Твердотопливный теплогенератор своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

Что будет, если перевести теплогенератор воздушного отопления на дровах с ручной загрузки на автоматическую?

Сегодня попробуем собрать угольную электростанцию своими руками. Этот генератор будет работать на любом горючем .

На сколько хватает буферной емкости 800 л и отапливаемой площадью 80 м2 при средней температуре на улице 0 .

. больше не нравится шаг не потому что у виллиана копировал можно сказать вот так все своими руками не то что там же .

На видео представлен теплогенератор ТГ 820 - Р ЛАККК с разделительной камерой и двумя отводами горячего воздуха.

Наши теплотехники проводят испытания опытного образца твердотопливного воздушного теплогенератора ТГ-80 (80 кВт) .

Высокая стоимость отопительного оборудования заставляет многих задуматься о том, стоит ли покупать промышленную модель или лучше собрать самому. По сути теплогенератор – это несколько видоизмененный центробежный насос. Собрать такой агрегат самостоятельно по силам тому, кто имеет минимальные знания в этой отрасли. Если нет собственных разработок, то готовые схемы всегда можно найти в сети. Главное выбрать такую по которой будет несложно собрать теплогенератор своими руками. Но сначала не помешает узнать об этом приборе как можно больше.

Что представляет собой теплогенератор

Оборудование этого класса представлено двумя основными видами приборов:

Однако не так давно появились и кавитационные модели, которые возможно в скором будущем станут достойной заменой агрегатам, работающим на привычных видах топлива.

Различие между статорными и роторными приборами состоит в том, что в первом жидкость нагревается при помощи сопел, расположенных на входном и выходном отверстиях агрегата. У второго типа генераторов тепло образуется в процессе оборотов насоса, приводящих к завихрениям воды.

Смотрим видео, генератор в работе, замеры:

По эксплуатационным качествам вихревой теплогенератор собранный своими руками несколько превосходит статорный. У него теплоотдача на 30% больше. И хотя сегодня на рынке такое оборудование представлено различными модификациями, отличающимися роторами и соплами, суть их работы от этого не меняется. Исходя из этих параметров собирать теплогенератор своими силами лучше все же вихревого типа. Как это сделать будет рассмотрено ниже.

Комплектация и принцип работы

Самой простой конструкцией обладает прибор, состоящий из следующих элементов:

Ротора, выполненного из углеродистой стали;
Статора (сварного или монолитного);
Прижимной втулки с внутренним диаметром 28 мм;
Стального кольца.

Принцип работы генератора рассмотрим на примере кавитационной модели. В нем вода поступает в кавитатор, после чего он раскручивается двигателем. В процессе работы узла происходит схлопывание пузырьков воздуха в теплоносителе. При этом попавшая в кавитатор жидкость разогревается.

Для работы кавитационного теплогенератора, собранного своими руками, используя найденные в сети чертежи устройства следует помнить, что ему требуется энергия, которая расходуется на преодоление силы трения в устройстве, образование звуковых колебаний, нагревание жидкости. Кроме того, прибор обладает практически 100% КПД.

Инструмент, необходимый для сборки агрегата

С нуля собрать такой агрегат самостоятельно невозможно, так как для его изготовления потребуется задействовать технологическое оборудование, которого у домашнего мастера просто нет. Поэтому своими руками обычно собирают лишь агрегат, в некотором роде повторяющий вихревой теплогенератор. Его называют прибором Потапова.

Однако даже для сборки этого устройства необходимо оборудование:

Дрель и набор сверл для нее;
Сварочный аппарат;
Машинка для шлифовки;
Ключи;
Крепеж;
Грунтовка и малярная кисть.

Кроме этого потребуется приобретение двигателя, работающего от сети в 220 В и неподвижная основа для установки на ней самого прибора.

Этапы изготовления генератора

Сборка устройства начинается с подключения к насосу, желательного напорного типа, патрубка смешивания. Его присоединяют, используя специальный фланец. В центре донышка патрубка выполняется отверстие, по которому будет выводиться горячая вода. Чтобы контролировать ее поток используется тормозящее приспособление. Оно находится перед донышком.

Но так как в системе циркулирует и холодная вода, то ее течение должно также регулироваться. Для этого используют дисковый выпрямитель. При остывании жидкости она направляется к горячему концу, где в специальном смесителе происходит ее смешивание с нагретым теплоносителем.

Далее переходят к сборке конструкции вихревого теплогенератора своими руками. Для этого использую шлифовальную машинку нарезают угольники из которых собирается основная конструкция. Как это сделать видно на расположенном ниже чертеже.

Собирать конструкцию можно двумя способами:

Используя болты и гайки;
При помощи сварочного аппарата.

В первом случае приготовьтесь к тому, что придется выполнить отверстия под крепеж. Для этого нужна дрель. В процессе сборки необходимо учитывать все размеры – это поможет получить агрегат с заданными параметрами.

Самый первый этап – это создание станины, на которой устанавливается двигатель. Ее собирают из железных уголков. Размеры конструкции зависят от размеров двигателя. Они могут отличаться и подбираются под конкретное устройство.

Чтобы закрепить двигатель на собранной станине потребуется еще один угольник. Он будет выполнять роль поперечины в конструкции. При выборе двигателя специалисты рекомендуют обращать внимание на его мощность. От этого параметра зависит количество нагреваемого теплоносителя.

Смотрим видео, этапы сборки теплогенератора:

После того, как все комплектующие подготовлены насос присоединяется к отверстию из которого поступает под давлением вода и агрегат готов к работе. Теперь, используя второй патрубок его подсоединяют к отопительной системе.

Эта модель одна из самых простых. Но если есть желание регулировать температуру теплоносителя, то устанавливают запирающее устройство. Также могут использоваться электронные устройства контроля, но следует учитывать, что стоят они достаточно дорого.

Подключение прибора к системе происходит следующим образом. Сначала его подсоединяют к отверстию, по которому поступает вода. Она при этом находится под давлением. Второй патрубок используется для непосредственного подсоединения к системе отопления. Чтобы изменять температуру теплоносителя за патрубком находится запирающее устройство. При его перекрытии температура в системе постепенно увеличивается.

Могут использоваться и дополнительные узлы. Однако стоимость такого оборудования достаточно высокая.

Смотрим видео, конструкция после изготовления:

Корпус будущего генератора можно выполнить сварным. А детали к нему по вашим чертежам выточит любой токарь. Обычно он имеет форму цилиндра, закрытого с обеих сторон. По сторонам корпуса выполняются сквозные отверстия. Они нужны для подсоединения агрегата к системе отопления. Внутри корпуса помещают жиклер.

Наружную крышку генератора обычно изготавливают из стали. Затем в ней выполняются отверстия под болты и центральное, к которому впоследствии приваривается штуцер для подачи жидкости.

Советы специалистов

Только правильно собранный теплогенератор будет работать эффективно. При этом его КПД может достигать 93%. Поэтому специалисты советуют:

Все детали выполнять из толстых материалов;
Их поверхности должны быть окрашены;
Стоит сразу сделать несколько запасных крышек с различными размерами отверстий, чтобы было удобно подбирать диаметр.

После сборки нужно включит генератор и засечь время, которое ему потребуется для нагрева воды. И если оно вас не устраивает, то внесите изменения в конструкцию.

Из всех возможных вариантов отопительного оборудования котел на твердом топливе занимает первое место по критерию себестоимости за единицу тепла, в плане безопасности и затратам на оформление, установку. Конструктивно котел промышленного изготовления отличается от самоделки лишь более аккуратным исполнением, изысканным дизайном и экономией на толщине металла.

Разновидности самодельных котлов на твердом топливе для отопления частного дома

Кроме существенной экономии финансов на приобретении готового отопительного оборудования, идея постройки твердотопливного агрегата собственными силами имеет еще одно преимущество. Как говорят мастера, если хватило знаний сделать свой вариант отопительного котла на твердом топливе, то терпения настроить его на экономичную работу хватит и подавно.

В данном случае речь идет об оборудовании, основные детали которого изготовлены из стали. Из чугуна используем лишь готовые колосники.

Котлы, работающие на твердом топливе, можно разделить на две группы. Первая – специализированные модели, рассчитанные на сжигание определенных видов твердого топлива. Во вторую группу относят универсальные конструкции. Последние отличаются простым устройством топочной камеры, всеядностью по топливу, невысоким КПД.

К моделям, использующим подготовленное твердое топливо, относят:

пиролизные котлы;
котлы длительного горения;
шахтные котлы;
отопительные системы на пеллетах.

К универсальным относят модели с классической топкой из чугуна или стали, футерованной шамотом. Твердое топливо закладывается внутрь через боковое окно, воздух подается через колосники. Стенки корпуса выполнены двойными для протока и нагрева воды.

Самодельная система отопления должна быть экономичной, безопасной и удобной в обслуживании. Поэтому, прежде чем сделать котел своими руками, будет правильным разобраться в преимуществах и недостатках каждой схемы.

Классическая схема самодельного котла на твердом топливе

В котлах отопления промышленного изготовления топка может быть сделана из жаростойкого чугуна с дополнительной футеровкой свода и поддона. В результате в топочной камере можно сжигать практически все – уголь, дрова, пеллеты, торфяные и угольные брикеты, любую древесину, даже отходы лесопиления. Исключением является лишь древесная стружка с пылью – она не сгорает до конца, а выносится горячими газами в дымоход, где медленно превращается в сажу.

Пеллетные котлы

Отопительное оборудование, работающее на пеллетах, отличается полнотой сжигания и утилизации остатков топливного материала. Пеллеты или гранулы, полученные прессованием древесной пыли, стружки, отходов лузги, сгорают с минимальным количеством золы. Выход тепла выше, чем у моделей на дровах. Твердое топливо сгорает более равномерно, чем щепа или поленья. При этом нет проблем с влажностью топливного материала даже в условиях длительного хранения в неотапливаемом помещении.

Единственный минус – высокая скорость сгорания пеллет. Поэтому твердое топливо нужно грузить дозированно.

Конструктивно пеллетный котел – это топливный бункер со шнековой или ленточной подачей гранул. Размер камеры сжигания небольшой, поэтому процесс горения обладает малой инерцией. Можно легко разжечь топливный материал, при необходимости быстро остановить работу отопительной системы.

Сделать самодельную топку на пеллетах возможно. Но потребуется точно рассчитать объем камеры сгорания под определенную тепловую мощность аппарата. А главное – найти фабричную систему подачи пеллет в зону горения.

Подачу можно сделать своими руками, но тогда нужно искать способ настроить ее производительность. Также установить защиту от воспламенения твердого топлива на линии подачи гранул.

Пиролизные котлы

Если не удается найти готовый блок подачи гранул, то вместо пеллетной топки можно построить самодельный котел, сжигающий газы пиролиза твердого топлива. Устройство такого агрегата проще, чем у пеллетного. По сути, аппарат состоит из двух камер – бункера для топливного материала и камеры сжигания пиролизных газов.

В качестве топливного материала используют просушенные дрова (влажность не более 40%). Обычно одной закладки твердого топлива хватает для работы котла в течение суток.

Преимущество пиролизного котла – экономичность. Если правильно настроить подачу воздуха в блок пиролиза, то можно регулировать тепловую мощность от минимума в 30% до 100-110% расчетной теплоотдачи.

Возможные трудности при изготовлении самодельной пиролизной топки:

высокая температура горения, иногда доходит до 1100-1200 оС. Поэтому для топки нужно использовать жаростойкую сталь и шамот;
в камере пиролиза образуются горючие газы, содержащие водород, пар, угарный газ и продукты распада смол. Поэтому качество сварочных швов пиролизного блока должно быть очень высоким, не говоря уже о плотном прилегании загрузочного люка;
жаростойкая нержавейка плохо сваривается. Поэтому нужны знания, практика, оборудование для сварки легированных сталей.

Строить самодельный пиролизный котел имеет смысл хотя бы потому, что это один из наиболее экономичных и экологичных способов сжигания твердого топлива. Отопление частного дома обойдется как минимум на 30% дешевле, чем в случае использования пеллет.

Шахтный котел длительного горения

В большинстве самодельных отопительных систем на твердом топливе используется принцип шахтного сжигания дров, щепы, древесной стружки и даже торфяного брикета. Совместно с дровами может применяться угольный брикет, но при условии, что стенки шахты изготовлены из коррозионностойкой стали или чугуна.

Твердое топливо загружается в шахту емкостью до 150 л. Горение материала происходит в верхней части топливной колонны. Продукты горения направляются вверх, нагревают стенки и воздух, подаваемый в зону сжигания топлива через жаростойкую трубу.

Сделать самодельный шахтный котел своими руками несложно – в его конструкции нет сложных узлов, не используются дефицитные стали, огнеупоры. Единственная сложность связана с регулированием подачи воздуха в зону горения твердого топлива.

Слишком большое количество воздуха снижает экономичность, продукты сгорания не успевают остыть в теплообменнике, начинает гореть присоединительный фланец и дымоход. При его недостаточном количестве самодельная топка интенсивно зарастает сажей и продуктами термолиза дегтя, смолы.

Отсутствие централизованного газоснабжения осложняет жизнь домовладельца: зимой греться придется дровами или углем, которые постоянно нужно подкладывать.

Но есть у этой ситуации и положительная сторона: теплогенератор имеет простейшую конструкцию, поэтому его легко можно сделать самостоятельно.

При этом пользователь не только экономит значительную сумму, но и получает агрегат, максимально соответствующий его потребностям. Как делается твердотопливный котел своими руками, и какие идеи можно позаимствовать у заводских моделей?

Принцип работы

В общих чертах принцип действия котла на твердом топливе выглядит так:

В специальную камеру, именуемую топкой, помещаются дрова, уголь и тому подобное топливо.
Загруженное топливо поджигается. Процесс его сжигания в разных котлах может иметь некоторые особенности, но суть всегда остается неизменной: происходит реакция окисления органических молекул с выделением большого количества тепла. Скорость горения, а соответственно и мощность теплообразования, будет зависеть от количества поступающего в топку воздуха. Его можно регулировать при помощи подвижной заслонки, установленной на воздухозаборнике (поддувале).
Образующееся при сгорании топлива тепло, как и тепло отходящих дымовых газов, нагревает содержимое специального резервуара – теплообменника. Через входной и выходной патрубки теплообменник подсоединяется к отопительному контуру и становится, таким образом, его частью. Нагретая в теплообменнике среда за счет конвекции или работы насоса поступает в отопительный контур, распределяя по нему тепловую энергию.

Котел длительного горения принцип работы

Образующийся при сгорании топлива дым за счет конвекции удаляется через вертикальную трубу – дымоход.

Котел твердотопливный длительного горения своими руками чертежи, схема, варианты конструкции

Существует множество разновидностей таких теплогенераторов. Мы остановимся на нескольких основных видах:

Классический котел прямого горения

Конструкцию этого котла можно назвать бесхитростной. Устроен он так же, как и традиционная русская печь.

Топка – это просто камера, а топливо поджигается и сгорает обычным способом, как, например, в костре.

Классический котел прост в изготовлении, но у него есть существенный недостаток: топливо сгорает слишком быстро – через каждые 4 часа приходится подкладывать новую порцию. Улучшить ситуацию можно несколькими способами:

Ограничить с помощью заслонки поступление воздуха, так чтобы топливо не горело, а медленно тлело

Этот вариант крайне нерационален:

Окисление топлива становится неполным, вследствие чего дым содержит большое количество сажи, угарного газа (относится к вредным выбросам) и различных ядовитых веществ.
Из-за низкой температуры выхлопа образуется большое количество конденсата, насыщенного вышеупомянутыми токсинами.
КПД котла значительно понижается.

Оборудовать систему отопления тепловым аккумулятором

Это объемистый резервуар, в котором хранится запас перегретого теплоносителя. Дрова в котле будут сгорать быстро, но произведенное при этом тепло не вылетит в трубу, а останется в теплоаккумуляторе, так же как оно остается в кирпичных стенках русской печи. Следовательно, топить котел нужно будет реже.

Оборудовать котел системой автоматики с принудительной подачей воздуха

Идея в следующем:

после выработки достаточного количества тепла (отслеживается по температуре теплоносителя) автоматика полностью перекрывает заслонку,
пламя гаснет и котел, можно сказать, выключается,
при охлаждении теплоносителя автоматика открывает заслонку и запускает вентилятор, который раздувает огонь в топке.

Котел с наддувом

Блок автоматики с вентилятором можно приобрести в магазине. Единственный недостаток такого решения – зависимость от электроснабжения.

Котел с верхним горением

В таком отопителе топливо укладывается в виде колонны и поджигается сверху. В направлении сверху вниз пламя движется гораздо менее охотно, чем снизу вверх, поэтому закладка горит дольше. К тому же для предотвращения быстрого распространения огня воздух подается точно в зону горения.

Проблема в том, что при наличии водяной рубашки характеристики этого агрегата сильно падают (низкий КПД, печь сильно коптит), поэтому использовать его в качестве котла нерационально.

Газогенераторный (пиролизный) котел

Подвергнутые воздействию высокой температуры молекулы органического топлива (биополимеры) частично распадаются на различные газообразные вещества (древесный газ), многие из которых могут гореть. Такой распад называют пиролизом. При обычном горении эта смесь газов большей частью выбрасывается в дымоход. В газогенераторном котле она отводится в отдельную камеру (камера дожигания), где и сгорает.

Такой котел имеет ряд достоинств (высокий КПД, длительная работа на одной закладке и пр.), но он сложен в изготовлении, требует применения специальных катализаторов и нуждается в принудительной подаче воздуха.

Схема газогенераторного котла

Итак, наиболее подходящим для самостоятельного изготовления является классический котел, который при наличии в доме электроснабжения можно оборудовать автоматикой с наддувным вентилятором.

Газовые котлы Бакси с автоматикой приобретают в нашей стране часто. Надежность оборудования и цена главные составляющие успеха у потребителя. Котел Бакси инструкция по применению и устройство агрегата.

Принцип работы термостата для котла отопления разберем тут.

Схема котла

Самодельный отопитель будет иметь такую конструкцию:

Чертеж котла на твердом топливе

Топка и теплообменник окутываются базальтовой ватой (теплоизоляция) и помещаются в корпус.

Процесс изготовления

Первым делом надо подготовить все необходимые заготовки:

Стальные листы толщиной 4 – 5 мм для изготовления топки. Наилучшим образом подходит легированная сталь жаропрочных марок 12Х1МФ или 12ХМ (с добавками хрома и молибдена), но варить ее нужно в среде аргона, поэтому понадобятся услуги профессионального сварщика. Если же вы решите сделать топку из конструкционной стали (без легирующих добавок), то следует применять низкоуглеродистые марки, например, Сталь 20, так как высокоуглеродистые от воздействия высокой температуры могут утратить пластичность (происходит их закалка).
Тонколистовая сталь толщиной 0,3 – 0,5 мм, окрашенная полимерным составом (декоративная обшивка).
4-миллиметровые листы конструкционной стали для корпуса.
Уголок 50х4 мм, из которого будет набираться колосниковая решетка.
Труба Ду50 (жаровые трубы внутри теплообменника и патрубки для подключения отопительной системы).
Труба Ду150 (патрубок для присоединения дымохода).
Труба прямоугольная 60х40 (воздухозаборник).
Стальная полоса 20х3 мм.
Базальтовая вата толщиной 20 мм (плотность – 100 кг/куб. м).
Асбестовый шнур для герметизации проемов.
Ручки для дверок заводского изготовления.

Сварку деталей следует выполнять электродами МР-3С или АНО-21.

Теплообменник для твердотопливного котла своими руками

Сначала из двух боковых, одной задней и одной верхней стенок собирается топка. Швы между стенками выполняются с полным проваром (они должны быть герметичными). Снизу к топке с 3-х сторон горизонтально приваривается стальная полоса 20х3 мм, которая будет служить днищем водяной рубашки.

Далее к боковым и задней стенкам топки нужно торцами приварить в произвольном порядке короткие отрезки трубы небольшого диаметра – так называемые клипсы, которые обеспечат жесткость конструкции теплообменника.

Теперь к полосе-днищу можно приварить наружные стенки теплообменника с предварительно выполненными отверстиями под клипсы. Длина клипс должна быть такой, чтобы они слегка выступали за наружные стенки, к котором их нужно приварить герметичным швом.

Самодельный котел из листового металла

В передней и задней стенках теплообменника над топкой вырезаются соосные отверстия, в которые ввариваются жаровые трубы.

Остается приварить к теплообменнику патрубки для соединения с контуром отопительной системы.

Сборка котла

Агрегат нужно собирать в следующей последовательности:

Сначала изготавливают корпус, прихватив короткими швами к его днищу боковые стенки и обрамления проемов. Нижним обрамлением проема зольника служит само днище корпуса.
Изнутри к корпусу приваривают уголки, на которых будет укладываться решетчатый поддон топки (колосниковая решетка).
Теперь нужно приварить саму решетку. Уголки, из которых она состоит, нужно приварить наружным углом вниз, так чтобы поступающий снизу воздух равномерно распределялся двумя наклонными поверхностями каждого уголка.
Далее к уголкам, на которых уложена колосниковая решетка, приваривают топку с теплообменником.
Дверцы топки и зольника вырезаются из стального листа. Изнутри они обрамляются стальной полосой, уложенной в два ряда, между которыми нужно уложить асбестовый шнур.

Далее приваривают дымоотводящий патрубок и воздуховод с фланцем для установки вентилятора. Воздуховод заводится внутрь котла через отверстие посредине задней стенки чуть ниже колосниковой решетки.

Теперь надо приварить к корпусу котла ответные части петель дверок и несколько кронштейнов шириной 20 мм, к которым будет крепиться обшивка.

Теплообменник нужно обложить с трех сторон и сверху базальтовой ватой, которая стягивается шнуром.

Поскольку утеплитель будет контактировать с горячими поверхностями, он не должен содержать фенол-формальдегидного связующего и других веществ, испускающих при нагреве токсичные летучие вещества.

При помощи шурупов к кронштейнам прикручивается обшивка.

Сверху на теплогенератор устанавливается контроллер автоматики, а к фланцу воздуховода прикручивается вентилятор.

Температурный сенсор нужно поместить под базальтовую вату, так чтобы он контактировал с задней стенкой теплообменника.

При желании котел можно оборудовать вторым контуром, позволяющим эксплуатировать его в качестве водонагревателя.

Контур имеет вид медной трубки диаметром около 12 мм и длиной 10 м, намотанной внутри теплообменника на жаровые трубы и выведенной наружу через заднюю стенку.

Минус котла на твердом топливе в том, что стоит он весьма недешево. Твердотопливные котлы длительного горения своими руками хороший способ, чтобы избежать затрат.

В каких случаях необходим расширительный бак для отопления, вы узнаете в этой теме.

Для организации бытовой системы отопления твердотопливные котлы являются наиболее экономичным вариантом. Но, несмотря на всё богатство выбора доступного на рынке оборудования и довольно широкий ценовой и функциональный диапазон, далеко не каждому потребителю под силу купить агрегат, оптимально удовлетворяющий его нужды. С другой стороны, котёл, работающий на твёрдом топливе, вполне реально изготовить своими руками. И сохранить при этом значительные средства, которые пришлось бы заплатить за заводское оборудование. Всё, что нужно для этого – знания устройства и принципа работы этой категории отопительных установок, а также навыки работы с различным инструментом и материалами, в частности, металлом.

Выбираем тип твердотопливного котла

Как понять, какой котёл будет оптимальным для обслуживания конкретной системы отопления? Очевидно, следует определиться с видом топлива, требуемой мощностью агрегата и особенностями его конструкции, процесса монтажа и последующей эксплуатации, а также с особенностями подключаемой системы отопления.

Самодельный котёл на твёрдом топливе

Среди материалов, которые можно использовать в качестве твёрдого топлива, наиболее широкое распространение получили:

уголь;
торфяные брикеты;
пеллеты;
дрова;
опилки и другие горючие отходы производства.

Виды твёрдого топлива для котлов отопления на фото

Торфяные брикеты Дрова для твердотопливного котла Древесный уголь для твердотопливных отопительных котлов Топливные гранулы для отопительных котлов
Древесные топливные брикеты для котлов на твёрдом топливе Евродрова (топливные брикеты для пикника) Брикеты из переработанного мусора Древесные опилки для котлов отопления

С целью повышения рентабельности и эффективности системы отопления можно изготовить универсальный агрегат, который сможет работать с различными видами топлива.

Выбор типа и конструктивного исполнения отопительного котла напрямую зависит от того, каким топливом вы собираетесь пользоваться, требуемой производительности системы отопления, а также места, где он будет установлен. Для самостоятельного изготовления подходят следующие модификации твердотопливных отопительных агрегатов:

Оснащаются стальным или чугунным теплообменником, могут использоваться и для отопления, и для целей горячего водоснабжения. КПД таких котлов составляет около 85%.

Классический котёл на твёрдом топливе

Обеспечивают раздельное сгорание топлива и выделяемых при этом летучих газов, благодаря чему существенно повышается эффективность и, следовательно, экономичность отопительной системы.

Схема пиролизного котла на твердом топливе

Эффективность этой разновидности котлов отопления достигает 90%. Главным их достоинством является высокая степень автоматизации рабочих процессов, а недостатком – сложность конструкции.

Принцип работы пеллетного котла

Способны непрерывно работать на протяжении всего отопительного сезона, требуя загрузки топлива 1 раз в несколько суток, что выгодно отличает их от классических твердотопливных котлов.

Компоновка твердотопливного котла длительного горения

Основы проектирования

Для того чтобы сделать правильный – безопасный, эффективный и удобный в эксплуатации – твердотопливный котёл, необходимо понимать физику процесса его работы и работы системы отопления в целом.

Принцип действия отопительного котла на твёрдом топливе:

топливо загружается в камеру сгорания;
нагретые в процессе сгорания топлива воздух и другие газы поднимаются вверх и отводятся через дымоход;
по пути к дымоходу горячий воздух нагревает теплообменник, который в с вою очередь нагревает тепловой агент (в большинстве бытовых систем отопления – воду);
нагретый тепловой агент вытесняет холодный, проходя всю систему отопления и возвращаясь после остывания назад в теплообменник.

Всё дело в свойстве любой нагреваемой среды подниматься выше холодной — это один из основополагающих законов термодинамики.

Принцип работы водяной отопительной системы

Для реализации этого принципа помимо корпуса, выполненного из толстой (не менее 4-5 мм) жаропрочной стали, в конструкцию твердотопливного котла включаются следующие элементы:

Её объем определяется сложной формулой, которую, впрочем, довольно легко отыскать в интернете, равно как и готовое решение – объем камеры сгорания по отношению к номинальной мощности котла или максимальной площади отопления.

Расположение топки твердотопливного котла

На практике размеры топки зависят не только от параметров котла и свойств топлива, а также особенностей самой отопительной системы – схематической, функциональной сложности, сезонности работы, пиков потребностей в горячем водоснабжении и пр.

Этот узел является продолжением камеры сгорания и выполняет функцию выходного коллектора для вывода продуктов горения.

Система отвода нагретых газов

Внутренняя система подачи и отвода теплоносителя

Речь идёт о теплообменнике (теплообменном регистре), а также его основных патрубках – входном и выходном, который служит для приёма остывшего теплового агента, его нагрева и отвода в систему отопления.

Циркуляция теплоносителя в системе твердотопливного котла

Важные моменты

На эффективность работы отопительного котла на твёрдом топливе всегда влияют два фактора:

Конструктивные особенности теплообменника

Чем большей будет площадь теплового контакта, тем больше энергии за единицу времени будет передано от сгорающего топлива тепловому агенту – воде.

Варианты исполнения самодельного теплообменника на фото

Горизонтальный теплообменник из профильных труб Горизонтальный теплообменник из листовой стали и профильной трубы Самодельный горизонтальный теплообменник Стальной вертикальный теплообменник для котла своими руками

Полнота и период сгорания топлива

Если топливо сгорает неэффективно – теряет пиролизный газ или не успевает нагреть теплоноситель до необходимой температуры, на лицо недоработки в конструкции. Поэтому к расчёту и процессу изготовления последней следует отнестись с максимальной ответственностью – после сборки изменить её будет невозможно.

Самодельный дровяной котёл: дверца топки

Конструкция котла должна быть надёжной и безопасной и ответственность за это несёт не что иное, как корпус. Он выполняется из толстой (не менее 5 мм) стали, желательно жаростойкой. Впрочем, последняя стоит заметно дороже обычной, поэтому следует запомнить, что чем толще металл, тем медленнее он будет нагреваться. А значит, для того, чтобы котёл средней мощности не обжигал руки и не делал из помещения котельной сауну, корпус котла должен иметь около 8 мм в толщину.

Твердотопливный котёл-печь со встроенным теплообменником

Исключение составляют конструкции с верхней крышкой из чугуна, которая выполняет функцию печи. Толщина и размеры чугунного листа будет зависеть от конструктивных параметров корпуса и рабочих характеристик котла (но не менее 8 мм).

Для организации внутренней трубопроводной системы котла необходимо использовать трубы толщиной стенок 3-4 мм и диаметром 50 мм. Для обеспечения тока теплоносителя следует предусмотреть сужение (от 50 до 25 мм) трубопроводов в направлении от горячего к холодному, к примеру от котла к радиаторам) и расширять их на обратном пути теплоносителя.

Пространственная схема и компоновка твердотопливного теплогенератора

Размеры твердотопливного котла зависят от габаритов и ориентации в пространстве камеры сгорания. Более широкое распространение получили вертикальные конструкции, поскольку такое расположение позволяет сэкономить место в котельной.

Традиционная схема вертикального твердотопливного котла:

в нижней части размещается зольник с поддувалом;
над зольником устанавливается чугунная колосниковая решётка;
решётка встраивается в дно топки, которая должна быть оснащена надёжной дверкой;
в над зоной топки в плоскости наибольшего теплового контакта располагается рабочая часть теплообменника.

Принципиальная схема вертикального котла на твёрдом топливе

Для настройки и контроля за работой агрегата в процессе эксплуатации вам понадобится специальное оборудование. К таковому можно отнести датчики температуры воды на входе и выходе из теплообменника и узлов системы отопления, датчики загрузки камеры сгорания, давления в ней и на отдельных участках котла и т.д.

Принцип естественной циркуляции теплоносителя реализовать его успешно удаётся далеко не всегда. Поэтому часто отопительный котёл оснащается дополнительным водяным насосом, который принудительно подаёт теплоноситель на теплообменник и/или в систему отопления.

Насос — энергозависимый агрегат, а значит, важно предусмотреть возможность подачи теплоносителя в обход на случай отключения электроэнергии. Во-первых, для того, чтобы отопление функционировало, а во-вторых, чтобы котёл или коммуникации не разорвало паром или не повредило температурой.

Если в конструкцию твердотопливного котла включается насос, необходимо предусмотреть возможность регулировки его рабочих параметров, а также аварийного отключения. Твердотопливный котёл в случае поломки узлов и коммуникаций отопительной системы остановить невозможно. Поэтому необходима система отвода излишнего тепла – амортизационный бак с компенсационным клапаном или другое, уместное в вашем случае решение.

Обвязка твердотопливного котла

Что нужно для работы?

В первую очередь мастерская, то есть место, где вы будете заниматься изготовлением основных узлов и сборкой агрегата. Кроме того, вам понадобится довольно обширный список инструментов, в который можно смело включать:

сварочная маска, краги и спецодежда;
бытовой инверторный сварочный аппарат и электроды;
дисковая пила с набором дисков для резки металла;
электродрель с набором свёрл по металлу;
рулетка, угольники, строительный уровень.

Для сборки котла на твердом топливе понадобятся следующие материалы:

листы стали толщиной от 5 мм;
металлические уголки;
чугунная колосниковая решётка;
стальные водопроводные трубы различного диаметра;
дверцы для зольной и топочной камеры;
дроссельные заслонки печного типа.

Перед тем, как приступать к изготовлению элементов и узлов котла, необходимо выполнить конструктивные расчёты, определиться с принципиальной схемой и нарисовать чертёж котла, не забыв указать все его конструктивные составляющие и их главные параметры.

Дымоотвод твердотопливного котла: внутри и снаружи здания

И самое главное: соблюдайте технику безопасности как в процессе работы, так и по отношению к качеству исполнения твердотопливного котла. Малейшая оплошность с вашей стороны может стать причиной серьёзных проблем, в т.ч. повышенного риска возникновения пожара.

Читайте также: