От теории к практике
Для начала напомним нашим читателям, почему Perelesnik решил сделать твердотопливный котёл самостоятельно, а не пошёл покупать готовый в магазине.
PerelesnikПользователь FORUMHOUSE
После того, как я сделал такой котёл, мне больше не нужно думать о множестве вещей. Например, для работы моего котла не нужна классическая дымовая труба, т.к. тяга и так достаточна. На его работу не влияет атмосферное давление, приток воздуха, температура и влажность как внутри, так и снаружи помещения. В котёл можно закладывать влажные некондиционные дрова и не нужно выбирать определённые сорта твёрдого топлива.
Кроме этого, котёл не нуждается в регулярной чистке от сажи и дёгтя. Также не требуется часто подбрасывать топливо. Т.к. котёл стабильно работает на разных режимах горения, а топливо сгорает полностью. Все конструкционные элементы котла — колосники, водяная рубашка — долговечны и не прогорят. И это ещё не весь список.
Конечно, котёл не работает сам по себе. В ходе эксплуатации отопительного прибора пользователю экспериментальным путём пришлось нащупывать ряд нюансов, благодаря которым котёл «заработал на полную катушку». Это: момент загрузки и укладки топлива, его правильный розжиг, регулировка оптимальной подачи воздуха и т.д. Но это стоило затраченных усилий, т.к. чем лучше знаешь принцип работы любого оборудования, тем выше от него отдача. По мере накопленного опыта процесс обслуживания доводится до автоматизма.
Как и у любого, грамотно спроектированного механизма, у данного котла есть «фишка», благодаря которой достигается высокая эффективность его работы. Это т.н. «J-труба» — сердце ракетного котла.
Печь с водяным контуром для отопления дома: устройство и выбор
О топительная система в любом доме – это важный компонент, без которого жилище представить невозможно. В помощь придёт печь с водяным контуром для отопления дома. Она самый универсальный вариант, она может быть покупная или сделанная собственноручно из огнестойкого кирпича. Да-да именно из кирпича – это будет традиционная печка. Только с возможностью обогревать не одну или две комнаты куда достают ее габариты, а весь дом.
Cхема печи с водным контуром
Какими бывают водноконтурные печки?
Рас уж затронули вопрос видового разнообразия печей, то стоит остановиться на нем детальней. Печь с водяным контуром для отопления дома может быть: дровяной, чугунной, кирпичной, булерьян.
Первый тип представляет из себя стальную топку, толщина стенок которой достигает 6 мм. В нее вмонтированы трубки, в которых циркулирует вода. Эти трубки вместе с водой нагреваются благодаря сгоранию твердого топлива. Такие могут монтироваться в любом месте, что отвечает правилам безопасности.
Cтальная печка с водным контуром
Второй тип имеет определенные преимущества перед дровяными. Отапливать дом печкой с водяным контуром из чугуна надежней, так как он отличается стойкостью к повышенным температурам, она точно не деформируется от высокой температуры сгорания, которая чаще всего образуется при сжигании сухих дров. У этого типа длительный срок эксплуатации, дольше, чем у всех остальных типов печей. В таких печах обустроена «водяная рубашка» — это соединенные между собой стальные листы, покрытые спецкраской. Они имеют 4 регулируемые ножки, которые позволяют выставить уровень агрегата при монтаже.
Кирпичные печки с водяным контуром могут использоваться для отопления, как в автономном режиме, так и с подключением к системе. Он надежный и многофункциональный. В общем виде, это стандартная дровяная печь, которая стоит в деревнях у бабушек, только осовремененная. Она может дополнительно обогревать за счет вмонтированного теплоносителя весь дом. Такой тип считается самым эффективным, так как уровень КПД у них приближается к 85%, к тому же на подобной печи можно готовить пищу и даже спать.
Кладка кирпичной печи с водным контуром
Булерьян – это оригинальное решение про выборе печи с водным контуром. Он работает только на дровах, вследствие своих конструктивных особенностей, так что прежде чем выбрать этот тип подумайте, будет ли возможность пополнять дровяные запасы в больших количествах. Такая печка являет собой цилиндр с рубками и топочной. В последней происходит сгорание дров, точнее, их тление, ведь после полной загрузки дверцу закрывают и все топливо тлеет. Результатами такого процесса является образование газов, которые дожигаются в верхнем уровне. В булерьяне присутствуют изогнутые трубы, для воздуха, которые собственно и могут служить водяным контуром для отопительной системы.
Расчет и его влияние на выбор
Для того чтобы правильно подобрать печку для отопления дома, в которой имеется водяной контур, необходимо узнать о всех важных параметрах. К таким относятся:
Мощность. На печках указываются такой показатель через черточку. Это характеристики общей тепловой и мощности теплообменника. Первый показатель обозначает то, сколько тепловой энергии способна дать печь своим инфракрасным излучением, которое проникает сквозь стекло топки и конвекционные каналы. Важным компонентом является второй показатель – это то тепло, что передается непосредственно в радиаторы. Прочитать о том, какие лучше батареи отопления для частного дома, можно на нашем портале. Теперь пример: если в печи указана полная мощность в 12 кВт, а теплообменника 5 кВт. Для обогрева 10 кв метров жилища необходим 1 кВт, то есть такой агрегат обогреет дом с площадью до 120 метров квадратных
Но обратите внимание, эти показатели подразумевают постоянное сжигание топлива
Если вы используете дрова, то этот процесс будет очень трудоемким.
Рассматривая габариты и вес печки, важно знать, что они достаточно тяжелы, а габариты модели не должны идти вразрез с правилами пожарной безопасности
То есть печь должна вместиться в доме не создавая потенциальных опасных ситуаций.
Расчет объема теплоносителя. Это нужно знать для того, чтобы смонтировать теплообменник к системе
В него включаются объем всех труб и радиаторов. Имеет влияние протяжность труб и количество секций в батареях. Последнее можно посчитать, используя предложенный ниже калькулятор, а относительно труб, то можно воспользоваться таблицей, представленной ниже.
Калькулятор расчета секций радиатора отопления
Твердотопливные котлы с одним или двумя контурами
Один контур. Предназначены исключительно для отопления дома. Для горячего водоснабжения к такому котлу необходимо подключить бойлер.
Два контура. Помимо отопления, также предназначены для ГВС. Их стоимость дороже, но взамен владелец частного дома получает возможность принимать душ с комфортной температурой, мыть посуду горячей водой и т.д.
Твердотопливный котел «Добрыня 8 NG» для отопления коттеджей, загородных домов, мастерских и других хозяйственных построек площадью до 80 кв.м. Верхняя стальная плита может использоваться для приготовления пищи. Возможно подключение ТЭН-а.
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
Характеристики
Большинство присутствующих на современном рынке водогрейных котлов на дровах обладают следующими эксплуатационными характеристиками:
- Мощность. Этот показатель зависит от объема теплообменника, объема камеры сгорания и материала, из которого изготовлены стены топки. Также, на показатели мощности котла оказывает непосредственное влияние расход топливного материала. Чем больше дров будет загружено, тем больше выделится тепловой энергии при их сгорании. Сколько нужно киловатт для обогрева частного дома? Чтобы узнать какая мощность требуется для обогрева того или иного помещения, необходимо воспользоваться следующим соотношением: для обогрева 10 м² помещения требуется 1 кВт тепловой энергии.
- Коэффициент полезного действия. Чтобы рассчитать КПД устройства, нужно знать скорость циркуляции теплоносителя, величину теплоты, отдаваемую дровами при сгорании, а также учитывать способ сжигания топлива. КПД отопительного оборудования длительного горения и пиролизных систем может достигать до значения 85-95%.
- Теплоноситель. В качестве теплоносителя в отопительных системах на дровах используется вода. В качестве альтернативного варианта допускается применение любых незамерзающих жидкостей.
- Предназначение. В зиму котел может быть использован как для отопления, так и для подогрева воды. Летом основным предназначением дровяного котла является приготовление горячей воды.
Достоинства и недостатки
Отопление на дровах характеризуется целым рядом неоспоримых достоинств, основными из которых являются следующие показатели:
- Незначительный вес отопительного оборудования. К дровяным котлам, в отличие от их аналогов, работающих на других видах топлива, не предъявляется каких-либо жестких требований относительно их конструктивного исполнения и места установки. Поэтому самостоятельно изготовленный котел может быть установлен в любой части загородного дома, хотя выделение под топочную отдельного помещения будет наиболее правильным решением.
- Автоматическая система регулирования. Минимальное количество комплектующих САР котла промышленного изготовления позволяет не только эффективно выполнять расход топливного материала, но и снижает вероятность отказа в работе при выходе из строя одного из приборов контроля.
- Универсальность. В дровяных отопительных котлах в качестве горючего можно использовать не только древесину, но и любую другую разновидность твердого топлива.
- Продолжительный срок эксплуатации. Дровяной котел прослужит своему хозяину не одну зиму. Сколько лет прослужит котел промышленного изготовления? Производители этой разновидности отопительного оборудования гарантируют не менее 15 лет безотказной работы.
- Простота обслуживания. В ходе выполнения работ связанных с техническим обслуживанием котла отопления частного дома, необходимо всего-навсего раз в год чистить зольник и дымоход.
- Приемлемая цена. Сколько нужно заплатить при покупке котла? Цена каждой конкретной модели зависит от количества присутствующих в данном оборудовании опций. Можно с полной уверенностью отметить, что каждый владелец частного дома может приобрести дровяной котел отопления без серьезного ущерба для семейного бюджета.
К сожалению, водогрейные котлы на дровах не лишены определенных недостатков. Данные недостатки относятся только к котлам на дровах, изготовленных кустарным способом. Один из них заключается в том, что в дровяном котле собственного изготовления невозможно автоматизировать процесс управления, поэтому владельцу подобного оборудования нужно загружать топливо в камеру сгорания вручную.
Второй недостаток – «прожорливость» самостоятельно изготовленного водяного котла. Для того чтобы эксплуатация данного оборудования в зиму обеспечивала комфортные условия проживания, необходимо создать большой запас дров. Сколько нужно дров для того чтобы их хватило на всю зиму? Расход топлива для каждого конкретного случая индивидуален. Количество запасаемых дров зависит от мощности устройства обогрева и площади отапливаемых помещений частного дома.
Открытая система с естественной циркуляцией
Эта схема монтажа считается самой безопасной для твердотопливного котла: даже при резком повышении давления и температуры авария маловероятна. Отличия открытой системы от прочих:
- в контуре используется открытый расширительный бак (его устанавливают в самой высокой точке трубопровода);
- отсутствует циркуляционный насос. Вода движется по трубам в силу естественной гравитации. Для такой конструкции выбирают трубы большего сечения и устанавливают их под небольшим углом, чтобы вода перемещалась самотеком.
Достоинства открытых систем:
- поскольку нет насоса, отопление не зависит от электросети. В загородных условиях проблемы с электросетями – дело обычное: перебои из-за обрыва проводов, скачки напряжения;
- оборудование для обвязки обойдется в меньшую сумму (нет насоса, открытый бак дешевле мембранного).
Минусы:
- монтаж технически сложнее – нужно соблюдать необходимый уклон труб, устанавливать элементы обвязки на определенной высоте;
- неизбежно попадание в систему кислорода, который приводит к коррозии труб и металлических фитингов;
- по той же причине неизбежно завоздушивание контура;
- теплоноситель частично испаряется, приходится его восполнять;
- даже при большом диаметре труб естественная циркуляция медленнее принудительной. Необходимо оснащать регулировочными кранами все отопительные приборы, свести к минимуму количество запорной арматуры, но и в этом случае прогрев контура будет неравномерным.
Трубопровод системы с естественной циркуляцией
Пиролизный агрегат – обойдемся без заводского оборудования
Простейшую отопительную установку длительного горения можно сделать из толстостенной (3 мм) металлической трубы сечением 30–40 см. Также понадобятся металлические трубы (10 и 6 см). Первая будет выполнять функцию дымохода, вторая – системы для подачи воздуха. Приобретем, кроме того, листовой металл (берем материал толщиной не менее 4 мм). Для сборки самодельного котла потребуются и иные детали, которые указаны не чертеже, приведенном ниже.
Принцип работы пиролизного котла
На эскизе видно, что нам нужно сделать агрегат с тремя зонами:
- Загрузки топлива.
- Горения и тления угля (дров, пеллет).
- Догорания и удаления дымовых газов.
Приступаем к работе. Обрезаем металлическую трубу на необходимую нам длину (80–100 см). Тщательно выравниваем края получившейся заготовки. Из листового металла изготавливаем днище самодельного отопительного агрегата. В случае потребности делаем из швеллера ножки. Затем вырезаем из металлического листа круг. Его сечение по отношению к диаметру используемой трубы должно быть на 2 см меньше. В центре круга просверливаем 2-сантиметровое отверстие. У нас получился распределитель воздуха. К нижней его части следует прикрепить крыльчатку. Она снабжается лопастями. Их ширина – около 5 см. Лопасти делаем снова-таки из металла.
К верху распределителя крепим сваркой 6-сантиметровую трубу. Ранее вырезанное отверстие обязано приходиться строго на ее центр. Трубу снабжаем регулирующей заслонкой. Она позволит нам выбирать интенсивность подачи воздуха
Важно! Длина трубы берется аналогичной высоте котла (можно сделать ее и немного больше)
Следующий шаг – обустройство дверцы для уборки золы (ставится внизу самодельного агрегата). Ее изготавливаем своими руками из листового металла. У нас должен получить прямоугольник вогнутой формы. На него мы приварим ручку и петли. После этого устанавливаем дымовую трубы вверху конструкции и привариваем ее. Дымоход на протяжении 0,4 м должен быть строго горизонтальным. Потом пропускаем эту трубу через теплообменник. Его рекомендуется делать в форме бака.
Последний этап – изготовление крышки для трубы распределителя. Ее следует вырезать максимально тщательно, обеспечивая плотное прилегание детали к отсеку сгорания. Если этого добиться не удастся, из-под крышки при работе котла станет валить дым. Пользоваться таким агрегатом будет невозможно. Розжиг дров (другого топлива) в самодельном устройстве длительного горения выполняем по такой схеме. Снимаем крышку, загружаем котел до уровня дымоотводящей трубы дровами, ставим крышку назад. Открываем заслонку для подачи воздуха до максимума. Бросаем в топку зажженную лучину. Когда дрова начнут тлеть, прикрываем заслонку.
Основные разновидности самодельных котлов
Если вы собираетесь сделать котел долгого горения своими руками, то вам обязательно пригодится информация из нашего обзора. В последующих разделах мы расскажем, как самому сделать отопительный агрегат той или иной конструкции, дадим несколько наиболее легких схем, опубликуем информацию о наиболее распространенных котлах длительного горения
Давайте пока уделим внимание последнему вопросу
Пришла пора рассмотреть самые актуальные варианты котлов длительного горения, которые мы сможем собрать своими руками в домашних условиях. Все они будут питаться дровами. Что касается угля, то достать его сложнее, а еще он приводит к возникновению больших температурных нагрузок на отопительные агрегаты. В следующих разделах мы дадим чертежи твердотопливных котлов длительного горения и дадим объяснительную информацию.
Шахтный котел длительного горения
Мы можем изготовить самый простой шахтный котел своими руками. Он реализован по схеме с нижним горением. Основой агрегата является вместительная загрузочная камера, которую часто называют шахтой. Обладая вертикальной конструкцией, она позволяет вместить большое количество дров. По мере горения они проваливаются вниз, а продукты сгорания отправляются через колосниковую решетку в зольник.
Если мы взглянем на схему шахтной печи (котла), то мы обнаружим, что пламя у нас бушует вовсе не в шахте, а в соседней камере, откуда получаемое тепло поступает в жаротрубный теплообменник. А остатки тепловой энергии направляются в дымоход. Горение здесь длительное и определяется объемом шахты – загрузив сюда большое количество дров, можно смело отправляться спать.
Пиролизный котел
Давайте посмотрим, как устроен пиролизный котел и как сделать этот агрегат своими руками. Проще всего объяснить принцип работы этого агрегата на примере буржуйки. Здесь мы видим объемную камеру сгорания, которая реализует длительное горение. Получившиеся продукты сгорания отправляются в камеру дожигания, в которую подается вторичный воздух. В результате этого образуется большое количество тепла. Нам остается только дооснастить буржуйку жаротрубным теплообменником.
Существуют десятки чертежей котлов длительного горения на дровах, построенных на пиролизном принципе работы. Они отличаются расположением камер сгорания и дожигания, наличием и отсутствием дутьевых вентиляторов и автоматики, а также способами регулировки интенсивности процесса сжигания дровяного топлива. Но в целом их принцип работы одинаков.
Печи-котлы Бубафоня
Бубафоня представляет собой печь, а ее модификация – это водогрейный дровяной котел с подачей воздуха сверху, через прижимной поршень. Мы уже не раз писали о таких печах в наших обзорах, теперь настало время поговорить об агрегатах с отопительным контуром. Для реализации контура мы можем задействовать три схемы:
- Установить теплообменник на дымовую трубу – самый простой вариант;
- Соорудить вокруг корпуса котла сплошную водяную рубашку;
- Обварить корпус агрегата трубами, по которым будет циркулировать теплоноситель.
Какую схему выбрать – решать вам. Кстати, котлы Бубафоня, за счет вместительных камер, помогут реализовать длительное горение продолжительностью до 24 часов и даже больше.
Котлы длительного горения Бубафоня работают на дровах, в них реализована схема верхнего горения.
Котлы-печи Булерьян
Изначально Булерьяны были (и есть) печами конвекционного типа. Они оснащаются мощными конвекторами, позволяющими буквально за 20-25 минут прогреть помещение большого размера. Появившись изначально в Канаде, эти печи добрались и до России, которая тоже может похвастаться суровым климатом (действительно для некоторых регионов). Умельцы превратили печи в котлы, немного поработав над конструкцией конвекторов – теперь по ним циркулирует не воздух, а теплоноситель. Правда, котлы Булерьяны не могут похвастаться длительным горением, так как отличаются не самыми большими камерами сгорания. Некоторые из них обладают свойством гореть до 10-12 часов, некоторые – чуть дольше. Но рассчитывать на 24 часа все-таки не приходится. Зато они отличаются высокой эффективностью и способностью максимально быстро отдавать тепло в отопительные системы.
Принцип работы твердотопливных котлов
Котлы имеют модульную конструкцию, состоящую из нескольких устройств в одном корпусе:
- теплообменника;
- топки с дверцей;
- колосниковой решётки;
- зольника с люком для прочистки;
- терморегулятора.
Отопительный котёл работает по следующему принципу:
- В камеру загружают топливо, поджигают. Дрова или альтернативные материалы сгорают, образуя СО.
- Температура воздуха увеличивается и газы поднимаются выше в дымоход.
- Горячие воздушные потоки, вытесняя холодные, перемещаются по отопительной сети.
- По мере их продвижения жидкость в теплообменнике нагревается.
За подведение воды отвечает впускной патрубок, а за поступление горячего носителя в радиаторы — коллектор обратки. Обе точки подключения контура рекомендуют оборудовать температурными датчиками.
