Изготовление котла своими руками. Инструкция как сделать дровяной котел отопления своими руками

Каждый задумывался о том, какими способами можно сэкономить на отоплении своего жилья. Лучшим способом отопления является котел, ведь сварить его можно самостоятельно. Данная статья предназначается для тех, кто не знает, как сварить котел отопления своими руками и любит самостоятельно мастерить приспособления, увеличивающие уровень комфорта в собственном доме.

Как подобрать правильный способ изготовления

Перед тем, как обращаться к специалистам или искать в Интернете способы изготовления, необходимо определиться с его предназначением. Ведь от его роли будет зависеть и вид его конструкции. Для начала необходимо уяснить, что все котлы своими руками основаны на едином принципе: устройство греет теплоноситель, а теплообменник получает тепло за счет сгорающего топлива.

Для того чтобы добиться максимальной эффективности нагрева, необходимо учесть конструкцию и сгорание топлива. На основе простых физических законов можно сделать вывод, что большой показатель тепла, передаваемого за единицу времени, напрямую зависит от размера емкости носителя тепла и площади передающей трубки. Учитывая полноту сгорания топлива, необходимо допустить максимальный приток кислорода к топливу, чтобы предотвратить отток пиролизного газа, который передает немало тепла.

Конструкция котла

Конструкция и внешний вид котла будет зависеть от нескольких технических параметров:

• Перед тем, как приступить к сборке элемента отопления, необходимо удостовериться в наличии материала. В лучшем случае следует подобрать нержавеющий жаросткойкий вид металла, но может сойти и обычный железный лист (на практике очень легко найти дешевый материал).
• Следующим немаловажным фактором создания будет выбор возможности обработки стали. Не каждый имеет в своем гараже оборудование для выплавки чугунной стали, которая обычно стоит дороже котла, поэтому стиль обработки ограничивается только лишь вашей фантазией. Традиционным методом изготовления является резка болгаркой, электросваркой или газовым резаком стального листа.
• На конструкцию печки также влияет вид топлива, которое вы собираетесь применять для отопления.
• Также нужно рассчитать правильный способ циркуляции носителя тепла, а именно максимально расширить диаметр контуров и патрубков и увеличить высоту водяного бака. Большой размер диаметра позволяет уменьшить сопротивление воде и получить высокую скорость передачи теплоносителя без применения специальных насосов.

Сборка самодельного котла будет немного отличаться от заводского по одной простой причине: если электроэнергия перестанет подаваться на разогретый водяной бак, стоит ожидать проблем с подачей воды. Эти факторы могут привести к разрушению самодельного отопителя, вследствие давления паров. Поэтому следует собирать руками с меньшим диаметром труб и высотой водяного бака.

Разнообразие самодельных котлов отопления и способы их установки

При изготовлении домашнего котла своими руками следует выбрать его тип в зависимости от материалов и способа отопления. Далее вы узнаете о дровяных, электрических, пиролизных и масляных типах котлов.

Дровяные котлы

Если рассматривать простой вариант изготовления котла, то это похоже на два цилиндра разных диаметров, помещенных один в другой. Внешний водяной цилиндр предназначается для хранения воды, а внутренний – для печки твердого топлива. Так как пространство между трубками забито водой, вы можете выбрать любой диаметр для труб, но желательно сделать его больше, чтобы уменьшить сварку. Главным недостатком дровяного котла является низкое значение коэффициента полезного действия, однако простота его изготовления и дальнейшего использования делает его одним из самых популярных самодельных средств отопления.

Для сборки котла понадобятся следующие инструменты: перчатки на руки, спецодежда и маска для сварки, дрель со сверлами по металлу, электроды и сварочный аппарат, а также измерительные приборы (рулетка, уровень и т.д.). Из материалов нам понадобятся листы толщиной по 5 миллиметров, дроссельные заслонки, дверцы для котла, чугунная решетка и уголки.

Процесс сооружения дровяного котла отопления пошагово:

• Взять две бочки разного диаметра шириной, не более чем по 4 миллиметра.
• Вырезать отверстия для зольника и водяного контейнера в обеих бочках с помощью болгарки.
• Установить цилиндры друг в друга и сварить над ними крышку.
• Приварить вместе топку и зольник и закрыть дверцей.
• Приварить к бочкам трубы для циркуляции воды и подключения к генератору.
• Приделать рештак внутрь печки.
• Сделать отверстие для дымохода в бочке и установить трубу.
• По окончанию работ проверить его на герметичность (проверить на предмет течи).
• Смонтировать и подключить к сети.

Пиролизные котлы отопления

Для того чтобы сэкономить на материалах и энергии, потраченной на работу котла, следует использовать именно такой тип агрегатов. Принцип работы котла заключается в смеси воздуха и пиролизного газа, которая воспламеняется и дает больше тепла. Стоимость материалов для изготовления пиролизного котла на порядок выше, чем у дровяного, но через пару отопительных сезонов устройство окупается.

Конструкция пиролизного водяного агрегата будет состоять из нескольких секторов: регуляторы подачи электроэнергии, отверстие, дымовые каналы, вентилятор, камера сгорания и трубы. При его изготовлении необходимо придерживаться точного чертежа в связи со сложностью в сборке конструкции. Высокая отопительная способность и коэффициент полезного действия позволяют снизить расход энергии и установить мощность на 25-30 кВт, в отличие от других котлов (40-50 кВт).

Для его сборки нам понадобится электродрель, термодатчик, отрезной круг на 230 миллиметров, болгарка, электроды и сварочный аппарат, а также стальные полосы толщиной 2 мм и вентилятор.

Постройка:

• Вырезать отверстие для топлива немного выше, чем резервуар для горения.
• Установить ограничитель, который контролирует подачу воздуха.
• Вырезать в котле специальное отверстие для ограничителя.
• Приварить ограничитель из трубы толщиной 65-70 мм.
• Сделать прямоугольное отверстие для загрузки и надежно закрыть его стальной накладкой.
• Вырезать отверстие для удаления золы.
• Желательно сделать отводную трубу с изгибом ради повышения количества вырабатываемого тепла.
• Установить снаружи конструкции вентиль для регулировки количества теплоносителя.
• Провести герметическую проверку и смонтировать.

Котлы отопления на отработанном масле

Довольно необычная конструкция котла, которая предполагает использование масла как топлива для отопления. При работе отопитель испаряет масло, которое, в свою очередь, капает в поддон и превращается в горючий газ. Этот газ играет роль теплообменника. Данный вид котла является универсальным и легким в использовании, а также экономичным: как топливо может использоваться обычная солярка.

Так как процесс горения в таком агрегате происходит дважды, следует устанавливать две камеры для горения. Отработанное масло горит в первой камере, а потом в виде горючего газа переходит во вторую камеру, и, перемешиваясь с кислородом, производит процесс горения, который и образовывает тепло. В связи с работой на высоких температурах не рекомендуется устанавливать его возле окон и на сквозняках, однако, в использовании он весьма безопасен.

• Первая камера изготовляется для подачи воздуха, поэтому мастерим ее так, чтобы она регулировалась: устанавливаем заслонку, которая по возможности открывается и закрывается;
• Вторая камера, предназначенная для обработанного масла для сжигания, должна быть разборной, чтобы по возможности вычищать ее от золы и ржавчины;
• Приварить строго вертикальный дымоход (безо всяких наклонов) длиной не менее в четыре метра;
• Срезать нижнюю и верхнюю части баллона и изготовить из оставшихся половинок разборную камеру для сгораемого масла;
• Приварить ножки к нижней части баллона и вырезать отверстие для трубы снизу;
• Делаем несколько отверстий для вентиляции в трубе и привариваем к новоиспеченному резервуару;
• Привариваем этот баллон к трубам и соединяем их с трубами;
• Установить.

Электрический котел отопления

Еще одним распространенным видом котлов является электрический. Его популярность среди мастеров обусловлена экономичностью и простотой сборки. Монтируется он в трубу, идущую вертикально вверх, а тэн подсоединяется вовнутрь нее. Из обратного трубопровода идет патрубок из обратного трубопровода, к которому присоединена поддача сверху. На этом конструкцией электрического котла можно было бы ограничиться.

Однако для правильной его работы необходимо учитывать некоторые нюансы, а именно вид топлива. Ведь электрическое отопление своими руками является одним из самых дорогих в наши дни, поэтому установка электрического котла влечет за собой внушительные материальные затраты.

При сборке корпуса котла необходимо собирать с двойными стенками, между которыми протекает теплоизолирующий материал (обычно песок). Между зольным и топочным бункерами приваривается перегородка, а на внутренние стенки – ребра, которые соединяют внешние и внутренние стенки. На лицевой стороне корпуса желательно установить окошки, вырезав болгаркой промежутки. Также не стоит забывать об установке дверей для очистки резервуара и дымохода, идущего прямолинейно вверх.

Надеюсь, данные рекомендации помогли вам разобраться в типах и предназначению котлов, а также ответила на вопрос, как сварить котел для отопления. Для изготовления своими руками необходимо потратиться, но через пару отопительных сезонов вы начнете прилично экономить!

Достаточно часто для отопления частных домов используются отопительные котлы. Сварить котел отопления своими руками может практически каждый желающий, так как данные устройства имеют простую конструкцию. Для изготовления конструкции можно использовать непрофессиональные инструменты и материалы, которые имеются в наличии.

В конструкцию котла, который будет использоваться для отопления собственного частного дома и приготовления пищи, можно вносить некоторые усовершенствования. Подобные изменения смогут повысить эффективность устройства.

Конструкция котла отопления

Данное оборудование имеет схожую конструкцию с обыкновенной печкой. Отличия заключаются лишь в способе отдачи тепла. Котел состоит из таких элементов:

1. Емкость для сжигания твердого топлива.
2. Колосники для подачи воздуха в нужном количестве.
3. Емкость для воды или трубчатые регистры отопления.
4. Дымоход. Предназначен для создания нужной тяги и отвода продуктов сгорания.
5. Заслонки. Используются для того, чтобы регулировать воздушную тягу и перекрывать каналы после угасания огня в печке.

Отопительная система должна снабжаться водяным аккумулятором тепла. Он являет собой емкость, которая устанавливается в верхней части котла и накапливает энергию тепла в процессе топки. Когда данный процесс прекратится, жидкость будет циркулировать в системе и подогревать воздух.

Дополнительно можно установить бак из нержавеющей стали, в котором будет находиться горячая вода. Он монтируется над аккумулятором тепла. Данный элемент отопительной системы является необязательным.

Первым делом понадобится составить точный чертеж отопительного котла. Чтобы рационально использовать жилую площадь, рекомендуется заказать разработку индивидуального проекта подобной конструкции у специалистов.

Читайте также:

Вернуться к оглавлению

Инструменты и материалы, которые понадобятся для изготовления отопительного котла

Чтобы сваривать котлы отопления своими руками, понадобится подготовить такие элементы:

1. Лист стали толщиной минимум 5 мм.
2. Уголок из металла.
3. Колосниковая решетка из чугуна.
4. Водопроводные трубы из стали различного диаметра.
5. Дверцы для бункеров.
6. Дроссельные заслонки.
7. Лист нержавеющей стали. Понадобится для того, чтобы изготовить аккумулятор тепла.
8. Просеянный песок.

В процессе изготовления котла для отопления потребуется произвести сварочные работы. Следует подготовить такие инструменты:

Рисунок 1. Схема самодельного котла.

1. Сварочное устройство инверторного типа или любое другое, которое можно использовать в бытовых условиях.
2. Болгарка.
3. Щипцы.
4. Пассатижи.
5. Электродрель.
6. Набор необходимых сверл.
7. Рулетка.
8. Уровень.
9. Угольник.

Мастер должен иметь навыки проведения сварочных работ.

Вернуться к оглавлению

Как правильно изготовить детали корпуса отопительного котла

Основой любого котла является топка, в которой температура может достигать 900-1000°С. Чтобы выполнить ее сборку, будут нужны материалы, которые способны выдержать подобную температуру. Последовательность действий по изготовлению корпуса будет следующей:

1. Если нет в наличии жаропрочной стали, можно использовать обыкновенную. Однако в таком случае, чтобы обеспечить долговечность конструкции, стенки узла нужно сделать двойными. Стенки нужно вырезать из листа стали с помощью болгарки.
2. Из стальной трубы надо будет нарезать нужное количество деталей, которые будут использоваться в качестве ребер жесткости. Из металлического уголка нужно изготовить усилители для стыков между всеми элементами печки.
3. В передней стенке следует проделать отверстие прямоугольной формы, которое соответствует по размерам дверям всех бункеров. Чтобы выполнить сквозное прямоугольное отверстие нужной конфигурации, на металл нужно нанести разметку, после чего по углам выполнить сверление листа с помощью электрической дрели. Используя угловую машинку для шлифования, нужно сделать сквозной порез в средней части, после чего вести его от центральной части к крайней. Таким образом можно будет исключить повреждения листа.

В качественном котле для отопления должно быть предусмотрено несколько емкостей для воды. Баки следует изготавливать из нержавеющей стали. Чтобы сварить листы, понадобится использовать специальное устройство.

Конструкция теплообменника являет собой набор из водопроводных трубок. С помощью сварочного устройства их следует соединить так, чтобы образовался проточный контур с большим внешним основанием.

В таком случае будет обеспечена быстрая и наиболее полная тепловая отдача от сгораемого топлива к тепловому носителю.

Вернуться к оглавлению

Как правильно собрать котел своими руками

Конструкция котлов для отопления отличается высокой металлоемкостью. Подобное устройство в итоге будет иметь большой вес. Поэтому сборку рекомендуется выполнять на месте монтажа оборудования для отопления.

Под котлом нужно обязательно изготовить основание из термостойкого кирпича.

После этого на него надо будет уложить днище зольного бункера. По периметру данного элемента следует установить вертикально стенки конструкции. После этого стенки соединяются сваркой.

Схема самодельного котла изображена на рис. 1.

Внутри изготовленного корпуса на приваренные направляющие надо будет уложить колосники. После этого монтируются тепловые обменники. С внешней стороны к бункеру в вертикальном положении надо приварить ребра жесткости, которые изготавливаются из стального профиля прямоугольной формы. На данном этапе останется лишь смонтировать внешние стенки и верхнюю плиту.

Между стенками необходимо будет засыпать подготовленный просеянный песок, который будет выполнять двойную функцию:

• дополнительно аккумулировать тепло;
• защищать стенки камеры сгорания от возможного перегрева и ускоренного прогорания.

Для засыпки рекомендуется использовать промытый песок, который не содержит пыли и других посторонних элементов. Предварительно песок надо будет прокалить на огне, чтобы исключить всю органику. Если пропустить данный этап, то во время топки котла отопления может появляться не самый приятный запах.

На верхнюю плиту понадобится смонтировать подготовленные емкости из нержавеющей стали, после чего подключить их к соответствующим контурам. После этого останется лишь установить дверцы на свои места.

© При использовании материалов сайта (цитат, изображений) указание источника обязательно.

«Котел это по правде печь в бочке с водой»… и КПД такого агрегата будет в лучшем случае 10%, а то и 3-5%. Уж какой-никакой, а твердотопливный котел вовсе не печь, а печь на твердом топливе – не водогрейный котел. Дело в том, что процесс сгорания твердого топлива, в отличие о газа или горючих жидкостей, непременно растянут в пространстве и времени. Газ или масло можно полностью сжечь сразу в небольшом промежутке от сопла до диффузора горелки, а дрова-уголь – нет. Поэтому и требования к конструкции котла отопления на твердом топливе иные, чем для отопительной печи, просто так засунуть в нее водогрейку контура отопления в непрерывной циркуляцией нельзя. Почему так, и как должен быть устроен отопительный котел непрерывного действия, и предназначена разъяснить эта статья.

Свой котел отопления в частном доме или квартире становится необходимостью. Газ и жидкое топливо неуклонно дорожают, а взамен в продаже появляется недорогое альтернативное топливо, напр. из отходов растениеводства – соломы, лузки, шелухи. Это только с точки зрения хозяев дома, не говоря уже о том, что переход на индивидуальное отопление позволит избавиться от потерь энергии в магистралях ТЭЦ и проводах ЛЭП, а они отнюдь не малы, до 30%

Газовый котел самому делать нельзя, хотя бы потому, что никто не даст разрешения на его эксплуатацию. Индивидуальные котлы на жидком топливе для отопления жилых помещений применять запрещено вследствие их высокой пожаро- и взрывоопасности при децентрализованном использовании. А вот котел на твердом топливе можно и сделать своими руками, и оформить его официально, точно так же, как отопительную печь. Это, пожалуй, единственное, что у них принципиально общего.

Особенности твердого топлива

Твердое топливо горит не очень быстро, и в видимом его пламени сгорают далеко не все компоненты, несущие тепловую энергию. Для полного догорания дымовых газов необходима высокая, но вполне определенная температура, иначе возникнут условия для протекания эндотермических реакций (напр. окисления азота), продукты которых унесут энергию топлива в трубу.

Почему котел не печь?

Печь – устройство циклического действия. В ее топку загружают сразу столько топлива, чтобы его энергии хватило до следующей протопки. Избыток энергии сгорания загрузки топлива частично используется для поддержания оптимальной для дожигания температуры в газовом тракте печи (ее конвективной системе), а частично поглощается телом печи. По мере прогорания загрузки соотношение этих частей энергии топлива меняется, и внутри печи циркулирует мощный поток тепла, в несколько раз мощнее, чем текущие потребности в нем для обогрева.

Тело печи представляет собой, таким образом, тепловой аккумулятор: основной обогрев помещения происходит за счет ее остывания после протопки. Поэтому отбирать циркулирующее в печи тепло нельзя, от этого тем или иным образом нарушится ее внутренний тепловой баланс, и КПД резко упадет. Можно, и то не во всяком месте конвекционной системы, взять до 5% на подпитку накопительного бака ГВС. Также для печи не нужна оперативная регулировка ее тепловой мощности, достаточно загрузить топлива исходя из требуемой среднечасовой на время между протопками.

Водяной котел, все равно на каком топливе – устройство непрерывного действия. Теплоноситель в системе все время циркулирует, иначе она греть не будет, а котел должен в каждый конкретный момент дать тепла ровно столько, сколько ушло наружу из-за теплопотерь. Т.е., топливо в котел нужно либо периодически подгружать, либо обеспечить оперативную регулировку тепловой мощности в достаточно широких пределах.

Второй момент – дымовые газы. К теплообменнику они должны подойти, во-первых, возможно более горячими, чтобы обеспечить высокий КПД. Во-вторых, они должны быть прогоревшими полностью, иначе энергия топлива осядет на регистре сажей, которую нужно будет еще и чистить.

Наконец, если печь греет вокруг себя, то котел как источник тепла и его потребители разнесены. Для котла необходимо отдельное помещение (котельная или топочная): вследствие высокой концентрации тепла в котле его пожарная опасность намного выше, чем и печи.

Примечание: индивидуальная котельная жилого дома должна иметь объем не менее 8 куб. м, потолок не менее 2,2 м высотой, открывающееся окно не менее 0,7 кв. м, постоянный (без задвижек) приток свежего воздуха, отдельный от прочих коммуникаций дымовой канал и противопожарную развязку от остальных комнат.

Отсюда следуют, во-первых, требования к топке котла:

• Она должна обеспечивать быстрое и полное сгорание топлива без сложной конвекционной системы. Этого можно добиться только в топке из материалов с как можно меньшей теплопроводностью, т.к. для быстрого догорания газов требуется высокая концентрация тепла.
• Сама топка и связанные с ней по теплу части конструкции должны иметь возможно меньшую теплоемкость: все тепло, ушедшее на их нагрев, останется в котельной.

Эти требования изначально противоречивы: материалы, плохо проводящие тепло, как правило хорошо его накапливают. Поэтому обычная печная топка для котла не пойдет, нужна какая-то специальная.

Теплообменный регистр

Теплообменник – важнейший узел отопительного котла, он в основном и определяет его КПД. По конструкции теплообменника и называют весь котел. В бытовых отопительных котлах применяют теплообменники – водяные рубашки и трубчатые, горизонтальные или вертикальные.

Котел с водяной рубашкой – это та самая «печка в бочке», теплообменный регистр в виде бака окружает в нем топку. Котел с рубашкой может быть и довольно экономичным при одном условии: если горение в топке беспламенное. Пламенная твердотопливная топка непременно требует дожигания отходящих газов, а в контакте с рубашкой их температура сразу падает ниже необходимого для этого значения. В результате – КПД до 15% и усиленное осаждение сажи, а то и кислотного конденсата.

Горизонтальные регистры, вообще говоря, всегда наклонные: их горячий конец (подача) должен быть приподнят над холодным (обраткой), иначе теплоноситель пойдет вспять, а отказ принудительной циркуляции немедленно приведет к тяжелой аварии. В вертикальных регистрах трубы расположены вертикально или в небольшим наклоном в сторону. И там, и там трубы, чтобы газы лучше в них «запутывались», располагают рядами в шахматном порядке.

Относительно направлений движения горячих газов и теплоносителя трубные регистры делятся на:

1. Проточные – газы проходят в общем перпендикулярно току теплоносителя. Чаще всего такая схема применяется в горизонтальных промышленных котлах большой мощности ради меньшей их высоты, что удешевляет установку. В бытовых ситуация получается обратная: чтобы регистр как следует уловил тепло, его приходится делать вытянутым вверх выше потолка.
2. Противоточные – газы и теплоноситель движутся вдоль одной линии навстречу друг другу. Такая схема дает наиболее эффективную теплопередачу и наивысший КПД.
3. Поточные – газы и теплоноситель движутся параллельно в одном направлении. Применяется редко в котлах специального назначения, т.к. КПД при этом плохой, а износ оборудования большой.

Далее, теплообменники выполняются огнетрубными и водотрубными. В огнетрубных дымогарные трубы с дымовыми газами проходят сквозь бак с водой. Огнетрубные регистры работают стабильно, а вертикальные дают неплохой КПД даже в поточной схеме, т.к. в баке устанавливается внутренняя циркуляция воды.

Однако, если рассчитать оптимальный для передачи тепла от газа к воде температурный градиент исходя из соотношения их плотности и теплоемкости, то он оказывается примерно 250 градусов. А чтобы протолкнуть этот поток тепла сквозь стенку стальной трубы в 4 мм (меньше нельзя, очень быстро прогорит) без заметных потерь на теплопроводность металла, нужно еще около 200 градусов. В итоге, внутренняя поверхность дымогарной трубы должна быть раскалена до 500-600 градусов; 50-150 градусов – эксплуатационный запас на обводненность топлива и пр.

Из-за этого срок службы дымогарных труб ограничен, особенно в больших котлах. Кроме того, КПД огнетрубного котла невелик, он определяется отношением температур поступающих в регистр горячих газов и выходящих в дымоход. Давать остывать газам ниже 450-500 градусов в огнетрубном котле нельзя, а температура в обычной топке не превышает 1100-1200 градусов. По формуле Карно выходит, что КПД выше 63% не получить, да еще КПД топки не больше 80%, так что всего получается 50%, что совсем плохо.

В малых бытовых котлах эти особенности сказываются слабее, т.к. при уменьшении размеров котла отношение поверхности регистра к объему дымовых газов в нем увеличивается, это т.наз. закон квадрата-куба. В современных пирозизных котлах температура в камере сгорания доходит до 1600 градусов, КПД их топки под 100%, а регистры фирменных котлов в гарантией на 5 и более лет делают только тонкостенными из жаропрочной спецстали. В них газам можно дать остыть до 180-250 градусов, и общий КПД доходит до 85-86%

Примечание: чугун для дымогарных труб вообще непригоден, трескается.

В водотрубных регистрах теплоноситель течет по трубам, помещенным в жаровую камеру, куда поступают горячие газы. Теперь градиенты температур и закон квадрата-куба действуют наоборот: при 1000 градусах в камере внешняя поверхность труб будет нагрета всего до 400 градусов, а внутренняя – до температуры теплоносителя. В итоге – трубы из обычной стали служат долго и КПД котла около 80%

Но горизонтальные проточные водотрубные котлы склонны к т. наз. «бухтению». Вода в нижних трубах оказывается гораздо горячее, чем в верхних. Она и проталкивается на подачу в первую очередь, давление падает, и воду «выплевывают» более холодные верхние трубы. «Бухтение» не только дает шуму, тепла и комфорта столько же, сколько сосед – пьяница и скандалист, но и чревато порывом в системе из-за гидроударов.

Вертикальные водотрубные котлы не бухтят, но, если проектируется водотрубный котел в дом, регистр нужно располагать на опуске дымохода, в том его участке, где горячие газы идут сверху вниз. У поточного, с одинаковым направлением движения газов и теплоносителя, водотрубного котла, КПД резко падает и на трубах возле подачи интенсивно осаждается сажа, а делать обратку выше подачи вообще недопустимо.

О емкости теплообменника

Отношение емкостей теплообменника и всей системы охлаждения берут не произвольно. Скорость передачи тепла от газов к воде не бесконечна, вода в регистре должна успеть принять в себя тепло, прежде чем уйдет в систему. С другой стороны, нагретая внешняя поверхность регистра отдает тепло воздуху, и оно зря пропадает в котельной.

Слишком маленький регистр склонен к вскипанию и требует точной быстрой регулировки мощности топки, что в твердотопливных котлах недостижимо. Регистр большого объема долго прогревается и при плохой наружной теплоизоляции котла или ее отсутствии теряет много тепла, причем воздух в котельной может прогреться выше допустимого по пожарной безопасности и ТУ на котел.

Величина емкости теплообменника твердотопливных котлов колеблется в пределах 5-25% от емкости системы. Это нужно учесть при выборе котла. Напр., для отопления по расчету получилось всего 30 секций радиаторов (батарей) по 15 л каждая. С водой в трубах и расширительным баком полная емкость системы окажется около 470 л. Емкость регистра котла должна быть в пределах 23,5-117,5 л.

Примечание: существует правило – чем больше теплотворная способность твердого топлива, тем больше должна быть относительная емкость регистра котла. Поэтому, если котел угольный, емкость регистра нужно брать ближе к верхнему значению, а для дровяного – к нижнему. Для котлов медленного горения это правило не справедливо, емкость их регистров рассчитывают исходя из наибольшего КПД котла.

Из чего делать теплообменник?

Чугун как материал для регистра котла современным требованиям не удовлетворяет:

• Малая теплопроводность чугуна ведет к низкому КПД котла, т.к. остужать отходящие газы ниже 450-500 градусов нельзя, сквозь чугун в воду не пройдет тепла сколько нужно.
• Большая теплоемкость чугуна также его минус: котел должен быстро отдать тепло в систему, пока оно не улетучилось куда-то еще.
• Чугунные теплообменники не вписываются в современные требования по массогабаритам.

Для примера возьмем секцию М-140 от старой советской чугунной батареи. Площадь ее поверхности – 0,254 кв. м. Для обогрева 80 кв. м. жилой площади нужна поверхность теплообмена в котле примерно 3 кв. м, т.е. 12 секций. Видали вы батарею на 12 секций? Представьте себе, каков должен быть котел, в котором она поместится. А нагрузка от него на пол точно превысит предельную по СНиП, и под котел придется делать отдельный фундамент. В общем, 1-2 чугунные секции пойдут на теплообменник, подпитывающий накопительный бак ГВС, но для отопительного котла вопрос о чугунном регистре можно считать закрытым.

Регистры современных заводских котлов делают из жаропрочной и жаростойкой спецстали, но для их изготовления нужны производственные условия. Остается обычная конструкционная сталь, но она при 400 и выше градусах очень быстро коррозирует, поэтому огнетрубные котлы из стали нужно выбирать для покупки или разрабатывать очень осторожно.

Кроме того, сталь хорошо проводит тепло. С одной стороны, это неплохо, можно рассчитывать простыми средствами получить хороший КПД. С другой, нельзя давать обратке охлаждаться ниже 65 градусов, иначе на регистр в котле выпадет из дымовых газов кислотный конденсат, который может проесть трубы в течение часа. Исключить возможность его осаждения можно 2 способами:

• При мощности котла до 12 кВт достаточно перепускного клапана между подачей и обраткой котла.
• При большей мощности и/или обогреваемой площади более 160 кв. м нужен еще элеваторный узел, а котел должен работать в режиме перегрева воды под давлением.

Перепускной клапан управляется либо электрически от термодатчика, либо энергонезависимо: от биметаллической пластины с тягой, от плавящегося в специальной емкости воска и пр. Как только температура в обратке упадет ниже 70-75 градусов, он подпускает в нее горячую воду из подачи.

Элеваторный узел, или просто элеватор (см. рис.) действует наоборот: вода в котле нагревается до 110-120 градусов под давлением до 6 ати, что исключает закипание. Для этого температуру горения топлива повышают, что увеличивает КПД и исключает выпадение конденсата. А перед подачей в систему горячую воду разбавляют обраткой.

В том и другом случае необходима принудительная циркуляция воды. Тем не менее, стальной котел на термосифонной циркуляции, не требующий электропитания для циркуляционного насоса, создать вполне возможно. Некоторые конструкции будут рассмотрены далее.

Циркуляция и котел

Термосифонная (гравитационная) циркуляция воды не позволяет обогреть помещение площадью более 50-60 кв. м. Дело не только в том, что воде трудно протискиваться по развитой системе труб и радиаторов: если при полном расширительном баке открыть сливной кран, вода хлынет сильной струей. Дело в том, что энергия на проталкивание воды по трубам при этом берется от топлива, а КПД преобразования тепла в движение в термосифонной системе мизерный. Поэтому и КПД котла в целом падает.

Но для циркуляционного насоса нужно электричество (50-200 Вт), которое может пропасть. UPS (источник бесперебойного питания) на 12-24 часа автономной работы очень дорог, поэтому правильно спроектированный котел рассчитывают на принудительную циркуляцию, а при пропадании электроснабжения он должен без постороннего вмешательства переходить в термосифонный режим, когда отопление еле теплится, но все-таки греет.

Как ставят котел?

Из требования минимальной собственной теплоемкости котла непосредственно вытекает его небольшой сравнительно с печью вес и весовая нагрузка от него на единицу площади пола. Как правило, она не превышает минимально допустимых по СНиП для настила пола 250 кг/кв. м. Поэтому установка котла допустима без фундамента и даже разбора настила, в т.ч. и на верхних этажах.

Ставят котел на ровную устойчивую поверхность. Если пол играет, его придется в месте установки котла все-таки разобрать до бетонной стяжки с выносом в стороны не менее 150 мм. Основу под котел застилают асбестом или базальтовым картоном толщиной 4-6 мм, а на него кладут лист кровельного железа толщиной 1,5-2 мм. Далее, если настил разбирался, низ котла обмуровывают цементно-песчаным раствором до уровня пола.

Вокруг выступающего над полом котла делают теплоизоляцию, такую же, как под низом: асбест или базальтовый картон, а на нем – железо. Вынос изоляции в стороны от котла от 150 мм, а перед дверцей топки не менее 300 мм. Если котел допускает догрузку топлива до прогорания предыдущей порции, то вынос перед топкой нужен от 600 мм. Под котел, который ставят прямо на пол, подкладывают только теплоизоляцию, накрытую стальным листом. Вынос – как в предыдущем случае.

Для котла на твердом топливе обязательно нужна отдельная котельная . Требования к ней приведены выше. Кроме того, почти все твердотопливные котлы не допускают регулировки мощности в широких пределах, поэтому для них нужна полноценная обвязка – комплект дополнительного оборудования, обеспечивающий эффективную и безаварийную работу. Мы о ней поговорим далее, но вообще обвязка котла – отдельная большая тема. Здесь упомянем только о непреложных правилах:

1. Монтаж обвязки ведется в противоток воде, от обратки к подаче.
2. По окончании монтажа его правильность и качество соединений проверяют зрительно по схеме.
3. К монтажу системы отопления в доме приступают только после обвязки котла.
4. До загрузки топлива и, если требуется, подачи электропитания, всю систему заполняют холодной водой и в течение суток контролируют все стыки на протечку. В данном случае вода именно вода, а не какой-то другой теплоноситель.
5. Если протечек нет, или по их устранении, котел запускают на воде, непрерывно контролируя температуру и давление в системе.
6. По достижении номинальной температуры контролируют давление в течение 15 мин, оно не должно изменяться более чем на 0,2 бар, этот процесс называется опрессовкой.
7. После опрессовки котел гасят, системе дают полностью остыть.
8. Сливают воду, заливают штатный теплоноситель.
9. Еще раз сутки контролируют стыки на протечку. Если все в порядке – запускают котел. Нет – устраняют протечки, и снова суточный контроль перед запуском.

Выбираем котел

Теперь мы знаем достаточно, чтобы выбрать котел исходя из предполагаемого вида топлива и его назначения. Приступим.

Дровяные

Теплотворная способность дров невелика, у лучших – менее 5000 ккал/кг. Сгорают дрова довольно быстро, выделяя большой объем требующих дожигания летучих компонент. Поэтому на высокий КПД на дровах лучше не рассчитывать, зато их можно найти почти везде.

Дровяной в дом

Домашний дровяной котел может быть только длительного горения, иначе бьет его по всем статьям. Промышленные конструкции, напр. известный КВр, стоят от 50 000 руб., что все-таки дешевле строительства печи, не требуют электропитания и допускают регулировку мощности для обогрева в межсезонье. Как правило, они работают и на угле, и на любом твердом топливе, кроме опилок, но на угле расход топлива будет много выше: теплоотдача с одной загрузки 60-72 часа, а у специализированных угольных – до 20 суток.

Тем не менее, дровяной котел длительного горения может пригодиться в тех местах, где нет регулярной доставки угля и квалифицированного теплотехнического сервиса. Стоит он раза в полтора дешевле угольного, его рубашечная конструкция очень надежна и позволяет построить термосифонную систему отопления площади до 100 кв. м.. В сочетании с тлением топлива тонким слоем и довольно большим объемом рубашки вскипание воды исключено, поэтому обвязки достаточно такой же, как для титана. Подключение котла длительного горения на дровах тоже не сложнее, чем титана, и может быть выполнено самостоятельно неквалифицированным владельцем.

О кирпичных котлах

Схема устройства котла “Благо”

Кирпич – друг печи и враг котла из-за того, что придает конструкции большую тепловую инерцию и вес. Пожалуй, единственный кирпичный котел, в котором кирпич на своем месте – пиролизный «Благо» Беляева, схема на рис. И то, его роль здесь совсем иная: из шамотного кирпича выполнена футеровка камеры сгорания. Теплообменник водотрубный горизонтальный; проблема бухтения решена тем, что трубы регистра – одинарные, плоские, вытянутые в высоту.

Котел Беляева действительно всеяден, причем предусмотрены 2 отдельных бункера для загрузки разных видов топлива без останова котла. На антраците «Благо» может работать несколько суток, на опилках – до суток.

К сожалению, котел Беляева довольно дорог, из-за шамотной футеровки плохо транспортабелен и требует, как и все пиролизные котлы, сложной и дорогой обвязки. Мощность его регулируется в небольших пределах перепуском дымовых газов, поэтому хороший КПД в среднем за сезон он покажет только в местах с продолжительными сильными морозами.

О котлах в печи

Котел в печи, о которых сейчас столько говорят и пишут – водотрубный теплообменник, замурованный в печную кладку, см. рис. ниже. Идея такова: печь после протопки должна отдать тепло более регистру, чем в окружающий воздух. Скажем сразу: сообщения о КПД в 80-90% не то что сомнительны, а просто фантастичны. Лучшая кирпичная печь сама по себе имеет КПД не выше 75%, а площадь ее наружной поверхности будет не меньше 10-12 кв. м. Площадь же поверхности регистра вряд ли более 5 кв. м. Итого в воду уйдет менее половины накопленного печью тепла, а общий КПД будет ниже 40%

Следующий момент – печь с регистром сразу теряет свойство . Топить ее не в сезон с пустым регистром ни в коем случае нельзя. ТКР (температурный коэффициент расширения) металла много больше, чем у кирпича, и раздувшийся от перегрева теплообменник порвет печь на глазах. Тепловые швы делу не помогут, регистр не лист или балка, а объемная конструкция, и его распирает сразу во все стороны.

Есть тут и другие нюансы, но общий вывод однозначен: печь – это печь, а котел – это котел. И плод их насильственного противоестественного союза печной котел жизнеспособным не будет.

Обвязка котла

Котлы, исключающие вскипание воды (рубашечные длительного горения, титаны) не могут быть выполнены на мощность более 15-20 кВт и вытянуты в высоту. Поэтому обогрев своей площади они всегда обеспечивают в термосифонном режиме, хотя и циркуляционный насос, конечно, не помешает. Их обвязка кроме расширительного бачка включает в себя только воздушный дренажный кран в самой верхней точке трубопровода подачи и сливной кран в низшей точке обратки.

Обвязка твердотопливных котлов других типов должна обеспечивать набор функций, с которым лучше разобраться по рис. справа:

1. группа безопасности: дренажный воздушный кран, общий манометр и прорывной клапан для выпуска пара при вскипании;
2. накопительный бак аварийного охлаждения;
3. его поплавковый кран, такой же, как в унитазе;
4. термоклапан запуска аварийного охлаждения с его датчиком;
5. MAG-блок – сливной вентиль, аварийный сливной клапан и манометр, собранные в одном корпусе и подключенные к мембранному расширительному баку;
6. узел принудительной циркуляции с обратным клапаном, циркуляционным насосом и электроуправляемым по температуре трехходовым перепускным клапаном;
7. интеркулер – радиатор аварийного охлаждения.

Поз. 2-4 и 7 составляют группу сброса мощности. Как уже сказано, твердотопливные котлы по мощности регулируются в небольших пределах, и при внезапном потеплении вся система может недопустимо, вплоть до порыва, перегреться. Тогда термоклапан 4 пускает водопроводную воду в интеркулер, а она охлаждает подачу до нормы.

Примечание: хозяйские денежки за топливо и воду при этом тихо-мирно утекают в канализацию. Поэтому котлы на твердом топливе для мест с мягкой зимой и затяжным межсезоньем непригодны.

Группа принудительной циркуляции в штатном режиме перепускает часть подачи в обратку, чтобы ее температура не упала ниже 65 градусов, см. выше. При отключении электропитания термоклапан захлопывается. В радиаторы отопления поступает воды столько, сколько они пропустят в термосифонном режиме, лишь бы в комнатах жить можно было. А вот термоклапан интеркулера полностью открывается (он держится закрытым под напряжением), и избыток тепла опять уносит в сток хозяйские деньги.

Примечание: если вместе с электричеством пропала и вода, котел нужно срочно тушить. Когда вода из бака 2 вытечет, система вскипит.

Котлы со встроенной защитой от перегрева на 10-12% дороже обычных, но это с лихвой окупается упрощением обвязки и повышением надежности котла: избыток перегретой воды здесь выливается в открытый расширительный бак большой емкости, см. рис., откуда она, остыв, стекает в обратку. Система, кроме циркуляционного насоса 7, энергонезависима и переходит в термосифонный режим плавно, но при внезапном потеплении топливо все равно пропадает зря, а расширительный бак нужно устанавливать на чердаке.

Что касается пиролизных котлов, то типовую схему их обвязки приводим только для ознакомления. Все равно, ее профессиональный монтаж обойдется лишь в небольшую часть стоимости компонент. Для справки: один только теплоаккумулятор к котлу на 20 кВт стоит около $5000.

Примечание: мембранные расширительные баки в отличие от открытых устанавливаются на обратку в ее низшей точке.

Дымоходы для котлов

Дымоходы твердотопливных котлов рассчитываются в общем так же, как печные. Общий принцип: слишком узкий дымоход не даст нужной тяги. Для котла это особенно опасно, т.к. он топится непрерывно и угар может пойти ночью. Слишком широкий дымоход приводит к «просвисту»: холодный воздух по нему опускается в топку, выстуживая печь или регистр.

Дымоход котла должен удовлетворять следующим требованиям: расстояние от конька крыши и между разными дымоходами не менее 1,5 мм, вынос вверх над коньком тоже не менее 1,5 м. На крыше должен быть обеспечен безопасный доступ к дымоходу в любое время года. На каждом изломе дымохода вне котельной должна быть прочистная дверца, каждый проход трубы сквозь перекрытия должен быть теплоизолирован. Верхний конец трубы должен быть снабжен аэродинамическим колпаком, для дымохода котла он, в отличие от печного, обязателен. Также для дымохода котла обязателен сборник конденсата.

В целом расчет дымохода для котла несколько проще, чем для печи, т.к. дымоход котла не такой извилистый, теплообменник считается просто за решетчатую преграду. Поэтому можно строить обобщенные графики для разных расчетных случаев, напр. для дымохода с горизонтальным участком (боровом) в 2 м и сборником конденсата глубиной в 1,5 м, см. рис.

По таким графикам можно после точного расчета по местным данным прикинуть, не было ли грубой ошибки. Если расчетная точка где-то около своей обобщенной кривой, расчет правилен. В крайнем случае, придется нарастить или обрезать трубу на 0,3-0,5 м.

Примечание: если, скажем, для трубы высотой в 12 м кривой на мощность меньше 9 кВт нет, это не значит, что 9 кВт котел нельзя эксплуатировать с трубой покороче. Просто для труб пониже обобщенный расчет уже не получается, и считать нужно точно по местным данным.

Видео: пример строительства твердотопливного котла шахтного типа

Выводы

Истощение запасов энергоресурсов и подорожание топлива в корне изменили подход к конструированию бытовых отопительных котлов. Теперь от них, как и от промышленных, требуется высокая экономичность, малая тепловая инерция и возможность оперативного регулирования мощности в широких пределах.

В наше время отопительные котлы по заложенным в них основным принципам окончательно разошлись с печами и разделились на группы под разные климатические условия. В частности, рассмотренные котлы на твердом топливе пригодны для местностей с суровым климатом и продолжительными сильными морозами . Для мест с иным климатом предпочтительнее будут отопительные приборы других типов.

В нашей стране довольно много частных домов, отапливаемых при помощи угля и дров. Классическая печь и твердотопливные котлы мало отличаются друг от друга. Примерно одинаков и их коэффициент полезного действия. Устройство отопительного котла достаточно простое, что позволяет изготовить его в домашней мастерской из доступных материалов с использованием непрофессионального инструмента.

Болеет того в конструкцию оборудования, используемого для обогрева и приготовления пищи можно внести ряд усовершенствований. Эти изменения позволят повысить его эффективность, что приведет к снижению затрат на эти цели. На сайте можно найти множество описаний с видео и фото, иллюстрирующими процесс изготовления котла во всех подробностях.

Такое руководство позволяет наглядно увидеть и представить себе все этапы работы. Подробная письменная инструкция по технологии производства отопительных приборов своими руками хорошо дополняет описательную часть проекта.

Особенности конструкции твердотопливного котла

Это оборудование имеет много общего с обычной печью, но имеет и ряд отличий, касающихся способов отдачи тепла помещению. Классическое устройство котла отопления состоит из перечисленных ниже элементов:

1. бункер для сжигания твердого топлива, оборудованный колосниками для подачи необходимого количества воздуха;
2. емкость для воды, которая является теплоносителем в системе отопления или трубчатый теплообменник;
3. дымоход для создания необходимой тяги и отвода продуктов сгорания;
4. система дроссельных заслонок для регулирования воздушной тяги и перекрытия каналов после полного угасания огня в печи.

Для обеспечения равномерного температурного режима в жилых помещениях система отопления снабжается водяным аккумулятором тепла. Он представляет собой емкость расчетного размера, установленную в верхней части котла и накапливающую тепловую энергию во время активной топки. После прекращения этого процесса жидкость циркулирует в системе и подогревает воздух.

Дополнительный бак, из нержавеющей стали, установленный над аккумулятором тепла, является источником горячей воды для бытовых нужд. Он не является обязательным элементом системы отопления и служит созданию более комфортных условий для проживания в загородном доме или на даче.

Перед началом работ следует составить точные чертежи котла отопления и составляющих его частей. Можно найти типовые устройства в специальной литературе, в периодических изданиях либо в интернете. Однако для более рационально использования жилой площади оптимальна разработка индивидуального проекта отопительного оборудования, что работает на твердом топливе. Для облегчения жизни своим хозяевам созданы .

Материалы и инструменты

Для самостоятельного изготовления котла твердотопливного нам потребуются:

1. лист стальной толщиной не менее 5 мм;
2. уголок металлический;
3. колосниковая решетка чугунная;
4. трубы стальные водопроводные разного диаметра;
5. дверцы для топочного и зольного бункера;
6. дроссельные заслонки печные;
7. лист нержавеющей стали для изготовления аккумулятора тепла и емкости для бытовых нужд;
8. просеянный речной или карьерный песок.

Закупить все необходимые материалы можно в специализированных компаниях, которые занимаются продажей металлопроката. Как правило, отпускные цены в них напрямую зависят от объемов. Разовое приобретение всего необходимого по списку позволит экономить средства семейного бюджета.

Внимательно изучив чертеж котла отопления, приходишь к выводу, что при его изготовлении потребуется проведение сварочных работ. Соответственно список необходимого инструмента будет выглядеть следующим образом:

1. аппарат сварочный инверторного типа или любой иной пригодный для использования в домашних условиях;
2. угловая отрезная машинка достаточно большой мощности, в обиходе этот электроинструмент носит название болгарки;
3. пассатижи и щипцы;
4. дрель электрическая с набором сверл;
5. измерительные приборы: рулетка, угольники и строительный уровень.

Само собой подразумевается, что мастер должен владеть необходимыми навыками проведения сварочных работ. Кроме того, потребуется опыт работы с металлорежущим инструментом и наличие необходимого защитного снаряжения для глаз и кожи рук и лица.

Домашняя технология производства отопительного оборудования

В поисках ответа на вопрос, как сделать котел отопления своими руками достаточно быстро приходишь к убеждению, что ничего особенно сложного в этом нет. При условии грамотной организации производственного процесса. Удобнее отдельные детали делать на верстаке в оборудованной мастерской или ином месте, где можно сделать рабочий стол.

Изготовление деталей корпуса

Основу любого составляет топка, где температура достигает 1000 ⁰С и для ее сборки потребуются материалы с соответствующими характеристиками. Порядок изготовления корпуса следующий:

1. При отсутствии жаропрочных сталей можно обойтись и обычной, но для обеспечения долговечности узла его стенки делаются двойными. Передняя, задняя, боковые и нижняя стенки вырезаются из стального листа при помощи угловой шлифовальной машинки;
2. Чертежи котлов отопления имеют обозначения точных размеров всех деталей, которые переносятся на металлопрокат при помощи измерительного инструмента и большой линейки. Помимо стенок камеры из стальной профильной трубы нарезается необходимое количество для использования их в качестве ребер жесткости. Из стального уголка изготавливаются усилители для стыков между отдельными частями печи;
3. В передней стенке необходимо проделать прямоугольное отверстие, соответствующее по размерам дверцам топочного и зольного бункеров.

Полезный совет: для выполнения сквозного прямоугольного отверстия нужной конфигурации наносим на металл разметку, по углам производим сверление листа при помощи электродрели. Угловой шлифовальной машинкой делаем сквозной порез в средней части и ведем его от центра к краю. Это позволит избежать лишних повреждений листа.

Изготовление емкостей для воды и теплообменников

Эффективная конструкция отопительного котла предусматривает наличие двух баков для воды. Их делают из нержавеющего стального листа, для сварки которого необходимо специальное оборудование и определенная квалификация. Тут лучше довериться профессионалам и заказать эти емкости в специализированной мастерской.

Конструкция теплообменника представляет собой набор из водопроводных труб. При помощи сварочного аппарата они соединяются таким образом, чтобы образовать проточный контур с максимально большой внешней поверхностью. Это обеспечит быструю и наиболее полную теплоотдачу от сгораемого топлива к теплоносителю.

Сборка котла

Конструкция отопительных котлов отличается высокой металлоемкостью, и конечное изделие будет иметь довольно внушительный вес. Исходя из этого, сборку лучше производить на месте установки отопительного оборудования.

Под котлом в обязательном порядке делается фундамент из термостойкого кирпича. На него укладывается днище зольного бункера, по периметру которого ставятся вертикально и соединяются сваркой внутренние стенки котла.

Внутри готового корпуса на заранее приваренные направляющие укладываются колосники и монтируются теплообменники. Снаружи к бункеру привариваются в вертикальном положении ребра жесткости из стального прямоугольного профиля. Теперь изготовление котлов отопления своими руками переходит в заключительную стадию. Нам остается лишь установить наружные стенки и верхнюю плиту.

Между стенками засыпается подготовленный песок, который выполняет двойную функцию и дополнительного аккумулятора тепла и защищает стенки камеры сгорания от перегрева и быстрого прогорания.

Совет: Для засыпки лучше брать промытый песок, не содержащий пыли органических включений. Предварительно его необходимо прокалить на огне, чтобы выжечь всю органику. Если этого не сделать, то в процессе топки котла может появляться неприятный запах.

На верхнюю плиту устанавливаются изготовленные емкости из нержавейки и подключаются к соответствующим контурам. Работа окончена, остается лишь установить на места дверцы камер и котел готов к применению.

Из всей отопительной техники, которую используют сегодня в быту, наиболее давно известны твердотопливные котлы. Благодаря простоте конструкции и принципа работы, доступности топлива агрегаты этого типа получили широкое распространение. Сегодня для многих жителей частных домов в сельской местности подобная техника стала своеобразной «палочкой-выручалочкой». Постоянно растущая цена бытового газа, сложности с получением разрешений на установку газового автономного отопителя способствуют тому, что твердотопливный котел сегодня, как минимум, не утратил своей востребованности у населения, проживающего недалеко от лесных массивов — источником дров.

Твёрдотопливные котлы отопления: слева — смонтированный и действующий, справа — без подключения к контуру, на стадии монтажа.

На сегодняшний день существует два варианта решить проблему автономного отопления на твердом топливе: купить готовое заводское изделие или изготовить твердотопливный котел своими руками. Стоимость современного высокотехнологичного отопительного агрегата достаточно высока, но диапазон цен широк — от 3-х до нескольких десятков тысяч рублей, что делает прибор доступным широкому кругу потребителей.

При наличии определенной технической подготовки твердотопливный котел можно собрать и самостоятельно, используя и рекомендации по изготовлению моделей этих устройств, наиболее популярных при монтировании своими руками.

Концепция твердотопливного котла

Самодельный автономный котел, работающий на твердом топливе – это, по большому счёту, обычная печь, установленная в бочке с водой. Основная задача такого устройства — нагреть за счет тепла от сгорания дров или угля котельную воду, которая будет подаваться в радиаторы домашнего отопления.

Но такое устройство, заманчивое к самостоятельному изготовлению в связи с примитивностью, будет не эффективным в плане обогрева и не рентабельным из-за высокого расхода топлива — простейшие конструкции котлов имеют КПД всего в 10-15%.

Важно! Работа отопительного котла на твёрдом топливе зависит от качества тяги и, соответственно, приточной вентиляции. Даже качественно изготовленный котел не сможет обеспечить эффективный обогрев помещения, если вентиляция не устроена соответствующим образом.

Самодельные котлы собирают не только из металла, но и монтируют из кирпича. Кирпичные устройства сооружают обычно в загородных домах, где к эстетике устанавливаемого оборудования предъявляются более высокие требования, чем в помещениях хозяйственного или технического назначения.

Котлы из металла являются наиболее простыми устройствами, изготовление которых допускает использование подручных материалов и возможно с помощью доступных инструментов. Но из этого не следует, что их производство и монтаж можно выполнить без, как минимум, эскизов заготовок и узлов, а также чётко разработанной технологии — последовательности, способов выполнения отдельных этапов подготовительных и основных работ.

Выбираем конструкцию обогревательного котла

Печи для обогрева и твердотопливные котлы при сходстве процессов горения различаются по функциональности. Отопительный котёл, в отличие от печи, должен не только обогревать помещение по месту установки, сжигая дрова или уголь, но и снабжать отопительный контур нагретым теплоносителем. Но для выполнения второй задачи мало разместить в печи теплообменник (участок отопительного контура) — необходимо также обеспечить непрерывность горения топлива и равномерность циркуляции теплоносителя через этот змеевик.

Какую конструкцию котла выбрать, чтобы было легче его изготовить своими руками, с какими сложностями придётся столкнуться в процессе работы? На эти вопросы можно получить ответ еще на стадии проектирования. Чертежи самодельных твердотопливных котлов дают достаточное представление о том, как выглядит та или иная конструкция, и на что следует обратить внимание в процессе изготовления.

Каждая разновидность котельного оборудования, работающего на твердом топливе, имеет свои особенности конструкции и нюансы изготовления. Планируя самостоятельную сборку отопительного агрегата, необходимо решить, какой конструкции отдать предпочтение — с нижним или верхним (шахтным) способом горения.

Агрегаты с нижним горением — это оборудование, в котором дверка для загрузки дров расположена в верхней части камеры сгорания, но сгорание топлива происходит снизу, в результате чего верхние слои закладки под собственным весом перемещаются вниз, а дожигание дыма происходит в верхней части. В зависимости от модели, движение воздуха через топку происходит снизу вверх принудительно (вентилятор) или же естественным путём (тяга), что обуславливает независимость от электросети, но пониженную эффективность и меньший объём загружаемого топлива.

Схематичное изображение в разрезе твёрдотопливного котла с нижним горением топлива

В твёрдотопливных котлах шахтной конструкции загрузка дров производится через дверку, которая расположена в верхней части камеры сгорания. Такие агрегаты оборудуются принудительной тягой, которая направлена сверху вниз — гонит дым в нижнюю часть топки, где он в смеси с воздухом сгорает, а по пути подогревает и дополнительно просушивает топливо нижних ярусов.

К самостоятельному изготовлению больше подходит агрегат с нижним способом горения, так при его сборке можно обойтись без вентилятора для принудительной тяги.

Важно! Чем сложнее конструкция оборудования, тем выше технологические требования к качеству исполнения её составляющих, которые не должны иметь отклонений от расчётных параметров. Не менее ответственен и процесс сборки такого агрегата.

По способу горения котлы на твердом топливе могут быть рассчитаны на обычный режим или же работать с выходом на пиролиз — процесс разложения твёрдого топлива на две составляющие и с последующим раздельным их сжиганием. Отдавая предпочтение второму, более сложному, варианту, придется учитывать необходимость установки второй камеры сгорания, что увеличит габариты отопителя и, соответственно, потребует большего количество материалов.

Выбор типа отопительной техники во многом определяется видом твердого топлива, которым будет снабжаться нагревательный прибор. Если у вас под рукой в большом количестве дрова, лучше будет, если сделанный вами котел будет рассчитан на топку дровами. При большей доступности каменного угля подойдет другая модель. Длительность горения закладки, качество обогрева определяются типом твердотопливного котла, его мощностью и ю конструкции.

На заметку: температура горения угля значительно выше, чем у дров, поэтому , теплообменник и корпус котла под уголь изготавливаются из стали большей толщины. Альтернативой может стать создание корпуса и топочной камеры котла из огнеупорного кирпича.

Если нет возможности создать внешний корпус агрегата из стали необходимой толщины, рациональным решением станет кирпичный твердотопливный котел. Футеровка огнеупорным кирпичом позволит создать просторную, удобную и устойчивую к высоким температурам камеру сгорания.

Выбор котла с конструкцией приемлемой сложности необходимо делать после анализа технического исполнения и объективной оценки своей компетенции и возможностей. При наличии сомнений, чтобы исключить вероятность неоправданной порчи материала, лучше отдать предпочтение агрегату простой, понятной по чертежам конструкции — даже такой твёрдотопливный котёл способен обеспечить дом теплом в холодное время года.

Основные требования к конструкции самодельного отопителя

В классическом виде нагревательный агрегат, от которого будет работать домашнее отопление, состоит из следующих элементов:

• топочная камера (бункер) для сжигания дров, угля, топливных брикетов;
• колосники, через которые осуществляется подача в камеру сгорания воздушной массы;
• теплообменник трубчатого типа или накопительная емкость для котловой воды;
• дымовая труба для вывода наружу продуктов горения топлива;

Важное требование, которое придется учитывать ещё на стадии проектировании котла, это размеры топочной камеры. Топка автономного твердотопливного котла должна быть просторной, вместительной. Конструкция камеры сгорания рассчитывается таким образом, чтобы помещенное в нее топливо сгорало полностью без дополнительного перемешивания. Кирпичные котлы в этом плане предпочтительнее, так как кирпич имеет меньшую теплопроводность, что обеспечивает в керамической топке более высокую температуру горения, чем в металлическом агрегате.

Топочная камера должна быть устроена таким образом, чтобы максимально концентрировать тепловую энергию на нагреве теплообменника.

Топка из стали котла на твёрдом топливе

Следующим, не менее важным аспектом при конструировании нагревательного оборудования, является теплообменник твердотопливного котла. От конструкции этого элемента, качества материала и исполнения зависит КПД котельного оборудования. Название теплообменника определяется материалом его изготовления — чугунный или стальной. Теплообменные змеевики этих агрегатов — трубчатые конструкции с вертикальным или горизонтальным расположением труб в обиходе часто называют водяными рубашками.

Чугунные теплообменники рассматривать не будем, так как это литая конструкция, изготовление которой в домашних условиях невозможно. Однако можно использовать готовые узлы из чугуна, снятые со старых агрегатов, демонтированных в силу каких-то причин. Такая замена распространена, когда выполняется модернизация твердотопливного котла или его ремонт.

Для изготовления стального теплообменника используют толстостенные трубы. Нужную конфигурацию трубе придают её гибкой под нагревом либо использованием отводов или полуотводов соответствующего диаметра, соединяемых с фрагментами змеевика электросваркой.

Схема установки змеевика для твердотопливного агрегата традиционного типа даст полное представление о том, как должен выглядеть теплообменник и в каком положении лучше его установить.

Поэтапное изготовление котла на твердом топливе. Тонкости и нюансы

Самый экономичный самодельный твердотопливный котел сделать вам не удастся, однако создать вполне пригодный для обогрева и горячего водоснабжения отопительный аппарат можно. Дело в том, что сборка промышленных изделий выполняется на высокоточном промышленном оборудовании из специально подобранных материалов с соблюдением технологических параметров. В основе каждой заводской модели котла лежат точные тепловые расчеты. Возможности работы в домашних условия несоизмеримо скромнее производственных, поэтому при выборе модели, подлежащей изготовлению, надо исходить из существующих реалий, в том числе, своего личного потенциала как монтажника.

Инструментарий и материалы

Имея чертеж и спецификацию обогревательного агрегата, можно определиться с перечнем необходимого инструмента. Хотите ли вы сделать большой котел или планируете собрать маленький отопительный прибор для дачи на твердом топливе своими руками, список приспособлений будет приблизительно одинаков.

Для работы потребуется следующий инструмент и приспособления:

• сварочный аппарат;
• малая болгарка с отрезным и шлифовочным дисками (защитные очки);
• электродрель со свёрлами по металлу;
• газовые ключи №№1,2;
• молоток;
• набор рожковых или накидных ключей и отвёрток;
• пассатижи;
• угольник на 90 град.

Основной материал при изготовлении — сталь, толщина которой для котла должна быть не меньше 5 мм, для колосников — от 7 мм.

Кроме того, понадобятся:

• стальной уголок 50х50 — для каркаса котла;
• листовая нержавеющая сталь — при наличии в конструкции накопительной ёмкости;
• стальные толстостенные трубы диаметром 32- 50 мм — для изготовления теплообменника-змеевика.

Полный перечень материалов и их расход составляется предварительно на основании технических чертежей.

Изготовление корпуса и теплообменника

Корпус котла, зачастую выполняющий и роль топочной камеры, является основой всей конструкции. Для снижения деформаций стенок под воздействием высокой температуры, ограждающие конструкции топки изготавливаются двухслойными с засыпкой между слоями сухого просеянного песка, играющего роль фиксатора геометрии. Наружные и внутренние оболочки топки выполняются каркасными, что также повышает жёсткость конструкции. Кроме того, для увеличения прочности стенки камеры сгорания снаружи можно обшить стальным уголком или профилем в виде рёбер жёсткости.

На передней стенке болгаркой или газовым резаком согласно чертежа вырезаются два проёма — для дверцы бункера и подзольника.

Совет! Перед резкой листовой стали необходимо мелком произвести разметку будущих проёмов с выполнением отверстий малого диаметра (3-4 мм) по углам.отверстий — это позволит выполнить резку с большей точностью.

После окончания резки заготовок из листовой стали и профиля для корпуса можно приступать к созданию теплообменника. Используем нарезанные водопроводные трубы, которые путем сварки соединяются в единый герметичный контур. Главная задача — создать герметичный проточный фрагмент максимальной протяжённости для увеличения площади нагрева трубы.

Как сделать теплообменник, правильно расположить трубы и выполнить сварку, рассказывает предлагаемое вашему вниманию видео.

Сборка

По готовности всех элементов конструкции приступают к сборке, которую лучше выполнять по месту монтажа агрегата — иногда габариты и вес готового устройства не позволяют переместить его со сборочной площадки на место окончательного размещения.

Чаще всего установка котла производится на специально сооружённый бетонный фундамент с креплением агрегата сваркой к закладным деталям — анкерам. Монтаж начинают с установки каркаса, после чего выполняют его оборудование комплектующими и листами обшивки. Все сварные соединения выполняются с устройством фасок и обработкой сварных швов — удаление шлака и шлифовка.

На заметку: После сборки корпуса выполняют тщательную визуальную проверку его герметичности, по результатам которой производится дополнительная проварка швов.

В готовый корпус устанавливаются колосники (стальная решетка) и теплообменник, который сваркой подключают к контуру отопления Во время монтажа змеевика важно выполнить проектный угол его наклона, иначе будут созданы препятствия естественной циркуляции теплоносителя в контуре.

Важно! Изготовление накопительной ёмкости из нержавеющей стали с врезкой её в контур лучше доверить профессионалам, так как работа с этим материалом требует специального оборудования и практических навыков.

По окончании сборки котёл для защиты от коррозии окрашивается двумя слоями жаростойкой краски с предварительной подготовкой поверхности.

Изготовленный самостоятельно обогревательный котёл отличается долговечностью и простотой ухода, которая заключается в периодической очистке от золы топки и уходе за дымоходом.

Заключение

После окончания сборки и комплектации агрегата всеми необходимыми элементами выполняют его опрессовку водой под давлением, по результатам которой производят устранение дефектов, а затем — комплекс пусконаладочных работ. Не стоит пренебрегать и установкой регулятора тяги, который облегчит эксплуатацию твёрдотопливного котла в различных погодных условиях.

Главная » Кровля » Изготовление котла своими руками. Инструкция как сделать дровяной котел отопления своими руками