Чертежи твердотопливных котлов бесплатно


Самодельный, недорогой и экономичный твердотопливный котёл, превосходящий по своим показателям многие промышленные образцы – продукт, заслуживающий самого пристального внимания. В первой части материала мы описывали теорию, а также подготовительный этап, которые предшествовали разработке и сборке ракетного котла. Во второй части мы расскажем о его ключевых узлах и особенностях самостоятельного изготовления.

От теории к практике

Для начала напомним нашим читателям, почему Perelesnik решил сделать твердотопливный котёл самостоятельно, а не пошёл покупать готовый в магазине.

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.

Отливка ракетной трубы

Помимо расчёта оптимальных размеров ракетной трубы, нашему пользователю нужно было определиться с материалом, из которого её можно изготовить. Дело в том, что «J-труба» должна длительное время работать при температурах около 1000°C. Поэтому материал, из которого она будет изготовлена, должен быть жароустойчивым и с низкой теплопроводностью. При этом сама «J-труба» должна иметь небольшие габариты.

Что и говорить — задача не из простых. Сразу отпали дымоходные трубы – они не выдержат такие температуры. Металл, даже жаростойкая котловая нержавейка, тоже долго не протянет при таких условиях. Был ещё один вариант — сложить трубу из огнеупорного кирпича (например, шамотного), но это повлечёт за собой целый ворох забот. Придётся делать большой теплообменник, затем корпус котла и т.д. В результате котёл, одним из преимуществ которого является компактность, вырастает до огромных размеров.


Всем, кто захочет последовать по стопам Perelesnikа, следует учесть один нюанс.

Взвесив все «за» и «против», пользователь остановился на одном варианте материала для трубы — керамике. Дело осложнялось тем, что пойти и купить готовое изделие не представлялось возможным. Оставалось одно — засучить рукава и с головой окунуться в эксперименты по подбору оптимального состава керамики. Забегая вперёд, скажем, что Perelesnikу удалось самостоятельно разработать состав, который можно отлить в форму, не опасаясь, что в процессе формовки он пойдёт трещинами. Состав керамики получился настолько удачным, что в нём можно было расплавлять гвозди без разрушения материала.

В высокотемпературный состав, разработанный нашим пользователем, входят следующие компоненты:

  • Шамот – 40%. Процентное содержание шамота можно увеличить.
  • Глина – 50%. Требуется жирная глина, которую можно обжигать при температуре не меньше чем в 1100°C.
  • Каолин – 10%. Если состав после двух отливок продолжает прилипать к форме, то процентное содержание каолина можно уменьшить.

Также в состав добавлялись доли процента дефлокулянтов: поверхностно-активных добавок, препятствующих слипанию мелких частиц и обеспечивающих текучесть массы. В частности, использовалась кальцинированная сода и жидкое стекло.

Итак, после того как состав смеси был подобран, пришёл черёд отливать «J-трубу». Для удобства литья вертикальный участок трубы разделили на 2 части. Сам процесс наглядно виден на следующих фото:


Обжиг производился при температуре 1100°C. На выходе получилась звенящая, толстостенная керамика, по внешнему виду неотличимая от промышленных изделий. На отливку 1 детали уходило 3 дня, включая саму заливку и последующую разборку формы. Затем заготовки несколько дней сушили и только потом обжигали.

Расчёт ракетной трубы

Кроме подбора состава керамической смеси, не менее важно рассчитать оптимальные размеры ракетной трубы, т.к. это напрямую влияет на эффективность работы котла. Засев за расчёты, помним, что вход в «J-трубу» — это самое узкое место в системе. После него все остальные сечения должны последовательно увеличиваться не менее чем на 2 см.

Чтобы рассчитать размеры трубы, пользователь взял за основу размер пиролизной щели для котлов мощностью на 20 кВт. Затем, оттолкнувшись от этого входного параметра, он нашёл остальные размеры трубы. Как показала практика, такой подход оправдал себя.

Для наглядности представляем примерный алгоритм расчёта ракетной трубы.

Возьмём за основу данные из следующей таблицы:

Из таблицы берём первое значение. Для удобства переводим цифры из мм в см. Находим площадь входной щели трубы: 12х3 = 36. Получаем — 36 см².

Дальше: труба должна иметь большее сечение. Отсюда: если принять внутренний диаметр трубы в 8 см, то, чтобы найти площадь, используем формулу: S = πR^2, где R – радиус круга. Находим радиус: 8/2=4 см. Возводим радиус в квадрат (во вторую степень), для чего умножаем его на себя. Получаем: 4х4=16 см. Умножаем полученный результат на число «Пи»: 16х3.14 (округляем) = 50 см².


Если разделить 50/36, то, округлив полученное значение до 1.38, выходим на необходимый нам коэффициент отношения площади входного отверстия: 1.3-1.5.

Зная диаметр трубы, вычисляем внешний диаметр модели для отливки формы. Внутренний диаметр – 80 мм. Прибавляем стенки толщиной в 10 мм. Получаем – 100 мм. Учитываем, что керамическое изделие может дать усушку в 10-15%. Итого: наружный диаметр модели – 110-115 мм.

Длина вертикальной части «J-трубы» приведена в американском учебнике по строительству ракетных печей, о котором упоминалось в первой части материала. Она равна 0.8-1 м. Этот размер получен экспериментальным путём, выдержав его, получаем работоспособную систему.

Длина горизонтального участка трубы должна быть меньше, чем половина длины вертикального участка, т.е. меньше, чем 0.5 м. У автора котла эта величина равна 0.3 м. Делать горизонтальный участок слишком коротким тоже не следует, т.к. газы, перед тем как попасть в вертикальную, «разгонную» часть трубы, должны как следует разогреться. Не забываем о теплоизоляции короткого участка. Это снизит потери тепла и создаст все условия для дожига газов. Для того, чтобы в нижнюю часть вертикальной трубы подать вторичный воздух, пользователь добавил в конструкцию форсунку.

Источник: www.forumhouse.ru

От теории к практике


Для начала напомним нашим читателям, почему Perelesnik решил сделать твердотопливный котёл самостоятельно, а не пошёл покупать готовый в магазине.

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.

Отливка ракетной трубы


Помимо расчёта оптимальных размеров ракетной трубы, нашему пользователю нужно было определиться с материалом, из которого её можно изготовить. Дело в том, что «J-труба» должна длительное время работать при температурах около 1000°C. Поэтому материал, из которого она будет изготовлена, должен быть жароустойчивым и с низкой теплопроводностью. При этом сама «J-труба» должна иметь небольшие габариты.

Что и говорить — задача не из простых. Сразу отпали дымоходные трубы – они не выдержат такие температуры. Металл, даже жаростойкая котловая нержавейка, тоже долго не протянет при таких условиях. Был ещё один вариант — сложить трубу из огнеупорного кирпича (например, шамотного), но это повлечёт за собой целый ворох забот. Придётся делать большой теплообменник, затем корпус котла и т.д. В результате котёл, одним из преимуществ которого является компактность, вырастает до огромных размеров.

Всем, кто захочет последовать по стопам Perelesnikа, следует учесть один нюанс.

Взвесив все «за» и «против», пользователь остановился на одном варианте материала для трубы — керамике. Дело осложнялось тем, что пойти и купить готовое изделие не представлялось возможным. Оставалось одно — засучить рукава и с головой окунуться в эксперименты по подбору оптимального состава керамики. Забегая вперёд, скажем, что Perelesnikу удалось самостоятельно разработать состав, который можно отлить в форму, не опасаясь, что в процессе формовки он пойдёт трещинами. Состав керамики получился настолько удачным, что в нём можно было расплавлять гвозди без разрушения материала.

В высокотемпературный состав, разработанный нашим пользователем, входят следующие компоненты:


  • Шамот – 40%. Процентное содержание шамота можно увеличить.
  • Глина – 50%. Требуется жирная глина, которую можно обжигать при температуре не меньше чем в 1100°C.
  • Каолин – 10%. Если состав после двух отливок продолжает прилипать к форме, то процентное содержание каолина можно уменьшить.

Также в состав добавлялись доли процента дефлокулянтов: поверхностно-активных добавок, препятствующих слипанию мелких частиц и обеспечивающих текучесть массы. В частности, использовалась кальцинированная сода и жидкое стекло.

Итак, после того как состав смеси был подобран, пришёл черёд отливать «J-трубу». Для удобства литья вертикальный участок трубы разделили на 2 части. Сам процесс наглядно виден на следующих фото:

Обжиг производился при температуре 1100°C. На выходе получилась звенящая, толстостенная керамика, по внешнему виду неотличимая от промышленных изделий. На отливку 1 детали уходило 3 дня, включая саму заливку и последующую разборку формы. Затем заготовки несколько дней сушили и только потом обжигали.

Расчёт ракетной трубы

Кроме подбора состава керамической смеси, не менее важно рассчитать оптимальные размеры ракетной трубы, т.к. это напрямую влияет на эффективность работы котла. Засев за расчёты, помним, что вход в «J-трубу» — это самое узкое место в системе. После него все остальные сечения должны последовательно увеличиваться не менее чем на 2 см.


Чтобы рассчитать размеры трубы, пользователь взял за основу размер пиролизной щели для котлов мощностью на 20 кВт. Затем, оттолкнувшись от этого входного параметра, он нашёл остальные размеры трубы. Как показала практика, такой подход оправдал себя.

Для наглядности представляем примерный алгоритм расчёта ракетной трубы.

Возьмём за основу данные из следующей таблицы:

Из таблицы берём первое значение. Для удобства переводим цифры из мм в см. Находим площадь входной щели трубы: 12х3 = 36. Получаем — 36 см².

Дальше: труба должна иметь большее сечение. Отсюда: если принять внутренний диаметр трубы в 8 см, то, чтобы найти площадь, используем формулу: S = πR^2, где R – радиус круга. Находим радиус: 8/2=4 см. Возводим радиус в квадрат (во вторую степень), для чего умножаем его на себя. Получаем: 4х4=16 см. Умножаем полученный результат на число «Пи»: 16х3.14 (округляем) = 50 см².

Если разделить 50/36, то, округлив полученное значение до 1.38, выходим на необходимый нам коэффициент отношения площади входного отверстия: 1.3-1.5.

Зная диаметр трубы, вычисляем внешний диаметр модели для отливки формы. Внутренний диаметр – 80 мм. Прибавляем стенки толщиной в 10 мм. Получаем – 100 мм. Учитываем, что керамическое изделие может дать усушку в 10-15%. Итого: наружный диаметр модели – 110-115 мм.


Длина вертикальной части «J-трубы» приведена в американском учебнике по строительству ракетных печей, о котором упоминалось в первой части материала. Она равна 0.8-1 м. Этот размер получен экспериментальным путём, выдержав его, получаем работоспособную систему.

Длина горизонтального участка трубы должна быть меньше, чем половина длины вертикального участка, т.е. меньше, чем 0.5 м. У автора котла эта величина равна 0.3 м. Делать горизонтальный участок слишком коротким тоже не следует, т.к. газы, перед тем как попасть в вертикальную, «разгонную» часть трубы, должны как следует разогреться. Не забываем о теплоизоляции короткого участка. Это снизит потери тепла и создаст все условия для дожига газов. Для того, чтобы в нижнюю часть вертикальной трубы подать вторичный воздух, пользователь добавил в конструкцию форсунку.

Источник: www.forumhouse.ru

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.


Загрузка большого количества твёрдого топлива в топку происходит в среднем 1–2 раза в сутки, однако есть агрегаты, способные функционировать в течение нескольких дней. Путём регулирования притока кислорода в зону сгорания происходит замедленное тление при повышенной температуре. Дым выводится через специальную трубу. Она проходит сквозь теплообменник и прогревает воду для отопительной системы. Своевременная загрузка топки обеспечивает практически непрерывную работу устройства.

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.

Устройство агрегата

Вкратце суть работы и устройство твердотопливного пиролизного котла длительного горения можно свести к следующему:

  1. Два металлических цилиндрических корпуса разного размера скрепляются между собой. Меньший — это топка, где происходит сгорание твёрдых частиц. Больший — внешняя оболочка котла.
  2. Оставшееся пространство между корпусами заполняется водой. Она исполняет функции теплоносителя.
  3. В малую трубу устанавливается воздухораспределитель и делит её на две части. В одном разделе происходит сжигание топливных частиц, в другом — дожигание пиролизного газа. Распределитель изготавливается в виде телескопической трубы, к одному концу которой прикреплён небольшой диск с лопастями. Это позволяет равномерно распределить газы, выделяемые в процессе сжигания топлива. Через воздухораспределитель в отсек сгорания подаётся кислород, необходимый для поддержания горения.
  4. По мере прогорания слоёв топлива распределитель переходит ниже и добавляет воздух на нижеследующие уровни.
  5. В том случае, если процесс контролируется автоматическими управляющими системами, необходимо обеспечить подключение устройств к электросети.

Для изготовления котла, работающего на твёрдом топливе, необходимо разработать чертёж или схему. На ней отображается примерный внешний вид агрегата с соблюдением всех пропорций, деталей и элементов.

Инструменты и материалы

Разберём подробнее создание пиролизного котла длительного горения своими руками. Он функционирует на газе, получаемом из высушенных дров либо спрессованных в паллеты отходов.

В процессе самостоятельного изготовления твердотопливного котла потребуется набор электроинструментов и материалов, а также чертёж или схема с отображением всех нужных частей и размеров.

Необходимая техника:

  1. Сварочный аппарат и несколько пачек рабочих электродов.
  2. Углошлифовальные машинки. Желательно иметь две — большую и малую. Если таковых нет, работу можно провести с помощью обычного электрического лобзика, однако увеличится время работы.
  3. Отрезные и шлифовальные круги диаметром 125 и 230 мм, при отсутствии шлифмашинок — пилки по металлу для электролобзика.

Необходимые материалы:

  1. Труба с большим диаметром (около 50 см). Длина — 130 см, толщина стенки — от 3 мм.
  2. Труба с меньшим диаметром, около 45 см. Длина — полтора метра, толщина стенки — от 3 мм. При отсутствии труб можно приобрести несколько металлических листов 1250*2500*2,5 мм, прокатать их в специализированной фирме и изготовить нужные трубы самостоятельно с помощью сварочного аппарата.
  3. Тонкая длинная труба. Диаметр — около 6 см, длина — 120 см.
  4. Металлический лист, из которого будет вырезаться загрузочная дверца и люк для удаления золы.
  5. Металлические кольца диаметром в полметра и шириной около 2,5 см.
  6. Дверная фурнитура — петли, задвижки и т. д.
  7. Асбестовое полотно. Оно закладывается в двери котла. Это исключает их перегрев и снижает теплопотери.
  8. Шнур из асбеста. Им уплотняются дверца топливного отсека и люк зольника.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Процесс создания отопительного устройства достаточно прост и проходит в несколько последовательных этапов.

Вначале изготавливается корпус конструкции:

  1. Две трубы большого диаметра (50 и 45 см) вкладываются друг в друга и соединяются с помощью металлического кольца.
  2. Из заранее подготовленного листа вырезается круг металла диаметром 45 см, которым заваривается дно меньшей трубы, находящейся внутри конструкции. В итоге получаем бочку диаметром 45 см, с наваренной водогрейной рубашкой-контуром в 2,5 см шириной.
  3. Внизу «бочки» прорезается прямоугольное отверстие. Высота — до 10 см, ширина — около 15. Оно будет использоваться в качестве дверцы зольника. Вваривается люк, устанавливается дверь с приделанными петлями и задвижкой.
  4. В верхней части контура режется прямоугольное отверстие для подачи твёрдого топлива. Размер подбирается индивидуально, главное условие — удобство загрузки дров. Вваривается люк. Устанавливается дверца, оборудованная петлями и задвижкой. Она делается двойной: между отдельными металлическими листами укладывается асбестовый слой, места прилегания уплотняются асбестовым шнуром. Благодаря таким манипуляциям снижаются теплопотери котла.
  5. На верхнем уровне обустраивается выпускной патрубок, выводящий отработанные газы в дымоход.
  6. В двух местах (вверху и внизу) водяного контура привариваются патрубки диаметром 4–5 см, необходимые для подключения котла к дальнейшей отопительной системе. Нарезается резьба, для чего используется лерка.
  7. Проверка сварочных швов, в случае надобности — устранение огрехов.

После создания металлического корпуса твердотопливного котла можно приступать к изготовлению и установке распределителя воздуха:

  1. Вырезается металлический круг. Его диаметр должен быть на несколько сантиметров меньше внутреннего на котле. В центре круга режется круглое отверстие, по размерам соответствующее трубе воздухораспределителя (5–6 сантиметров).
  2. В прорезанное отверстие вставляется металлическая трубка.
  3. Снизу на «блин» навариваются швеллеры или уголки, расположенные в виде лопастей. При подходящей толщине лопастей, иногда используется крыльчатка от вентилятора.
  4. Сверху приваривается небольшая петля. С её помощью можно поднимать и опускать распределитель. Также оборудуется заслонка, регулирующая интенсивность подачи воздуха в зону огня.
  5. Монтаж воздушного распределителя к корпусу. Из металлического листа вырезается круг, диаметр которого равен внешнему корпусу. В центре режется отверстие 6–8 см. Нижняя часть воздухораспределителя вставляется в котёл, верхняя продевается сквозь проделанную дыру. После этого круг приваривается к котлу и в дальнейшем функционирует в качестве верхней крышки.

Это один из простейших способов изготовления твердотопливного котла. Существуют усложнённые схемы, используемые в промышленных и бытовых моделях.

Видео: Сборка твердотопливного котла

Конструктивные особенности пиролизных агрегатов

Изготовление пиролизного твердотопливного котла длительного горения происходит по аналогичному шаблону: сварка корпуса, воздухораспределителя, установка фурнитуры и т. д. Основное отличие от классического устройства — наличие двух камер. В первой сгорает топливо, во второй догорают пиролизные газы. Для такого котла очень важно обеспечить постоянный приток кислорода. Это можно сделать при помощи вентилятора.

Твердотопливные пиролизные котлы с нижней камерой сжигания различаются по особенностям конструкции и сгорания топлива.

  1. В моделях с наддувом создаётся нагнетание воздуха вентилятором. В нижней камере возникает повышенное давление. В таком котле можно использовать любой бытовой вентилятор, вплоть до компьютерного кулера, главное — исключить очень сильный наддув.
  2. В котлах с дымососом устанавливается вытяжной вентилятор, создающий недостаточное давление. Обеспечивается максимально полное сгорание газов и оптимальная работа устройства.

Пиролизные агрегаты с верхней камерой считаются более продуктивными. Они обеспечивают медленное и равномерное прогорание топлива. Некоторые промышленные дровяные котлы могут работать около двух суток. При закладке такой же порции угля срок работы увеличивается до недели.

Видео: Особенности работы

Установка самодельного котла и разгонная топка

Для установки отопительной системы может потребоваться специально оборудованное место. В жилых помещениях ставить такую конструкцию не рекомендуется: увеличивается опасность пожаров, утечек. Соответствующие службы могут наложить штраф. Очень часто самодельные агрегаты устанавливаются в теплицах, технических и рабочих помещениях.

При установке твердотопливного котла следует руководствоваться некоторыми требованиями:

  1. Расстояние от котла до стен должно быть более 25 сантиметров. Это минимизирует риск возгорания и улучшает воздухообмен в помещении.
  2. Желательно оборудовать под котлом собственный негорючий фундамент. Можно уложить асбестовую или бетонную плиту.
  3. В помещении с установленным пиролизным твердотопливным котлом должна быть качественная вентиляционная система. Постоянный приток свежего воздуха необходим для работы отопительной системы этого типа.
  4. Во избежание утечек и возгораний дымоход, через который уходит отработанный газ, должен быть заизолирован. В качестве изолирующего материала можно использовать обычную фольгу или минеральную вату.

После сборки и установки твердотопливного котла необходимо совершить пробную загрузку, называемую разгонной топкой. Загружать топливо в первый раз следует до начала отопительного сезона. В случае выявления неисправностей останется некоторое время до приведения системы в должное состояние.

Твердотопливный котёл может работать практически на любом топливе. Для разгонной топки следует использовать тот вид топлива, который планируется для постоянной загрузки. Топка заполняется полностью, до выходной трубы. Чтобы топливо лучше прогорало, можно брызнуть немного стандартной жидкости для розжига.

Котёл зажигается с помощью длинной щепы или лучины, через открытую заслонку. Пока не началось тление загруженного топлива, заслонку нельзя закрывать. Затем её можно прикрыть. Если скорости сгорания недостаточно для оптимальной работы отопительного устройства, заслонка приоткрывается для улучшения тяги. При первой топке загруженное твёрдое топливо должно целиком прогореть. О том, что началось стабильное тление, можно узнать по дыму, появившемуся из дымохода. В процессе сгорания отдельных слоёв топлива труба воздухораспределителя будет опускаться, по ней также можно определить скорость тления.

Самостоятельное изготовление котла длительного горения — это реальность, которая доступна каждому вне зависимости от того, новичок вы в его изготовлении или нет. Главное, не забывать о пожарной безопасности: ведь каждый отопительный прибор — потенциально опасное устройство.

Источник: postroika.biz

Каков реальный КПД твердотопливных котлов

Производители отопительного оборудования, в частности твердотопливных котлов, предлагают большой ассортимент продукции с различными характеристиками.

Исходя из конструкции котла на твердом топливе, все изделия можно разделить на такие группы:

  • традиционные отопительные агрегаты;
  • дровяные котлы с пиролизным типом горения (газогенераторные);
  • длительного горения;
  • пеллетные.

Традиционный котел на твердом топливе, самодельный в том числе, по внешнему виду напоминает печь или буржуйку с самыми необходимыми элементами – топочной камерой, дверцей, зольником и дымоходом. С помощью зольника можно регулировать тягу, открывая и закрывая заслонку. Такие конструкции считаются достаточно надежными, поскольку в них нет никаких технологичных элементов, например термодатчиков или градусников, автоматического блока управления или электроники. В данном случае основным элементом конструкции твердотопливного котла является теплообменник, передающий тепловую энергию теплоносителю. Теплообменник бывает трубчатым или изготавливается в виде емкости из сплошных стальных листов.

схема твердотопливного котла своими руками

Есть, однако, и более сложные устройства, которые тоже можно отнести к традиционным. Они оснащены перегородками и дроссельными заслонками, чтобы тягу было удобнее регулировать, а горячий воздух проходил большее расстояние до момента выхода в дымовую трубу. Такие перегородки существенно увеличивают КПД котла, поскольку больше тепловой энергии передается теплоносителю, а не просто «вылетает в трубу». Нужно понимать, что КПД котла это очень важный показатель.

Для подобных котлов можно использовать практически любое топливо – дрова, уголь, пеллеты и даже мусор. Главное, чтобы оно было как можно суше. С точки зрения производительности котлы простых конструкций едва ли могут претендовать на 50 % КПД, а в большинстве случаев он составляет всего лишь 15-20 %. Проблема заключается в том, что топливо слишком быстро сгорает, не успевая передать всю тепловую энергию воде в теплообменнике. В результате, большее количество тепла просто выводится в дымоход или его избыток заставляет теплоноситель закипать. Например, дрова нужно добавлять в топку каждый час, а угля хватит на 2-4 часа, но все равно он сгорает с избытком энергии и большими теплопотерями.

Более экономными и производительными являются современные котлы с перегородками и дроссельными заслонками. В них температуру сгорания топлива можно регулировать, а одной загрузки топлива хватает на 8-12 часов. Поэтому КПД таких установок нередко достигает 80 %.

Котлы с пиролизным типом горения

Для пиролизных котлов также используется твердое топливо, в частности дрова, однако, принцип их работы кардинально отличается от описанных выше установок. Они способны намного дольше и эффективнее отапливать дом, а топливо расходуют более экономно. В связи с этим стоимость таких агрегатов примерно в 1,5-2 раза больше, чем остальных.

Секрет газогенераторных (пиролизных) котлов в том, что под воздействием высокой температуры и при недостатке воздуха древесина преобразуется в древесный уголь, выделяя пиролизный газ.

Для такой реакции необходима температура от 200 ℃ до 800 ℃. При этом выделяется большое количество энергии, которая просушивает дрова и нагревает воздух. Пиролизный газ по трубам перемещается в камеру сгорания, где при смешении с воздухом возгорается – так генерируется большая часть тепла.

размер твердотопливного котла

Активные углероды участвуют в окислительных процессах при горении пиролизного газа, поэтому выходящий из трубы дым состоит преимущественно из углекислого газа и пара – содержание вредных компонентов ничтожно мало. К тому же, пиролизные котлы в принципе выделяют намного меньше дыма, чем классические установки. Поскольку топливо сгорает практически без остатка, газогенераторные котлы нуждаются в чистке довольно редко.

Стоит отметить, что довольно высокой температуры горения можно добиться даже при наличии сырых дров, однако, в таком случае производительность котла упадет практически вдвое, а значит, настолько же увеличится расход топлива.

Благодаря автоматике интенсивность горения в таком котле можно регулировать, чтобы экономить топливо и создать в помещении оптимальную температуру.

Обратите внимание, что изготовить пиролизный котел отопления на твердом топливе своими руками довольно сложно и очень опасно. В случае ошибок в сборке такая установка может взорваться.

Топливные агрегаты длительного горения

Идея создать своими руками твердотопливные котлы длительного горения наверняка многим покажется привлекательной. Прелесть таких конструкций в том, что закладывать дрова в них нужно лишь пару раз в сутки. Котел длительного горения отличается от традиционного агрегата тем, что в нем горение начинается с верхней части закладки топлива. При этом воздух в топливную камеру также подается сверху.

Схема котла длительного горения на твердом топливе предполагает наличие водяного контура вокруг его корпуса, поэтому вода в нем качественно прогревается на любом этапе процесса. Поскольку при работе котла горит не сразу вся закладка, а лишь верхний слой топлива, его хватает почти на 30 часов. Ряд универсальных твердотопливных котлов при использовании угля могут работать до 7 дней на одной закладке.

Данная конструкция не отличается конструктивной сложностью и не имеет каких-либо точных приборов, нуждающихся в подключении к электричеству. Поэтому цена на них вполне приемлема для потребителя. К тому же, собрать по готовым чертежам котел на твердом топливе своими руками вполне под силу домашнему мастеру. Можно сделать котел отопления своими руками и сэкономить немало денег.

самодельный котел на твердом топливе

Приведем несколько недостатков у данных конструкций. В работающий котел нельзя добавить топливо. Дрова для котла должны быть хорошо просушены (не более 20 % влажности) и распилены на небольшие поленья. Уголь можно применять только высокого качества, с малым содержанием шлаков. Кроме того, агрегаты данного типа ограничены по мощности – как правило, не более 40 кВт.

Еще одна разновидность котлов на твердом топливе – пеллетные агрегаты. Их отличие состоит в том, что в качестве топлива используются гранулы из отходов деревообработки. Большая часть промышленных моделей имеют особый бункер, из которого гранулы автоматически подаются в топку.

Чугунные и стальные конструкции – в чем отличия

Из какого бы материала ни был изготовлен котел, очень важно, чтобы он соответствовал основным эксплуатационным характеристикам. Разберемся в них более подробно.

В первую очередь стоит обратить внимание на материал теплообменника – чугун или сталь. Если вы хотите воспользоваться готовой схемой твердотопливного котла – своими руками чугунный теплообменник сделать вряд ли получится. Такая работа требует как специального оборудования, так и особых знаний и умений. Поэтому можно приобрести готовые секционные конструкции, которые перед транспортировкой разбирают, а на месте снова собирают.

Чугунным теплообменникам свойственно покрываться сухой ржавчиной – особой пленкой, защищающей стенки агрегата от разрушения. Кроме того, влажная ржавчина также образуется намного медленнее, чем обусловлен длительный срок эксплуатации чугунных изделий – от 10 до 25 лет. Среди прочих преимуществ чугунных теплообменников можно назвать отсутствие необходимости в частом и сложном обслуживании. Чистка таких устройств требуется нечасто, да и нагар практически не снижает КПД котла. В случае необходимости ремонта или усиления мощности агрегата нужно лишь заменить дефектные секции или увеличить их число.

котел отопления на твердом топливе своими руками

Недостатки чугунных изделий таковы:

  • большая масса котла предполагает наличие отдельного фундамента;
  • затруднения в процессе сборки и высокие затраты на транспортировку;
  • чувствительность к термическим ударам – чугун не любит перепадов температур, поэтому контакт горячей поверхности с холодными дровами или холодной водой может быть губительным для него;
  • большая тепловая инерционность – на разогрев котла требуется длительное время, но и его последующее остывание происходит медленно.

Что касается стальных изделий, то они менее чувствительны к перепадам температур и не боятся контакта с холодными объектами. Это свойство позволяет при сборке котлов отопления на твердом топливе по чертежам оборудовать их чувствительными автоматическими элементами. А благодаря небольшой инерционности такие агрегаты быстро прогреваются и остывают – это позволяет регулировать температуру воздуха в доме. При этом, можно сделать чертеж твердотопливного котла длительного горения своими руками, что позволит учесть все нюансы.

По внешнему виду котлы из стали – это сплошные сварные агрегаты, которые довольно сложно перевозить, хотя и чувствительность к механическим повреждениям у них намного ниже аналогов из чугуна.

конструкция твердотопливного котла

Возможность ремонта стальных котлов с точки зрения некоторых специалистов весьма сомнительна. Отремонтировать, равно, как и сварить котел своими руками по чертежу в домашних условиях довольно непросто, со временем на швах в нем могут образовываться течи. Справедливости ради, отметим, что все зависит от навыков работника в работе со сварочным аппаратом. Но выполнить ремонт чугунного теплообменника все же проще – требуется только замена секций.

Как правило, котлы с чугунными теплообменниками являются энергонезависимыми, стоят недорого, поэтому они могут стать достойной альтернативой уже установленному отопительному оборудованию в случае отключения электричества. Циркуляция теплоносителя в таких агрегатах происходит естественным путем, без применения насоса. Однако монтаж батарей нужно выполнять так, чтобы вода по трубам при нагревании свободно перемещалась по трубам под воздействием давления в котле.

Сборка котла по готовому проекту

Проще всего будет построить своими руками твердотопливный котел из кирпича. Его конструкция популярна и не требует сложных расчетов. Использовать такой котел можно сразу в нескольких целях, поэтому устанавливают их преимущественно на кухнях. Примечательно, что самостоятельно собрать такой агрегат смогут даже новички.

В процессе работы понадобится болгарка, сварочный аппарат с электродами, листовая сталь, кирпич, материалы для печного раствора, трубы и металлические уголки. Тем, кто никогда не держал в руках сварку, лучше всего выполнить резку деталей по чертежу котла на твердом топливе, а сварочные работы перепоручить профессионалу. Это важно, так как качество швов напрямую влияет на долговечность котла.

чертеж как сварить котел своими руками

Положительный момент самостоятельного сооружения отопительного оборудования состоит в том, что можно подобрать размер твердотопливного котла и топки, а также рассчитать его мощность под конкретные нужды. Кроме того, в нем можно предусмотреть варочную поверхность или кирпичный свод, чтобы тепло аккумулировалось в процессе горения дров, а затем перераспределялось в систему отопления.

Теплообменник чаще всего делают прямоугольным, используя для этого прямоугольный профиль и трубы сечением 40-50 мм. Благодаря профилям облегчается стыковка труб, а швы получаются более прочными.

Пошаговая инструкция сооружения котла на твердом топливе

Итак, весь процесс, как сделать котел своими руками по чертежам, можно разделить на несколько последовательных этапов:

  1. Используя болгарку, из труб и профилей нужно вырезать заготовки. Профили будут стойками, в них газовым резаком нужно прорезать круглые отверстия для стыковки с трубами. Понадобится сделать по 4 отверстия по трубу Ø50 мм в передних стойках и по столько же в задних. Кроме того, нужны еще отверстия для врезки в систему отопления. Наплывы и нагар в результате резки или сварки нужно зачистить болгаркой, чтобы они не мешали движению воды по трубам.
  2. Далее заготовки собирают в единую конструкцию. Работать придется вдвоем – сварщику понадобится помощник, чтобы придерживать трубки в неподвижном положении. Чтобы было удобнее, можно поставить стойки с трубами на ровную поверхность и сварить переднюю и заднюю часть котла.
  3. Теперь нужно обеспечить подачу и отток воды из котла. К готовому каркасу приваривают входящую и обратную трубу, а торцы прямоугольных профилей заваривают кусками металла 60×40 мм.
  4. Прежде чем монтировать теплообменник, его проверяют на герметичность. Для этого его устанавливают вертикально, закрывают нижнее отверстие и наполняют водой. Если протечек на швах нет, значит можно работать дальше.
  5. Из кирпича выстраивают корпус котла и встраивают в него теплообменник, оставляя зазор между ними не менее 1 см. Установить регистр нужно так, чтобы создать подъем в сторону выходящей горячей воды. Перепад уровня между выходным отверстием и передним правым верхним углом теплообменника должен быть не менее 1 см. Это позволит улучшить циркуляцию теплоносителя и избавит от воздушных пробок.
  6. Кирпичная кладка должна перекрыть теплообменник сверху на 3-4 см. Поверх кладки укладывают чугунную плиту. Дымоход устанавливают по усмотрению хозяев – кирпичный, металлический, или выводят в уже готовую трубу.

Как повысить производительность котла

Самостоятельно собранный твердотопливный котел, как правило, отличается существенными теплопотерями, связанными с уходом тепла в дымовую трубу. Причем чем прямее и выше дымоход, тем больше теряется тепла. Выходом из положения в данном случае будет создание, так называемого, отопительного щита, то есть дымохода изогнутой формы, который позволяет передать больше тепловой энергии кирпичной кладке. Кирпич, в свою очередь, будет отдавать тепло воздуху в помещении, обогревая его. Нередко такие ходы устраивают в стенах между комнатами. Однако подобный подход осуществим только, если котел расположен в подвале или на цокольном этаже, либо при условии постройки громоздкого многоступенчатого дымохода.

Как вариант, повысить эффективность котла можно, если вокруг дымовой трубы смонтировать водонагреватель. В данном случае тепло уходящих газов будет нагревать стенки дымохода, и передаваться воде. Для этих целей дымоход можно сделать из более тонкой трубы, которую встроить в трубу большего сечения.

твердотопливный котел из кирпича своими руками

Наиболее эффективным способом повысить КПД твердотопливного котла будет установка циркуляционного насоса, принудительно перекачивающего воду. Это позволит повысить производительность установки примерно на 20-30 %.

Безусловно, сконструировать котел нужно так, чтобы теплоноситель мог циркулировать самостоятельно, если в доме отключили электричество. А при его наличии насос позволит ускорить прогрев дома до комфортных температур.

Источник: teplospec.com


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.