Как сделать твердотопливный котел длительного горения своими руками: чертежи и инструкция по сборке

Как повысить производительность котла

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

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

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

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

Самостоятельное изготовление

Сконструировать своими руками котел отопления достаточно сложно. Малейшая неточность, и он будет работать неправильно, что может привести к трагедии. Поэтому необходимо тщательно изучить технологию их изготовления и очень качественно выполнять все мероприятия.

Отопительные приборы шахтного вида

Самостоятельно создать можно шахтный или пиролизный котел. Первый функционирует не только на дровах, но и на угле, торфе или опилках. В его камеру сразу можно загрузить до 50 кг дров.

При полной загрузке камеры топливом и высокой мощности такой прибор непрерывно проработает до 5 часов, при самой малой мощности (15-20 кВт) – до суток. Его КПД – 75%. Мощность таких моделей можно регулировать с помощью автоматики.

Пиролизная модель

Желтый или бесцветный дровяной газ, выделяющийся под воздействием высокой температуры, является источником тепла в пиролизном котле. Для такого отопительного прибора можно использовать только полностью высушенные дрова, иначе он не запустится. Работать пиролизная конструкция может и на пеллетах. Автоматическая подача их в топку (с помощью специальных шнеков) станет дополнительным достоинством котла. Продолжительность работы модели подобного типа при полной загрузке – 12 часов.

Минусы – высокая стоимость (снизить ее можно, если изготовить его самостоятельно), энергозависимость (вентилятор работает с помощью электричества), большие размеры.
Для изготовления такого прибора нужны:

• труба и лист из стали толщиной 4 мм;
• профтрубы, прутья металлические сечением 2 см;
• электродоты;
• вентилятор;
• кирпичи огнеупорные;
• автоматический регулятор температур;
• крепежи.

Предварительно составляют схему будущего котла со всеми расчетами. За основу берут наиболее удачную в этом плане конструкцию самодельного котла, разработанную инженером Беляевым. В нее вносят корректировки соответственно пожеланием владельца дома. Например, сделать отопление более эффективным можно за счет увеличения объема рубашки теплообменника.

Самодельные пиролизные приборы нужно устанавливать на специально оборудованные для них площадки из шамотного кирпича. После этого их подсоединяют к водяному контуру.

При первом, тестовом включении выясняют, не было ли допущено ошибок в конструкции котла. Если все было сделано правильно, то прибор сможет быстро переключиться в режим газогенератора. В помещении уже в течение получаса станет гораздо теплее.

Инструменты и материалы

Дровяной отопительный прибор – наиболее безопасная конструкция. Автономность его работы, простота эксплуатации, минимальная вероятность взрыва, возможность самостоятельного изготовления – вот основные его достоинства. Его минус – регулярность внесения топлива.

Самодельные дровяные модели котлов можно изготовить из следующих материалов и деталей:

• бочка из металла (объем – 200 л);
• стальной лист толщиной 3-5 мм (для создания топки);
• металлическая труба диаметром 20 мм и толщиной стенки от 3 мм;
• труба Г-образной формы (диаметр – 20 мм);
• колосник;
• дверцы для поддувала и топки.

Самодельные модели дровяных котлов изготавливаются при помощи газосварочного оборудования и болгарки.

Последовательность работ

Перед началом работ необходимо тщательно продумать схему прибора, приобрести все необходимые материалы и инструменты.

Вырезать 3 круга (диаметр каждого 57 см): это дно, верхняя крышка и перегородка между поддувалом и топкой. В двух из них сделать отверстие диаметром 20 мм.

Из листа стали вырезать полосу шириной 400 мм, длиной 3600 мм, вырезать в нем отверстия для дверцы топки, ниже него – для поддувала. Соединить лист сваркой в круг.

Приварить сверху круг с отверстием, снизу – без него. Между ними установить перегородку с колосником.

Сварить трубу и бочку между собой по принципу «один внутри другого». Снизу установить топку с поддувалом. Соединить все элементы с помощью сварки.

В верхней части бочки закрепить Г-образный отрезок трубы: он соединит емкость для нагрева и дымоход. Вода, нагреваясь в бочке, образует пар, который будет свободно выходить в дымоход, тем самым не давая расти давлению в котле.

Вверху и внизу установить патрубки для входа холодной воды и выхода горячей.

Навесить дверцы на топку и поддувало.

Установить конструкцию на фундамент из огнеупорного кирпича.

Такой прибор обогревает с помощью дров, пеллет или торфа, плотно уложенных внутри топки.

Даже простейшая модель дровяного котла требует осторожности и внимания при самостоятельном изготовлении

Котлы на электричестве

Самодельные котлы отопления для частного дома, питающиеся от электричества, не редкость. Простейший вариант — ТЭНы, которые монтируют сразу в отопительную систему, без котлов. Но более распространенными являются агрегаты, изготовленные из широкой трубы. При этом она должна быть съёмной для того, чтобы можно было подобраться к ТЭНу в случае необходимости.

Заслуживают внимания электродные агрегаты, в которых электрический ток пропускается через жидкость, содержащую соль. В результате хаотического движения ионов идёт выработка тепловой энергии. Но изготовить такой котёл сложнее, чем обычный ТЭНовый. Требуются знания электротехники и соблюдение мер по электробезопасности.

Бывают случаи, когда из-за неправильной сборки или монтажа такого агрегата возникал электродуговой пробой теплоносителя или накапливался легко воспламеняющийся электролизный газ в контуре системы.

Разбираемся в конструкции

Огромный ассортимент материалов и доступность информации позволят не испытывать сложностей с изготовлением котла.

Но любой самодельный агрегат, в том числе и твердотопливный котел, требует для сборки знаний тонкостей конструкции и производственного процесса.

Что необходимо иметь

Для выполнения работ понадобится:

• эскиз;
• навык выполнения сварочных работ;
• умение пользоваться газовым резаком;
• навыки конструктора для того, чтобы правильно выполнить разметку и раскрой материала;
• навыки каменщика;
• самодельный котел, работающий на твердом топливе, потребует умения пользоваться электрическими инструментами: например, резьба болгаркой или электроножницами по металлу.

Сбор материала

Для того чтобы приступить к работе, необходимо запастись материалом. Обязательно понадобятся:

• огнеупорный кирпич, строительный песок (глина);
• трубы прямоугольного и круглого профиля, листовой металл;
• колосники;
• дверки для топочного и зольного отверстия;
• чугунная плита для приготовления пищи;
• водонагреватель и насос для циркуляции воды;
• гравий или щебень, вода.

Инструменты

Производственный процесс не обойдётся без болгарки (электрических ножниц по металлу), сварочного аппарата. Также понадобится газовый резак, для работы которого необходим кислородный баллон и баллон с пропаном.

Также стоит запастись маркером по металлу, уровнем, метровой линейкой, шпателем, щипцами, пассатижами, электрической дрелью с набором свёрл. В целях безопасности обязательно нужно подготовить средства индивидуальной защиты — маски и очки. Можно приступать к работе.

Схемы обвязки газовых котлов

Если обвязка газового котла производится классическим способом, теплоноситель движется вверх по подающему трубопроводу. Дальше вода направляется в стояки, в которых имеются специальные приборы, не позволяющие их размыкать.

Когда обвязка двухконтурного газового котла выполняется владельцем дома самостоятельно, нужно подготовить следующие инструменты и комплектующие изделия для проведения работы:

• насос для циркуляции;
• термоголовка или распределительный клапан;
• расширительный бак;
• сливные и шаровые краны;
• проходной фильтр;
• балансировочный кран;
• обратный и воздушный клапаны;
• уголки и тройник.

Что такое пиролизное горение

Как известно, не совсем удобно обогревать то или иное помещение при помощи дров, поскольку это топливо сгорает быстро, не выделяя при этом нужное количество энергии. Однако если содержание кислорода в топке будет пониженным, материал будет расходоваться гораздо медленнее. Именно на этом и основан принцип пиролизного горения, благодаря которому топлива требуется значительно меньше, а эффективность увеличивается. Основные продукты, получаемые в таком случае – кокс, зола, а также горючий газ, который при также выделяет большое количество тепла.

Это значит, что, конструируя самодельный котел длительного горения, необходимо принять во внимание следующие моменты:

• изначально древесина, сгорающая при ограниченном поступлении кислорода, выделяет горючий газ;
• далее полученная в результате смесь сжигается, отдавая, в свою очередь, тепло.

По этому принципу работают многие самодельные котлы, но при этом важно помнить, что оборудование обязательно должно быть отрегулировано так, чтобы при его работе не была повреждена общая система обеспечения теплом жилища

Процесс изготовления атмосферной газовой горелки

Горелку атмосферного типа легче соорудить, так как конструктивно она гораздо проще вентиляторного собрата. Самый характерный и известный большинству россиян пример – горелочный блок в газовых колонках старого образца. В ее конструкции нет энергозависимых элементов, принуждающих газ и воздух смешиваться в требующихся пропорциях.

Воздух в камеру с атмосферным горелочным модулем втягивается самопроизвольно по мере необходимости. Продукты переработки голубого горючего выводятся естественным образом через стандартный дымоход благодаря наличию тяги. Вся работа заключается в сооружении коллектора с газовыми форсунками, через которые с нужной скоростью будет поступать газ.

При желании соорудить газовую горелку собственными руками за основу лучше взять продукцию заводского производства, точнее имеющийся в ее техпаспорте чертеж с размерами и обозначением конструктивных элементов

Чтобы своими руками сделать горелку для оснащения газового котла отопления, потребуется:

• Вентиль серии ВК-74. Обычно используется на кислородных баллонах, рассчитан на максимальное давление в 20 мПа. В комплектации должна быть накидная гайка на 3/4″, с помощью которой можно герметично подключиться к подающей газ трубе или шлангу. Служить вентиль будет опорной базой для фиксации форсунки.
• Колпачок под форсунку. Устройство будет удерживать дозатор подачи газа и формировать узконаправленную струю. В вершине колпачка высверливают отверстие, в которое предстоит поставить форсунку. Основанием оно накручивается на вентиль.
• Форсунка. Купить ее лучше в готовом виде с расчетом на подачу магистрального газа или сжиженной газовой смеси. У форсунок различается диаметр выхода. Вместо форсунок для котлов можно использовать жиклер от газовой горелки.
• Самодельный инжектор. Его сооружают из стальной трубки с толщиной стенки до 2 мм. Потребуется отрезок трубы примерно в 10 см длинной.
• Пьезоэлемент. Устанавливается по желанию, хотя и без него можно обойтись. Самоделку можно поджигать спичками.

Все приведенные элементы собираются преимущественно сварным способом. Потому инициативному «самоделкину» очень пригодятся навыки и минимальные познания в сварном деле. Однако там, где возможно применение резьбы, в приоритете должна остаться она.

Канал для подачи газа должен быть безупречен и герметичен, ведь от его состояния зависит безопасность. Между входом газа в устройство и форсункой должно сохраниться расстояние в 10 см, необходимое для смешивания горючего с воздухом.

Домашнему мастеру остается придумать, как закрепить самодельную газовую горелку в камере сгорания отслужившей колонки или в топливнике бывшего дровяного котла. Следует учесть, что для притока воздуха нужно оставить возможность. В камеру должен регулярно поступать воздух, для чего в дверке требуется вырезать круглые или продольные отверстия.

Не забываем, что вышеописанный вариант сложно назвать безопасным газоподающим устройством. В конструкции нет автоматики, прерывающей работу котла в случае задувания или нестабильного пламени. У владельцев не будет возможности отрегулировать давление и расход газа, потому ни об удобстве, ни об экономии не может идти речь.

Пиролизный котел своими руками: правила и нюансы

Пиролизный котел своими руками Для того, чтобы установить пиролизный котел своими руками, сохраняя при этом все его рабочие качества, необходимо основываться на точный чертежах и вычислениях. Неправильно собранный котел, смонтированный по некомпетентной схеме, не только будет плохо выполнять свои функции, но еще и представит угрозу безопасности окружающей среде и Вам в первую очередь.

Правила сборки пиролизного котла своими руками:

• Вашей первоочередной задачей, перед стартом сборки, становится обязательное ознакомление с чертежами, планами и схемами. Они помогут определить количество необходимого материала для работы, а также уберегут Вас от возможных аварийных ситуаций;
• Проверьте наличие основополагающих элементов, без которых невозможна собственноручная сборка пиролизного котла. Это: регуляторы, отверстия для воздуха, дымовые каналы, трубы для отвода воды, камера сгорания, трубы для подачи воды, а также вентилятор;
• Учтите, что если Вы предполагается отапливать стандартный загородный дом, Вам вполне подойдет пиролизный котел мощностью 40 кВт, а если Вы владелец совсем небольшого коттеджа, то хватит и 30 кВт-ного котла. Устанавливать супер мощные котлы нет смысла, так как и небольшое устройство, прекрасно утеплит помещения, в то время как огромные агрегаты будут стоить больших денег, и потребуют значительных затрат;
• Не лишним будет заготовка необходимых инструментов для монтажа котла. Чтобы Вам не пришлось лишний раз бегать в строительный магазин, приготовьте все нужное сразу. Для установки пиролизного котла своими руками, Вам потребуется вот такой вот инструментарий: болгарка, шлифовальные круги, сварочный аппарат, электрическая дрель, трубы различного диаметра электроды, вентилятор, полосы стали, термодатчик, металлические листы

Учтите, что сборка пиролизного котла своими руками долгий и кропотливый процесс, поэтому будьте готовы к возможным сложностям. Однако, тщательно подготовившись к процессу, Вы значительно снижаете риск возникновения неожиданных проблем.

После того, как все правила соблюдены, нужная схема выбрана, пора приступать к непосредственной сборке. Поэтапно собирая устройство, следите за выполнением следующих нюансов:

• В отличие от обычных котлов, отверстие для помещения дров в топку, должно быть расположено несколько выше;
• Обязательно проверьте наличие ограничителя, который фиксирует подачу воздуха в котел. Его оптимальные размеры – 70 мл в сечении и длина, превышающая размеры корпуса;
• Диск, привариваемый к ограничителю, должен быть изготовлен из нержавеющей стали, и располагаться внизу всей конструкции;
• Отверстие для подачи твердого топлива лучше всего желать прямоугольной формы. Для пиролизного котла такая форма является оптимальной;
• Дверца должна плотно и надежно закрываться, необходима специальная накладка, которая будет плотно фиксировать закрытие;
• Заранее предусмотрите, а затем не забудьте выполнить специальное отверстие, с помощью которого Вы будете удалять накопившуюся золу;
• Труба для теплоносителя должная быть не прямой, а слегка изогнутой. Такая форма необходима для повышения теплоподачи;
• Расположение вентиля должно быть удобным и доступным. Благодаря нему Вы будете контролировать процесс поступления воздуха в топку;
• Первый запуск. После того, как вы закончили сборку и монтаж пиролизного котла своими руками, проведите пробный запуск устройства. При помощи специального оборудования, проверьте безошибочность эксплуатации на всех этапах, и убедитесь, что в котле не скапливается угарный газ. Только после этого, можно полноценно вводить котел в работу

Виды отопительных котлов

В первую очередь необходимо определиться, какой котел нужен для вашего дома. Это будет зависеть от того топлива, которое будет использовано для растопки. Отсюда и классификация:

• газовые;
• электрические;
• твердотопливные;
• жидкотопливные.

Электрические

Любой из этих котлов можно изготовить своими руками. Самый простой из них – электрический. По сути, это бак, в который вмонтирован ТЭН. Из бака еще выходят два патрубка, соединяемые с контурами подачи и обратки. Нет ни дымохода, ни камеры сгорания, все просто.

Электрические котлы всем хороши, но есть у них два недостатка. Первый: электроэнергия – самое дорогое топливо. Второй: при падении напряжения в сети (а это случается с завидным постоянством) котел перестает работать корректно. Снижается его мощность, падает температура теплоносителя.

Газовые

Конструкции остальных видов более сложные. И они все практически схожи между собой с некоторыми отличиями. Что касается газового котла, то для его установки потребуется разрешение газовой службы.

Представители этой организации могут такой отопительный агрегат не принять к установке. В первую очередь потребуют провести его опрессовку в своей лаборатории.

Котлы на жидком топливе

Эксплуатация этого варианта связана с большими трудностями. Во-первых, придется строить отдельно стоящий склад около дома, где будет храниться топливо. В нем все должно соответствовать требованиям пожарной безопасности.

Во-вторых, от склада до котельной придется тянуть трубопровод. Его обязательно утепляют. В-третьих, в котле этого типа устанавливается специальная горелка, которую надо отрегулировать. Сделать это не так просто в плане настройки.

Твердотопливные

Именно этот вид котлов сегодня своими руками чаще всего производят домашние мастера. Для небольших дач и коттеджей это оптимальный вариант. Тем более дрова на сегодняшний день самый дешевый вид топлива.

О том, как сделать котел, работающий на твердых видах топлива, для отопления дома и будем говорить ниже.

Виды отопительных котлов

Котлы, работающие на газу

Перед началом самостоятельного изготовления котла, необходимо определиться с его видом, который зависит от типа топлива, нагреваемого тепловой носитель. При желании можно соорудить котел, работающий от любого топлива. Найти необходимую информацию можно на ресурсах интернета. Однако прежде чем сделать выбор, стоит иметь представление о преимуществах и недостатках самых известных из них.

1. Котлы для отопления, работающие на газу. Данный вид не стоит пытаться изготовить своими руками, так как к ним предъявляется очень много требований, которые вы вряд ли сможете удовлетворить. Ну и не менее важная причина – это высокая вероятность взрыва в ходе эксплуатации. Монтаж газового котла запрещен в подвальном помещении дома.
2. Для изготовления электрического котла вам не потребуется профессиональных навыков и наличия множества материалов. Нельзя не отметить огромный недостаток – высокие цены на электрическую энергию. Это является идеальным вариантом для периодического обогрева домика на даче, но для постоянного использования электрический котел очень дорог.
3. Котел с жидким топливом вполне подходит для изготовления своими руками, но стоимость топлива и особенности настройки форсунок могут вызвать немалые сложности в ходе работ.
4. Среди всех перечисленных вариантов самым оптимальным можно назвать котел, работающий на твердом топливе, в качестве которого можно успешно использовать дрова.

Котел для системы водяного отопления

Всем известно, что дрова имеют высокую скорость сгорания, а соответственно не успевают обогреть помещение до нужной температуры при первоначальном КПД. Для того чтобы оптимизировать этот процесс, стоит рассмотреть два способа самостоятельного сооружения котлов на твердом топливе.

Принцип работы котла длительного горения на твёрдом топливе.

Как правило, такие твердотопливные котлы работают по принципу “верхнего горения”. Как работает котёл длительного горения? До того, как кислород попадает непосредственно в топку, где происходит горение, он подогревается. Греется для того, чтобы в итоге уменьшить количество отходов горения: сажи, золы. Кислород подаётся не снизу вверх, а сверху вниз. Таким образом горит только верхний слой твёрдого топлива, уложенного в топке. Из-за того, что воздух заходит сверху, он не проникает вниз и там процесс горения невозможен. Горит только верхний слой топлива. Когда верхний слой сгорает, включается подача на нижний слой. Так постепенно по мере сгорания воздух подаётся всё ниже и ниже. Благодаря такому подходу всегда горит верхний слой топлива, и нетронутым остаётся тот, что снизу, пока до него не дойдёт очередь. Это позволяет очень экономно расходовать топливо, и контролировать процесс горения. Именно с такой технологией твёрдое топливо горит очень долго.

Такие котлы не только экономичны но и экологичны. Конечно, при условии использования огнестойких строительных материалов, которые не только обеспечат максимальный КПД котла, изолируя тепло, но и обезопасят от возможных возгораний.

Наглядно понять, как работает пиролизный котёл, можно из этого ролика:

Процесс изготовления

Первым делом надо подготовить все необходимые заготовки:

1. 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).
2. Тонколистовая сталь толщиной 0,3 – 0,5 мм, окрашенная полимерным составом (декоративная обшивка).
3. 4-миллиметровые листы конструкционной стали для корпуса.
4. Уголок 50х4 мм, из которого будет набираться колосниковая решетка.
5. Труба Ду50 (жаровые трубы внутри теплообменника и патрубки для подключения отопительной системы).
6. Труба Ду150 (патрубок для присоединения дымохода).
7. Труба прямоугольная 60х40 (воздухозаборник).
8. Стальная полоса 20х3 мм.
9. Базальтовая вата толщиной 20 мм (плотность – 100 кг/куб. м).
10. Асбестовый шнур для герметизации проемов.
11. Ручки для дверок заводского изготовления.

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

Самодельный котел на дровах

Основой простейшего самодельного отопительного котла на дровах выступает пара отличающихся по диаметру труб, помещенных друг в друга. Внутренняя служит топкой, внешняя – емкостью для воды. Чтобы свести сварочные работы до минимума, лучше всего взять цельную толстостенную трубу значительного диаметра. При этом формы и размеры изделия могут отличаться: на это влияет то, какой именно материал есть под рукой. Нередко сварная топка прямоугольной формы устанавливается в цилиндрическую водяную емкость. Еще один вариант, как сделать котел для водяного отопления – поместить внутрь топки змеевик или теплообменник (трубы в поперечном или продольном порядке).