Самостоятельная сборка и монтаж котла длительного горения

Отопление дровами имеет существенный недостаток – греет, но только до тех пор, пока горит пламя, и требует постоянного присмотра. Статья полезна тем, кто хочет использовать все виды твердого топлива и устранить неудобство постоянной загрузки дров – сделать котел длительного горения своими руками.

Котел длительного горения можно сделать своими руками.

Основные характеристики котла длительного горения

В топке нет пламени, топливо постепенно тлеет – горение замедляется ограничением подачи кислорода.

Это дает следующие преимущества:

• высокий КПД – за счет полного сгорания;
• экологичность – меньше дыма после дожигания;
• многотопливность – используют дрова, уголь, пеллеты;
• экономичность – дрова дешевле электроэнергии;
• автономность – возможна работа без электроники.

Котлы продолжительного горения позволяют создать эффективное автономное отопление.

Устройство: конструкционные особенности

Стальной корпус внутри можно условно поделить на функциональные участки:

1. Топливник. Его высота уменьшается по мере прогорания дров. Это зона горения и генерации, где происходит медленное тление.
2. Камеру полного дожигания, где происходит догорание газов.
3. Отсек для скопления и регулярного удаления золы и пепла.

Устройство котла длительного горения.

Дрова закладывают через верхнюю дверцу, уголь – в отдельное окно. Для изменения тяги предусмотрена заслонка.

Теплоноситель может греться 2 способами:

• в теплообменнике вокруг камеры сгорания;
• от дымохода, проходящего сквозь отдельный резервуар.

Принцип работы

Длительное горение твердого топлива происходит за счет медленного тления с хорошей теплоотдачей. Так оно расходуется полностью – отходов ощутимо меньше.

Эффект обеспечен конструкцией котла:

• вместительной топкой с ограниченной зоной горения;
• регулируемой подачей воздуха.

Топливо загружается большой партией. Дефицит кислорода приводит к постепенному тлению с высокой температурой. Дым отводится через трубу, проходящую через теплообменник – дополнительно греет теплоноситель.

Котел можно заправлять только 1–2 раза в сутки, при этом система отопления будет постоянно работать.

Как сделать своими руками

Для работы на разных видах топлива топочную камеру желательно сделать максимально долговечной – из жаропрочной легированной стали или бесшовной толстостенной металлической трубы.

Котел длительного горения можно сделать из жаропрочной легированной стали.

Используют и более доступный материал – старый газовый баллон. Его существенный недостаток – топливник небольшого объема. Поэтому продолжительность работы на 1 загрузке топлива – всего 8–10 часов.

Сверхдлительный рабочий цикл можно получить за счет увеличения объема топки – сделав ее из 2 баллонов. Потребуется обрезать их с торцов и сварить в единое целое.

При этом важно обеспечить герметичность дверок закрытого зольника, окна для загрузки угля. Случайный приток воздуха исключают уплотнением из асбестового шнура.

Так, котел на дровах своими руками может быть хорошей альтернативой дорогостоящим агрегатам.

Подготовительные мероприятия

Для самостоятельного изготовления котла длительного горения необходимы:

1. Оборудование для обработки металла. Оно понадобится, начиная с разметки и подготовки деталей, заканчивая окончательной сборкой готовой конструкции.
2. Слесарные навыки. После нескольких проб резка и подгонка станут доступны даже новичкам.
3. Опыт работы со сваркой. Авторежимы позволяют быстро научиться правильному обращению с инвертором.

Все операции потребуют спецодежды и средств защиты.

Схемы и чертежи

Для изготовления понадобится подробный эскиз с габаритами или сборочный чертеж. Кроме общих – фронтального, бокового и вида сверху – желательно иметь разрезы, изображения отдельных узлов.

Схема котла длительного горения.

Должны быть проставлены все размеры, включая:

• загрузочные проемы;
• дверки для них;
• топку;
• воздуховоды;
• диаметры подводящих, выходных патрубков;
• теплообменник;
• зольник и т.д.

Чем больше указано информации, тем проще строить. Бессмысленно надеяться на схематичную правильность пропорций.

Желательно повторить конструкцию, подтвержденную удачным использованием в хорошо работающей системе отопления. Если такого прототипа нет, можно ориентироваться на промышленные модели.

Перечень необходимых инструментов и материалов

Для того, чтобы построить котел длительного горения на дровах своими руками, понадобятся слесарная оснастка и оборудование:

• рулетка, линейка – проставлять размеры;
• чертилка, маркер или мел – наносить разметку;
• электродрель со сверлами;
• большая болгарка с отрезными дисками – в работе будет слишком толстый металл для маломощной УШМ;
• аппарат инверторного типа – подойдет новичкам в сварке, для работы с трансформаторным нужен опыт;
• защита для глаз и рук.

Для постройки котла нужен аппарат инверторного типа.

До заготовки материалов нужно определиться с конструкцией. Сколько чего точно потребуется, станет ясно из чертежей.

Обобщенный список таков:

• труба большого диаметра, или 1–2 старых газовых баллонов – для корпуса;
• толстый стальной лист – для изготовления поршня;
• металлический уголок – для распределителя воздуха;
• трубы – для подвода воздуха, дымохода;
• петли и ручки, асбестовый шнур – для дверок;
• колосники либо арматура для их изготовления.

Этапы процесса

Алгоритм сборки и подключения к системе отопления дома:

1. Подготовка основы – цилиндрического корпуса.
2. Организация зольника.
3. Устройство топки, подачи и регулировки воздуха.
4. Изготовление дымохода.
5. Сборка теплообменника.
6. Испытания и установка.

При сборке кола важно соответствие чертежам.

На каждом этапе важны точность и аккуратность, полное соответствие чертежам. От этого зависят долговечность, надежность и безопасность эксплуатации.

Разметка и изготовление корпуса

Диаметр трубы – от 30 до 80 см. Рекомендуемые пропорции высоты к ширине топки – от 3:1 до 5:1. Иначе топливо горит неравномерно или слишком быстро.

Толщина стали – от 4 до 6 мм. Тонкий металл быстро прогорает (ситуация усугубляется увеличенным нагаром), слишком толстый повышает инерционность системы, приводит к закипанию теплоносителя.

Труба или выбранные для котла баллоны обрезают, сваривают по размерам чертежа. Снизу наваривают дно и ножки.

Выпиливают окна:

• загрузки и зольника;
• для дымохода.

Если труба для корпуса коротка или есть всего 1 баллон – камеру сгорания увеличивают за счет верхней заправки. Вместо загрузочной дверки изготавливают съемную крышку.

Важны ее простой демонтаж и установка на место. А для герметичного прилегания корпус изнутри и снаружи обваривают металлической полосой – получившуюся посадку уплотняют асбестовым шнуром.

Корпус обрезают, сваривают по размерам чертежа.

Сквозь крышку котла будет двигаться труба воздуховода. Необходимо прожечь под нее отверстие, наварить воротник – отрезок трубы для скользящей посадки. Он минимизирует нежелательный подсос воздуха.

Труба

Она присоединяется к патрубку дымохода. Через нее в атмосферу отводится горячий дым. Для безопасного прохода сквозь перекрытие или стену труба оснащается «разделкой».

Этот стальной лист – основа для асбестовой подложки. Этим исключается непосредственный контакт горячей трубы с окружающими ее материалами.

Патрубок к дымоходу

Эта вваренная в корпус горизонтальная труба часто оснащается поворотной заслонкой для регулировки тяги. К основной трубе дымохода она стыкуется уплотнительным хомутом либо через отвод с раструбом – для поворота вверх или в нужную сторону.

Зольник

Это донная часть котла. В его окно вваривают прямоугольную горловину, которую закрывают дверкой.

Такая конструкция выбрана неслучайно:

1. Проще обеспечить ее герметичное закрывание.
2. В плоской дверке легко выполнить управляемую шторку – для регулировки интенсивности горения.

Зольник – донная часть котла.

Система подачи воздуха

Это своеобразный пресс, ограничивающий топку по мере расхода топлива, дающий приток кислорода.

Рекомендуемый диаметр трубы воздуховода – 80% от корпуса, высота – больше котла.

Из стального листа вырезают диск. Его диаметр меньше внутреннего размера корпуса на 5–10 мм. Минимальный зазор не должен мешать свободе передвижения.

Вся конструкция напоминает большой поршень:

1. В центре прожигают отверстие, в него продевают и прихватывают воздуховод.
2. Снизу диска лучами наваривают уголки, швеллеры или стальные полосы – это каналы распределителя воздуха.

На верхний торец воздуховода крепят управляемую заслонку, регулирующую подачу кислорода.

Теплообменник

Для нагрева теплоносителя вокруг камеры сгорания наваривают водяную рубашку толщиной 5–6 см.

Самый простой способ:

• найти бочку подходящего размера;
• в дне и крышке вырезать отверстия по наружному диаметру баллона;
• ввернуть патрубки подачи, обратки – для подключения к системе отопления;
• надеть бочку на котел, заварить стыки.

Теплообменник нужен для нагрева камеры сгорания.

Если готовой емкости не найти, теплообменник варят из трубы большего диаметра, в крайнем случае из листового железа. А так как толстое железо вокруг корпуса не обогнуть – придется подобрать более податливое.

Повысить эффективность котла можно предварительным подогревом теплоносителя от дымохода, проходящего сквозь отдельный резервуар.

Монтаж решетки

Сверху зольник отделяют от камеры сгорания:

• готовыми колосниками;
• толстыми прутами или арматурой, сваренной в клетку;
• стальной решеткой, обрезанной под внутренний диаметр баллона.

Желательно вварить в корпус не саму решетку, а опоры под нее – для легкой замены в случае прогорания.

Тестовый розжиг

Готовый котел устанавливают на постамент, оборудуют временным дымоходом.

Для загрузки дров и растопки нужно:

• снять крышку, вынуть распределитель воздуха;
• уложить дрова в топку до дымохода;
• собрать детали обратно;
• открыть зольник и поджечь топливо – бросить в трубу зажженную бумагу;
• убедиться, что тление началось, плотно прикрыть дверцу.

Для готового котла нужно провести тестовый розжиг.

Любое топливо – дрова, уголь, пеллеты – загружают максимально плотно, когда между слоями не остается свободного пространства. Если не получается, то все пустоты засыпают опилом, щепой, заполняют бумагой. Основной принцип: чем плотнее уложено, тем дольше тлеет.

Из-за прогорания дров труба воздуховода постепенно опускается – по ней можно судить об оставшемся количестве топлива.

После пробного запуска нагреватель устанавливают в дом.

Инструкция по самостоятельной сборке разных видов

Стоит рассмотреть другие конструктивные решения, разобрать их сильные стороны, особенности эксплуатации, зависимость их эффективности от топливной камеры и теплообменника.

Разновидности твердотопливных котлов:

• классические;
• пиролизные;
• верхнего либо нижнего горения.

Помимо разных принципов работы нагреватели часто оснащают вспомогательными устройствами: наддувом, автоматической подачей топлива.

Классический котел на дровах

Продолжительное горение происходит за счет режимов:

• ожидания – когда воздух в топку не подается;
• работы – когда по мере остывания теплоносителя автоматически включается наддув.

Подогретый воздух подается снизу, через колосники. Топливо сжигается, отдавая тепло стенкам водяной рубашки и своду с жаротрубным теплообменником.

Продолжительное горение происходит в классическом котле на дровах.

Последовательность и детали сборки:

• корпус – к днищу приваривают боковые и переднюю стенки, свод;
• теплообменник – начинается выше зольника;
• жаровые трубы теплообменника – сходятся в дымоходный патрубок;
• патрубки подачи, обратки, дымохода;
• воздуховод из профильной трубы 60–40 мм с фланцем для вентилятора;
• базальтовый утеплитель – по бокам и сверху бака;
• листы наружной отделки, дверцы – с уплотнением притворов асбестовым шнуром.

На фланец воздуховода устанавливают вентилятор. Датчик температуры закладывают под базальтовый утеплитель задней стенки. Оба подключают к блоку управления.

С верхним горением топлива

В принцип работы заложено медленное распространение горения сверху вниз. Эффект улучшен ограничением подачи воздуха. Его хватает на поддержку медленного тления – контролируемого сгорания.

Максимальное время 1 закладки – 20–24 часа.

В котле с верхним горением топлива горение распространяется медленно.

Оно напрямую зависит от следующих факторов:

• окружающей температуры;
• энергоэффективности дома;
• сухости дров;
• заданной температуры теплоносителя.

Даже в суровые морозы котел непрерывно работает 8–12 часов, что в 2–3 раза превосходит простые топки. Автоматический режим задается терморегулятором, механически связанным с воздушной заслонкой.

Водяной

Котел может быть сконструирован 2 способами, такими как:

• водяная рубашка вокруг топки;
• теплообменник внутри камеры сгорания.

Водяная рубашка находится вокруг топки.

Нагреватели водяного отопления для безопасной эксплуатации оснащают клапаном сброса избыточного давления, термометром, манометром – если система работает под давлением.

Пиролизный

Производительный, экономичный надежный – в нем используется эффект двойного сжигания: древесины и выделяемого ей газа. Последний тоже сгорает, а не идет в дымоход, как в обычной топке.

Конструкцию называют газогенераторной. За счет полного сгорания топлива ее КПД выше, чем таковой у традиционного котла.

Твердотопливный

Большинство котлов практически всеядны: дрова, пеллеты, уголь, древесные отходы.

Стандартная конструкция:

• топка с колосниками – для загрузки топлива;
• заслонки – задают режимы работы, могут управляться автоматикой;
• теплообменник – водяной контур или бак с жаровыми трубами;
• дымоход.

Твердотопливный котел может работать на дровах или угле.

Самый простой твердотопливный вариант – это обычная топка под баком.

Кирпичный

Котел нижнего горения всегда работает в затухающем режиме. Для розжига датчик электроники включает вентилятор. Так поддерживается активное горение, пока теплоноситель не наберет заданной температуры.

Корпус сложен из кирпича, хорошо сохраняет тепло. Но температурное расширение провоцирует растрескивание швов – для сдерживания нужна обвязка железным уголком.

Теплообменник изготовлен из труб, по которым идет горячий дым – конструкция работает эффективнее водяной рубашки. Колосники ставят с наклоном для лучшего горения и оседания золы. Все дверки специальные – для монтажа в кирпичную кладку.

Шахтный

Уникальность конструкции – в вертикальной загрузочной шахте и топке.

Котел работает по принципу нижнего горения:

1. Закладка дров поджигается через специальное отверстие.
2. Температура в топке предварительно сушит дрова. Прогорая, они оседают под собственным весом.
3. Приток кислорода не дает пламени распространяться вверх. Пиролизный газ уходит на дожигание.

Топливо: дрова, пеллеты, отходы древесины, опил, щепа.

Шахтный котел имеет вертикальную загрузочную топку.

Компоненты котла для сборки своими руками:

1. Топк. Ее пропорции: высота в 2 раза больше ширины.
2. Топливная шахта – размещается сбоку.
3. Зольник – находится под шахтой, разделяется колосниками.
4. Теплообменник, дымоход, заслонки, дверцы.

Установка и введение в эксплуатацию

Условия монтажа для долговременной, безопасной работы котла следующие:

1. Прочное основание. Надежный вариант – бетонный пол.
2. Эффективная вентиляция.
3. Безопасный дымоход – изоляция прохода в перекрытии или стене.
4. Защита прилегающих поверхностей от возгорания – крепление на них прочных, негорючих, теплоизолирующих материалов.

Корпус устанавливают строго вертикально, патрубок дымохода – соосно приемной трубе основного канала, исключая обратный уклон, иначе возможна потеря тяги.

Теплообменник подключают к системе отопления, заполняют водой. Проверяют герметичность резьбовых соединений и сварочных швов. Остается растопить котел и контролировать исправность отопления, пока не прогорит топливо.

Для безопасной работы котла нужно прочное основание.

Требования к помещению

Работа котла провоцирует появление пыли. Возможны кратковременные выбросы дыма.

Поэтому требуется отдельное помещение:

• оборудованная котельная;
• техническое, подсобное пространство в доме.

Лишь при малой мощности и остром дефиците площади допускается установка агрегата в хорошо проветриваемый коридор. Важен свободный доступ для загрузки, обслуживания котла, чистки дымохода.

Правила безопасности

Эксплуатация котла требует постоянной осторожности.

Общепринятые нормы безопасной эксплуатации:

• выполнять отделку помещения несгораемыми материалами;
• хранить топливо отдельно.

Небольшие нагреватели мощностью до 35 кВт можно размещать не в обособленном помещении, а в огороженном пространстве с постоянной вентиляцией.

Правила безопасных расстояний от топки:

• до противоположной стены – не менее 1,25 м;
• до задней и боковых стенок – не менее 0,7 м.

Все опасные поверхности и участки защищают несгораемыми материалами.

Полезные советы и общие рекомендации опытных мастеров

Для продолжительной стабильной работы системы отопления с самодельным котлом важно помнить, что:

1. Уплотнения и запоры, герметизирующие открываемые крышки и дверки, повышают эффективность установки.
2. Если дровяной котел использовать в паре с электрическим – заслонка на дымоходе снизит потери тепла.
3. Автоматическое управление повышает комфорт эксплуатации агрегата.
4. Установка на бетонный пол исключает перекосы – обеспечивает долговечность патрубков теплообменника.

Аккуратное и качественное собственное исполнение важно для получения равноценной альтернативы заводской сборке.