Самодельные котлы на твердом топливе своими руками

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.

Определение с параметрами проекта

Точного определения данному понятию нет. Соответствующее оборудование появилось, как ответ на требования потребителей повысить уровень комфорта в процессе эксплуатации, увеличить выработку тепла в расчете на единицу использованных энергетических ресурсов.

Основным недостатком классических котлов является необходимость регулярного добавления топлива в топку. Сложности создают также следующие факторы:

• высокая интенсивность горения;
• сложность оперативной регулировки и контроля этого процесса;
• неполное использование тепла, которое удаляется вместе с дымом через систему вентиляции.

Для поддержания работы обычного котла лучше иметь рядом достаточный запас дров

Разные конструкции

Для решения отмеченных выше задач используют различные решения. Чтобы не закладывать часто новые порции топлива увеличивают размеры топки. Сделать процесс горения равномерным помогает размещение сверху прижимного устройства, дозированная подача воздуха.

Схема типичного котла этого класса

Создать чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками будет проще после подробного изучения стандартной конструкции:

• В начальном положении прижимное устройство (10) находится в верхнем положении.
• Через дверцу (6) в топку загружают крупную партию дров.
• После поджигания происходит регулируемый механическим приводом (16) процесс горения.
• Свежий воздух подается нагнетателем через телескопическую полую внутри штангу. Он распределяется равномерно через прижимной диск (10).
• Подача кислорода сверху обеспечивает постепенное сгорание топлива, слоями.
• Золу после завершения цикла удаляют через нижнюю дверцу (13).
• Для поднятия диска (10) в верхнее положение используют лебедку (2) с электроприводом.

Недостатком данной конструкции является невозможность произвольной закладки дров в топку. Существенное преимущество – повышенная до 24 часов и более длительность одного рабочего цикла.

В следующей конструкции топливо можно подкладывать по мере необходимости. Здесь использована технология пиролиза. Она характерна дозированной подачей кислорода и низкой интенсивностью горения. Тлеющие дрова выделяют горючий газ. Он сгорает в дополнительной камере.

Пиролизный котел

Эта установка полноценно использует топливо. В продуктах сгорания содержится минимальное количество сажи. Сложной является оптимальная регулировка рабочих процессов.

Газовые и дизельные агрегаты лишены упомянутых недостатков по причине простоты дозирования соответствующих видов топлива. Подобный результат можно получить, если использовать специальным образом спрессованные гранулы из отходов деревообработки, шелухи семечек, иного горючего сырья.

Пеллетный котел

В данном варианте гранулы (пеллеты) засыпают в бункер, откуда они подаются шнековым механизмом в топку. Понятно, что такая конструкция позволяет при необходимости быстро увеличивать и уменьшать подачу топлива. Гибкое изменение производительности котла пригодится для оптимизации работы при изменении внешней температуры, подключении дополнительных потребителей. С гранулами не слишком сложно работать при транспортировке, хранении.

Теплообменник для подогрева воды

Повышают эффективность котлов с помощью сложных структур выходных узлов. В таких конструкциях повышается температура теплоносителя. Аналогичные функции выполняют полые стенки корпуса.

Чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками

Прежде чем искать соответствующую документацию, необходимо точнее определиться с конструкцией. Предпочтительной является первая схема твердотопливного котла длительного горения, своими руками ее будет создать проще.

Принципиальная схема котла

Для отопления сравнительно небольшого частного дома с общей площадью 150-250 м. кв. достаточно будет следующих размеров:

Чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками

При высоте чуть более 1,5 метра и ширине около 40 см не сложно будет найти подходящее место для установки. Но надо учитывать необходимость создания технологических проходов для обслуживания. Понадобится свободное пространство сверху для монтажа лебедки и другого оборудования.

Конструкторскую документацию можно создать без соблюдения стандартов

Для реализации частных проектов не обязательно соблюдению ГОСТов. Но чем подробнее получился чертеж твердотопливного котла длительного горения своими руками, тем проще будет исключить ошибки на ранних стадиях.

При удалении большого количества ржавчины перед окраской может понадобиться респиратор

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.

Надежная и эффективная самодельная твердотопливная установка обойдется дешевле заводской

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.

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.

Двухтрубная с горизонтальной схемой

Отопление на две трубы в горизонтальном виде – схема для крупных помещений. Радиаторов на этаже больше десяти.

Магистрали подсоединяются к приборам параллельно. Сточная (обратная) расположена на уровне пола. Подача врезается в батарею сверху, разводка проходит под подоконником, потолком.

Не требуется разгонный стояк. Техническая вода отопления поднимается на высоту от котла, за счет давления внутри схемы.

Необходимы расширительный бак, стояки для перекрытия, предохранительные клапаны. Мембраны для двух труб с циклом на самотёке – неудачная мысль.

Проблему представляет скрытие разноуровневых магистралей с глаз. Придется подумать, как вернуть помещению вид. Работать будет исправно.

Принципы самостоятельного конструирования

Конструирование котла условно можно разбить на четыре части: теоретические расчеты, составление схемы будущего котла (или коррекция имеющейся схемы), приобретение необходимых компонентов и непосредственно сборка и налаживание.

Ключевым моментом в самостоятельном конструировании является расчет параметров будущего котла. По известным формулам, рассчитывается объём отапливаемого пространства в кубометрах. Следующим этапом будет расчет выходной мощности котла, независимо от типа топлива. При расчете мощности необходимо использовать поправочный коэффициент, учитывающий теплоизоляцию помещения.

Зная необходимую мощность можно определяться с типом топлива и соответственно с конструкцией котла.

Конкретные схемы и расчеты в статье не приводятся — это материал отдельной брошюры. Формат этого материала предусматривает лишь предварительное ознакомление и теоретическое обоснование для самостоятельного моделирования. Даётся общее направление поиска необходимой для конструирования справочной информации.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin

Изготавливаем ИБП и подключаем стабилизатор напряжения газового котла

ИБП — это источник бесперебойного питания. Он нужен для того, чтобы оборудование продолжало работать, когда электричество отключат. А стабилизатор защитит котел от перегрузок при частых скачках напряжения в сети.

Источник беперебойного питания можно приобрести в магазине. Но если сделать самому — получится дешевле

В магазинах продаются разнообразные бесперебойники и стабилизаторы. Стоят они недёшево. Можно попытаться сделать бесперебойный блок самостоятельно. Изготовить же стабилизатор самому невозможно. Правила его выбора таковы:

1. Для 220-вольтовой сети выбирайте однофазный стабилизатор, для 380-вольтовой — двухфазный.
2. Мощность — от 20 до 40 кВт в зависимости от объёма котла.
3. Стабилизатор может устанавливаться на пол или крепиться на стену — на его работу это не влияет.

Ориентируйтесь на следующие технические характеристики стабилизатора:

• тип — электронный или релейный;
• время отклика — несколько миллисекунд;
• диапазон напряжения на входе — от 140 до 260 вольт;
• диапазон рабочих температур — от +5 до +40 C.

Стабилизатор крепят рядом с котлом в сухом месте, куда исключён доступ воды. Его нельзя перегревать и замораживать.

Стабилизатор для газового котла поможет сохранить напряжение в сети на нужном для работы отопителя уровне

Как собрать источник бесперебойного питания своими руками

Для производства ИБП необходимы:

• токовый преобразователь (220 вольт). Он нужен, чтобы к котлу от аккумулятора поступало напряжение 220 вольт;
• аккумулятор (хорошо зарекомендовали себя гелиевые);
• зарядное устройство (минимум 15 ампер).

Инструкция по сборке ИБП выглядит так:

1. Преобразователь соединяют с аккумулятором при помощи проводов сечением от 4 миллиметров, соблюдая полярность. Обычно в местах соединения есть указатели «+» и «-» (иногда полярность обозначается разным цветом проводов). Плюс от преобразователя должен идти к плюсу от аккумулятора. То же самое и с минусовым проводом.

2. Котёл соединяют с преобразователем через розетку. Она уже имеется «в комплекте», ничего дополнительно монтировать не нужно. Таким образом, три части одной системы — котёл, преобразователь и аккумулятор — оказываются соединёнными между собой.
3. Когда аккумулятор разряжается, к нему подключают зарядное устройство.

Преобразователь подключают к аккумулятору с помощью проводов, соединяя плюс с плюсом, а минус с минусом

Такой агрегат не будет срабатывать автоматически. Его придётся включать самостоятельно, когда электричество вдруг пропадёт.

Пространственная схема и компоновка твердотопливного теплогенератора

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

Традиционная схема вертикального твердотопливного котла:

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

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

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

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

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

Обвязка твердотопливного котла

Пошаговая инструкция по изготовлению газового котла своими руками

Своими руками проще всего создать напольный газовый котёл. Он нагревает воду, является экономичным, подходит для установки на улице, в доме или в гараже.

Итак, начнём:

1. Установку котла производят на фундамент. Выройте яму глубиной около 80 сантиметров. Ширина ямы равна размеру фундамента котла. На дно ямы поместите песок, залейте его водой и дайте пропитаться. На песок выложите камни, битые кирпичи и щебёнку немного ниже уровня земли.

2. Соберите опалубку с каркасом. Здесь понадобится арматура. Залейте опалубку бетонным раствором. Через сутки опалубку уберите. Место под опалубкой засыпьте гравием с песком. Закройте все это влагоизолирующим материалом, например, гудроном.

3. Сделайте стенку из кирпича, которая защитит основную стену от разогретого газового котла. Кладка выполняется с помощью цементного состава. Высота и ширина стенки из кирпича на 10 см больше, чем размеры котла.

4. Теперь нужно сварить сам котёл по чертежу. Выполняйте работу строго по размерам.

5. Изготавливаем теплообменник — именно благодаря ему в котле нагревается вода. Для него нужен стальной бак и медная трубка (40–50 см). Вверху и внизу бака должно быть два отверстия, соответствующих диаметру трубки. Трубку согните в виде спирали и вставьте в бак (это легко сделать «голыми руками», медь просто поддаётся воздействию). На концы трубки, выходящие из бака, установите фитинги или запаяйте их. В процессе работы котла горелка будет нагревать медную спираль, а она, в свою очередь, передаст тепло баку, который подогреет воду внутри котла.

6. Термостат, автоматику, дефлектор своими руками сделать невозможно. Все эти устройства можно купить в магазине или заказать в интернете.

7. Когда котёл установлен, к нему приваривают дымоход. Это прямая металлическая труба, которая будет удалять углекислый газ из агрегата. Выбирайте трубу диаметром не менее 20 сантиметров. Длина должна быть такой, чтобы часть трубы (30–40 сантиметров) возвышалась над крышей здания. Трубу приваривают сбоку котла. Там делают отверстие, через которое продукты горения будут выходить наружу. Дымоход выводят на улицу, для чего в кровле вырезают или выпиливают отверстие. Когда труба вставлена в это отверстие, получившиеся щели между ней и кровлей заделывают монтажной пеной и минеральной ватой.

8. Вытяжку монтируют в дымоходной трубе, чтобы проще и быстрее удалять углекислый газ. Для изготовления вытяжки нужен маленький вентилятор и решётка. Вентилятор устанавливают внутри трубы, ближе к наружному концу и подключают к электрической сети с помощью провода. А решётку закрепляют на наружном конце трубы, чтобы внутрь дымохода не попали грязь и мусор.

Особенности отопления с наличием печи

В случае наличия проблем с подачей газа, существуют альтернативные способы применения отопительного оборудования. Неплохим вариантом является традиционная печка, однако такой способ подойдет только для небольших домов. Для двухэтажных вариантов альтернативой станут самодельные котлы отопления. Печи из кирпича с водяным отоплением станут оптимальным вариантом.

Несмотря на совмещение в данном варианте двух разных систем, самодельный котел в печку является одним из самых эффективных. Он позволяет осуществлять отопление большой площади, при этом расход топлива будет аналогичным традиционной печи.

Рис. 2 Кирпичная печь

Для работы печи может использоваться самодельный котел на угле или дровах. Также при желании можно чередовать эти варианты. Преимуществом подобной конструкции также является то, что самодельный печь-котел не требует наличия постоянной топки. Вполне достаточно будет поддерживать нужный уровень отопления при помощи печи, подкладывая необходимое количество угля или другого топлива. Печь позволяет поддерживать оптимальный микроклимат внутри помещения, независимо от климатических условий снаружи.

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.

Особенности обустройства дымохода

Для выполнения данных работ вам не потребуются специальные знания и навыки

Однако важно четко понимать специфику процесса горения и представлять, как продукты сгорания топлива выводятся наружу. Данные нюансы основываются на базовых знаниях из области физики. Конструкция и технология монтажа всей отопительной системы, включая котел и дымоход, продуманы таким образом, чтобы сделать процесс обогрева жилища максимально безопасным

При малейшем отступлении от общепринятого порядка работ вы рискуете не обеспечить полноценное отведение угарных газов из дома, что, в свою очередь, чревато серьезными последствиями

Конструкция и технология монтажа всей отопительной системы, включая котел и дымоход, продуманы таким образом, чтобы сделать процесс обогрева жилища максимально безопасным. При малейшем отступлении от общепринятого порядка работ вы рискуете не обеспечить полноценное отведение угарных газов из дома, что, в свою очередь, чревато серьезными последствиями

Поэтому важно принимать во внимание советы специалистов и физические законы, на которых основывается работа отопительной системы и дымохода

Чтобы обеспечить качественное выведение газов из топки, важно обратить особое внимание на следующие параметры дымоходного канала:

• внешние факторы — высота трубы по отношению к коньку крыши, наличие высоких строений рядом с домом, расстояние до края крыши с учетом угла ее наклона и т. д.
• диаметр дымохода;
• длина разгонного сектора;
• способ утепления.

Необходимо понимать, что при слишком низкой и, наоборот, чрезмерной высокой тяге производительность котла падает.

Самостоятельная сборка котла на дровах

Разобраться с процессом, как сделать дровяной котел, поможет инструкция по его сборке.

Начинать следует с изготовления элемента, предназначенного для подачи воздуха, для чего нужно:

1. Взять трубу с толстыми стенками, протяженность которой равна высоте топочной камеры, приварить к ней болт.
2. Из листа металла вырезать круг, имеющий диаметр, немного превышающий сечение трубы.
3. Просверлить в нем отверстие для болта.
4. Соединить между собой трубу и болт, а затем закрутить гайку. При этом воздуховод должен свободно прикрываться листом металла, чтобы была возможность менять величину просвета и тем самым корректировать интенсивность горения топлива.

Далее, делая котел на дровах своими руками, следует поступить так:

1. Используя болгарку в воздуховодной трубе выполнить вертикальные прорезы шириной1 сантиметр, через которые в топочное отделение будет проникать воздух.
2. Вырезать из листа металла круг, имеющий диаметр немного меньший, чем этот же параметр у топки.
3. Внутри круга создать отверстие для монтажа воздуховода.
4. В него вставить трубу для воздуха, предварительно отступив от ее края 20 –30 сантиметров, после чего приварить.

Потом необходимо изготовить корпус самодельного котла на дровах:

• при использовании старого газового баллона нужно отрезать у него верхнюю часть;
• если выбраны листы металла, их надо скрутить в виде цилиндра, скрепить и приварить дно.

Дымоход выполняют так: в боковой части цилиндра делают отверстие и к нему приваривают трубу с минимальным диаметром10 сантиметров.

Затем в корпус агрегата надо вставить трубу подачи воздуха, для чего в днище топки обустроить отверстие. Нужно, чтобы поддувало выступало за пределы агрегата. Труба воздухоподачи должна располагаться ниже места нахождения дымохода.

На следующем этапе, когда делается своими руками дровяной котел для отопления дома, требуется сделать теплорассеивающий диск. Для этого из листа металла толщиной10 миллиметров вырезается блин диаметром чуть меньшим корпуса. Используя стальную проволоку или арматуру делается ручка, которую прикрепляют к диску.