Как сделать дровяной котел длительного горения

Твердотопливные котлы с высоким КПД, предназначенные для нагрева воды, отопления жилых помещений, строений разного назначения, могут качественно и эффективно работать при любых условиях. Их производительность напрямую зависит от особенностей конструкции и способа сжигания топлива.

Твердое топливо — реалии сегодняшнего дня

Котлы под твердое топливо способны справиться с задачей обогрева частного дома, и дают возможность сэкономить владельцам.

Котлы на твердом топливе имеют несколько предназначений, и используются как тепличный обогреватель, для жилья, а также бывают автономными и промышленными.

Твердое топливо — реалии сегодняшнего дня

Не так давно, на отечественном рынке в продаже были лишь котлы заморского производства. В настоящее время тенденция меняется, и магазины котельного оборудования могут похвастаться широким выбором товара российского производства.

Устройство и схема твёрдотопливного котла

Данная установка представляет собой классическую печку на дровах или другом подобном горючем, соединённую с полостями для жидкого теплоносителя. Топливо в этом оборудовании поджигается, во время его горения разогревается жидкость (обычно это вода) и, курсируя по трубам, она отдаёт тепло дому.

Во всех твёрдотопливных котлах есть основные элементы:

  • топка с дверцей — камера для прогорания топлива;
  • зольник с дверцей — отдел под топкой, куда ссыпается зола;
  • решётка, разделяющая камеры, или колосник;
  • водяная рубашка — теплообменник, в котором курсирует вода для обогрева дома;
  • дымоход — труба для отвода дыма.
Устройство и схема твёрдотопливного котла

Топливо разогревает жидкость, которая курсирует по трубам и отдёт тепло дому

Описываемые агрегаты для подогрева теплоносителя отличаются лишь внутренним устройством.

Различные виды твёрдотопливных котлов

В зависимости от схемы сжигания горючего есть два типа установок:

  • котлы с верхним розжигом (длительного горения);
  • котлы с нижним розжигом.
Устройство и схема твёрдотопливного котла

Среди котлов с верхним розжигом особо выделяются пиролизные. Они используют явление, называемое пиролизом. Это разложение (тление) дров (или другого подобного топлива) с выделением газа. В таких установках при недостатке кислорода горючее фактически не горит, а разлагается в одной камере, при этом во второй, соседней камере, догорает пиролизный газ. Здесь твёрдое топливо обычно продавливается поршнем, совмещённым с трубой для подачи воздуха в первичную камеру (отсек для дров).

В пиролизных котлах дрова медленно тлеют, при этом в соседней камере догорает газ

В результате происходит крайне медленное сжигание горючего. При этом котёл отдаёт много тепла. Такое отопление в доме с теплоносителем в виде воды является очень эффективным.

В то же время по виду сжигаемого топлива котлы разделяют на:

  • дровяные;
  • угольные;
  • пеллетные.
Устройство и схема твёрдотопливного котла

Вверху дровяного котла находится топка, а внизу — зольник

С первыми двумя понятно. А что касается пеллетного агрегата, то в нём сжигаются специальные спрессованные брекеты из опилок. Их и называют пеллетами.

В любых описанных котлах конструкция теплообменника может иметь одну из следующих компоновок:

  • простая гнутая труба или система гнутых труб;
  • гнутые трубы, дополненные листовыми регистрами по типу автомобильного радиатора.

Второй вариант обычно приобретают в готовом виде в магазине теплового оборудования.

Устройство и схема твёрдотопливного котла

Теплообменник состоит из гнутых труб, дополненых листовыми регистрами

Виды топлива

Если не принимать в расчет «всеядные» котлы с естественной или принудительной тягой, большинство остальных видов ориентированы на определенный вид топлива, а некоторые производители даже оговаривают его размеры. Причем независимо от конструкции и принципа действия, мощность, указанная в паспорте, обязательно «привязана» к конкретному виду. Например, к марке угля и размеру фракции или к дровам с указанием породы дерева и влажности.

Все твердое топливо отличается между собой теплотворностью, и это надо также учитывать перед тем как выбрать твердотопливный котел для частного дома.

Теплотворная способность некоторых видов топлива Источник

Уголь

Каменный уголь отличается высокой теплотворной способностью – плотная структура и низкий собственный уровень влажности обеспечивает хорошие эксплуатационные характеристики.

Антрацит не уступает, чаще превосходит каменный уголь по теплотворности, но стоит дороже. А температура горения у него выше, что сказывается на долговечности оборудования (колосников, топочной камеры, дымохода).

Бурый уголь характерен высоким содержанием несгораемого остатка (балласта), а иногда и высоким уровнем влажности. Поэтому теплотворная способность может быть ниже чем у дров или древесного топлива.

Древесина

Помимо дров твердотопливные котлы могут работать на отходах деревообработки: коре, щепе, опилках. Но дрова остаются наиболее популярным и доступным видом твердого топлива. А если в доме есть еще камин, то в этом случае выбор однозначный. Кроме того большинство моделей современных энергоэффективных котлов, таких как пиролизные или длительного горения, ориентированы на сжигание именно дров.

Теплотворная способность дров в среднем на 10-20% ниже чем у каменного угля, но у них есть свои достоинства, «благотворно» сказывающиеся на сроке службы оборудования:

  • низкое содержание непрогоревших твердых остатков (особенно у котлов длительного горения и газогенераторных);
  • относительно невысокая температура горения;
  • высокий выход пиролизных газов, дожигание которых увеличивает эффективность котла;
  • практически полное отсутствие серы в дымовых газах (нет условий появления кислоты при соединении с водяными парами);
  • низкая по сравнению с углем температура отводимых продуктов горения.
Читайте также:  Изготовление и установка печки для бани своими руками

Березовые дрова не зря считаются лучшими Источник

Этот вид в натуральном виде используется редко – чаще в составе брикетов. Пожалуй один из самых «щадящих» вариантов топлива для котлов. Но у него довольно низкая теплотворность, если сравнивать «объемные единицы» – в среднем в два раза ниже чем у дров, и в три раза ниже чем у угля. Хотя килограмм торфа в брикетах дает столько же тепла как древесные пеллеты и на 20-25% больше чем дрова с влажностью 20%.

Примечание. В некоторых источниках сравнивают теплотворность разных видов топлива в перерасчете на 1 кг, что часто вводит потребителей в заблуждение. Правильнее сравнивать в объемных единицах – именно они фигурируют в качестве характеристик емкости топок и бункеров.

Пеллеты

Занимая промежуточное место по теплотворности между углем и дровами, этот вид топлива сочетает их достоинства:

  • обеспечивает практически полное сгорание с минимальным твердым остатком в виде пепла;
  • имеет сравнительно невысокую температуру отводимых продуктов горения;
  • позволяет полностью автоматизировать систему отопления, в том числе подачу топлива из бункера в камеру горения, и не требует ежедневного обслуживания.

Если говорить о перспективах, то это один из самых привлекательных видов топлива – возобновляемое и экологически чистое, которое при сжигании не вредит окружающей среде.

Делаем котел с верхним сжиганием топлива

На самом деле в интернете уже опубликовано огромное количество инструкций по изготовлению подобных отопительных агрегатов, поскольку именно они почему-то считаются котлами длительного горения. Правда, ни в одной из них не сказано, как домашнему мастеру сделать круглый корпус и водяную рубашку без вальцовочного станка. Прямоугольная форма топки не подойдет – по углам древесина будет сгорать хуже и «зависать» на стенках.

Примечание. Старый газовый баллон из-под пропана, используемый для изготовления Бубафони, для котла не годится – слишком малый объем (всего 50 литров). С такой камерой теплогенератор сверхдлительного горения вы не получите. Нужна стальная труба с толщиной стенки 4 мм и наружным диаметром не менее 40 см.

Делаем котел с верхним сжиганием топлива

Простейшее решение — состыковать 2 газовых баллона и смастерить примитивную рубашку

Еще из материалов понадобится:

  • листовой металл для водяной рубашки 3 мм в толщину;
  • труба Ø57 мм на воздуховод и Ø100 мм для выхода дымовых газов;
  • лист толщиной 1 см для круглого «блина»;
  • арматура либо уголки для сборки колосниковой решетки;
  • полоса 40 х 4 для распределителей воздушных потоков.
Делаем котел с верхним сжиганием топлива

Как можно надеть рубашку на цилиндрическую топку

На утепление корпуса возьмите ту же базальтовую вату большой плотности и крашеный металл – на облицовку. Осталось решить главный вопрос – как в домашних условиях согнуть металл под цилиндрическую топку, чтобы сделать водяную рубашку. Варианты выхода из ситуации отражены на схеме – если вальцов поблизости нет, обшивка выполняется из сегментов в виде многогранника или же просто квадратного сечения.

Совет. Возможно, вам удастся отыскать трубу большего диаметра и надеть ее на топливник, но тогда вес отопителя выйдет довольно внушительным, а прогреваться он будет долго.

Делаем котел с верхним сжиганием топлива

Сборка ТТ-котла продолжительного верхнего горения производится так:

  1. Приварите внутри основной трубы полочки для колосников и поставьте днище. Сделайте вырезы под дверцы и дымоходное отверстие. Смастерите решетку и вставьте ее на место.
  2. Изготовьте по чертежу «блин» с отверстием посередине, куда вставьте и обварите воздушную трубу. Вырежьте верхнюю крышку агрегата с проемом для трубы, после чего установите груз внутрь топки. Поставьте крышку и закрепите ее сваркой.
  3. Сделайте обшивку водяной рубашки и приварите ее таким же образом, как описывается в предыдущем разделе. По той же технологии соберите дверцы.
  4. Установите все патрубки, выполните утепление и облицовку котла.
Делаем котел с верхним сжиганием топлива

Особенности твердотопливных котлов

Котел длительного горения на дровах с водяным контуром представляет собой отопительный прибор, способный обогревать помещения практически любой площади – в продаже присутствуют мощные образцы, рассчитанные на высокую нагрузку. В качестве топлива используются классические дрова, евродрова, пеллеты и уголь. Представленное горючее обладает неплохой теплотворностью.

Особенности твердотопливных котлов

Твердотопливные котлы длительного горения оснащаются водяными контурами, представляющими собой выносливые жаротрубные теплообменники. В качестве материалов для их изготовления служат чугун и сталь. Первый вариант более предпочтителен, так как чугун обладает устойчивостью к тепловым перегрузкам и стойкостью к воздействию коррозии. К водяным контурам подключаются открытые и закрытые системы отопления.

Особенности твердотопливных котлов

Самое противное, что подкладыванием дров приходится заниматься и ночью, чтобы не проснуться к утру в остывшем доме.

Особенности твердотопливных котлов

В некоторых твердотопливных котлах с водяными контурами, не отличающихся длительным горением, предусмотрены небольшие ТЭНы для поддержания температуры теплоносителя. С виду безупречная схема огорчает тем, что электроэнергия в нашей стране стоит дорого, поэтому регулярная работа от электросети обернется гигантскими расходами – именно это и является ключевым недостатком электрического отопления.

Особенности твердотопливных котлов

Особенности твердотопливных котлов

Лучшие пиролизные модели

Конструкция таких котлов подразумевает наличие дополнительной камеры для сгорания пиролизного газа, образующегося в процессе сгорания топлива. Ее располагают в верхней части устройства.

Читайте также:  Печка буржуйка своими руками: самодельные печки для гаража и дачи

Имейте в виду! Пиролизным котлам дополнительно нужна электроэнергия, питающая вентилятор, который засасывает воздух, необходимый для поддержания процесса горения.

Цены на такие модели выше в сравнении со стоимостью традиционных котлов, но затраты окупаются сокращением теплопотерь и высоким КПД.

Буржуй-К МОДЕРН-12

Буржуй-К МОДЕРН-12 — усовершенствованная модель твердотопливного котла с повышенной безопасностью, легкостью в применении и длительностью горения.

Лучшие пиролизные модели

Одноконтурное пиролизное устройство отличает высокий коэффициент полезного действия, показатель которого превышает 90 %.

В сравнении с электрическим или твердотопливным котлом является наиболее экономичным вариантом.

В верхней части топочного пространства находится прослойка из шамотного кирпича, в комплексе улучшающая все тепловые показатели.

Котел рекомендуется для использования в помещениях средней и большой площади.

Ключевые параметры:

  • мощность — 12 кВт;
  • рекомендованная площадь отопления — 120 кв. м;
  • КПД — 92 %;
  • вид топлива — уголь, пеллеты, дрова, древесные брикеты, торф;
  • температура теплоносителя (max) — 95 °С;
  • давление воды в контуре (max) — 4,5 бар.

Преимущества

  • долгое время автономной работы;
  • неприхотливость к дровам;
  • регулирование скорости горения;
  • высокий КПД;
  • экономичность.

Недостатки

  • быстро загрязняется сажей и золой;
  • высокая стоимость.

Везувий Эльбрус-10

Везувий Эльбрус-10 — наиболее выгодный вариант обогрева небольшого загороднего дома, оборудованного системой водяного отопления с естественной или принудительной циркуляцией.

Лучшие пиролизные модели

Одноконтурный котел может работать как в открытых, так и закрытых системах отопления.

Он подходит для использования в умеренных и холодных климатических зонах. Работает Эльбрус-10 на твердом топливе разных видов.

В котле предусмотрена возможность установки блока электрических нагревательных элементов. В комплект входят кочерга и совок.

Ключевые параметры:

  • мощность — 10 кВт;
  • рекомендуемая площадь отопления — 100 кв. м;
  • КПД — 85 %;
  • вид топлива — уголь, дрова;
  • температура теплоносителя (max) — 95 °С;
  • давление воды в контуре (max) — 3 бар.

Преимущества

  • хорошая герметичность чугунных дверец;
  • продуманная конструкция теплообменника с удобным доступом к внутренним поверхностям для чистки;
  • универсальное подключение к системе отопления (с левой или правой стороны);
  • базальтовая термоизоляция водяного контура;
  • 8 часов горения на одной закладке топлива.

Недостатки

  • нет блока ТЭН (установка предусмотрена опционально);
  • мощности может быть недостаточно для квадратных метров, заявленных производителем.

Буржуй-К МОДЕРН-24-2К

В двухконтурном котле Буржуй-К МОДЕРН-24-2К применен специальный шамотный камень, обеспечивающий снижение теплопотерь при более эффективном сжигании топлива.

Модель отличает также усиленная внутренняя конструкция с применением огнеупорных материалов и жаропрочной нержавеющей стали.

Лучшие пиролизные модели

Футеровочные элементы легко снимаются, что дает простой доступ для чистки и замены деталей по мере их естественного износа.

При необходимости котел можно оборудовать контурами горячего водоснабжения и термической разгрузки.

Ключевые параметры:

  • мощность — 24 кВт;
  • рекомендуемая площадь отопления — 250 кв. м;
  • КПД — 92 %;
  • вид топлива — уголь, пеллеты, дрова, древесные брикеты, торф;
  • температура теплоносителя (max) — 95 °С;
  • давление воды в контуре (max) — 4,5 бар.

Как подобрать котел по производительности?

Для того, чтобы максимально эффективно использовать котел на твердом и электро топливе, необходимо правильно рассчитать необходимую мощность установки. Она зависит от общей площади отапливаемого помещения.

В точности все расчеты может провести специалист в теплотехнике, но приблизительный вариант для потолков с высотой до 2,7 м составляет:

Как подобрать котел по производительности?
  1. Находите общую площадь всех отапливаемых помещений.
  2. Рассчитывается необходимая мощность оборудования в расчете 1 кВт на 10 м2.
  3. Если вы устанавливаете двухконтурное устройство, то к полученому результату прибавляете от 20 до 30% для горячего водоснабжения.

Что же касается производительности тэнов, то для бытового использования выбирают модели с общей мощностью до 9 кВт.

Поршень твердотопливного котла

Рассмотрим как устроен поршень подробнее.

  1. Внешний кожух, в котором он находится имеет высоту 45 см диаметром 96 мм, он вваривается в крышку котла по центру сверху.
  2. На нем сверху крепятся заслонка и лебедка для троса. Он составляет монолитную конструкцию с баком.
  3. Внутри него две трубы. По зазору между внешним монолитным кожухом и телескопом воздух попадает в камеру выше поршня, обеспечивая сжигание газов. Воздух к дровам поступает через телескоп поршня. Снизу он имеет следующий вид.
Поршень твердотопливного котла

  • Диаметр круга на который навариваются изогнутые листы металла, 6 или 7 дуг или лопастей, равен 36-37 см.
  • Лопасти изготовляют из метала толщиной 3 мм, высота их составляет 5 см. Изогнутость дуг дает эффект завихрения, что обеспечивает прогорание дров. Поверх их по центру размещается шайба с отверстием внутри, ее размер около 15 см. Телескопический механизм поршня показан схематически ниже.

Точками показаны уступы посредством которых реализуется ее телескопические свойства. На внешней кожуховой трубе, внутри ее снизу делаются уступы, путем наваривания металлических дуг, которые не дают опуститься второй трубе, на которой сверху с внешней стороны делаются такие же уступы.

Поршень твердотопливного котла

Аналогичный принцип реализован между второй и третьей трубами. Диаметры средней и внутренней труб соответственно 76 и 50 мм, высота у них одна – 40 см. Со средней отрезается кусок высотой 6 см, он приваривается к нижней части поршня с дугами. В этом маленьком отрезке делаются отверстия и с помощью прута делается зацеп самой тонкого внутреннего звена телескопа, который потом приваривает к нижней части тоже.

Читайте также:  Буржуйки для дачи, характеристики, цена, монтаж печи долгого сгорания

Решаем проблему конденсата

Логичное решение проблемы слишком холодной воды на обратке — добавить горячую с подачи. Реализуется это при помощи перемычки и установленного на отводе регулируемого трехходового смесительного клапана. Клапан должен быть смесительного типа: при достижении выставленной температуры, он плавно начинает сдвигать клапана в двух подключенных трубах. Таким образом получается постепенное и плавное изменение температуры.

Обвязка теплоаккумулятора: добавочный контур для подмеса теплой воды в обратку

Холодная вода в обратном трубопроводе появляется в нескольких случаях: при разгоне котла, когда вода в теплоаккумуляторе сильно остыла (после простоя), а котел в работе. Давайте рассмотрим, как работает эта схема подключения аккумулятора тепла в обоих случаях. Движение теплоносителя показано на иллюстрациях ниже.

Пока котел не разогрелся, теплоноситель совсем холодный. В этом случае трехходовой клапан перекрывает поток теплоносителя на ТА и он движется по малому кругу (рисунок внизу, верхняя левая картинка). Прогрев происходит быстро, так как воды мало, время, образования конденсата минимально. На рисунке принято, что трехходовой клапан настроен на 55°C. Пока вода в малом круге не достигнет этой температуры, она так и циркулирует в нем.

Когда теплоноситель в малом кольце разогревается до 55°C, клапан сдвигает заслонки, включается в работу теплоаккумулятор для отопления. В этом случае одновременно идут три потока (правый рисунок в верхнем ряду):

  • малый, как на первой картинке;
  • часть теплоносителя идет на ТА через клапан;
  • из ТА по обратке, через клапан, на насос и в теплообменник котла (третий круг).

В таком положении все находится до тех пор, пока теплоноситель в баке не прогреется до выставленной температуры (в данном случае до 55°C).

Как работает трехходовой смесительный клапан в схеме с ТА

Когда температура в баке достигает 55°C, трехходовой клапан отсекает подмес. Жидкость движется по большому кругу (нижний рисунок):

  • подача — не заходя на клапан — в ТА;
  • обратный поток — через клапан, на насос, в котел.

В таком состоянии все работает до тех пор, пока горит топливо. Чтобы обвязка теплоаккумулятора была завершенной, добавим контролирующие элементы — в трубопровод подачи устанавливается группа безопасности: манометр, предохранительный (аварийный) клапан сброса давления, автоматический воздухоотводчик. Для установки аварийного клапана, в некоторых котлах есть специальные штуцера. В противном случае аварийный клапан ставят с остальными компонентами сразу на выходе котла — до первого ответвления.

Окончательный вид обвязки ТА со стороны котла (группа безопасности не нарисована, стоит на подаче после котла)

Еще устанавливается расширительный бак мембранного типа. Он будет принимать в себя лишнюю воду по мере расширения (при нагреве жидкости увеличиваются в объеме). Теплоаккумулятор для отопления к котлу мы подключили. На этом обвязка теплоаккумулятора со стороны котла окончена.

Закрытая система с двумя котлами

Такая схема предусматривает параллельное подключение двух котлов . При этом востребованной становится группа безопасности. Также вместо открытого расширительного бака в специальном помещении устанавливается закрытый мембранный.

Группа безопасности состоит из:

  1. Клапана для стравливания воздуха.
  2. Предохранительного клапана для снижения давления.
  3. Манометра.

Согласно многим видео эту обвязку делают по такой схеме:

  1. Устанавливают на выходы теплообменников обоих котлов отсекающие краны.
  2. На подающую линию, которая отходит от , устанавливают своими руками группу безопасности. Расстояние между ней и клапаном может быть небольшим.
  3. Соединяют подающие трубы обоих котлов. При этом перед соединением в линию, которая отходит от твердотопливного котла для дома, врезают перемычку (для организации малого круга). Место врезки может находиться на расстоянии 1-2 м от котла. На небольшом расстоянии от перемычки ставят обратной лепестковый клапан. Если дровяной котел перестанет работать, теплоноситель под давлением, созданным газовым работающим от баллона агрегатом, не сможет двигаться по подающей линии в сторону твердотопливного устройства.
  4. Подающую линию соединяют с радиаторами отопления, находящимися в разных помещениях и на разных расстояниях друг от друга.
  5. Монтируют обратную линию. Она должна находиться между батареями и котлами. В одном месте ее разделяют на две трубы. Одна из них будет подходить к газовому котлу. На ней перед агрегатом ставят обратной пружинный клапан . Другая труба должна подходить к твердотопливному котлу. К ней подключают вышеупомянутую перемычку. Для подключения используют трехходовой клапан.
  6. Перед разветвлением обратной линии стоит поставить мембранный бак и циркуляционный насос.

Подобная схема может быть использована в ситуации, когда монтируются универсальные