Як зробити твердопаливні котли своїми руками - види, покрокове керівництво по монтажу

Зміст:

Який реальний ККД твердопаливних котлів
Котли піролізного типу горіння
Паливні агрегати тривалого горіння
Чавунні та сталеві конструкції – в чому відмінності
Збірка котла по готовому проєкту
Покрокова інструкція споруди котла на твердому паливі
Як підвищити продуктивність котла

Сучасні твердопаливні котли – це технологічні прилади, які дозволяють якісно опалювати приватний будинок, заощадивши при цьому на ресурсах. У цій статті ми розповімо про те, як зібрати котел на твердому паливі своїми руками, і які різновиди таких агрегатів бувають.

Який реальний ККД твердопаливних котлів

Виробники опалювального обладнання, зокрема твердопаливних котлів, пропонують великий асортимент продукції з різними характеристиками.

Виходячи з конструкції котла на твердому паливі, всі вироби можна розділити на такі групи:

• традиційні опалювальні агрегати;
• дров'яні котли піролізного типу горіння (газогенераторні);
• тривалого горіння;
• пелетні.

Традиційний котел на твердому паливі, саморобний в тому числі за зовнішнім виглядом нагадує піч буржуйку або з самими необхідними елементами – топковою камерою, дверцятами, зольником і димарем. За допомогою зольника можна регулювати тягу, відкриваючи та закриваючи заслінку. Такі конструкції вважаються досить надійними, оскільки в них немає ніяких технологічних елементів, наприклад термодатчиків або градусників, автоматичного блоку керування або електроніки. В такому випадку основним елементом конструкції твердопаливного котла є теплообмінник, який передає теплову енергію теплоносія. Теплообмінник буває трубчастим або виготовляється у вигляді місткості із суцільних сталевих листів.

Є, однак, і складніші пристрої, які теж можна віднести до традиційних. Вони оснащені перегородками та дросельними заслінками, щоб тягу було зручніше регулювати, а гаряче повітря проходило більшу відстань до моменту виходу в димову трубу. Такі перегородки істотно збільшують ККД котла, оскільки більше теплової енергії передається теплоносію, а не просто «вилітає в трубу». Потрібно розуміти, що ККД котла це дуже важливий показник.

Для таких котлів можна використовувати практично будь-яке паливо – дрова, вугілля, пелети та навіть сміття. Головне, щоб воно було якомога сухіше. З точки зору продуктивності котли простих конструкцій навряд чи можуть претендувати на 50 % ККД, а в більшості випадків він становить лише 15-20 %. Проблема полягає в тому, що паливо занадто швидко згорає, не встигаючи передати всю теплову енергію воді в теплообміннику. В результаті, більша кількість тепла просто виводиться в димохід або його надлишок змушує теплоносій закипати. Наприклад, дрова потрібно додавати в топку кожну годину, а вугілля вистачить на 2-4 години, але все одно воно згоряє з надлишком енергії та великими тепловтратами.

Більш економними та продуктивними є сучасні котли з перегородками та дросельними заслінками. В них температуру згоряння палива можна регулювати, а одного завантаження палива вистачає на 8-12 годин. Тому ККД таких установок нерідко досягає 80 %.

Котли піролізного типу горіння

Для піролізних котлів також використовується тверде паливо, зокрема дрова, проте, принцип їх роботи кардинально відрізняється від описаних вище установок. Вони здатні набагато довше та ефективніше опалювати будинок, а паливо витрачають більш економно. У зв'язку з цим вартість таких агрегатів приблизно в 1,5-2 рази більша.

Секрет газогенераторних (піролізних) котлів в тому, що під впливом високої температури та при нестачі повітря деревина перетворюється у деревне вугілля, виділяючи піролізний газ.

Для такої реакції необхідна температура від 200 ℃ до 800 ℃. При цьому виділяється велика кількість енергії, яка просушує дрова та нагріває повітря. Піролізний газ по трубах переміщається в камеру згоряння, де при змішуванні з повітрям займається – так генерується більша частина тепла.

Активні вуглеводи беруть участь в окисних процесах при горінні піролізного газу, тому що дим, який виходить з труби, складається переважно з вуглекислого газу і пари – вміст шкідливих компонентів мізерно малий. До того ж піролізні котли в принципі виділяють набагато менше диму, ніж класичні прилади. Оскільки паливо згоряє практично без залишку, газогенераторні котли мають потребу в чищенні досить рідко.

Варто відзначити, що досить високої температури горіння можна досягти навіть при наявності сирих дров, однак, в такому випадку продуктивність котла впаде практично вдвічі, а значить, настільки ж збільшиться витрата палива.

Завдяки автоматиці інтенсивність горіння в такому котлі можна регулювати, щоб економити паливо і створити в приміщенні оптимальну температуру.

Зверніть увагу, що виготовити піролізний котел опалення на твердому паливі своїми руками досить складно і дуже небезпечно. У разі помилок у складанні такий котел може вибухнути.

Паливні агрегати тривалого горіння

Порада: Використовуйте наші будівельні калькулятори онлайн, і ви виконаєте розрахунки будівельних матеріалів або конструкцій швидко та точно.

Ідея створити своїми руками твердопаливні котли тривалого горіння напевно багатьом здасться привабливою. Принадність таких конструкцій в тому, що закладати дрова в них потрібно лише кілька разів на добу. Котел тривалого горіння відрізняється від традиційного агрегату тим, що в ньому горіння починається з верхньої частини закладки палива. При цьому повітря в паливну камеру також подається зверху.

Схема котла тривалого горіння, на твердому паливі передбачає наявність водяного контуру навколо його корпусу, тому вода в ньому якісно прогрівається на будь-якому етапі процесу. Оскільки при роботі котла горить не відразу вся закладка, а лише верхній шар палива, його вистачає майже на 30 годин. Ряд універсальних твердопаливних котлів при використанні вугілля можуть працювати до 7 днів на одній закладці.

Дана конструкція не відрізняється конструктивною складністю і не має яких-небудь точних приладів, які потребують підключення до електрики. Тому ціна на них цілком прийнятна для споживача. До того ж зібрати за готовим кресленням котел на твердому паливі своїми руками цілком під силу домашньому майстрові. Можна зробити котел опалення своїми руками й заощадити чимало грошей.

Наведемо кілька недоліків даних конструкцій. В працюючий котел не можна додати паливо. Дрова для котла повинні бути добре просушені (не більше 20 % вологості) і розпиляні на маленькі поліна. Вугілля можна застосовувати тільки високої якості, з малим вмістом шлаків. Крім того, агрегати цього типу обмежені по потужності – як правило, не більше 40 кВт.

Ще один різновид котлів на твердому паливі – пелетні агрегати. Їх відмінність полягає в тому, що в якості палива використовуються гранули з відходів деревообробки. Велика частина промислових моделей мають особливий бункер, з якого гранули автоматично подаються в топку.

Чавунні та сталеві конструкції – в чому відмінності

З якого б матеріалу не був виготовлений котел, важливо, щоб він відповідав основним експлуатаційним характеристикам. Розберемося в них більш докладно.

В першу чергу варто звернути увагу на матеріал теплообмінника – чавун або сталь. Якщо ви хочете скористатися готовою схемою твердопаливного котла – своїми руками чавунний теплообмінник зробити навряд чи вийде. Така робота вимагає як спеціального обладнання, так і особливих знань і умінь. Тому можна придбати готові секційні конструкції, які перед транспортуванням розбирають, а на місці знову збирають.

Чавунним теплообмінникам властиво покриватися сухою іржею – особливою плівкою, що захищає стінки агрегату від руйнування. Крім того, волога іржа також утворюється набагато повільніше, ніж обумовлений тривалий термін експлуатації чавунних виробів – від 10 до 25 років. Серед інших переваг чавунних теплообмінників можна назвати відсутність необхідності в частому і складному обслуговуванні. Чищення таких пристроїв потрібно нечасто, так і нагар практично не знижує ККД котла. У разі необхідності ремонту або підсилення потужності агрегату потрібно лише замінити дефектні секції або збільшити їх число.

Недоліки чавунних виробів такі:

• велика маса котла передбачає наявність окремого фундаменту;
• ускладнення в процесі складання і високі витрати на транспортування;
• чутливість до термічних ударів – чавун не любить перепадів температур, тому контакт гарячої поверхні з холодними дровами чи холодною водою може бути згубним для нього;
• велика теплова інерційність – на розігрівання котла потрібен тривалий час, але і його подальше охолодження відбувається повільно.

Що стосується сталевих виробів, то вони менш чутливі до перепадів температур і не бояться контакту з холодними об'єктами. Ця властивість дозволяє при складанні котлів опалення на твердому паливі по кресленнях обладнати їх чутливими автоматичними елементами. А завдяки невеликій інерційності такі агрегати швидко прогріваються й остигають – це дозволяє регулювати температуру повітря в будинку. При цьому, можна зробити креслення твердопаливного котла тривалого горіння своїми руками, що дозволить врахувати всі нюанси.

За зовнішнім виглядом котли зі сталі – це суцільні зварні агрегати, які досить складно перевозити, хоча й чутливість до механічних пошкоджень у них набагато нижча аналогів з чавуну.

Можливість ремонту сталевих котлів з точки зору деяких фахівців вельми сумнівна. Відремонтувати, так само як і зварити котел своїми руками по кресленню в домашніх умовах досить непросто, з часом на швах в ньому можуть утворюватися протікання. Справедливості заради, відзначимо, що все залежить від навичок працівника в роботі зі зварювальним апаратом. Але виконати ремонт чавунного теплообмінника все ж простіше – потрібно тільки заміна секцій.

Як правило, котли з чавунними теплообмінниками є незалежними, коштують недорого, тому вони можуть стати гідною альтернативою вже встановленому опалювальному обладнанню в разі відключення електрики. Циркуляція теплоносія в таких агрегатах відбувається природним шляхом, без застосування насоса. Однак монтаж батарей потрібно виконувати так, щоб вода при нагріванні вільно переміщалася по трубах під впливом тиску в котлі.

Збірка котла по готовому проєкту

Найпростіше побудувати своїми руками твердопаливний котел з цегли. Його конструкція популярна та не вимагає складних розрахунків. Використовувати такий котел можна відразу в декількох цілях, тому встановлюють їх переважно на кухнях. Примітно, що самостійно зібрати такий агрегат зможуть навіть новачки.

В процесі роботи знадобиться болгарка, зварювальний апарат з електродами, листова сталь, цегла, матеріали для пічного розчину, труби, металеві куточки. Тим, хто ніколи не тримав в руках зварювання, найкраще виконати різання деталей за кресленням котла на твердому паливі, а зварювальні роботи доручити професіоналові. Це важливо, оскільки якість швів безпосередньо впливає на довговічність котла.

Позитивний момент самостійного створення опалювального обладнання полягає в тому, що можна підібрати розмір твердопаливного котла та топки, а також розрахувати його потужність під конкретні потреби. Крім того, у ньому можна передбачити варильну поверхню або цегляне склепіння, щоб тепло акумулювалося в процесі горіння дров, а потім перерозподілялося в систему опалення.

Теплообмінник найчастіше роблять прямокутним, використовуючи для цього прямокутний профіль і труби перерізом 40-50 мм. Завдяки профілям полегшується стикування труб, а шви виходять більш міцними.

Покрокова інструкція споруди котла на твердому паливі

Отже, весь процес, як зробити котел своїми руками за кресленнями, можна розділити на кілька послідовних етапів:

1. Використовуючи болгарку, з труб і профілів потрібно вирізати заготовки. Профілі будуть стійками, в них газовим різаком треба прорізати круглі отвори для стикування з трубами. Знадобиться зробити по 4 отвори на трубу Ø 50 мм на передніх стійках і по стільки ж в задніх. Крім того, потрібні ще отвори для врізання в систему опалення. Напливи та нагар в результаті різання або зварювання потрібно зачистити болгаркою, щоб вони не заважали руху води по трубах.
2. Далі заготовки збирають в єдину конструкцію. Працювати доведеться вдвох – зварнику знадобиться помічник, щоб притримувати трубки в нерухомому положенні. Щоб було зручніше, можна поставити стійки з трубами на рівну поверхню і зварити передню і задню частину котла.
3. Тепер потрібно забезпечити подачу і відтік води з котла. До готового каркаса приварюють вхідну і зворотну трубу, а торці прямокутних профілів заварюють шматками металу 60×40 мм
4. Перш ніж монтувати теплообмінник, його перевіряють на герметичність. Для цього його встановлюють вертикально, закривають нижній отвір і наповнюють водою. Якщо підтікання на швах немає, значить можна працювати далі.
5. З цегли вибудовують корпус котла та вбудовують в нього теплообмінник, залишаючи зазор між ними не менше 1 см. Встановити регістр потрібно так, щоб створити підйом в сторону гарячої води, яка виходить. Перепад рівня між вихідним отвором і переднім правим верхнім кутом теплообмінника повинен бути не менш 1 см. Це дозволить поліпшити циркуляцію теплоносія і позбавить від повітряних пробок.
6. Цегляна кладка повинна перекрити теплообмінник зверху на 3-4 см. Поверх кладки укладають чавунну плиту. Димар встановлюють на розсуд господарів – цегляний, металевий, або виводять у вже готову трубу.

Як підвищити продуктивність котла

Самостійно зібраний твердопаливний котел, як правило, відрізняється істотними тепловтратами, пов'язаними з відходом тепла в димову трубу. Причому чим пряміше і вище димар, тим більше втрачається тепла. Виходом з положення в такому випадку буде створення так званого опалювального щита, тобто димоходу зігнутої форми, який дозволяє передати більше теплової енергії цегляній кладці. Цегла, своєю чергою, буде віддавати тепло повітрю в приміщенні, що обігрівається. Нерідко такі ходи влаштовують в стінах між кімнатами. Однак подібний підхід здійснимий тільки, якщо котел розташований в підвалі або цокольному поверсі, або за умови побудови громіздкого багатоступеневого димоходу.

Як варіант, підвищити ефективність котла можна, якщо навколо димової труби змонтувати водонагрівач. В такому випадку тепло відхідних газів буде нагрівати стінки димоходу, і передаватися воді. Для цих цілей димар можна зробити з тоншої труби, яку треба вбудувати в трубу більшого перерізу.

Найбільш ефективним способом підвищити ККД твердопаливного котла буде встановлення циркуляційного насоса, який примусово перекачує воду. Це дозволить підвищити продуктивність встановлення приблизно на 20-30 %.

Безумовно, сконструювати котел потрібно так, щоб теплоносій міг циркулювати самостійно, якщо в будинку відключили електрику. А при його наявності насос дозволить прискорити прогрівання будинку до комфортних температур.