Самодельный котел отопительный твердотопливный с водяным контуром

Сегодняшний рынок заполнен предложениями об экономичном изделии с водяным контуром для отопления помещений. По заявлениям производителей оно способно при минимальных затратах на топливо максимально долго сохранять тепло в жилье. Такое оборудование очень удобно в использовании в тех местах, где нет возможности применить альтернативный вид отопления (например, согрев природным газом).

Однако стоимость этого изделия далеко не всегда радует дешевизной, поэтому выгодным вариантом будет взять чертеж твердотопливного котла и собрать его самостоятельно.

Содержание

Разбираемся в конструкции
Что необходимо иметь
Сбор материала
Инструменты
Особенности конструкции
Принцип работы
Повышение КПД
От теории к практике
Монтаж котла
Делаем твердотопливный котел своими руками
Концепция твердотопливного котла
Определяем вид и тип нагревательного котла
Основные технологические требования к самодельной конструкции
Изготовление котла на твердом топливе. Этапы работы. Тонкости и нюансы
Инструментарий и материалы
Этап первый. Изготовление корпуса и теплообменника
Заключение
Котел отопительный твердотопливный с водяным контуром своими руками
Концепция твердотопливного котла
Выбираем конструкцию обогревательного котла
Основные требования к конструкции самодельного отопителя
Поэтапное изготовление котла на твердом топливе. Тонкости и нюансы
Инструментарий и материалы
Изготовление корпуса и теплообменника
Сборка
Заключение
Разбираемся в конструкции
Что необходимо иметь
Сбор материала
Инструменты
Особенности конструкции
Принцип работы
Повышение КПД
От теории к практике
Этапы
Сборка
Корпус
Монтаж котла

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.

Особенности конструкции

Обычное оборудование подобного типа состоит из теплообменника, загрузочного бункера, дымохода, блока управления, форсунки, камеры отвода горячих газов и камеры сгорания.

Самодельный котел, работающий на твердом топливе, в зависимости от положения теплообменника может быть горизонтального и вертикального типа.

В оборудовании горизонтального типа он монтируется в кирпичный корпус. В то время как в оборудовании вертикального типа теплообменник устанавливается на прочный бетонный фундамент.

На фундаменте выстраивается поддувальная камера из кирпича. Над камерой монтируется колосниковая решётка.

Принцип работы

Принцип действия этого оборудования основан на нагревании воды в системе при помощи тепла от сжигания топлива. Подробно процесс работы представлен такими этапами:

в камеру сгорания загружается топливо. К слову, в виде него могут использоваться торфяные брикеты, уголь, дрова, пеллеты, опилки и прочее;
нагретый воздух поднимается вверх и выводится через дымоход;
в процессе движения этот воздух нагревает теплообменник, а он осуществляет нагрев воды;
нагретая вода вытесняет из системы холодную — происходит циркуляция и остывшая вода возвращается в область теплообменника.

Объём камеры сгорания должен соответствовать номинальной мощности оборудования или же максимальной отапливаемой площади. Это прямая зависимость.

На практике ещё придётся учитывать сезонность, пики потребления горячей воды, функциональную сложность системы отопления или горячего водоснабжения. Камера отвода горячих газов выполняет функции выходного коллектора, который выводит продукты горения по дымоходу.

Повышение КПД

Чтобы повысить КПД агрегата, необходимо учитывать особенности теплообменника, а также полноту и период сгорания топлива. Чем больший размер будет иметь площадь теплового контакта, тем больше тепла будет передано воде от сгорающего топлива. От эффективности сгорания топлива зависит процесс нагрева воды до нужной температуры. Поэтому к расчёту конструкции необходимо отнестись со всей ответственностью — она должна быть безопасной и надёжной.

Эти свойства оборудования напрямую зависят от качества корпуса: он должен быть изготовлен из жаропрочной стали толщиной не менее 5 мм. В случае если для корпуса используется лист из чугуна, то его толщина может быть более 8 мм. Для внутренней системы рекомендуется использовать трубы диаметром до 50 мм с толщиной стенки от 3 до 4 мм.

При конструировании надо продумать сужение водопровода от направления движения горячей воды в сторону холодной и расширение его в обратном направлении. Для этого придётся использовать трубы меньшего диаметра, например, 25 мм.

От теории к практике

Чаще желающие смастерить оборудование своими руками останавливают выбор на вертикальном твёрдотопливном котле. Процесс изготовления будет рассмотрен на примере твёрдотопливного котла для отопления дома площадью 100 м2. Эта система состоит из семи радиаторов и разводки системы водопровода.

Итак, делаем теплообменник:

изготавливаем вертикальные основания теплообменника. Для этого берём четыре профильные трубы длиной по 30 см каждая, которые будут располагаться со стороны камеры сгорания;
в них газовым резаком делаем по четыре отверстия диаметром 5 см. Неровности убираем угловой шлифовальной машинкой (болгаркой). Должно получиться восемь отверстий;
в трубах, которые будут находиться в задней части оборудования, проделываем четыре отверстия диаметром 40 мм и четыре диаметром 50 мм. Все они должны располагаться со стороны соединения с передними стойками. В результате должно получиться по восемь отверстий;
в профильной трубе длиной 500 мм вырезаем отверстие для крепления патрубка, через который будет происходить вывод отработанной воды;
в верхней части задней стойки делаем отверстие для подачи воды в систему.

После чего приступаем к сборке теплообменника. Вертикальные основания соединяются профильной трубой. Для этого её кладём на установленные перпендикулярно поверхности основания. Места соединения провариваем сваркой. Всю эту конструкцию с обратной стороны соединяем профильной трубой с отверстиями для отвода воды. В результате получаем переднюю стенку теплообменника.

Далее вертикальные основания устанавливаем перпендикулярно, и свариваем четырьмя трубами круглого сечения. Получается задняя стенка теплообменника. Переднюю и заднюю стенки соединяем между собой. Для этого надо подвести продольные трубы к отверстиям и проварить их, а затем к конструкции привариваем патрубки для подачи и вывода воды. Стыки завариваем с использованием кусочков металла и проверяем прочность теплогенератора.

После проверки прочности сварки закрываем пробкой патрубок для отвода воды, а в отверстие для подвода заливаем воду. Проверяем герметичность сварочных соединений на видимые протечки.

Изготовление корпуса тоже потребует усилий. Для этого из листов жаропрочной стали вырезаем восемь стенок – 2 передние, 2 задние и 4 боковые. Площадь каждой из них должна быть 850 х 300 мм. Все замеры производим метровой линейкой, отрезаем материал болгаркой. После чего вырезаем две пластины размером 450 х 450 мм: одну для днища, другую для верхней плиты котла.

Делаем два отверстия под дверки в передней стенке: первое — на уровне колосника для поджигания топлива и очистки камеры сгорания, а второе – немного выше по уровню для загрузки топлива. В работе используем дрель и болгарку. Из листа нарезаем рёбра жёсткости длиной 80 см.

Монтаж котла

После того как будет изготовлен теплообменник и подготовлены детали для корпуса, можно приступить непосредственно к монтажу самого оборудования. Лучше всего это делать на том месте, где будет стоять самодельный котёл на твёрдом топливе. Конструкция получится очень тяжёлой и неподъёмной.

Что надо будет сделать:

выкладываем кирпичный фундамент, на который затем устанавливаем нижнюю пластину из стального листа;
вертикально по периметру нижней пластины устанавливаем внутренние стенки теплогенератора;
внутрь этого корпуса помещаем колосники и сам теплообменник. Здесь надо учесть, что труба для отвода воды должна быть ниже трубы для её подвода;
устанавливаем внешние стенки;
между внутренними и внешними стенками располагаем слой промытого и прокалённого песка для повышения КПД;
привариваем рёбра жёсткости с внешней стороны котла, а на верхнюю часть корпуса прикрепляем оставшийся лист;
устанавливаем дверки в отверстия и монтируем дымоотвод.

На поверхность конструкции можно установить чугунную плиту и получить возможность приготовления пищи. Или вместо неё приспособить сделанный своими руками нагреватель для воды. В результате всех мероприятий получится экономичный и надёжный самодельный котёл на твёрдом топливе.

Делаем твердотопливный котел своими руками

Из всей отопительной техники, которую можно использовать в быту, наиболее доступными и понятными являются твердотопливные котлы. Благодаря принципу работы, простоты конструкции и доступности топливного ресурса, нагревательные приборы этого типа получили широкое распространение. Сегодня для многих жителей частного сектора подобная техника стала своеобразной «палочкой-выручалочкой». Постоянно растущая цена бытового газа, сложности с получением разрешений на установку газового автономного отопления, вынуждают население ориентироваться на твердотопливный котел.

На сегодняшний день существует два варианта решить проблему автономного отопления на твердом топливе: купить готовое заводское изделие или сделать твердотопливный котел своими руками. Оба варианта можно считать вполне удачными и целесообразными. Если у вас есть достаточно средств, можно купить современный и высокотехнологичный отопительный аппарат. При желании и наличия определенной технической подготовки сделать твердотопливный котел не составит большого труда. Благо, сегодня имеется масса литературы на эту тему, а в интернете всегда есть схемы устройства подобного оборудования.

Концепция твердотопливного котла

Самодельный автономный котел, работающий на твердом топливе – это другими словами, обычная печь, установленная в бочке с водой. Основная задача такого устройства нагреть за счет сгорания дров или угля котельную воду, которая будет уже расходиться по радиаторам домашнего отопления.

Простейшая конструкция, которую можно сделать самостоятельно, будет крайне неэффективной в плане обогрева, и нерентабельной в плане расхода топлива. Элементарные конструкции котлов имеют КПД всего 10-15%.

Важно! Работа любого отопительного прибора зависит от приточно-вытяжной вентиляции. Даже качественно сделанный котел не сможет обеспечить эффективный обогрев помещения, если нет в наличии вентиляции, оборудованной соответствующим образом.

Самодельные котлы делают не только из металла, но так, же использует для этой цели строительные материалы. Нагревательные агрегаты из кирпича обычно ставят в загородных домах, где вместе с обогревом жилых помещений не меньшее значение имеет эстетика внешнего вида. Котлы из металла являются наиболее простыми устройствами, сделать которые можно из подручных средств, используя определенный набор инструментов. Главное перед началом работы, определиться с концепцией нагревательного прибора, четко сформулировать цели и задачи, которые будут поставлены перед оборудованием.

Определяем вид и тип нагревательного котла

Основное различие между печью и твердотопливным котлом заключается в процессе горении. Нагревательный прибор должен не только сжигать дрова или уголь, давая максимальный выход тепловой энергии, но выполнять работу по нагреву теплоносителя в течение продолжительного времени. Соответственно для данной отопительной техники выдвигаются и иные требования. Просто установить в печь водогрейный контур мало, должный эффект, не получится. Необходимы технические условия для того, что бы горения топлива осуществлялось непрерывно, а воды в теплообменнике равномерно циркулировала по всей системе отопления.

Какой тип котла выбрать, что бы было возможно его изготовить своими руками, с какими сложностями придется столкнуться в процессе работы? На эти вопросы можно получить ответ еще на стадии проектирования. Чертежи самодельных твердотопливных котлов дают вполне конкретное представление о том, как должна выглядеть конструкция и на что следует обратить внимание во время работы.

Каждый вид котельного оборудования, работающего на твердом топливе, имеет свои особенности, тонкости и нюансы конструкции. Делая самостоятельно отопительный агрегат, можно сделать выбор в пользу нижнего способа горения или отдать предпочтение верхнему горению. Агрегаты с нижним горением бывают двух типов:

традиционный, классический тип с одной камерой сгорания;
шахтного типа, когда горение осуществляется в другой камере сгорания.

Оба типа вполне подходят для того случая, когда у вас появилось желание создать нагревательный прибор собственноручно.

Важно! Чем сложнее выглядит конструкция оборудования, тем выше технологические требования к качеству исполнения. Сложные агрегаты имеют четко рассчитанные параметры, соблюдать которые необходимо в процессе изготовления отдельных элементов конструкции. Ответственно выглядит и сборка такого прибора. Нарушение технологических и конструктивных параметров может привести к негативному результату.

По способу горения котлы на твердом топливе могут иметь обычный режим горения или работать за счет пиролиза. Отдавая предпочтение второму варианту, придется учитывать необходимость установки второй камерой сгорания, где будет протекать основной рабочий процесс. Размеры такого котла будут большими, чем аппараты традиционного типа, соответственно потребуется большее количество материала.

Тип отопительной техники во много определяется видом твердого топлива, которым будет снабжаться нагревательный прибор. Если у вас под рукой в большом количестве дрова, лучше будет если ваш сделанный котел будет рассчитан на топку дровами. В случае с каменным углем подойдет другая модель. Длительность горения, качество топлива определяют тип твердотопливного котла, его мощность и эффективность .

На заметку: температура горения угля значительно выше, чем у дров, поэтому колосники, теплообменник и корпус котла изготавливаются из стали большой толщины. Выходом из подобной ситуации может стать создание корпуса и топочной камеры котла из кирпича.

Кирпичный твердотопливный котел станет оптимальным решением в том случае, если у вас нет возможности создать внешний корпус котла из толстой, жаропрочной стали. Футеровка огнеупорным кирпичом позволит создать просторную, удобную и устойчивую к высоким температурам камеру сгорания.

Учитывая все предстоящие технические сложности при изготовлении отопительного агрегата, специалисты теплотехники рекомендуют остановиться на создании самого простого нагревательного прибора. Твердотопливный котел в его классическом виде, вполне способен обеспечить ваш дом теплом в холодное время года.

Основные технологические требования к самодельной конструкции

В классическом виде нагревательный агрегат, от которого будет работать домашнее отопление, состоит из следующих элементов:

топочная камера (бункер) для сжигания дров, угля, топливных брикетов;
колосники, через которые осуществляется подача в камеру сгорания воздушной массы;
теплообменник трубчатого типа или накопительная емкость для котловой воды;
дымовая труба, через которую выходят наружу продукты горения;
регулятор тяги .

Основные требования, которые придется учитывать сразу, при проектировании котла, размер топочной камеры. Топка автономного твердотопливного котла должна быть просторной и вместительной. Конструкция камеры сгорания рассчитывается таким образом, чтобы помещенное в нее топливо сгорало полностью, без дополнительной конвекции. Кирпичные котлы в этом плане выглядят предпочтительнее, так как кирпич отличается меньшей теплопроводностью. Температура горения в кирпичной топке будет значительно выше, чем в металлическом агрегате.

Топочная камера должна быть устроена таким образом, что бы максимально больше концентрировать тепловую энергию на нагреве теплообменника.

Следующим, не менее важным аспектом при конструировании нагревательного оборудования, является теплообменник твердотопливного котла. От того, как сделан теплообменник, какова его конструкция и из какого материала он изготовлен, зависит КПД котельного оборудования. В большинстве случаев материал, из которого изготовлен теплообменник, оказывает влияние на название котла. Это может быть чугун или сталь. В основном на бытовом уровне для нагрева теплоносителя используются водяные рубашки, теплообменники трубчатого типа, горизонтального или вертикального расположения.

Чугунные теплообменники рассматривать не будет, так как это литая конструкция, изготовление которой в домашних условиях невозможно. Можно использовать чугунные теплообменники, снятые со старых агрегатов, вышедших из строя ввиду окончания срока эксплуатации. Обычно к такой замене прибегают в том случае, если вас интересует модернизация твердотопливного котла.

Стальной теплообменник изготовить проще. Для этого можно использовать стальные толстостенные трубы, изготовленные из жаропрочной стали. Главное рассчитать его теплоемкость и соответственно придать правильную форму. Схема установки змеевика для твердотопливного агрегата традиционного типа даст полное представление о том, как должен выглядеть теплообменник и в каком положении лучше его установить.

Изготовление котла на твердом топливе. Этапы работы. Тонкости и нюансы

Самый экономичный самодельный твердотопливный котел сделать вам не удастся, однако создать вполне пригодный для обогрева и горячего водоснабжения отопительный аппарат можно. Дело в том, что промышленные изделия выполнены из специально подобранных конструктивных материалов, на высокоточном промышленном оборудовании. Все элементы конструкции имеют четкие технологические параметры, включая места сопряжения и присоединения. В основе каждой заводской модели лежат точные тепловые расчеты. Домашние условия значительно ограничивают технологический цикл, поэтому надо исходить из минимальных возможностей и учитывать собственные способности.

Для лучшего представления, с чем вам придется столкнуться, посмотрите видео

Инструментарий и материалы

Когда перед вами лежит чертеж нагревательного агрегата, вы знаете, как должна работать ваша автономная система отопления, следует заняться подбором инструментов для работы и заготовкой материала. Независимо от того, хотите вы сделать большой котел или сделать маленький отопительный прибор для дачи на твердом топливе своими руками, в любом случае потребуется все ваше умение, сноровка и определенный багаж знаний.

Для работы вам потребуются:

Из оснастки потребуется:

сверла по металлу;
плоскогубцы, щипцы, угольник и строительно-монтажный уровень.

Что касается материала, то основной акцент надо делать на выбор стали. Для изготовления котла потребуется сталь толщиной не менее 5 мм. Для колосников лучше взять сталь толщиной до 7 мм.

В качестве вспомогательных элементов используются стальные уголки, лист нержавеющей стали для изготовления накопительной емкости. На изготовление змеевика потребуются стальные толстостенные трубы.

Этап первый. Изготовление корпуса и теплообменника

Корпус котла является основой для всей конструкции. Он же часто становится и топочной камерой. Для противодействия обычной стали высокой температуре, топку изготавливают с двумя стенками. Пространство между двумя стальными листами потом заполняется просеянным песком, который играет роль изолятора тепла. Для получения необходимой жесткости стальные листы обшиваются стальными трубами или другим профилем. Уголки используются в качестве каркаса, на который уже навешивается основная конструкция.

На передней стенке делается два прямоугольных отверстия, одно для дверцы бункера, другое, чуть ниже уже для подзольника.

Совет! Перед резкой листовой стали необходимо произвести разметку отверстий. Далее сделать сверлом отверстия по углам контура. Такая мера позволит вам вырезать отверстие с большой точностью.

После того, как вы закончили разрезку листовой стали для комплектации корпуса, можно приступать к созданию теплообменника. Используем нарезанные водопроводные трубы, которые путем сварки соединяются в единый контур. Главная задача создать проточный контур с максимально большей поверхностью. В таком случае ваш котел будет обладать большей эффективностью. Как сделать теплообменник, правильно расположить трубы и приварить, рассказывает предлагаемое вашему вниманию видео.

После того, как вы отдельно изготовили основные элементы конструкции, начинайте сборку. Ввиду того, что агрегат является металлоемким изделием, сборку необходимо проводить в месте установки отопительного прибора. На подготовленный фундамент устанавливается каркас, на который посредством винтовых соединений устанавливаются детали корпуса. После сборки все существующие швы между листами тщательно провариваются. Конструкция снаружи усиливается ребрами жесткости.

На заметку: После сборки корпуса, в закрытый котел нагнетается воздушным компрессором воздух. В местах утечки воздуха на стыках сварочные швы необходимо усилить.

Внутрь готового корпуса устанавливаются колосники (стальная решетка) и теплообменник. Во время монтажа теплообменника важно учитывать угол наклона, в противном случае будет нарушена естественная циркуляция теплоносителя в контуре.

Изготовленный отопительный прибор подключается по той же схеме, которая аналогична для всех автономных систем. Изготовление бака теплоаккумулятора лучше доверить специалистам, которые имеют опыт работы с нержавеющей сталью и владеют технологией изготовления закрытых емкостей.

Заключение

После окончания сборки и комплектации агрегата всеми необходимыми рабочими элементами, котел готов к применению. Не стоит забывать о регуляторе тяги, без которого ваше детище не сможет нормально работать. Если вы следовали всем рекомендациям и не пренебрегали советами специалистов, ваш агрегат должен работать нормально. Нередки случаи, когда изготовление твердотопливного котла своими руками дает положительный результат и достигает нужного эффекта. Такие изделия могут работать долго и отличаются надежностью.

Котел отопительный твердотопливный с водяным контуром своими руками

Такой котел можно изготовить из листовой стали толщиной 3-5 мм своими руками. От обычных классических твердотопливных котлов с кратковременным горением он может отличаться:

большей вместимостью топливника;
большей площадью теплообменника или его формой;
способом загрузки топлива;
способом горения топлива.

Ниже рассмотрены четыре возможных варианта разных конструкций такого агрегата, которые можно использовать при самостоятельном изготовлении:

вертикального котла с дополнительным щелевым теплообменником;с дополнительным трубчатым теплообменником;цилиндрической формы с верхней загрузкой;шахтного типа.

На базе этих конструкций также можно изготовить свою, которая будет максимально учитывать ваши требования по размерам, мощности, способу сжигания топлива и т.д. Правда, для того, чтобы изготовить такой тепловой агрегат самостоятельно, необходимы иметь некоторые навыки работы с металлом по его резке, сварке и иметь соответствующее оборудование. Особенно большое значение имеет качество сварочных работ. Если вы не уверенны в своих способностях, то лучше эту работу поручить квалифицированному сварщику.

Твердотопливный отопительный котел длительного горения с водяным контуром этой конструкции работает по принципу сгорания топлива в нем по классической схеме: снизу – вверх. Топливо в такой котел загружается через верхнюю (загрузочную) дверку, а поджигается через нижнюю дверку топливника, которая также служит для его очистки.

Воздух в топливную камеру (топливник) подается через поддувальную камеру и колосниковую решетку. С помощью дверки поддувальной камеры осуществляется регулирование подачи воздуха (тяги), а следовательно – силы и длительности горения твердого топлива. При желании, можно устроить автоматическое регулирование подачи воздуха, вмонтировав в водяную рубашку котла датчик температуры с регулятором, которые используются в промышленных котлах.

Рис.1 Конструкция со щелевидным теплообмеником: 1 — дымовая труба; 2 — водяная рубашка; 3 — регистры; 4 — верхняя загрузочная дверка; 5 — топливо; 6 — нижняя дверка; 7 — колосниковая решетка; 8 — поддувальная дверка; 9 — нагретая вода из котла; 10 -«обратка».

Можно обойтись и без регулятора, тогда регулировать процесс горения такого твердотопливного котла можно самостоятельно. В начале топки котла поддувальная дверка открывается больше для создания хорошей тяги. После того, как топливо хорошо разгорится и температура воды в системе отопления поднимется до необходимой, дверку необходимо прикрыть до минимума, так чтобы обеспечить максимально длительное горения загруженного топлива.

Стенки такого отопительного котла двойные, с водяным контуром (водяной рубашкой) по всему периметру. Кроме этого, в верхней части топливной камеры котла расположены дополнительные регистры-теплообменники водяного контура, которые могут быть двух вариантов: вытянутой прямоугольной (рис.1) или круглой формы — из труб (рис.2). Эти регистры позволяют увеличить площадь нагрева теплоносителя в котле и тем самым увеличить его КПД.

Рис. 2 Конструкция с регистрами из труб: 1 — дымовая труба; 2 — водяная рубашка; 3 — регистры; 4 — верхняя дверка; 5 — дрова; 6 — нижняя дверка; 7 — колосниковая решетка; 8 — поддувальная дверка; 9 — нагретая вода; 10 — «обратка».

Еще одну конструкцию можно изготовить из двух труб большого диаметра с толщиной стенок 4-5 мм. Топливо в такой котел загружается сверху, а его поджигание и горение происходит снизу. Отличительной особенностью такой конструкции является то, что, так как загрузочная двека находится сверху, то в него можно загружать дрова большой длины и толщины ( даже небольшие бревна) и большой их объем. В результате сгорание топлива происходит длительное время. Кроме того, интенсивность и длительность горения регулируется поддувальной дверкой. При желании, можно установить автоматический регулятор тяги с цепочкой, как у заводских котлов. Дымовая труба выведена в сторону.

Рис.3 Конструкция цилиндрического котла с верхней загрузкой топлива: 1 — наружная стенка; 2 — водяная рубашка; 3 — внутренняя стенка; 4 — топочная дверка; 5 — поддувальная дверка; 6 — загрузочная дверка; 7 — дымовая труба; 8 — фундамент

Данная конструкция является так называемым котлом шахтного типа. Топливо в нем загружается в вертикальную камеру (шахту)через верхний люк и поджигается снизу. Но, в отличие от традиционных котлов с нижним горением, здесь загрузочная камера не является одновременно и топливником, а пламя и горячие газы поступают в соседнюю камеру, где и расположен теплообменник из труб и листового железа. Горячие продукты горения проходят по трубам теплообменника и нагревают теплоноситель находящийся там.

Длительность горения в таких котлах зависит, как от объема загрузочной камеры (шахты), так и количества подачи воздуха через поддувальную или комбинированную топочную дверку.

Рис 4. Конструкция котла длительного горения шахтного типа.

Данная конструкция твердотопливного котла с водяным контуром отличается тем, что длительное горение топлива в нем достигается не только объемом топливной камеры, но и способом сгорания в нем топлива: сверху- вниз. Такой способ обеспечивает более длительное и равномерное горение топлива, но в отличие от конструкции рассмотренной в статье «Котел отопительный твердотопливный длительного горения своими руками » имеет водяной контур в виде водяной рубашки и дополнительных регистров из труб.

Топливо в таком котле загружается через боковую загрузочную дверку. Перед загрузкой труба, подающая воздух поднимается в верхнее положение. После загрузки топлива, оно поджигается сверху, боковая дверка герметично закрывается, а воздушная труба опускается на топливо, обеспечивая процесс горения кислородом. Регулирование тяги осуществляется заслонкой на верхнем торце воздушной трубы. Как и в случае с отопительным котлом такого вида без водяного контура воздушная труба изготавливается с приваренным к ней внизу «блином» — распределителем воздуха. К «блину» снизу привариваются веером стальные пластины для равномерной подачи воздуха к месту горения топлива.

Рис.5 Конструкция с водяной рубашкой и дополнительными регистрами: 1 — воздушная труба; 2 — регистры; 3 — водяная рубашка; 4 — загрузочная дверка; 5 — горячая вода из котла; 6 — дымовая труба; 7 — «обратка»; 8 — топливо; 9 — дверка для очистки топливника.

Стенки такого твердотопливного отопительного котла изготавливаются двойными, с водяным контуром, который подключается к системе отопления дома. Для увеличения КПД котла, вверху топливника можно разместить дополнительные регистры-теплообменники, но таким образом, чтобы они не мешать движению трубы при работе котла.

Возможна и более сложная конструкция такого твердотопливного котла длительного горения в водяным контуром. В этом случае в верхней части топливника устраивается камера для подогрева воздуха. Труба, подающая воздух в этом случае не поднимается наружу, как в первом варианте а двигается по направляющей в пределах этой камеры.

Для того, чтобы поднять воздушную трубу вверх (при загрузке топлива) используется трос, который соединяется с её верхним торцом и выводится через регулировочное отверстие в верхней части котла. Регулировочное отверстие служит также для регулирования подачи воздуха в камеру, а значит и тяги котла.

Преимуществом второго варианта является то, что воздух к месту сгорания топлива подается подогретым и способствует лучшему сгоранию топлива и выделяющихся из него газов. Недостаток: более сложная конструкция и невозможность установки дополнительных регистров водяного контура.

Рис.6 Конструкция с водяной рубашкой и с камерой подогрева воздуха: 1 — корпус; 2 — воздушная телескопическая труба; 3 — водяная рубашка; 4 — загрузочная дверка; 5 — дымовая труба; 6 — трос для поднимания воздушной трубы; 7 — «обратка»; 8 — топливо; 9 — прочистка; 10 — трос регулировочной заслонки подачи воздуха; 11 — «блин» с приваренными полосами; 12 — камера подогрева воздуха.

Ниже Вы можете просмотреть видеоролик (фотоотчет) об изготовлении самодельного твердотопливного котла длительного горения с верхним горением.

Из всей отопительной техники, которую используют сегодня в быту, наиболее давно известны твердотопливные котлы. Благодаря простоте конструкции и принципа работы, доступности топлива агрегаты этого типа получили широкое распространение. Сегодня для многих жителей частных домов в сельской местности подобная техника стала своеобразной «палочкой-выручалочкой». Постоянно растущая цена бытового газа, сложности с получением разрешений на установку газового автономного отопителя способствуют тому, что твердотопливный котел сегодня, как минимум, не утратил своей востребованности у населения, проживающего недалеко от лесных массивов — источником дров.

Твёрдотопливные котлы отопления: слева — смонтированный и действующий, справа — без подключения к контуру, на стадии монтажа.

На сегодняшний день существует два варианта решить проблему автономного отопления на твердом топливе: купить готовое заводское изделие или изготовить твердотопливный котел своими руками. Стоимость современного высокотехнологичного отопительного агрегата достаточно высока, но диапазон цен широк — от 3-х до нескольких десятков тысяч рублей, что делает прибор доступным широкому кругу потребителей.

При наличии определенной технической подготовки твердотопливный котел можно собрать и самостоятельно, используя схемы и рекомендации по изготовлению моделей этих устройств, наиболее популярных при монтировании своими руками.

Концепция твердотопливного котла

Самодельный автономный котел, работающий на твердом топливе – это, по большому счёту, обычная печь, установленная в бочке с водой. Основная задача такого устройства — нагреть за счет тепла от сгорания дров или угля котельную воду, которая будет подаваться в радиаторы домашнего отопления.

Но такое устройство, заманчивое к самостоятельному изготовлению в связи с примитивностью, будет не эффективным в плане обогрева и не рентабельным из-за высокого расхода топлива — простейшие конструкции котлов имеют КПД всего в 10-15%.

Примитивный водяной котёл на твёрдом топливе с экономайзером дымовой трубы

Важно! Работа отопительного котла на твёрдом топливе зависит от качества тяги и, соответственно, приточной вентиляции. Даже качественно изготовленный котел не сможет обеспечить эффективный обогрев помещения, если вентиляция не устроена соответствующим образом.

Самодельные котлы собирают не только из металла, но и монтируют из кирпича. Кирпичные устройства сооружают обычно в загородных домах, где к эстетике устанавливаемого оборудования предъявляются более высокие требования, чем в помещениях хозяйственного или технического назначения.

Котлы из металла являются наиболее простыми устройствами, изготовление которых допускает использование подручных материалов и возможно с помощью доступных инструментов. Но из этого не следует, что их производство и монтаж можно выполнить без, как минимум, эскизов заготовок и узлов, а также чётко разработанной технологии — последовательности, способов выполнения отдельных этапов подготовительных и основных работ.

Выбираем конструкцию обогревательного котла

Печи для обогрева и твердотопливные котлы при сходстве процессов горения различаются по функциональности. Отопительный котёл, в отличие от печи, должен не только обогревать помещение по месту установки, сжигая дрова или уголь, но и снабжать отопительный контур нагретым теплоносителем. Но для выполнения второй задачи мало разместить в печи теплообменник (участок отопительного контура) — необходимо также обеспечить непрерывность горения топлива и равномерность циркуляции теплоносителя через этот змеевик.

Трубный теплообменник твёрдотопливного котла из огнеупорного кирпича

Какую конструкцию котла выбрать, чтобы было легче его изготовить своими руками, с какими сложностями придётся столкнуться в процессе работы? На эти вопросы можно получить ответ еще на стадии проектирования. Чертежи самодельных твердотопливных котлов дают достаточное представление о том, как выглядит та или иная конструкция, и на что следует обратить внимание в процессе изготовления.

Пример схематичного изображения твёрдотопливного котла снаружи: виды спереди, сбоку и сзади.

Каждая разновидность котельного оборудования, работающего на твердом топливе, имеет свои особенности конструкции и нюансы изготовления. Планируя самостоятельную сборку отопительного агрегата, необходимо решить, какой конструкции отдать предпочтение — с нижним или верхним (шахтным) способом горения.

Агрегаты с нижним горением — это оборудование, в котором дверка для загрузки дров расположена в верхней части камеры сгорания, но сгорание топлива происходит снизу, в результате чего верхние слои закладки под собственным весом перемещаются вниз, а дожигание дыма происходит в верхней части. В зависимости от модели, движение воздуха через топку происходит снизу вверх принудительно (вентилятор) или же естественным путём (тяга), что обуславливает независимость от электросети, но пониженную эффективность и меньший объём загружаемого топлива.

Схематичное изображение в разрезе твёрдотопливного котла с нижним горением топлива

В твёрдотопливных котлах шахтной конструкции загрузка дров производится через дверку, которая расположена в верхней части камеры сгорания. Такие агрегаты оборудуются принудительной тягой, которая направлена сверху вниз — гонит дым в нижнюю часть топки, где он в смеси с воздухом сгорает, а по пути подогревает и дополнительно просушивает топливо нижних ярусов.

Схема работы твёрдотопливного отопительного котла с верхним способом горения топлива

К самостоятельному изготовлению больше подходит агрегат с нижним способом горения, так при его сборке можно обойтись без вентилятора для принудительной тяги.

Твёрдотопливный стальной котёл нижнего горения без отделки

Важно! Чем сложнее конструкция оборудования, тем выше технологические требования к качеству исполнения её составляющих, которые не должны иметь отклонений от расчётных параметров. Не менее ответственен и процесс сборки такого агрегата.

По способу горения котлы на твердом топливе могут быть рассчитаны на обычный режим или же работать с выходом на пиролиз — процесс разложения твёрдого топлива на две составляющие и с последующим раздельным их сжиганием. Отдавая предпочтение второму, более сложному, варианту, придется учитывать необходимость установки второй камеры сгорания, что увеличит габариты отопителя и, соответственно, потребует большего количество материалов.

Выбор типа отопительной техники во многом определяется видом твердого топлива, которым будет снабжаться нагревательный прибор. Если у вас под рукой в большом количестве дрова, лучше будет, если сделанный вами котел будет рассчитан на топку дровами. При большей доступности каменного угля подойдет другая модель. Длительность горения закладки, качество обогрева определяются типом твердотопливного котла, его мощностью и эффективностью конструкции.

На заметку: температура горения угля значительно выше, чем у дров, поэтому колосники, теплообменник и корпус котла под уголь изготавливаются из стали большей толщины. Альтернативой может стать создание корпуса и топочной камеры котла из огнеупорного кирпича.

Если нет возможности создать внешний корпус агрегата из стали необходимой толщины, рациональным решением станет кирпичный твердотопливный котел . Футеровка огнеупорным кирпичом позволит создать просторную, удобную и устойчивую к высоким температурам камеру сгорания.

Сооружение камеры сгорания из огнеупорного кирпича с размещением внутри теплообменника

Выбор котла с конструкцией приемлемой сложности необходимо делать после анализа технического исполнения и объективной оценки своей компетенции и возможностей. При наличии сомнений, чтобы исключить вероятность неоправданной порчи материала, лучше отдать предпочтение агрегату простой, понятной по чертежам конструкции — даже такой твёрдотопливный котёл способен обеспечить дом теплом в холодное время года.

Читайте также: самодельный газовый котел.

Основные требования к конструкции самодельного отопителя

топочная камера (бункер) для сжигания дров, угля, топливных брикетов;
колосники, через которые осуществляется подача в камеру сгорания воздушной массы;
теплообменник трубчатого типа или накопительная емкость для котловой воды;
дымовая труба для вывода наружу продуктов горения топлива;
регулятор тяги.

Важное требование, которое придется учитывать ещё на стадии проектировании котла, это размеры топочной камеры. Топка автономного твердотопливного котла должна быть просторной, вместительной. Конструкция камеры сгорания рассчитывается таким образом, чтобы помещенное в нее топливо сгорало полностью без дополнительного перемешивания. Кирпичные котлы в этом плане предпочтительнее, так как кирпич имеет меньшую теплопроводность, что обеспечивает в керамической топке более высокую температуру горения, чем в металлическом агрегате.

Топочная камера должна быть устроена таким образом, чтобы максимально концентрировать тепловую энергию на нагреве теплообменника.

Топка из стали котла на твёрдом топливе

Следующим, не менее важным аспектом при конструировании нагревательного оборудования, является теплообменник твердотопливного котла. От конструкции этого элемента, качества материала и исполнения зависит КПД котельного оборудования. Название теплообменника определяется материалом его изготовления — чугунный или стальной. Теплообменные змеевики этих агрегатов — трубчатые конструкции с вертикальным или горизонтальным расположением труб в обиходе часто называют водяными рубашками.

Чугунные теплообменники рассматривать не будем, так как это литая конструкция, изготовление которой в домашних условиях невозможно. Однако можно использовать готовые узлы из чугуна, снятые со старых агрегатов, демонтированных в силу каких-то причин. Такая замена распространена, когда выполняется модернизация твердотопливного котла или его ремонт.

Для изготовления стального теплообменника используют толстостенные трубы. Нужную конфигурацию трубе придают её гибкой под нагревом либо использованием отводов или полуотводов соответствующего диаметра, соединяемых с фрагментами змеевика электросваркой.

Схема установки змеевика для твердотопливного агрегата традиционного типа даст полное представление о том, как должен выглядеть теплообменник и в каком положении лучше его установить.

Эскиз одного из вариантов расположения трубного теплообменника в корпусе: виды сбоку

Поэтапное изготовление котла на твердом топливе. Тонкости и нюансы

Самый экономичный самодельный твердотопливный котел сделать вам не удастся, однако создать вполне пригодный для обогрева и горячего водоснабжения отопительный аппарат можно. Дело в том, что сборка промышленных изделий выполняется на высокоточном промышленном оборудовании из специально подобранных материалов с соблюдением технологических параметров. В основе каждой заводской модели котла лежат точные тепловые расчеты. Возможности работы в домашних условия несоизмеримо скромнее производственных, поэтому при выборе модели, подлежащей изготовлению, надо исходить из существующих реалий, в том числе, своего личного потенциала как монтажника.

Инструментарий и материалы

Имея чертеж и спецификацию обогревательного агрегата, можно определиться с перечнем необходимого инструмента. Хотите ли вы сделать большой котел или планируете собрать маленький отопительный прибор для дачи на твердом топливе своими руками, список приспособлений будет приблизительно одинаков.

Комплект инструмента для самостоятельного изготовления твёрдотопливного обогревательного агрегата

Для работы потребуется следующий инструмент и приспособления:

сварочный аппарат;
малая болгарка с отрезным и шлифовочным дисками (защитные очки);
электродрель со свёрлами по металлу;
газовые ключи №№1,2;
молоток;
набор рожковых или накидных ключей и отвёрток;
пассатижи;
угольник на 90 град.

Основной материал при изготовлении — сталь, толщина которой для котла должна быть не меньше 5 мм, для колосников — от 7 мм.

Кроме того, понадобятся:

стальной уголок 50х50 — для каркаса котла;
листовая нержавеющая сталь — при наличии в конструкции накопительной ёмкости;
стальные толстостенные трубы диаметром 32- 50 мм — для изготовления теплообменника-змеевика.

Полный перечень материалов и их расход составляется предварительно на основании технических чертежей.

Изготовление корпуса и теплообменника

Корпус котла, зачастую выполняющий и роль топочной камеры, является основой всей конструкции. Для снижения деформаций стенок под воздействием высокой температуры, ограждающие конструкции топки изготавливаются двухслойными с засыпкой между слоями сухого просеянного песка, играющего роль фиксатора геометрии. Наружные и внутренние оболочки топки выполняются каркасными, что также повышает жёсткость конструкции. Кроме того, для увеличения прочности стенки камеры сгорания снаружи можно обшить стальным уголком или профилем в виде рёбер жёсткости.

Изготовление корпуса твёрдотопливного котла сваркой заготовок из листовой стали

На передней стенке болгаркой или газовым резаком согласно чертежа вырезаются два проёма — для дверцы бункера и подзольника.

Совет! Перед резкой листовой стали необходимо мелком произвести разметку будущих проёмов с выполнением отверстий малого диаметра (3-4 мм) по углам.отверстий — это позволит выполнить резку с большей точностью.

После окончания резки заготовок из листовой стали и профиля для корпуса можно приступать к созданию теплообменника. Используем нарезанные водопроводные трубы, которые путем сварки соединяются в единый герметичный контур. Главная задача — создать герметичный проточный фрагмент максимальной протяжённости для увеличения площади нагрева трубы.

Как сделать теплообменник, правильно расположить трубы и выполнить сварку, рассказывает предлагаемое вашему вниманию видео.

Сборка

По готовности всех элементов конструкции приступают к сборке, которую лучше выполнять по месту монтажа агрегата — иногда габариты и вес готового устройства не позволяют переместить его со сборочной площадки на место окончательного размещения.

Чаще всего установка котла производится на специально сооружённый бетонный фундамент с креплением агрегата сваркой к закладным деталям — анкерам. Монтаж начинают с установки каркаса, после чего выполняют его оборудование комплектующими и листами обшивки. Все сварные соединения выполняются с устройством фасок и обработкой сварных швов — удаление шлака и шлифовка.

На заметку: После сборки корпуса выполняют тщательную визуальную проверку его герметичности, по результатам которой производится дополнительная проварка швов.

В готовый корпус устанавливаются колосники (стальная решетка) и теплообменник, который сваркой подключают к контуру отопления Во время монтажа змеевика важно выполнить проектный угол его наклона, иначе будут созданы препятствия естественной циркуляции теплоносителя в контуре.

Корпус твёрдотопливного котла на стадии устройства наружных рёбер жёсткости

Важно! Изготовление накопительной ёмкости из нержавеющей стали с врезкой её в контур лучше доверить профессионалам, так как работа с этим материалом требует специального оборудования и практических навыков.

По окончании сборки котёл для защиты от коррозии окрашивается двумя слоями жаростойкой краски с предварительной подготовкой поверхности.

Термостойкая краска Ecoterra для покрытия поверхностей, работающих в условиях высоких температур

Изготовленный самостоятельно обогревательный котёл отличается долговечностью и простотой ухода, которая заключается в периодической очистке от золы топки и уходе за дымоходом.