Экономные твердотопливные котлы длительного горения: как сделать своими руками

Как сделать своими руками котел твердотопливный длительного горения: чертежи

Иногда целесообразно сделать своими руками котел твердотопливный длительного горения: чертежи и схемы есть в свободном доступе. Умение обращаться с инструментом и умелые руки оказывают хорошую услугу при строительстве собственного дома или дачи.

Там всегда есть необходимость сооружения какой-либо конструкции самостоятельно. Ведь это значительно удешевляет любую затею. Не исключение и отопительные агрегаты. В старые времена люди нанимали печника для кладки кирпичных печей.

Сегодня наиболее востребованными стали котлы на твердом топливе длительного горения.

Твердотопливный котел длительного горения вполне реально сделать самостоятельно

Твердое органическое топливо является самым древним источником энергии для человечества. Отказаться от него полностью, даже в современном мире, невозможно. Тем более, что кроме дров и каменного угля сегодня появилось множество других видов горючих твердых веществ:

брикеты из торфа – высушенный и спрессованный торф выделяет много тепла при сгорании;
брикеты из отходов деревообрабатывающего производства – сжатые опилки, стружка и кора деревьев;
березовый уголь – такой же, как для мангала;
переработанный мусор со свалок;
топливные отопительные гранулы – мелкое топливо, полученное прессованием опилок. Могут подаваться автоматически;
обычные сухие опилки.

Различные варианты сырья для использования в твердотопливных котлах

Ясно, что все это топливо получено путем переработки различных отходов, что решает проблему утилизации на предприятиях и идет в русле «зеленой» экономики.

В результате деятельности человека образуется колоссальное количество отходов, которые могут быть преобразованы в высокоэнергетическое топливо, что и обусловило появление на рынке котлов отопления на твердом топливе длительного горения.

В отличии от обычных печей, эти агрегаты работают не на сгорании самого топлива, а на его расщеплении в результате нагревания. В рабочей камере таких котлов сгорают газообразные продукты распада твердого топлива.

Такая схема работы является в несколько раз более эффективной, чем обычное сжигание органического топлива. Пиролизный газ, отдает большое количество энергии.

Принцип работы твердотопливного котла длительного горения

Устройство такой газогенераторной установки не очень сложное. Можно даже соорудить своими руками котел твердотопливный длительного горения. Чертеж простейшего варианта выглядит следующим образом:

Медленное тление твердого топлива происходит в нижней камере. Оно достигается регулировкой подачи воздуха в поддувало. Выделяемый газ интенсивно горит в верхней камере и нагревает теплоноситель.

Схема системы отопления частного дома с использованием твердотопливного котла

Котлы на твердом топливе длительного горения могут быть незаменимы в частных домах, в хозяйственных сооружениях, гаражах и теплицах. Особенно они будут выгодны там, где имеется крупное деревоперерабатывающее производство, так как отходы на таких предприятиях отдают практически бесплатно.

Необходимы эти агрегаты и в местностях, где бывают регулярные перебои с газоснабжением. У таких установок есть много преимуществ, но существует и один важный недостаток – очень высокая стоимость. Именно поэтому сегодня актуально изготовление своими руками котлов твердотопливных длительного горения.

Чертежи для этого можно использовать разной степени сложности. Это зависит от уровня мастерства.

Как сделать своими руками котел твердотопливный длительного горения: чертежи и схемы

Перед тем, как начать изготовление котла, необходимо определиться с его конструкцией. Ее выбор зависит от назначения агрегата. Если он предназначен для отопления небольшого хозяйственного помещения, гаража или дачного домика, то делать в нем водяной контур не обязательно.

Обогрев такого помещения будет происходить непосредственно от поверхности котла, путем конвекции воздушных масс в помещении, как от печи. Для большей эффективности можно устроить принудительное обдувание агрегата воздухом при помощи вентилятора.

При наличии системы жидкостного отопления в помещении, необходимо предусмотреть устройство в котле контура в виде змеевика из трубы или другой аналогичной конструкции.

Схема подключения твердотопливного котла к системе отопления

Выбор варианта зависит и от типа твердого топлива, которое нужно будет использовать.

Для отопления обычными дровами требуется увеличенный объем топки, а для применения мелких топливных гранул можно устроить специальную емкость, из которой гранулированное топливо подается в котел автоматически.

Материал изготовления

Пиролизные котлы характеризуются повышенной температурой рабочей зоны. В камере газификации горения не происходит, однако обратный поток тепла способен разогревать стенки до 500–600 °С. Наибольшему температурному воздействию подвергается низ газогенераторного отсека — именно эта часть контактирует с воспламеняющимися газами и испытывает серьёзную термическую нагрузку. Рекомендуется низ камеры закладки выполнять в виде чугунного колосника или специального огнеупорного изделия с тонкой прорезью либо рядом небольших отверстий.

Основная трудность в самостоятельном изготовлении котловой техники заключается в выборе подходящей марки стали, которая поддаётся обработке в домашних условиях без специального оборудования. Наиболее пригодными в этом плане считаются стали аустенитного и аустенито-ферритного класса с умеренным содержанием хрома и никеля. Примерами марок таких сталей можно назвать 12Х18Н9Т, 08Х22Н6Т или AISI 304.

Технология сварки таких металлов признаётся умеренно сложной, но воспроизводимой в кустарных условиях с применением дуговой сварки покрытыми электродами без защитной среды. Основным фактором, ухудшающим качество сварной конструкции, считается образование горячих и холодных трещин, обусловленное высокой разницей температур на относительно малом линейном участке металлического изделия.

Для устранения негативных факторов термического воздействия используют следующие технологические приёмы:

Нарезка деталей с плавной подачей режущего инструмента, чем исключается перегрев кромок.
Ограничение плотности сварочного тока на 20–25% по сравнению с конструкционной сталью, сварка в мягких режимах.
Ограничение температуры сварочной ванны, выполнение многопроходного шва с высокой скоростью без боковых колебаний.
Правильная разделка соединяемых кромок согласно ГОСТ 5264 и их зачистка металлической щёткой.
Подкладка под изнанку шва металлического теплоотвода, поковка шва в процессе остывания.

И, конечно же, следует сделать правильный выбор содержания легирующих добавок в стержне электрода, чтобы обеспечить содержание феррита в структуре шва порядка 5–8%. К использованию рекомендованы электроды марок ЦТ-15 и ЦТ-16, а также специальные электроды 6816 MoLC или ROST 1913.

После сваривания конструкций рекомендуется их первичный отжиг при температуре не менее 700 °С в течение 2,5–3 часов. Достаточно загрузить внутренность сваренного корпуса каменным углём и разжечь горючее, обеспечив слабый принудительный поддув. Перед проведением отжига желательно протравить сварочные швы специальной пастой, соответствующей используемой марке стали.

Определение с параметрами проекта

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

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

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

Для поддержания работы обычного котла лучше иметь рядом достаточный запас дров

Разные конструкции

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

Схема типичного котла этого класса

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

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

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

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

Пиролизный котел

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

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

Пеллетный котел

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

Теплообменник для подогрева воды

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

Чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками

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

Принципиальная схема котла

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

Чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками

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

Конструкторскую документацию можно создать без соблюдения стандартов

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

При удалении большого количества ржавчины перед окраской может понадобиться респиратор

Полезные советы

Очень важно учитывать рекомендации специалистов, чтобы смастерить шахтные котлы длительного нижнего горения. Их чертежи и схемы помогут новичкам избежать большинства ошибок и выполнить работу максимально быстро

Советы профессионалов:

Лучше всего смастерить устройство, которое будет работать на любом виде топлива. Для этого нужно использовать жаропрочные элементы, выполненные из легированной стали.
Перед установкой котла в помещении рекомендуется выполнить пробный запуск устройства на улице. Для этого нужно соорудить временный дымоход, который потом легко можно будет снять

Если всё будет работать правильно, то можно смело переносить изделие на выбранное место.
Очень важно сделать максимально большую камеру сгорания топлива, так как это обеспечит длительную работу котла без необходимости пополнения сырьём. Если в качестве этого узла используется пустой газовый баллон, то топлива в нём хватит только на 10 часов

Для того чтобы продлить работу устройства, можно поставить ещё одну такую же ёмкость.
Для максимально плотного закрытия дверцы зольной камеры нужно её герметизировать при помощи асбестового шнура.
В качестве основного топлива можно использовать: бурый и каменный уголь, дрова, пеллеты, брикеты, опилки, сланцы с торфом. Любой другой вид сырья будет малоэффективным.

Пошаговая инструкция по изготовлению своими руками

В агрегатах с нижним отсеком для дожига требуется подключать автоматику, устанавливать вентилятор для температурного регулирования. Из-за этого их сложнее собирать самостоятельно.

Изготовить оборудование с верхней камерой быстрее, проще.

Пошаговая инструкция:

Для корпуса потребуются 2 трубы диаметром 130 и 150 см. Одну необходимо вложить в другую, сварить с помощью уголка 25х25 мм. Внутреннее пространство послужит теплообменником и патрубками будет подсоединяться к отопительной системе.
Вырезать круг диаметром 45 см и приварить его к днищу.
Внизу получившейся бочки сделать прямоугольник для дверцы зольника размером 15х10 см.
Прикрепить створку, задвижку.
Выше вырезать отверстие для дверцы топки. Установить ее.
Прикрепить колосники.
Сделать патрубок вверху. Он служит для отвода угарного газа в дымоход.
Оборудовать крышку. Вырезать круг из металла, в центре сделать отверстие. В него вставить трубу, приварить с двух сторон. Снизу заготовки прикрепить уголки. Они будут распределять воздух. Сверху приварить петлю, которая станет ручкой для этой заслонки.
Присоединить распределитель к корпусу топливника вместо крышки.

Пример пошагового изготовления самодельного агрегата.

Для сборки отопителя используют пустой газовый баллон. Он станет корпусом.

Лучшие котлы на угле длительного горения со стальным теплообменником

Котлы длительного горения со стальным теплообменником не так требовательны к влажности дров и фракции угля. Устройство котла длительного горения имеет свои особенности, которые во многом схожи с чугунным, но имеют ряд отличий.

Буржуй-К Стандарт-10

Высокоэффективный прибор длительного сгорания топлива, в качестве которого может быть использован уголь, антрацит, дрова или брикеты. Работа котла основана на принципе пиролиза, когда из топлива выделяется газ и затем сжигается. Для выработки тепла уголь предварительно просушивается в специальной камере, затем медленно сжигается без кислорода, полученный пиролизный газ в дальнейшем тоже сжигается.

Буржуй-К Стандарт-10

Технические характеристики:

Габариты – 780х380х650 мм
Вес – 180 кг
Максимальная температура отопления – 85°С
Отапливаемая площадь – до 100 кв.м
Не рекомендуется использование антифриза
Теплообменник – стальной
Максимальное давление в системе – 4,0 бар
Диаметр дымохода – 130 мм
КПД – 85%
Максимальная полезная мощность – 10 кВт.

Из преимуществ данной модели котла отмети полное сгорание угля с минимальным образованием золы и сажи, энергетическая независимость от электричества, горение до 12 часов, две камеры сжигания и минимальный расход топлива с высокой эффективностью котла.

Средняя стоимость агрегата составит 54000 рублей.

Буржуй-К Модерн-12

Правильная эксплуатация Буржуй-К Модерн-12 позволит достичь максимального КПД, который может держаться в диапазоне от 82 до 92%. Среднее время горения составляет от 8-10 часов, что является одним из самых высоких показателей среди твердотопливного оборудования.

Буржуй-К Модерн-12

Рассмотрим технические характеристики прибора:

Габариты – 1070х400х780 мм
Вес – 220 к
Теплообменник – стальной монотермический
Максимальное давление в системе – 4,5 бар
Максимальная температура теплоносителя – 95°С
Антифриз не рекомендуется
Камера сгорания – открытая

Котел энергонезависим, с высокой эффективностью при минимальном потреблении топлива. Производитель гарантирует полное сгорание топлива с небольшим образованием сажи и золы. Камера сжигания облицована шамотным кирпичом, прибор имеет две камеры сгорания, может топиться не только углем, но и другими видами твердого топлива.

Средняя стоимость устройства составляет 74000 рублей.

Bosch Solid 2000 B K 16-1

Практически идеальный представитель семейства от немецкого производителя, предназначенный для отопления жилых или производственных помещений площадью до 450 кв.м включительно. Основное топливо для них – мелкозернистый бурый уголь и дрова. Главная особенность этой модели – вертикальная загрузочная камера, которая заполняется через крышку в верхней части котла. На дне камеры расположена подвижная колосниковая решетка, и для нее же придуман специальный рычаг, расположенный сбоку, чтобы встряхивать решетку.

Bosch Solid 2000 B K 16-1

Технические характеристики:

напольный агрегат с открытой камерой сгорания;
мощность 16 кВт
независим от электричества;
в качестве топлива могут использоваться: дрова, древесные брикеты, уголь, угольные брикеты, кокс;
агрегат одноконтурный, для одновременного нагрева воды не предназначен;
КПД 78 %

По каким критериям выбирать

Многие владельцы частных домов покупают котел по КПД. Угольные агрегаты длительного сгорания обладают эффективностью в пределах 82-87%, в отличие от пиролизных, но последние приборы дороже.

Важные критерии выбора:

Мощность оборудования. Расчет производят из пропорции 1 кВт тепловой энергии на обогрев 10 кв.м площади. Причем рекомендуется добавлять 10-15% на теплопотери, в т.ч. учитывать климатические особенности региона.
Степень автоматизации. Котлы, самостоятельно осуществляющие розжиг и поддерживающие горение, считаются более удобными, но стоят они дороже.
Объем загрузочной камеры. Он должен соответствовать мощности прибора. Считается, что на 1 кВт приходится 3,3-5,1 л объема. Можно сделать расчет самостоятельно: нужные сведения производитель указывает в инструкции.
Возможность работы с разными видами топлива. Есть модели, на которые дополнительно устанавливают газовую или пеллетную горелку.
Энергонезависимость. На рынке присутствуют аппараты с термомеханическим регулированием, которым ток не нужен. А автоматические агрегаты требуют подключения к электросети.
Простота управления и дополнительные опции. Есть модели, в которых предусмотрены не только элементы безопасности (аварийные выключатели или различные клапаны), но и функции для удобства (система самоочистки, возможность дистанционного управления с помощью телефона и др.).

Важную роль играют материалы, из которых сделаны котлы. В качественных моделях корпус изготовлен из толстой и жаропрочной котловой стали, чугуна. Последний более долговечен, служит в среднем 25 лет. Кроме того, он хорошо хранит тепло, не подвержен коррозии.

Поврежденные стальные корпуса (их делают из сплава с толщиной стенки от 4 мм) легче ремонтируются. Если же трещины появятся на чугуне, то необходима полная замена изделия, т. к. чугун хуже переносит температурные колебания и перепады давления.

Достоинства и недостатки устройства

Преимущества твердотопливного оборудования:

высокий КПД (90%);
экономный расход угля;
надежность;
доступность, взаимозаменяемость топлива;
непритязательность к качеству сырья;
автономная работа.

В дальнейшем прибор можно дорабатывать, совершенствовать, чтобы повысить производительность и автоматизировать процессы. А если собрать его самостоятельно, получится сэкономить, ведь себестоимость материалов намного ниже среднерыночной цены готовой конструкции.

Твердотопливный котел — экологически чистый вариант отопления дома.

Недостатки:

крупные габариты;
необходимость соблюдать требования к организации котельной;
сложное устройство;
регулярное обслуживание.

Изготовление камеры с теплообменником

Эта часть отопительного котла для дачи или дома представляет собой водяную рубашку с размещенными внутри водяными трубками. Это означает, что дым проходит мимо трубок, нагревая их. Затем он выходит через расположенный вверху дымоход. Размеры камеры: 40х32,5х120 см.

Согласно видео, сделанным профессионалами, камеру изготавливают так:

Разрезают листовой металл на части.
Сваривают боковые стороны камеры. Верх и низ пока не приваривают.
Приваривают к внутренней стороне два ряда уголков. Первый размещают в 3 см от верха, второй — в 40 см от низа.
В стороне с шириной 40 см вырезают отверстие. Его размеры: 30х20 см. Они могут быть больше. Отверстие делают в 20 см от низа. Вверху такой же, на противоположной стороне делают круглое отверстие для дымохода.
Сваривают еще одну металлическую конструкцию. Ее высота должна равняться расстоянию между уголками. Ширина и глубина должны составлять 34 и 26,5 мм соответственно. В одной ее боковой стенке вырезают отверстие для дымохода.
В сторонах с шириной 34 см сверлят отверстия для труб с диаметром 2,5 см. При этом отверстия в двух противоположных сторонах должны находиться так, чтобы дырки над отверстием с размерами 30х20 см были немного выше дырок напротив них. В целом, делают 30-40 пар отверстий. Их размещают в 3-4 ряда. Отверстия в двух рядах должны соответствовать шахматному порядку. Расстояние между ними сбоку, сверху и снизу может составлять 2-3 см.
Разрезают трубу с диаметром 2,5 см на отрезки длиной 27 см.
Вставляют трубки в отверстия и приваривают.
Вставляют конструкцию с трубами в уже сделанную обечайку и приваривают к уголкам. Между обечайками образуется пространство. Позже оно будет водяной рубашкой полуавтоматического КВ для частного дома или дачи.
Вставляют трубу диаметром 130 мм так, чтобы она прошла обе стенки. Приваривают ее к обеим стенкам.
Приваривают верхнюю часть внутренней коробки.
Приваривают верхнюю сторону внешней стороны.
Вверху и внизу внешней стенки водяной рубашки сверлят по отверстию и приваривают патрубки для подачи и возврата воды.
Осуществляют подключение водопровода, заполняют конструкцию водой и проверяют под давлением качество сделанной работы.
Если все хорошо, воду спускают и, отступив 20 см от низа, к стенкам приваривают металлический лист. Он будет дном камеры с теплообменником.
На дымовую трубу ставят заслонку.

Пеллетные котлы

Котлы, работающие на пеллетах сложно отнести к какому-то классу, потому о них обычно говорят отдельно. Топливо для этого типа котлов — небольших размеров гранулы из спрессованных опилок. Для хранения пеллет возле котла делают бункер. Его размер определяет время автономной работы оборудования. При достаточном количестве места бункер можно сделать на несколько тонн топлива. Минимальный размер — на пару ведер, чего хватает на день работы.

Котел на пеллетах

Пеллетный отопительный котле оснащен специальной горелкой. Пеллеты из бункера автоматически подаются в зону горения, где сгорают практически без остатка. Нормального качества гранулы дают всего 3-5% золы. Потому чистка требуется редко — раз в неделю или даже раз в несколько недель. Оборудование полностью автоматизировано, при достаточном запасе топлива можно не наведаться неделями.

Но и тут не обошлось без недостатков. Первый — высокая цена на оборудование. Второй — требовательность к качеству пеллет. Они должны иметь малую зольность, хорошую теплотворную способность, не должны ломаться и крошиться. В остальном пеллетный котел для отопления частного дома — хороший выбор. Его плюс еще в том, что используются отходы деревообрабатывающей промышленности.

Самые экономные твердотопливные котлы: как выбрать, можно ли сделать прибор самостоятельно

Рекомендации по организации твердотопливных котлов отопления своими руками

Как сделать своими руками котел твердотопливный длительного горения: чертежи

Как сделать своими руками котел твердотопливный длительного горения: чертежи и схемы

Материал изготовления