Изготовление твердотопливного котла: от чертежей и до реализации

Твердотопливные котлы всегда в тренде, так как далеко не у всех владельцев частных строений есть стабильный доступ к газу или электричеству.

Нюансы и неочевидные моменты при выборе котла

Здесь нужно понимать две важнейших детали.

Мощность котла

Начнем с базовых понятий, о которых Вы могли прочитать в интернете, услышать от монтажника или консультанта в магазине отопления, а именно: на 10 кв. м отапливаемой площади нужен 1 кВт энергии. То есть, если у Вас дом условно 120 кв. м, нужен котел 12 кВт. Так? Увы, не так.

Во-первых, при таких раскладах игнорируются теплопотери и степень утепленности дома. Для нагрева это не столь важно, но вот для длительности горения – очень важно! Условно говоря, если дом имеет средние или высокие теплопотери, то котел, который может и обязан гореть 8 часов на 1 загрузке топки по факту будет гореть 5 часов. И пользователь будет думать, что это его так обманули продавцы.

Во-вторых, при вышеприведенных расчетах (на 10 м2 – 1 кВт) берется за основу КПД 100%, которого не будет никогда ни в одном твердотопливном котле. И даже посмотрев в паспорт котла, где указан реальный КПД, Вы всё равно не сможете сделать правильные расчеты, так как в паспорте указан КПД при сжигании угля-антрацита идеальной влажности. А если сжигать дрова (причем разные породы имеют разную теплотворность), то КПД будет значительно ниже.

Для примера (цифры приблизительные), берем котел 20 кВт. По факту, на дровах он будет работать как 15-17 кВт. Но это дрова твердых пород влажностью около 25-30%. Если же Вы сжигаете сосну, то в лучшем случае мощность упадет до 12-14 кВт.

Поэтому мы всегда рекомендуем брать минимум 20% запас мощности. То есть у Вас 120 кв.м? Берите минимум 16 кВт котел. Это будет впритык, но достаточно. А если хотите реальный запас, а не впритык, то 20 кВт можно смело брать. Да, это немного дороже, но когда Вы будете спокойно спать ночью, вместо того, чтобы бежать подкидывать дрова – вспомните этот совет.

И еще, если делаете или планируете делать систему отопления с буферной емкостью, то рекомендация брать котел с запасом переходит собственно из рекомендации в обязательное условие.

Толщина стали и «честный» вес.

Клиенты, которые обращаются к нам в первый раз, начитавшись в интернете про твердотопливные котлы, всегда удивляются, что мы акцентируем внимание на толщине стали, ведь об этом нигде никто ничего не пишет. На самом деле пишут, но никто, кроме производителей котлов премиум класса, не заостряет на этом внимание.

Ведь чем толще металл и стенки теплообменника, тем дольше котел прослужит. Приблизительный срок службы котла из 3 мм стали – 6-7 лет, из 4 мм – 10-12 лет, из 5-6 мм стали – от 15 лет и больше.

В общем, сегодня можно купить котлы из стали от 3 до 6 мм (чаще всего сталь марки 09Г2С), но нюанс в том, что практически нигде, ни в одном паспорте о толщине стали не пишут. Напишут на сайте, в буклетах, говорят при личном общении, но в паспорте не указывают.

Вот тут мы и подошли к понятию «честный вес». Пример: условно Вы выбрали 2 котла с одинаковой конструкцией топки, одинаковой толщиной стали, но первый стоит около 11 тысяч, а второй 14. Многие, не заметив подвоха, купят тот, что дешевле, и будут рады, но сравнив их более детально, можно заметить, что первый вариант имеет заявленный вес 200 кг, а второй – 250 кг.

То есть одинаковые конструкция и размер, толщина стали, а 50 кг (что означает 25% от общего веса) не достает. Тут конечно нельзя без доказательств обвинять производителя в том, что металл у него явно тоньше заявленного, но задуматься всё же стоит.

Читайте также:  Бойлер косвенного нагрева своими руками: как сделать и подключить

С главными нюансами разобрались, теперь поговорим о разновидностях котлов на твердом топливе.

Советы по изготовлению котла собственноручно

Котлы длительного горения, функционирующие на дровах, можно заказать у мастеров, но при этом не будет лишним проследить за процессом создания агрегата. Купить устройство проще всего в магазине, но собрать собственноручно тоже не так уж и сложно.

Общие советы по созданию твердотопливного котла собственноручно:

  • топка должна быть обязательно из стали толщиной – 5 мм;
  • жаропрочность камере придаст легирование хромом и молибденом;
  • можно использовать и обычную углеродистую сталь, но агрегат не прослужит дольше 7 лет потому, что этот металл деформируется из-за перепада температур;
  • корпус водяной рубашки создается из того же материала, что и топка, но более тонкого – 3 мм. Понадобится 20 марка стали.

Именно на этих тонкостях часто любят экономить мастер во время изготовления. Потому, если есть необходимость и минимальные навыки работы со сталью, стоит создать котел длительного горения, функционирующий на дровах своими руками.

Самодельные котлы

Данный агрегат для отопления пользуется высокой популярностью, но стоит он совсем не дешево. Средняя его цена — около 1000 у.е., что не по карману многим желающим его приобрести. Основная причина столь высокой стоимости котла длительного горения — это его мощность, от которой зависит поддержание уровня температуры воздуха и возможная площадь отапливаемого помещения. Современные отечественные фирмы-производители работают над созданием устройства с меньшей мощностью, цена которого будет более доступной.

Многие умельцы собирают подобные устройства собственноручно. Хорошим мастерам удается изготовить производительные и надежные агрегаты. Данный технический прибор непрост в сборке, к тому же любая неточность может привести к взрыву, поэтому такую работу следует доверять людям, имеющий опыт в этом деле.

Расчёт мощности котла детально изложен в данной статье: 

Шахтный котел

Существует несколько разновидностей котлов длительного горения, которые можно изготовить самостоятельно. Одним из таких является шахтный самодельный котел.

Котел такого вида работает на угле, торфе, дровах, опилках. Загрузочный объем камеры составляет 40 — 50 килограмм дров. При полной мощности и загрузке котел работает 4 — 5 часов, а при минимальной мощности и на полной загрузке сутки. Коэффициент полезного действия составляет 75%. Мощность минимальная 15−20 кВт. Котел работает в автоматическом режиме, так как оснащен автоматической регулировкой мощности.

Устройство агрегата

Основные узлы отопительного устройства

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

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

Несложный котел можно сделать и своими руками

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

Указаны все узлы и детали промышленного котла с размерами

Разновидности и выбор конструкции твердотопливного котла

Печи и котлы нагрева различаются по своим функциональным возможностям. Печь необходима для прогрева помещения, а котел еще должен прогревать теплоноситель, который транспортируется по сети отопления в доме. Поэтому важно продумать непрерывность процесса горения топлива, обеспечить равномерную циркуляцию воды по теплообменнику.

На заметку! Теплообменник – это змеевик, расположенный внутри камеры сгорания топлива. Внутри змеевика находится вода, получающая тепло при горении дров, угля, и передающая тепловую энергию элементам сети.

Различаются котлы отопления самодельные по способу горения – верхнему (шахтному) или нижнему:

  1. Твердотопливный котел с нижним горением – агрегат, в котором дверца камеры загрузки находится в верхней части камеры сгорания, сами дрова горят внизу. Такая система обеспечивает продолжительность горения топлива – нижние слои сгорают, верхние постепенно опускаются вниз под собственным весом. Циркуляция воздуха осуществляется снизу вверх при установке насоса (принудительная) или естественным путем. Второй вариант тяги удобнее, поскольку не требует подключения оборудования к сети питания, что обуславливает полную автономность системы.
Читайте также:  Альтернативный способ отопления — ТЭН для чугунной батареи

На заметку! Естественная тяга обладает пониженной эффективностью, поэтому топливо в топочную загружается небольшими порциями. Принудительная циркуляция воздуха обеспечивает интенсивное перемещение потоков, можно заполнять топку «до отказа».

  1. Котлы с верхней или шахтной загрузкой – агрегаты, в которых дверца топочной располагается в верхнем отделе камеры сгорания. Устройства всегда оснащаются принудительной тягой для перемещения воздуха сверху вниз. В этом случае дым перегоняется в нижний отсек топочной камеры, смешивается с воздухом, сгорает, передает тепловую энергию топливу в нижних ярусах – особенно удобно при закладке сырых дров, за счет тепла они подсушиваются и горят лучше.

Для самостоятельной сборки лучше подходят агрегаты с нижним вариантом горения, встраивание вентилятора тут не нужно.

Совет! Если нет опыта сборки агрегатов, выгоднее браться за простые конструкции, чтобы снизить риск ошибки при расчетах.

Еще различаются агрегаты по способу горения, они могут работать в обычном режиме или с выходом на пиролиз. Пиролизом называется процесс разложения энергоносителя на составляющие с последующим сжиганием элементов. Для сборки моделей с пиролизным горением придется оборудовать вторую камеру сгорания, габариты прибора будут больше, увеличится расход материалов.

Температура горения угля выше, чем у дров, поэтому если формируется твердотопливный прибор под горение угля, колосники должны быть чугунными, корпус и теплообменник – из стали большой толщины. Допустимо делать корпус котла из огнеупорного кирпича.

Рекомендуем к прочтению:Жидкотопливные котлы для отопления на солярке и отработанном масле

После оценки собственных умений, просмотра схем нагревателей, выбирается определенная модель прибора. Если опыта достаточно, мастер сможет соорудить самодельный газовый котел для отопления частного дома, новичкам же стоит отдать предпочтение самым простым устройствам. При соблюдении техники сборки и монтажа тепла в доме будет достаточно от примитивного твердотопливного котла с водяным контуром отопления.

Выбор конструкции

Прежде чем приступить к разработке чертежей своими руками, нужно рассмотреть принцип работы и типичные конструкции котлов длительного горения, и выбрать наиболее простую и доступную.

По типу устройства пиролизные котлы разделяются на два типа:

  • с верхним горением — шахтные;
  • с нижним горением.

Что означают эти характеристики? Все очень просто: тип горения указывает на расположение зоны газогенерации.

В котлах шахтного типа загрузку топлива выполняют через дверку, расположенную в верхней части топки. Горение начинается на поверхности общего объема топлива, а дым, выделяющийся в результате этого, с помощью принудительного наддува проходит через всю толщу дров в нижнюю часть топки, где обогащается воздухом и сгорает. При этом масса дров дополнительно нагревается и более стабильно горит.

В котлах нижнего горения топка расположена снизу, а камера дожига газов — вверху. В них не требуется принудительный наддув, движение воздуха происходит с помощью тяги. Плюс таких котлов — независимость от электрической сети. Минус — меньшая эффективность и объем загрузки, а следовательно и время непрерывной работы.

Видео: самодельный пиролизный котёл и принцип его работы.

Котлы с наиболее простой конструкцией имеют цилиндрическую форму. Топка в них окружена теплообменником, и съем тепла происходит по всей поверхности топочной камеры. Такой котёл можно сделать своими руками из листового железа или двух металлических труб разного диаметра.

Основные разновидности самодельных котлов

Если вы собираетесь сделать котел долгого горения своими руками, то вам обязательно пригодится информация из нашего обзора. В последующих разделах мы расскажем, как самому сделать отопительный агрегат той или иной конструкции, дадим несколько наиболее легких схем, опубликуем информацию о наиболее распространенных котлах длительного горения. Давайте пока уделим внимание последнему вопросу.

Пришла пора рассмотреть самые актуальные варианты котлов длительного горения, которые мы сможем собрать своими руками в домашних условиях. Все они будут питаться дровами. Что касается угля, то достать его сложнее, а еще он приводит к возникновению больших температурных нагрузок на отопительные агрегаты. В следующих разделах мы дадим чертежи твердотопливных котлов длительного горения и дадим объяснительную информацию.

Читайте также:  Вес труб: расчет с помощью формул, таблиц и онлайн-калькулятора

Мы можем изготовить самый простой шахтный котел своими руками. Он реализован по схеме с нижним горением. Основой агрегата является вместительная загрузочная камера, которую часто называют шахтой. Обладая вертикальной конструкцией, она позволяет вместить большое количество дров. По мере горения они проваливаются вниз, а продукты сгорания отправляются через колосниковую решетку в зольник.

Основные разновидности самодельных котлов

Если мы взглянем на схему шахтной печи (котла), то мы обнаружим, что пламя у нас бушует вовсе не в шахте, а в соседней камере, откуда получаемое тепло поступает в жаротрубный теплообменник. А остатки тепловой энергии направляются в дымоход. Горение здесь длительное и определяется объемом шахты – загрузив сюда большое количество дров, можно смело отправляться спать.

Пиролизный котел

Давайте посмотрим, как устроен пиролизный котел и как сделать этот агрегат своими руками. Проще всего объяснить принцип работы этого агрегата на примере буржуйки. Здесь мы видим объемную камеру сгорания, которая реализует длительное горение. Получившиеся продукты сгорания отправляются в камеру дожигания, в которую подается вторичный воздух. В результате этого образуется большое количество тепла. Нам остается только дооснастить буржуйку жаротрубным теплообменником.

Существуют десятки чертежей котлов длительного горения на дровах, построенных на пиролизном принципе работы. Они отличаются расположением камер сгорания и дожигания, наличием и отсутствием дутьевых вентиляторов и автоматики, а также способами регулировки интенсивности процесса сжигания дровяного топлива. Но в целом их принцип работы одинаков.

Печи-котлы Бубафоня

Основные разновидности самодельных котлов

Бубафоня представляет собой печь, а ее модификация – это водогрейный дровяной котел с подачей воздуха сверху, через прижимной поршень. Мы уже не раз писали о таких печах в наших обзорах, теперь настало время поговорить об агрегатах с отопительным контуром. Для реализации контура мы можем задействовать три схемы:

  • Установить теплообменник на дымовую трубу – самый простой вариант;
  • Соорудить вокруг корпуса котла сплошную водяную рубашку;
  • Обварить корпус агрегата трубами, по которым будет циркулировать теплоноситель.

Какую схему выбрать – решать вам. Кстати, котлы Бубафоня, за счет вместительных камер, помогут реализовать длительное горение продолжительностью до 24 часов и даже больше.

Котлы длительного горения Бубафоня работают на дровах, в них реализована схема верхнего горения.

Котлы-печи Булерьян

Основные разновидности самодельных котлов

Изначально Булерьяны были (и есть) печами конвекционного типа. Они оснащаются мощными конвекторами, позволяющими буквально за 20-25 минут прогреть помещение большого размера. Появившись изначально в Канаде, эти печи добрались и до России, которая тоже может похвастаться суровым климатом (действительно для некоторых регионов). Умельцы превратили печи в котлы, немного поработав над конструкцией конвекторов – теперь по ним циркулирует не воздух, а теплоноситель. Правда, котлы Булерьяны не могут похвастаться длительным горением, так как отличаются не самыми большими камерами сгорания. Некоторые из них обладают свойством гореть до 10-12 часов, некоторые – чуть дольше. Но рассчитывать на 24 часа все-таки не приходится. Зато они отличаются высокой эффективностью и способностью максимально быстро отдавать тепло в отопительные системы.

Достоинства котлов длительного горения

Самодельные аппараты длительного горения имеют некоторые преимущества перед своими заводскими собратьями:

При одинаковом КПД 80—85%!д(MISSING)лительность горения можно увеличивать, это зависит от габаритов топки. Собственными силами корпус можно изготовить по произвольным размерам. Чтобы можно было загружать и разжигать в камере небольшое количество дров для разового протапливания жилища в сырую погоду, в корпусе можно сделать дополнительную дверцу. Поместить ее следует между загрузочным и зольным проемами. В заводских аппаратах такая дверца отсутствует. Для изготовления корпуса топки и кожуха водяной рубашки есть возможность применить более толстый металл, чем в заводском агрегате. Тогда самодельный котел на дровах сможет работать при давлении теплоносителя до 4 Бар. Стоимость изготовления самодельного источника тепла продолжительного сжигания в 2—3 раза ниже заводских аналогов. Есть возможность установить элементы автоматики по собственному выбору, а также поставить сбросной предохранительный клапан, что сделает изделие безопасным в эксплуатации.