Котел для 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!

kotlomaniya.ru

Виды твердотопливных установок

Устройства на твердом топливе бывают четырех видов. У каждого из них своя конструкция, КПД, схема и обслуживание. Рассмотрим общую схему и принцип действия каждого из них:

• Классический твердотопливный котел с чугунным или стальным теплообменником и КПД 85%. Принцип работы заключается в том, что дрова или другое твердое топливо загружаются в топку. В процессе горения происходит нагревание воды в баке, которая поступает в систему отопления и ГВС. Для удаления дыма в конструкции предусмотрен дымоход.
• Пеллетный отопительный агрегат с КПД 90% и автоматической подачей топлива системой бункер + шнек, которая является его преимуществом и недостатком одновременно. Дело в том, что такую конструкцию изготовить своими руками сложно.


• Пиролизный котел отличается принципом работы: процесс горения происходит в два этапа. На первом топливо сгорает при недостатке кислорода, в результате чего образуются пиролизные газы, поступающие в другую камеру. В результате их сгорания также выделяется тепло. Это более эффективный и экономичный агрегат с КПД 92%.
• Отопительный теплогенератор длительного горения представляет собой конструкцию, процесс горения в которой происходит в несколько этапов. Большое количество топлива загружается в топку. Сначала оно тлеет при минимальной подаче. Образующиеся газы поступают в камеру сгорания и загораются от кислорода, активно подающегося в нее. Выработке большого количества тепла способствует то, что дрова начинают прогорать сверху.

Принцип действия и преимущества

Практика использования твердотопливных установок с водяным контуром показывает, что самым простым и приемлемым вариантом является изготовление и применение для отопления дома классических самодельных устройств прямого горения на дровах.

Преимущества самодельной установки

Помимо экономии средств, выбор в пользу самодельной установки имеет и другие преимущества:

• Профессионально выполненный из качественных материалов и комплектующих теплогенератор выдерживает критические нагрузки при избыточном давлении до 4 Атм. Такие ситуации случаются при закипании воды в рубашке и теплообменнике по причине прекращения циркуляции теплоносителя, возникающего по разным причинам. Последствием высокого давления пара может стать разрыв теплообменника в слабом месте.


• При изготовлении конструкции своими руками есть возможность ее усовершенствования в соответствии с вашими требованиями, своей системой отопления, под доступный вид топлива.
• Модернизацию установки проводят поэтапно. После года успешной эксплуатации базовой модели можно ее автоматизировать, добавив комплект автоматики. Делается это в перерыве между отопительными сезонами. На следующий год вносятся новые, улучшающие систему изменения.

Принцип действия базового отопительного агрегата

Принцип действия простой: дрова закладываются в топку, поджигаются и горят при естественной тяге дымохода. Тепло отдается водяной рубашке и теплообменнику. Интенсивность горения регулируется при помощи дверцы зольника, в народе называемого поддувалом. Количество воздуха, поступающего через колосниковую решетку в топку, дозируется открыванием этой самой дверцы. Схема работы теплообменника такова: сквозь дымогарные трубы проходят дымовые газы высокой температуры, отдающие тепло омывающей их воде.
Классическая базовая конструкция отличается:

• простотой изготовления;
• удобством обслуживания;
• не ограничивает влажность дров;
• ремонтопригодностью, возможностью модернизации и устранения недостатков, обнаруженных при эксплуатации.

Объем камеры сгорания определяется методом расчета под свои условия или на основании готового расчета по мощности агрегата, отапливаемой площади и т.д. Частью камеры сгорания является камера отвода горячих газов, через которую происходит их подача к дымоходу для дальнейшего выведения.

Особенности изготовления и выбор материалов

Кроме знаний, навыков, чертежей и схем, для изготовления отопительного оборудования необходимо запастись материалами и инструментами. Что необходимо для изготовления оборудования?

Материалы и инструменты для изготовления оборудования

Материалы:

• Пластины из жаростойкой стали толщиной 4-5 мм для создания топки .
• Стальные листы толщиной 2-3 мм для изготовления корпуса.
• Стальные трубы для теплообменника, длина и диаметр которых рассчитываются индивидуально.
• Металлические трубы для дымохода.
• Арочная плита и решетка колосника.
• Дверца камеры сгорания зольника.
• Жароустойчивый кирпич.
• Раствор цемента.

Инструменты

• Сварочное оборудование с запасом электродов.
• Устройство для газовой резки.
• Болгарка с дисками.
• Аппарат для сгибания труб.
• Уровень, рулетка, маркер.

Рекомендации по изготовлению оборудования

Самодельные котлы для отопления частного дома обычно изготавливаются из металла. В домашних условиях сделать чугунную топку почти невозможно, покупка новой обойдется дорого. Многие домовладельцы заказывают их мастерам, специализирующимся на изготовлении отопительного оборудования. Чтобы в будущем не столкнуться с дефектами в работе отопления, рекомендуется принимать участие в процессе. Закупка материалов и комплектующих,  сборка котла отопления, установка и испытание готового устройства должны проходить в вашем присутствии.

Так как в камере сжигания твердотопливного устройства очень высокая температура, ее изготавливают из дорогостоящей легированной жаропрочной стали (нержавейки) 5 мм толщины. В целях экономии и упрощения сварочных работ вместо нержавейки нередко используются обычные толстые листы стали. Такие изделия недолговечны, а от температурных перепадов стальные стены могут деформироваться.

Важно! Дополнительная защита камеры обеспечивается при помощи огнеупорного кирпича. Топка при этом делается большего размера.

Водяная рубашка изготавливается из обычного металла Ст 20 3 мм толщины. Такую сталь используют в производстве труб для горячей воды и пара. Поэтому для теплообменника подойдут дымогарные трубы диаметром 48—76 из этой же марки стали. Конструкция рубашки должна быть максимально жесткой. Это качество обеспечивается за счет приваривания к наружным стенкам топки ребер жесткости с шагом 120—150 мм. Внешние стенки резервуара также привариваются к ребрам.

Обратите внимание! В случае отключения электричества самодельные котлы для водяного отопления частного дома работают в режиме принудительной циркуляции. Жесткость необходима для того, чтобы обшивка рубашки при закипании не раздулась и выдержала давление пара.

Дверцы поддувала и топки должны быть двухслойными. Между металлическими слоями необходимо вложить теплоизоляционный слой из асбеста, базальтового волокна или их комбинации. Эти же материалы можно использовать для утепления корпуса. Петли на дверцах делаются регулируемыми, а притворы – герметизируются асбестовым шнуром. Чтобы не обжигать руки, запорные рукоятки оснащаются эбонитовыми или текстолитовыми насадками.

Как подключить отопительное оборудование

Эффективность работы самодельного дровяного оборудования обеспечивается хорошей естественной тягой из дымохода. Чтобы рабочая тяга была достаточной, труба должна иметь высоту не менее 5 – 6 м, а диаметр патрубка в корпусе котла примерно 150 мм в диаметре. Для упрощения розжига в камере сжигания, в обход теплообменника, на наружной боковой стенке делается канал прямой тяги с рукояткой и заслонкой.

Важно! Диаметр отверстия канала должен совпадать с диаметром дымохода и располагаться напротив его патрубка.

При эксплуатации немаловажная роль отводится правильной обвязке отопительного прибора. При работе гравитационной системы отопления, для которой нет необходимости в электричестве, проблем никаких не будет. И все же лучше, если при разгоне котла, во избежание образования конденсата на внутренних стенках топки, холодная вода из системы не попадет в рубашку.

Конденсат, смешиваясь с золой, оседает на поверхности и образует плохо счищающийся черный налет. Поэтому будет лучше, если на выходе теплоносителя из агрегата сделать байпас с трехходовым термостатическим клапаном, настроенным на 55 или 60 градусов. В таком случае циркуляция теплоносителя происходит по малому кругу, до температуры нагрева 60⁰. После этого термостат начнет добавлять из системы холодную воду.

Если отопительная система в частном доме функционирует с насосом, то возникает  опасность, что при отключении электричества котел закипит. Чтобы его защитить, нужно выполнить ряд мероприятий:

• Врезать в водяную рубашку предохранительный клапан, с помощью которого при превышении давления будет сбрасываться пар.
• Для дальнейшей работы насоса потребуется источник бесперебойного питания и дизельная электростанция. Аккумулятор может работать непродолжительное время, поэтому без электрического генератора не обойтись.
• Для естественной циркуляции воды из бака в котел и предупреждения закипания потребуется установить теплоаккумулирующую емкость. Она поддержит тепло в доме после сгорания дров.

teploguru.ru

Конструкция и принцип работы

Прежде, чем перейти непосредственно к инструкции по созданию самодельного твердотопливного котла, необходимо разобраться, как работает дровяная котельная установка.

В простейшем дровяном котлоагрегате с теплообменником, при сгорании дров выделяется тепловая энергия, которая нагревает стенки теплообменника (водяной рубашки) и непосредственно сам теплоноситель. Продукты горения, проходя через сажесборник, выводятся через дымоход. Тяга регулируется положением дверцы зольника и заслонкой дымохода. Теплообменник соединен с системой отопления, в которую входят магистральные трубы, радиаторы и расширительный бак. Циркуляция теплоносителя может осуществляться , как естественным образом, так и принудительно, посредством включения в систему отопления (СО) циркуляционного насоса.

Простота такого котла «компенсируется» низкой эффективностью данной конструкции: большая часть тепловой энергии, в буквальном смысле «вылетает в трубу» вместе с продуктами горения. Но основным недостатком является низкий уровень автоматизации: все операции по загрузке топлива в топку и поддержанию процесса горения необходимо производить вручную. Поэтому наиболее популярными считаются дровяные котельные установки пиролизного горения. Сделать такой отопительный котел своими руками не составит труда для любого домашнего мастера.

Самодельный пиролизный котлоагрегат

Топливо загружается в топливную камеру сразу в полном объеме. В условиях недостатка кислорода в камере газификации происходит тление топлива с выделением пиролизного газа. Тление происходит с выделением тепла, которое расходуется на нагрев теплоносителя в теплообменнике. Пиролизный газ вместе с продуктами горения поступает в камеру дожига, которая в данной конструкции, служит и зольником. Благодаря тому, что доступ кислорода в камеру дожига не ограничен, то сгорание горючего газа происходит с выделением большой температуры, в результате чего эффективность прибора значительно увеличивается. Всю работу пиролизного котла можно условно разделить на четыре этапа:

1. На первом этапе происходит сушка дров и выделение из топлива пиролизного газа.
2. Второй этап работы данной установки – это сгорание смеси вторичного воздуха с горючим газом в камере дожига.
3. Третий этап – проход раскаленных газов через теплообменник.
4. Отвод отдавших «львиную долю» тепловой энергии продуктов горения.

Самодельный твердотопливный котел должен быть оснащен органами управления и автоматикой, которые позволяют максимально упростить и обезопасить его обслуживание. Управлять работой установки можно посредством изменения положения дверцы поддувала (зольника) и заслонки дымоотвода. Автоматика самодельного дровяного котла обычно представлена манометром, воздухоотводчиком и подрывным клапаном (группой безопасности). Достаточно часто, отечественные «Кулибины» оснащают свои отопительные установки: датчиком температуры, благодаря которому происходит включение и выключение вентилятора первичного воздуха, а также датчиками давления в водяном контуре.

Немного отвлечёмся, так как хотим сообщить вам, что нами был составлен рейтинг твердотопливных котлов по модеям. Подробнее вы сможете узнать из следующих материалов:

• Твердотопливные котлы длительного горения с водяным контуром – отечественные производители
• Твердотопливные котлы длительного горения с водяным контуром – зарубежные производители

Подготовка материалов и инструмента

Прежде, чем ответить на вопрос, как сделать твердотопливный котел самому, следует определиться с конструкцией устройства. Наиболее простой вариант – это котлоагрегат классического горения. Другими словами, «Буржуйка» с водяным теплообменником. Более эффективным котлоагрегатом считается установка классического горения, разделенная на две камеры: в нижней будет происходить процесс горения дров; в верхней – нагрев воды для нужд владельца.

После выбора оптимальной конструкции дровяной отопительной установки, следует определиться с размерами устройства. В идеале, следующий этап создания котла отопления своими руками – чертежи, которые можно заказать в специализированной организации.

Важно! Мы заведомо не публикуем чертежи дровяной отопительной установки. Вся информация дана исключительно в ознакомительных целях.

Выбор материала

Если вы владеете искусством сварочных работ и возможностью плазменной разки, то для создания дровяного котла нужно использовать листовой металл, толщиной 3-5 мм. Из металла вырезаются заготовки котла, которые свариваются согласно схеме.

Наиболее простой вариант корпуса – это отрезок толстостенной стальной трубы, толщиной 4-6 мм; длиной 800 – 1000 мм; диаметром 300 мм. Колосники и опоры можно сделать из арматуры, проката или швеллера. Также вам понадобится металл для создания днища котла (толщина 50 мм), крышки (толщина 3-5 мм), воздухораспределителя (толщина 10 мм), петли и задвижки. Кроме этого, необходимо запастись металлической трубой, диаметром 60 мм. Высота трубы должна быть на 50 мм больше высоты корпуса. Для дымохода потребуется стальная труба, диаметром 100 мм.

Для сборки простейшего дровяного котла потребуется инструмент, а именно:

• Сварочный аппарат.
• Мощная углошлифовальная машинка («Болгарка»).
• Дрель и сверла по металлу.

Процесс сборки можно разделить на несколько этапов:

1. Из металла 50 мм следует вырезать круг, соответствующий диаметру корпуса. После сварки он будет днищем дровяного котла.
2. Из металла следует вырезать круг, который имеет на 20 мм меньший диаметр, чем корпус. После чего, в середине круга необходимо просверлить отверстие, диаметром 20 мм. К отверстию следует приварить отрезок воздухораспределительной трубы (d 60мм). С противоположной стороны круга наваривают пластины в форме крыльчатки.
3. Из листового металла, толщиной 3-5 мм вырезается круг, который будет выполнять функцию верхней крышки котла. В середине круга следует сделать отверстие в котором будет свободно перемещаться воздухораспределительная труба (d 60 мм).
4. К верхней части корпуса приваривается дымоход.

Важно! Для правильного дымоотведения необходимо, чтобы отрезок дымоходной трубы, длиной 50 см находился от котла строго горизонтально.

Топливо в такой котел загружается через верхнюю крышку. Загружать пространство топливной камеры необходимо максимально плотно, чтобы не оставалось промежутков. Розжиг производится через верх. Как только топливо разгорится, следует установить воздухораспределитель и верхнюю крышку на штатные места. По мере прогорания диск воздухораспределителя будет опускаться, нагнетая давление в нижней камере. За счет этого, в топливной камере будет снижено количество кислорода, процесс горения перейдет в медленное тление. Вся конструкция данного дровяного котла выглядит следующим образом

Совет: данная схема самодельной котельной установки требует наличия дымохода. Если нет возможности обустройства дымоотводящего канала, а потребность в отопительном устройстве существует, то можно создать простейший индукционный котел отопления своими руками, если под рукой есть сварочный инвертор.

Из медной проволоки сечением 2 мм следует сделать обмотку 50 -100 витков, сердечником которой будет стальная труба. Под воздействием магнитной индукции будет происходить нагрев участка трубы (сердечника) по которому будет перемещаться теплоноситель.

ventilationpro.ru

Главной частью, сердцем любой системы отопления является котел. Многообразие их видов и конструкций способно поразить всякое воображение. И, надо отдать должное, многие современные котлы являются и экономичными, и эффективными устройствами. Они имеют тонкие регулировки, снабжены автоматикой и могут работать без участия человека. Некоторые модели даже могут отправить СМС хозяину и «доложить» о тепловой обстановке в доме, а хозяин по мобильному телефону или через интернет-соединение может заказать нужную температуру к своему приезду. Но бывают случаи, когда выгодно сделать котел на отопление своими руками. Например, для отопления дачного домика или теплицы.

Интернет буквально перегружен различной информацией по самостоятельному изготовлению котлов отопления. Применяются совершенно неожиданные комплектующие, которые никак не задумывались ранее быть частью котла; некоторые технические решения могут поспорить с изобретениями конструкторских бюро; КПД некоторых котлов не уступают лучшим котлам именитых производителей. Но к сожалению, в интернете и немало «мусорной» информации, которая не может ничем помочь, а в некоторых случаях способна и навредить. Авторы некоторых обзоров хвастливо заявляют, что нет ничего проще, чем самостоятельно изготовить котел отопления, хотя на самом деле это непростая задача. Цель этой статьи разобраться, какие именно котлы отопления достойны того, чтобы сделать их самостоятельно и каковы особенности технологического процесса их изготовления.

Виды котлов отопления и возможность их самостоятельного изготовления

Задача котла отопления – нагреть при помощи какого-либо топлива теплоноситель и передать его в систему отопления, которая уже распределяет тепло потребителям. Именно по виду применяемого топлива котлы делятся на несколько больших классов. Рассмотрим эти классы и сразу определим целесообразность самостоятельного их изготовления.

• Газовые котлы отопления – в настоящее время — это наиболее экономически выгодный вид топлива. Современные газовые котлы имеют высокий КПД, легко управляются, работают без вмешательства человека. Самостоятельное изготовление газовых котлов возможно, но категорически не рекомендуется. Во-первых, из-за того, что газ – это опасный вид топлива и любое несанкционированное вмешательство может привести к печальным последствиям, а, во-вторых, никакая газоснабжающая организация не даст разрешения на эксплуатацию самодельного газового котла. И правильно сделает.

• Жидкотопливные котлы применяются там, где нет газификации и других видов топлива. Эти котлы имеют очень высокий КПД, они легко поддаются автоматизации, но их применение связано с определенными трудностями по хранению больших количеств топлива: солярки или мазута. Самостоятельное изготовление жидкотопливных котлов запрещено, никакой пожарный инспектор не поставит свою подпись при сдаче дома в эксплуатацию, если он будет оборудован не сертифицированным оборудованием. Да и, наверное, мало кто захочет жить на пороховой бочке.

 

• Электрические котлы отопления имеют явное преимущество перед всеми остальными в простоте своей конструкции, малым габаритным размерам, удобству управления. Эти котлы сравнительно просто сделать самостоятельно. Но все эти преимущества нивелируются высокими ценами на электроэнергию. К сожалению, отопление электричеством экономически невыгодно. Оно и понятно, ведь значительную часть электроэнергии получают путем сжигания углеводородного топлива. Еще одним существенным ограничением является то, что не всегда электроснабжающие организации дадут разрешение на выделение большой мощности.

• Твердотопливные котлы отопления, несмотря на заверения скептиков об их скором уходе на второй план, продолжают успешно работать и поныне. Мало того – они испытывают настоящее второе рождение. В качестве топлива в них используются дрова, каменный уголь, торфяные брикеты, горючие сланцы и другие виды твердого топлива. Очень интересны котлы, которые используют особый род топлива –  пеллеты, изготавливаемые из отходов древесины. Эти котлы поддаются автоматизации, имеют высокий КПД, но производство и логистика пеллет пока находится на зачаточном уровне. Для самостоятельного изготовления более всего подходят именно твердотопливные котлы, поэтому будем рассматривать именно их. Но особого внимания достойны одни из представителей твердотопливных котлов – пиролизные.

Твердотопливные пиролизные котлы отопления

Классический твердотопливный котел представляет собой емкость определенного объема, выполненная из металла: стали или чугуна. В ней происходит сгорание твердого топлива, при этом выделяется тепловая энергия, передаваемая теплоносителю при помощи теплообменников. При этом в камеру сгорания постоянно подается наружный воздух для поддержания горения топлива. Если прикрывать подачу воздуха, то процесс горения замедлится, а если открыть, то оно будет идти быстрее именно так регулируют мощность классических твердотопливных котлов.

Существуют котлы, приспособленные только для определенного вида топлива: дрова, уголь, пеллеты, — но есть модели, которые работают на любом топливе. Твердотопливные котлы могут быть как с естественной тягой, так и с принудительной. КПД хорошо спроектированного и выполненного классического твердотопливного котла может достигать 71—79%. Преимуществами таких котлов являются:

• Доступность и низкая цена на топливо.
• Возможность использовать несколько видов топлива.
• Способность сжигать отходы деревообрабатывающего производства и сельскохозяйственной переработки.
• Полная автономность работы, независимость от электроэнергии.

Однако классические твердотопливные котлы обладают и рядом недостатков, с которыми невозможно не считаться:

• На одной загрузке топлива котлы работают не более 4—6 часов.
• Необходимость хранения больших запасов топлива требует дополнительных площадей.
• Загрузка в основном происходит в ручном режиме.
• Классические твердотопливные котлы требуют постоянной очистки от продуктов сгорания.
• Процесс сгорания обладает инерционностью, его трудно контролировать.

В категории твердотопливных котлов стоит выделить в отдельную группу так называемые пиролизные котлы, работа которых происходит за счет раздельного сгорания топлива и выходящих из него продуктов распада – пиролизных газов. Рассмотрим работу такого котла на примере.

Топливо (это чаще всего дрова) через верхнюю загрузочную дверку загружают в газифицирующую камеру. Дроссель дымохода полностью открывают и дрова поджигают. При этом включают вентилятор, который подает в камеру воздух. Естественно, дрова начинают гореть как в обычном твердотопливном котле.

После того как дрова разгорелись, закрывают верхнюю дверку и перекрывают дроссель дымохода. Воздух продолжает поступать к топливу, но в ограниченном количестве, поэтому дрова начинают тлеть при температуре от 200 до 800 °C. При этих условиях происходит реакция пиролиза: разложения древесины на твердую часть в виде угля и легкую — пиролизных газов, которые через форсунку подаются в камеру сжигания. Туда же подается через канал подачи вторичного воздуха подогретая смесь. В условиях высоких температур пиролизные газы воспламеняются и окисляются подаваемым воздухом. Температура их сгорания при этом составляет около 1100 °C.

Раскаленные газы проходят через множественные дымовые каналы, которые находятся в среде теплоносителя системы отопления – воде. Происходит передача тепловой энергии. Высокая температура в камере сжигания поддерживает процесс пиролиза в газифицирующей камере. Если необходимо доложить дрова в газифицирующую камеру, то для этого полностью открывают дроссель дымохода, выжидают несколько минут, чтобы камера проветрилась от пиролизных газов и начался обычный процесс горения. После этого открывают дверцу, докладывают дрова, закрывают дверцу и  заслонку (дроссель) дымохода. Процесс пиролиза и дожигания газов в нижней камере возобновляется.

Внимание: В котлах с нагнетанием первичного и вторичного воздуха открывать дверцу загрузки можно только после открытия заслонки дымохода и паузы. В ином случае, при открытии дверцы пиролизные газы, скопившиеся в камере газификации, могут воспламениться. Этого недостатка лишены пиролизные котлы не с нагнетанием воздуха, а с дымососом, где в камерах создается разрежение.

Пиролизные котлы отопления обладают следующими преимуществами:

• В пиролизных котлах происходит полное сгорание топлива, что позволяет гораздо реже очищать зольник и высокотемпературные газоходы.

• Горением пиролизных газов можно легко управлять, что позволяет сделать управление котлом автоматизированных.
• Процесс горения в газифицируемой камере управляемый при помощи подачи первичного воздуха. Горение замедленное, а это позволяет на одной закладке дров работать от 5—7 часов до нескольких суток (у котлов верхнего горения).
• В пиролизных котлах можно сжигать крупные не колотые дрова.
• В качестве топлива могут быть использованы древесные отходы, обрезки фанеры, ДСП, ДВП, МДФ.
• Пиролизные котлы в 3 раза меньше выбрасывают в атмосферу вредных веществ.

Недостатки пиролизных котлов:

• Для работы вентилятора или дымососа необходима электроэнергия, поэтому следует озаботиться оснащением котла мощным источником бесперебойного питания.
• При влажности топлива более 20% резко падает КПД котла.
• В случае малых нагрузок возможны перепады в работе котла, что сказывается на отложении дегтя в газоходных каналах. Для постоянной нагрузки котла может потребоваться теплоаккумулятор – для запасания тепловой энергии.

• Чтобы в газоходах котла не выпадал конденсат, необходимо поддерживать температуру обратки не менее 60 °C. Конденсат приводит к ускоренной низкотемпературной коррозии котла.
• Невозможность организации автоматической подачи топлива.
• Пиролизные котлы очень материалоемкие, поэтому стоят в 1,5—2 раза выше, чем классические твердотопливные.

Так как в пиролизных котлах происходит высокотемпературное горение (1100—1200 °C), то нижнюю часть камеры газификации и всю камеру сжигания, включая и дверцу, нужно особым образом защитить при помощи футеровки – специальной жаропрочной облицовки. Учитывая высокие температуры, футеровка делается либо шамотным кирпичом, либо специальными жаростойкими муллитокорундовыми бетонами. Какие функции выполняет футеровка:

• Защита металлических поверхностей камер котла от воздействия высоких температур, что предотвращает металл от прогорания.
• Для успешного течения реакции выделения газов и горения пиролизных газов необходим определенный температурный режим. При контакте пламени с охлаждаемым металлом может пойти обильное выделение конденсата, а футеровка позволяет удерживать температуру реакции постоянной.

Котел на отопление своими руками

Прежде чем начинать изготовление пиролизного котла, необходимо точно определиться с его размерами, которые во многом зависят от необходимой мощности. Недостаточная мощность котла не позволит компенсировать все теплопотери, а избыточная потребует сброса излишков в теплоаккумулятор.

Обычно при расчетах принимают, что для отопления 10 м² площади жилья требуется 1 киловатт мощности котла. Допустим, требуется отопить 250 м2 площади загородного дома. Получается, что котел должен иметь мощность не менее 25 КВт. В следующих рисунках приведены чертеж котла и таблица соответствия размеров — мощности котла.

Эти данные будут являться ориентиром для расчета будущей конструкции. Лучше всего воспользоваться готовыми чертежами уже сделанных и успешно работающих не один сезон котлов. На этих котлах уже отработаны типичные ошибки и их авторы охотно могут поделиться чертежами с подробнейшей спецификацией именно того котла, который будет отвечать всем потребностям. Естественно — это не бесплатно, но сумма в 50—70 $ просто смехотворна по сравнению с тем, что может ждать горе-самоделкина на пути к вожделенному котлу.

Настоятельно рекомендуется самому сделать 3D-визуализацию всех узлов котла в AutoCAD или любой другой подходящей программе, чтобы лучше понять внутреннее устройство и выработать правильную стратегию изготовления котла.

Необходимый инструмент и материалы для изготовления котла

Для изготовления пиролизного котла понадобится следующий инструмент:

• Сварочный инвертор.
• Электродрель с набором сверел по металлу разного диаметра.
• Углошлифовальная машина (болгарка) под круг диаметром 230 мм.
• Углошлифовальная машина под круг 125 мм.
• Для проделывания отверстий большого диаметра желателен газовый резак или (что идеально) плазморез. Если их нет, то при определенном навыке это можно сделать болгаркой.

• Стандартный набор слесарного инструмента: молоток, зубила, напильники, струбцины и другое.

Материалы для изготовления котла:

• Для изготовления газифицирующей камеры и камеры сжигания лучше использовать листовую сталь 5 мм, а для внешней обшивки 4 мм. Всего понадобится примерно 7—10 м2 листа, в зависимости от конкретной модели. В крайнем случае можно обойтись для всего котла листом 4 мм.
• Труба диаметром 57 мм толщиной стенки 3,5 мм для теплообменников – 8—10 м.
• Труба диаметром 159 мм с толщиной стенки 4,5 мм для борова (горизонтального выхода дымохода из котла) – 0,5 м.
• Шамотный огнеупорный кирпич ША-8 – 15-25 шт.

• Труба диаметром 32 мм с толщиной стенки 4,5 мм – 2 м.
• Профильная труба 60*30*2 мм – 2 м.
• Профильная труба 80*40*2 мм – 2 м.
• Полоса стальная 30*4 мм – 2 м.
• Электроды – 5—6 пачек.
• Круги отрезные 230 мм – 10 шт.
• Круги отрезные 125 мм – 10 шт.
• Круги шлифовальные 125 мм – 5 шт.
• Вентилятор центробежный дутьевой.

• Датчик температуры.

Приведенный перечень весьма приблизителен и не является точной инструкцией для исполнения. Все должно закупаться на основе индивидуальных расчетов. Наверняка что-то придется докупать, а что-то останется в излишках.

Изготовление пиролизного котла

Лучше всего составить оптимальный план раскроя стального листа на заготовки заранее, по уже имеющимся чертежам и нарубить его на прямоугольные заготовки сразу при закупке на металлобазе. Эта услуга, конечно, стоит денег, но дает преимущества во времени и качестве. Болгаркой такой ровный срез, как при рубке, сделать практически невозможно. Стандартные размеры стального горячекатанного листа толщиной 3—5 мм составляют 1,5*6 м.

Отметим основные этапы изготовления пиролизного котла:

• После раскроя заготовок можно начинать изготавливать внутреннюю часть котла, а именно сваривать камеры: газифицирующую и сжигания. Монтаж лучше делать из двух половинок.

• После того как будет сварен каркас камер, можно приварить заднюю стенку и воздуховоды в камере газификации. На фотографии они сделаны из швеллера, но это совершенно необязательно, достаточно профильной трубы 60*30*2 мм, в которой предварительно насверлить отверстий диаметром 10 мм. Обратите внимание на вырез в задней стенке под дымоходный канал.

• В камеру сжигания выводится трубка подачи вторичного воздуха, которая связана с фасадом котла при помощи профильной трубы 20*20 мм.

 

• Настало время готовить теплообменник. Для этого в заготовленной пластине по разметке выжигаются газовым резаком отверстия под газоходные трубы диаметром 57 см. При отсутствии резака можно прожечь большим током электродом, но этот способ хуже.

• Нарезаются трубы теплообменника, насаживаются на опорные пластины, прихватываются сваркой. После проверки размеров, все стыки обвариваются. Теплообменник готов.

• На свое штатное место приваривается теплообменник. На этом же этапе изготавливается и монтируется дроссельная заслонка дымохода.

• Приваривается передняя стенка камер котла, предварительно в ней делаются отверстия для трубок подачи первичного и вторичного воздуха.

• В месте дроссельной заслонки и выхода газохода приваривается задняя крышка и боров.

• Внутренняя часть котла собрана. Теперь необходимо тщательно зачистить сварные швы шлифовальным диском и проверить их качество.
• В качестве внешней обшивки котла применяется листовая сталь 4 мм. Для ее крепления на корпус котла навариваются отрезки уголка №25.

• На предварительно размеченном и раскроенном листе обшивки делают сквозные отверстия диаметром 10—12 мм в месте расположения уголков.

• Все отверстия обвариваются, чтобы лист обшивки надежно скрепился с основанием.

• Подобным образом обшиваются все стороны котла кроме верхней крышки. Все стыки тщательно провариваются и зачищаются.

• Настало время проверки герметичности всех сварных швов. Для этого все отверстия входа, выхода и слива теплоносителя заглушаются и котел наполняется водой через верхнюю крышку. Проверяется отсутствие течей. Если течь обнаружена, то это место помечается мелом для дальнейшего исправления.

• Для ревизии дымоходов делается туннель для верхней крышки, изолированный от водяной рубашки котла и только потом заваривается верхняя часть котла.

• Регулировку воздушных заслонок делают при помощи резьбовых шпилек.

• Все воздушные отверстия закрывают общим кожухом, из которого выводят общий воздуховод из профильной трубы.

• Изготавливают и навешивают дверцы для камер котла. В качестве футеровки дверцы можно применять либо чугунные пластины, либо шамотный кирпич. Уплотнение делают керамическим шнуром.

• Футеровку нижней части камеры газификации до воздуховодов делают из шамотного кирпича. Для этого кирпич пилят при помощи болгарки с камнерезным диском. Доводят кирпич до нужного размера вручную на шлифовальном камне.

• От геометрических размеров щели в нижней части камеры газификации зависит генерируемая мощность пиролизного котла. Поэтому при изготовлении камней футеровки надо принимать во внимание приведенные в таблице размеры, чтобы мощность котла соответствовала проектной.

• На профильную трубу главного воздуховода приваривается фланец, а затем крепится центробежный вентилятор.

• Шамотным кирпичом делают футеровку камеры сжигания.

• Для улучшения теплопередачи котла рекомендуется помещать в каналы газохода теплообменника так называемые завихрители (турбулизаторы), которые, во-первых, замедляют движение раскаленных газов и тем самым улучшают теплопередачу, а, во-вторых, служат для очистки труб газохода от отложений.

• Для прочистки завихрители прикрепляют к коромыслу, которое связано с рычагом, выведенным наружу. Покачивая рычаг можно быстро прочистить каналы.

• Перед запуском котла следует проверить его герметичность и опрессовать его давлением в 4 бар. Для этого заглушаются все отверстия в котле, кроме подачи и обратки системы отопления. Котел наполняется водой полностью и к нему подключается опрессовщик.

• Опрессовщиком давление доводится до 3 бар. Если давление сразу падает, значит, где-то есть течь, которую надо обнаружить и устранить. Если же давление в течение получаса не меняется, то можно считать, что котел герметичный и его можно интегрировать в систему отопления.
• Для обеспечения безаварийной работы котла, на трубе подачи в систему отопления через резьбовой штуцер монтируется группа безопасности котла, которая включает аварийный клапан, автоматический воздухоотводчик и манометр. При возникновении нештатных ситуаций, клапан, настроенный на давление 3 бар, сбросит избыточное давление.

• Пиролизный котел желательно оснастить блоком автоматики, который при помощи термодатчиков будет отслеживать режим работы котла и в случае необходимости производить его остановку и запуск. О том, как реализовано автоматическое управление в котлах, показано в видео.

Видео: Автоматика для пиролизного котла

Ввод пиролизного котла в эксплуатацию

Перед тем как производить первый запуск котла, необходимо его соединить с дымоходом. и наполнить водой. Пустой котел запускать категорически запрещено – это приведет к перегреву. Помимо этого на каждом котле должен быть термометр, контролирующий температуру теплоносителя, который вкручивается в специально отведенное для этого место. Во всех проектах котлов обязательно предусмотрены отверстия для термометра, а также термодатчиков.

• Вентилятор через выключатель соединяется с питающей сетью, проверяется его работа. Все воздушные заслонки ставятся в среднее положение.
• На дно камеры газификации кладется бумага, чтобы она выглядывала из-под форсунки в камеру сжигания, а на нее уже укладываются дрова. Первая загрузка дров не должна быть большой, достаточно нескольких небольших поленьев. Дверь камеры газификации плотно закрывается.
• Полностью открывается дроссельная заслонка дымохода камеры газификации, включается вентилятор и поджигается бумага.
• Когда горение дров станет уверенным, через несколько минут, закрывается дроссельная заслонка дымохода. Дрова должны перейти в режим медленного горения (тления), которое сопровождается выделением пиролизных газов. Через нижнюю дверцу камеры сжигания производится контроль зажигания факела горения пиролизных газов. Если он не загорелся, надо попробовать уменьшить подачу воздуха в камеру газификации и увеличить в камеру сжигания.
• После загорания пламени, заслонками регулируется его интенсивность и цвет. Бело-желтый цвет пламени говорит о правильной настройке котла.

• Дверца отсека сжигания закрывается и засекается время, в течение которого котел доведет воду до кипения. По термометру контролируют повышение температуры. Как только, вода достигнет 100 °C – вентилятор отключают. Факел в камере сжигания должен погаснуть. Температура воды после этого должна снижаться.
• При открытии дроссельной заслонки дымохода пламя в камере сжигания тоже должно погаснуть.

Заключение

• Пиролизные котлы длительного горения являются сложными устройствами, поэтому их самостоятельное изготовление должно производиться только по чертежам тех котлов, которые уже показали себя в эксплуатации.
• Самостоятельное изготовление требует неукоснительного соблюдения технологии с проверкой каждого этапа.
• Пиролизные котлы очень материалоемкие, даже на их самостоятельное изготовление уходит очень много дорогостоящего металла. Окупятся они только тогда, когда будут находиться в постоянном пользовании в течение нескольких сезонов.

stroyday.ru