. Каждый контур и каждый котел является вторичным кольцом.

Еще одной особенностью этой схемы является наличие циркуляционного насоса в каждом кольце. Работа отдельного насоса создает определенное давление в том кольце, в котором он установлен. Также узел оказывает определенное влияние на давление в первичном кольце. Так, когда он включается, вода выходит из трубы подачи воды, попадая в первичный круг и меняя гидросопротивление в нем. В итоге появляется своеобразный барьер на пути движения теплоносителя.

Поскольку к кругу сначала подключается труба обратки, а после нее – труба подачи, теплоноситель, получив немалое сопротивление у трубы подачи, начинает течь в трубку обратки. Если же насос выключается, гидросопротивление в первичном кольце становится очень малым и теплоноситель не может заплыть в теплообменник котла. Обвязка продолжает работать так, как будто отключенного агрегата вообще не было.

По этой причине не нужно использовать одну сложную автоматику для отключения котла . Единственное, что нужно, так это установить между насосом и патрубком возвращения воды обратный клапан. Аналогичная ситуация с контурами отопления. Только линии подачи и обратки присоединяют к первичной цепи в противоположном порядке: сначала первую, затем вторую.

В такую схему целесообразно включать не более 4 котлов. Использование дополнительных устройств нецелесообразно.

Универсальная комбинированная схема

Эта система имеет такую обвязку:

  1. Два общих коллектора или гидроколлектора . К первому подключены подающие линии котлов. Ко второму – линии обратки. На всех линиях находится запорная арматура. На трубах возврата теплоносителя находятся циркуляционные насосы.
  2. Мембранный бак подключен к большому коллектору обратной линии.
  3. Бойлер косвенного нагрева является связующим звеном между двумя коллекторами. На трубе, которая соединяет бойлер с коллектором подачи , стоят циркуляционный насос и запорный клапан. На трубе, соединяющей бойлер с коллектором обратки, также имеет клапан.
  4. Группа безопасности установлена на коллекторе подачи теплоносителя.
  5. Труба подпитки присоединена к коллектору, который находится на линии подачи горячей воды. Во избежание утечки горячего теплоносителя через эту трубу, на нее ставят обратный клапан.
  6. Определенное количество малых гидроколлекторов (их может быть два, три и более) . Каждый из них соединен с вышеупомянутыми общими коллекторами. Эти гидроколлекторы и крупные коллекторы образуют первичные кольца. Количество таких колец равно количеству малых гидроколлекторов.
  7. Контуры отопления отходят от малых гидроколлекторов. Каждый контур имеет миниатюрный смеситель и циркуляционный насос.

Твердотопливный котел всегда требует постоянного внимания со стороны жителей дома, ведь после того, как сгорели загруженные в него дрова, тепло перестает поступать в радиаторы отопления. Конечно, ситуацию может улучшить теплоаккумулятор, однако после его остывания система отопления перестанет быть системой отопления. Облегчить жизнь владельцев частного дома могут комбинированные котлы отопления дрова-газ или два котла, один из которых работает на твердом топливе, а другой — на газе.

Любой из этих двух вариантов дает возможность получать желаемое тепло в том случае, когда дров в топке не осталось, а газ в баллоне еще есть. Агрегат газ-дрова подходит для тех людей, которые не хотят тратить особых усилий и денег на организацию сложной обвязки. Однако практика показывает, что лучше совместить два разных котла. Наименьшее преимущество такого подхода заключается в постоянной работе сети, невзирая на возможную поломку любого из устройств. Если устройство газ-дрова поломается, система перестает работать и в помещениях дома будет холодно.

Инструкция по настройке

Термостатические регуляторы тяги имеют 2 вида разметки для работы в различных положениях. На приборе RT 10 шкала красного цвета предназначена для работы в горизонтальном положении, желтая разметка – для вертикального. Настройка изделия выполняется в таком порядке:

  • Перед началом настройки нижний конец цепи надо отсоединить от воздушной заслонки, чтоб она свободно свисала вниз, а винт – фиксатор рукояти — ослабить.
  • Выбрав цвет шкалы в соответствии с ориентацией термостата в пространстве, выставить по ней значение желаемой температуры.
  • Разжечь теплогенератор и прогревать его, контролируя температуру теплоносителя по котельному термометру.
  • Когда температура воды в рубашке достигнет значения, на которое выставлен регулятор тяги, надеть конец цепи на дверцу зольника. Следует убедиться, что цепь натянута, свободный ход не должен превышать 1 мм. После этого можно рукоятку зафиксировать с помощью винта.

После настройки нелишним будет проверить работу термостатического регулятора, изменяя температуру рукоятью и сравнивая ее с показаниями термометра. При этом надо учитывать, что в твердотопливных котлах присутствует явление инерционности. Это значит, что после прикрывания дверцы зольника рост температуры теплоносителя остановится не сразу, поскольку дрова или уголь в топке не могут потухнуть в один момент. Надо выждать какое-то время, в течение которого показания термометра стабилизируются.