Мастерим котел длительного горения своими руками

Котел на дровах можно использовать в качестве основного устройства обогрева. Для домов, находящихся в тех районах, где отсутствует централизованная подача природного газа и электроэнергии, такой выбор будет оптимальным. Если сделать котел длительного горения на дровах своими руками, можно сэкономить средства. Он поможет поддерживать необходимый температурный режим в помещении без частой загрузки топлива.

Котел длительного горения — прибор отопления, в котором в качестве топливного ресурса используются дрова.

Устройство самодельного котла длительного горения

Дровяной агрегат с водяным контуром, имеющий высокий КПД, можно сделать своими руками. Изготавливаются котлы по двум технологиям — «булерьян» и «Стропува». Сложность самостоятельного создания установки, работающей по принципу Stropuva, обуславливает небольшую распространенность таких котлов.

Большинство агрегатов для обогрева частных домовладений конструируются по технологии «булерьян». Аппарат состоит из корпуса, внутри которого размещены 2 камеры. В одной из них тлеет топливо, а во второй дожигается газ, поступающий из первой зоны.

Люк для закладки энергоносителя делается в верхней части устройства. Вся нижняя зона — это камера, в которую загружают дрова. Вверху аппарата размещается патрубок для прикрепления дымохода. Внизу имеется зольник для отходов. Отсек их сбора не играет роль поддувала. В этом заключается отличие таких котлов от классических печей. Зольник закрывается герметично, а необходимый для горения воздух поступает через камеру, расположенную в верхней части и выполняющей роль рекуператора.

Объем кислородного потока регулируется заслонкой, размещенной вверху воздушной камеры. По мере тления топливо медленно оседает вниз одновременно с распределителем и обеспечивает непрерывную подачу воздуха в область сгорания энергоносителя. При закладке дров нужно потянуть вверх этот узел, возвращая его в начальное положение.

Благодаря полному сжиганию в окружающую среду поступает малое количество вредных веществ.

Устройство самодельного котла на дровах.

Основными частями устройства являются:

• топочная зона;
• камера дожига газов;
• зольник;
• дымоотвод.

Все конструктивные узлы находятся в корпусе, для изготовления которого можно использовать старый большой газовый баллон или металлический лист толщиной 5-6 мм.

В котле присутствует большой отсек для закладки энергоносителя. От размера загрузочного отделения зависит длительность работы оборудования без дозаправки дровами или углем.

Строим классический котел

Печь длительного горения
Начинать изготовление котла необходимо с расчетов и выполнения чертежей, схем или, как минимум, эскизов. Расчеты позволяют определить необходимую мощность агрегата, а значит, выявить такие важные параметры, как объем топки, площадь теплообменника, объем разовой загрузки и т. п. Чертежи можно найти в сети или отчертить самостоятельно. Для создания простейшей конструкции может быть достаточно небольшого эскиза.

Оптимальный вариант — изготовление классического котла. Ведь разработать без наличия опыта и навыков эффективный и надежный пиролизный котел крайне сложно. Основой корпуса агрегата может быть труба или сварная конструкция из листовой стали. Все зависит от наличия возможностей и разработанного проекта.

Работа проводится в несколько этапов:

• Сваривание корпуса.
• Изготовление воздухораспределителя. С этой целью в верхней части приваривается небольшой кусок трубы с заслонкой для регулировки подачи воздуха в топку. В нижней части распределителя можно дополнительно установить крыльчатку.
• Формирование зольника и топки, установка дверок и другой фурнитуры.
• Установка крышки в верхней части корпуса.
• Монтаж готового котла на бетонный фундамент.
• Подключение к водяному контуру.
• Разгонная топка.

Если конструкция выполнена правильно, и не было ошибок при подключении агрегата к топливной сети, разгонная топка проходит без проблем. Это означает, что котел можно эксплуатировать без опаски.

Разгонная топка

Самодельный с листовой стали
Топить котел первый раз необходимо до наступления отопительного сезона — в случае обнаружения ошибок будет время на их исправление. Подобный агрегат способен работать на любом виде твердого топлива. Выбираем тот, который планируется использовать постоянно. Загрузка топлива выполняется через верхнюю крышку корпуса. Топка должна быть заполнена до уровня дымовой трубы. Для лучшего горения можно сбрызнуть загрузку специальной жидкостью для розжига.

По окончании загрузки крышка закрывается, и возвращается на место регулятор воздухоподачи. Один из недостатков подобной конструкции состоит в том, что снять верхнюю крышку, не убирая воздухорегулятор, невозможно.

Розжиг осуществляется через открытую воздушную заслонку с помощью горящей лучины. До тех пор пока топливо не начнет уверенно тлеть, заслонка должна оставаться открытой. Затем она немного прикрывается. При снижении скорости горения до недостаточного для эффективной работы уровня заслонку можно немного приоткрыть. При разгонной топке топливо в котле должно полностью прогореть.

Разновидности оборудования

В домашних условиях могут быть сконструированы и собраны несколько видов котлов.
Наиболее распространенными конструкциями являются:

• шахтные;
• пиролизные;
• бубафоня;
• булерьян.

Наиболее распространенной разновидностью является шахтный котел.
Первая разновидность работает за счет нижнего сжигания топлива. Основа котла — вместительная камера, в которую загружаются дрова или уголь. Пламя находится не в отделении для закладки энергоносителя, а в соседнем отсеке, где размещается теплообменник из жаропрочного материала.

Пиролизный аппарат отличается наличием двух камер, в которых идет горение. В первой происходит температурное разложение энергоносителя при небольшом количестве кислорода. В результате образуется горючий газ, поступающий в камеру дожигания. В нее подается дополнительный объем воздуха.

В процессе горения выделяется большое количество энергии, которая принимается водой, циркулирующей в системе отопления. Существуют разные аппараты, отличающиеся расположением основных конструктивных компонентов.

Котел булерьян — конвекционная печь. Устройства оснащаются мощными теплообменниками, которые позволяют быстро прогреть помещение большой площади. Эти котлы могут функционировать на одной загрузке энергоносителя около 10-12 часов. Объем камеры сгорания в них небольшой.

Бубафоня — печь, модифицированная в водогрейный котел. Особенность аппарата — подача кислорода для сжигания топлива сверху под действием прижимного поршня.

Принцип работы, достоинства и недостатки

Классическая модель твердотопливного котла может работать на одной закладке на протяжении 6-7 часов. Если через указанный промежуток времени не добавить в топку энергоноситель, температура начинает снижаться.

Агрегаты рассчитаны на 24-48 часов работы с полной загрузкой. Секрет длительного автономного функционирования заключается в схеме котла, предусматривающей наличие у него 2 камер. Первая предназначена для сжигания топлива при недостатке воздуха, а во второй происходит горение газов, выделившихся в процессе термического разложения дров.

Из-за крупных размеров рекомендуется устанавливать котлы в больших домах для создания оптимального микроклимата. Обогрев маленького помещения таким аппаратом будет экономически невыгодным.

Главным достоинством котлов длительного хранения является высокий КПД.

Преимуществами эксплуатации самодельных агрегатов являются:

• высокий показатель КПД, который может достигать 95%;
• автономность функционирования отопительной системы;
• экономичность;
• высокая надежность и долговечность;
• доступность энергоносителей;
• экологичность;
• способность функционировать на любой разновидности твердого энергоносителя.

Помимо преимуществ у таких установок имеется ряд недостатков, которые следует учитывать.

Основными среди минусов являются:

• громоздкость котла на твердом топливе длительного горения;
• сложность проведения монтажных операций;
• необходимость отведения для установки агрегата специального помещения и регулярной чистки зольника.

Устройство можно не покупать. При наличии соответствующих знаний и умений оно изготавливается самостоятельно.

Пиролизные котлы

Принцип действия данных теплогенераторов основан на раздельном сжигании в двух камерах, сообщающихся между собой через форсунку из огнеупорного кирпича. В первичной камере, расположенной сверху, тлеют дрова при ограниченной подаче воздуха вентилятором. В результате происходит процесс пиролиза, иначе – газификации, при котором выделяется смесь горючих газов. Она перемещается во вторую камеру, где и дожигается при поступлении вторичного воздуха. Рабочая схема пиролизного котла, работающего на твердом топливе, выглядит следующим образом:

Дымовые газы из вторичной топки попадают в жаротрубный теплообменник в виде вертикальных газоходов, окруженных водяной рубашкой. Там они остывают, передавая тепло воде, и покидают котел через дымоходный патрубок. Производительностью вентилятора управляет электронный блок – контроллер, ориентируясь на показания датчиков давления и температуры.

В целом теплогенератор имеет неплохие показатели эффективности – порядка 80%, но при этом агрегат существенно дороже классического. Кроме того, котел показывает высокий КПД только при работе на сухих дровах, хотя это утверждение справедливо и для других твердотопливных агрегатов.

Как сделать котел длительного горения своими руками

Отправной точкой в изготовлении отопительного оборудования является выбор типа установки и разработка чертежей. Чтобы можно было эксплуатировать систему на разных видах твердого горючего, топочную камеру агрегата делают из жаропрочной легированной стали или бесшовной металлической трубы марки 20.

Сделать конструкцию котла в домашних условиях несложно.

Если для конструирования основной камеры применяется старый газовый баллон, то продолжительность работы агрегата на одной загрузке топлива может составлять 10-12 часов. Это связано с небольшим объемом камеры горения. Поэтому для увеличения времени функционирования котла предпочтительней изготавливать основной отсек устройства из пары баллонов, предварительно обрезав их с двух сторон и сварив между собой в единое целое.

При конструировании агрегата своими руками нужно обеспечить герметичное закрытие дверцы зольника путем уплотнения с помощью асбестового шнура, чтобы предотвратить просачивание дополнительных порций воздуха внутрь камеры горения. Если в устройстве предусмотрено наличие еще одной дверцы для дозагрузки горючего, то ее также нужно герметизировать.

Общий обзор котлов доступной конструкции

Особенность конструкции котлов с верхним горением – подвод воздуха к месту горения с помощью телескопической трубы. Сделать подобный дровяной агрегат своими руками – задача не из простых даже для опытных мастеров. По этой причине в большинстве случаев самодельные твердотопливные котлы длительного горения имеют традиционное нижнее горение, а длительность работы агрегата достигается за счет увеличенного объема топлива и подключения автоматических регуляторов, которые можно приобрести отдельно и установить на любой котел. Топливо в такой агрегат загружается через верхний люк, а для поджога предназначен нижний люк, через который также вычищают продукты горения.

В топливную камеру воздух подается через поддувало и колосники, с помощью дверки поддувальной камеры регулируют подачу воздуха и силу горения. В зависимости от конструкции агрегаты изготавливают из листовой стали толщиной 3–5 мм или же из труб диаметром как минимум 300 мм. Сталь подойдет обычная, но лучше приобретать жаростойкую или же использовать двойной слой материала. Роль теплообменника могут выполнять как сами стенки, так и регистры, либо комбинация того, и другого.

Главная задача при создании такого агрегата своими руками – обеспечить наибольшую площадь контакта топлива с поверхностью теплообменника, за счет чего и повышается КПД.

Простота конструкции обеспечивается тем, что водяной контур контактирует непосредственно с пламенем. Однако следует учитывать, что в дымоход все же будет улетать большое количество тепла, поэтому дополнительно можно создать водонагревательный аппарат. Для его обустройства нужны две трубы разного диаметра и немного листовой стали. Труба побольше будет служить контейнером для воды, а труба диаметром поменьше будет выполнять роль дымохода и нагревательного элемента.

Дровяной котел шахтного типа – более сложный для исполнения своими руками, однако отличается высоким КПД. Такие агрегаты состоят из двух камер – первая служит отсеком для загрузки топлива, а вторая, расположенная сбоку, содержит теплообменник. Когда топливо поджигается в соседней камере, пламя и горячие газы за счет тяги поступают в камеру с регистром и нагревают теплоноситель внутри труб. Поскольку дым проходит долгий путь от места горения до выхода в атмосферу, он практически полностью отдает тепло регистру.

Что для этого нужно

Для создания котла своими руками нужно приготовить набор инструментов.

В процессе работы понадобятся:

• сварочный аппарат;
• приспособления для металлообработки;
• электродрель;
• уровень;
• рулетка;
• линейка;
• маркер для нанесения разметки;
• болгарка.

Для изготовления котла длительного горения нужен сварочный аппарат.
Мастеру будут необходимы средства индивидуальной защиты в виде перчаток и очков.

Дополнительно потребуется заранее приготовить нужные для конструирования котлового оборудования материалы:

• 1 или 2 старых газовых баллона;
• листовую сталь толщиной 4-5 мм;
• асбестовый шнур для герметизации дверей отсеков;
• трубу металлическую Ø 60 мм;
• петли и дверные ручки;
• уголок стальной;
• базальтовое волокно в качестве теплоизоляционного изолирующего слоя.

Приступать к разработке и сборке агрегата можно людям, умеющим пользоваться сваркой и приспособлениями, предназначенными для металлообработки.

Сложно, но выполнимо – горение топлива сверху вниз

Даже на примере обычной спички вы сами можете убедиться в эффективности горения сверху вниз. Спичка в вертикальном положении с пламенем внизу выделяет тепло, которого хватит, чтобы нагреть градусник до 60 °С. Если же спичку перевернуть, за счет долгого горения градусник можно нагреть до 120 °С. В масштабах отопительного котла этот принцип обеспечивает равномерное и длительное горение топлива, однако в этом случае обязательно нужна водяная рубашка, которая охватит всю поверхность топочной камеры. Регистры в подобной конструкции не обязательны, однако их наличие добавит 5–10 % к общему КПД котла.

Чтобы изготовить такой дровяной котел своими руками, вам понадобится мощная болгарка для резки металла и еще одна для выполнения шлифовальных работ. Впрочем, металл лучше порезать при покупке на металлобазе, поскольку при резке болгаркой высока вероятность перегреть материал в месте реза, из-за чего он станет слишком хрупким. Также нужен хороший сварочный аппарат. Листовой металл выбирайте толщиной минимум 4 мм, желательно жаростойкий. Понадобится и несколько труб, одна диаметром 300 мм и длиной метра полтора-два с толщиной стенок 3–4 мм и трубы с диаметром 60 мм и 100 мм – первая для распределителя воздуха, вторая для дымохода.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Процесс конструирования котла состоит из нескольких этапов.

Основными среди них являются:

1. Разметка корпуса и его сборка.
2. Изготовление дымоотвода и его патрубка.
3. Конструирование отсека — приемника золы.
4. Подготовка устройства подачи воздуха.
5. Сборка теплообменника.
6. Установка агрегата.

Изготовление котла проходит в несколько этапов.
От точности проведения работ на каждом этапе зависит результат. Если все операции выполнены в соответствии с составленными чертежами, то это гарантирует безопасную и длительную эксплуатацию устройства.

Перед установкой оборудования и подключением его к отопительной системе проводится проверка его работоспособности на улице. При этом к патрубку дымоотвода присоединяется временная труба.

Инструкция по эксплуатации: схемы и чертежи

Прежде чем начать работы, подготавливается проект ТТ-котла и составляются чертежи и эскизы отдельных элементов устройства. Перед конструированием агрегата определяются с местом расположением зоны дожига газов. Она может находиться как в верхней, так и в нижней части.

В первом случае продукты тления топлива направляются в область дожигания под действием естественных сил, а во втором — путем использования дополнительного устройства для нагнетания воздушного потока.

Чертеж котла длительного горения на дровах.

Отопители, имеющие нижнее расположение камеры дожига, являются конструктивно сложными агрегатами и требуют монтажа дополнительной оснастки. Поэтому чаще всего самостоятельно проектируются устройства с верхней зоной догорания газов.

Альтернативные варианты – газогенерация и пеллеты

К котлам длительного горения можно отнести и пиролизные агрегаты, а также котлы, работающие на пеллетах. Пиролизные (газогенераторные) котлы загружают дровами раз в 8–12 часов. Поначалу происходит стартовый розжиг топлива, чтобы внутри котла температура достигла отметки 800 °С. При такой температуре становится возможной газогенерация – с помощью задвижек устанавливается нужный режим, а именно ограничивается доступ кислорода к горящим дровам. В результате выделяется древесный газ, который и сгорает в специальной камере, а уже затем происходит сгорание древесного угля. Золы и сажи образуется минимальное количество. КПД газогенераторных котлов – около 85 %.

Главное достоинство пиролизных агрегатов – экономичное потребление топлива. Благодаря этому отопительный сезон обойдется вам в два-три раза дешевле, чем обычно – так и окупается высокая стоимость подобных устройств. Однако с другой проблемой придется бороться постоянно – дровяной котел подобного типа эффективно работает только на очень сухом топливе или чистом угле.

Пеллетные котлы с автоматической подачей топлива могут работать бесконечно долго, главное, чтобы рядом был нужный объем топлива. Строение таких агрегатов практически не отличается от обычных твердотопливных котлов, за исключением автоматической подачи топлива. Бытовые котлы имеют контейнер, куда и засыпают пеллеты – одной загрузки бывает достаточно на несколько суток. В целом на обслуживание агрегата в неделю уйдет около 20 минут – этого достаточно, чтобы выносить изредка золу и подсыпать топливо в бункер.

Какие правила безопасности необходимо соблюдать

При изготовлении самодельных установок нужно соблюдать требования противопожарной безопасности.
К ним относятся:

1. Контроль терморежима внутри аппарата.
2. Запрет на хранение поблизости от котла легковоспламеняющихся материалов.
3. Организация качественной системы циркуляции воздуха в котельной.

Обязательным требованием противопожарной безопасности является установка устройства в отдельном помещении.

Как проверить котел перед запуском

В соответствии с требованиями санитарных норм и правил (СНИП), перед осуществлением пуска котла должна быть проведена гидропроверка его и системы обогрева, подключенной к агрегату, на протяжении 24 часов.

Для этого:

1. Открывают все краны.
2. Магистраль заполняют водой.
3. Давление в отопительной системе поднимают до показателя 1,3 бар.

Использование процедуры позволяет убедиться в отсутствии протечек. В процессе проверки контролируют состояние резьбовых и сварных стыков. На протяжении суток давление в системе не должно колебаться. При выявлении неполадок или протечек котел отсоединяется от магистральных трубопроводов. Проводятся мероприятия по устранению неисправностей.

Полезные советы и рекомендации

Чтобы отопитель работал длительное время без проблем, следует придерживаться некоторых рекомендаций:

1. Оборудование устанавливается на жесткое основание из бетона. Это устраняет проседание и помогает избежать ослабления соединений между агрегатом и магистральными трубопроводами системы отопления.
2. При использовании самодельных дверей для топочного и зольного отсеков необходимо обеспечить герметичность после их закрывании. Это способствует повышению эффективности сжигания топлива.
3. Перекачивающий теплоноситель-насос монтируется на обратке. При такой установке он функционирует в облегченном режиме, что позволит ему служить 6 лет и более.
4. Для исключения теплопотерь через дымоотвод его нужно оборудовать заслонкой.

Не рекомендуется использовать в качестве энергоносителей низкосортное горючее. Оно провоцирует появление задымления, формирует зольные и угольные наслоения на внутренних конструктивных элементах агрегата.