Котел длительного горения своими руками

Котлы длительного горения стали востребованы с ростом частного домостроения. Покупка промышленного отопительного устройства обходится в значительную сумму. Уменьшить затраты позволяют котлы, сделанные своими руками. Грамотный чертеж, умение правильно разобраться в нем, внимательное следование инструкции помогут осуществить эту задачу любому потенциальному пользователю.

Как сделать котел длительного горения

К этой группе относятся теплогенераторы с топкой, размеры которой увеличены по сравнению с обыкновенными моделями. Большее количество твердого топлива обеспечивает более продолжительное время его горения и больший объем выделяемого тепла. Производители предлагают готовые котлы со следующими показателями длительности горения топлива до следующей его закладки:

• дрова и отходы древесной промышленности – до 12 часов;
• уголь – до 24 часов.

Для отопления используются другие альтернативные виды топлива:

• брикетированный торф;
• пакетируемые прессованные отходы деревообработки – опилки, стружка, кора;
• березовый уголь;
• пакетированные продукты переработки мусорных свалок.

Справка! Самым дешевым топливом считаются обычные древесные опилки при условии, что их влажность не превышает 20%.

Котел с такими же параметрами работы можно сделать самостоятельно. Приступая к работе необходимо определиться с характеристиками будущего агрегата. Значимыми параметрами для котлов считаются:

• мощность;
• продолжительность горения;
• коэффициент полезного действия (КПД);
• максимальное допускаемое рабочее давление;
• номинальное давление в системе;
• общий и полезный объем топки;
• глубина топки;
• максимальная длина полена;
• объем бака;
• вес котла.

Эти параметры будут индивидуальны для каждого вида котлов.

Справка! От мощности котла зависит площадь обогрева. Котел с недостаточной мощностью не сможет обогреть все строение полностью.

Работа теплогенератора этого типа основана на физическом свойстве образующегося при сжигании топлива тепла передаваться на теплообменник. Способ передачи тепла зависит от конструкции теплообменника.

На продолжительность горения влияют:

• объем топливного бака;
• степень изоляции тяги дымохода от попадания в нее воздуха (твердое топливо в топке должно медленно тлеть, а не разгораться).

Изготовление котла начинают с выбора его конструкции и задачи, которую он должен решить:

• для помещений небольшой площади (гаража, дома на даче, хозяйственной пристройки) подойдет простой котел без водяной рубашки, работающий по принципу обыкновенной печи, когда тепло передается через стенки конструкции путем конвекции теплового воздуха.
• для отопления дома необходима более сложная и надежная в работе конструкция. В этом случае надо учитывать, что теплогенератор будет работать постоянно на протяжении длительного периода времени.

По месту расположения топки, котлы бывают:

• с верхним горением;
• с нижним горением (менее продуктивные по объему загрузки и времени горения до следующей закладки).

По форме корпуса:

• цилиндр;
• прямоугольник.

Необходимые материалы и инструменты

Первым этапом работы является заготовка материалов и комплектующих. Для работы потребуются:

• сталь с низким содержанием углерода толщиной 3-4 мм;

Важно! Сталь марок Ст 35 и выше для обычной сварки непригодна из-за повышенного содержания углерода.

• труба DN50, 150 – для моделей с трубчатым теплообменником;
• труба прямоугольного сечения 60х40 мм – для изготовления воздушного канала;
• уголок равнополочный – для колосников;
• полоса стальная 20х3 мм;
• утеплитель базальтовый толщиной 2 см (плотность не менее 100 кг/м³);
• лист металлический (можно с покрытием из полимеров) толщиной 4-5 мм – для изготовления дверок;

Внимание! Можно купить готовые чугунные дверки, подобранные по размеру топки.

• асбестокартон – для теплоизоляции дверок;
• шнур асбестовый;
• электроды;
• панель управления;
• вентилятор;
• температурный датчик;
• ручки на дверцы.

Справка! Панель управления, датчик и вентилятор будут использованы для  автоматического управления работой котла.

Основные инструменты, которые понадобятся для работы:

• болгарка;
• шлифовальные круги;
• сварочный аппарат;

Внимание! Металлический лист лучше нарезать на заготовки с помощью гильотинной резки в производственном цеху. Ручная резка занимает много времени и требует дополнительной шлифовки обрезанных краев.

• дрель;
• рулетка;
• маркер;
• штангенциркуль;
• компрессор (для испытания котла).

Простой котел длительного горения: чертеж

На рис. 1 представлен чертеж простого котла с нижним расположением топки. Для изготовления прямоугольного корпуса и теплообменника используется листовая низкоуглеродистая сталь. Теплообменник устроен по типу «водяной рубашки». Коэффициент теплоотдачи (КПД) увеличен за счет конструкции выступов внутри котла, отражающих пламя и нагревающийся газ.

Рис. 1 Котел с «водяной рубашкой»

На рис. 2 представлен комбинированный теплообменник типа «водяной рубашки» (2), образующейся вокруг камеры сгорания плюс щелевой регистр (3) из стального листа. Продукты горения выходят через дымовой патрубок (1). Твердое топливо (5) сгорает в нижней части камеры. Под ней находится регулятор подачи воздуха (8).

Рис. 2 Котел с щелевым регистром

Котел с верхним горением

Чертеж камеры представлен на рис.3. Котел в форме цилиндра выполняется из разных по диаметру труб. Воздух подается через движущуюся трубу, которая выдвигается вверх для освобождения топливника, когда необходимо загрузить топливо. При сжигании оно начинает уменьшаться в объеме и вместе с ним труба также опускается плавно вниз под тяжестью своего веса. Равномерная подача топлива достигается с помощью диска, приваренного к основанию трубы.

Теплообменник выполнен по типу «водяной рубашки», обволакивающей камеру сгорания. Прогрев воздуха происходит в верхней части котла.

Рис. 3. Котел с верхним горением

Твердотопливный котел своими руками

Рассмотрим на примере наиболее популярного котла с верхним горением (рис.3). В случае необходимости размеры можно менять пропорционально указанным в чертеже. Отличительной особенностью конструкции является труба, которая служит регулятором подачи воздуха и теплообменником одновременно. Газы, выделяемые в процессе тления топлива, поднимаются вверх и воспламеняются в верхней топке.

Для изготовления необходимы материалы, описанные в разделе 2: трубы, листовая сталь, уголок, утеплитель, асбокартон, электроды.

Первый этап самодельного котла включает следующие шаги:

1. Сваривают цилиндрический корпус из трубы диаметром 45 см длиной 150см.
2. Днище закрывают вырезанным из листовой стали кругом с помощью сварки.
3. В трубе нижнего диаметра (нижняя часть) вырезают прямоугольное отверстие под дверку зольника. Ее можно изготовить также из стального листа или приобрести готовую под размер.
4. Топка располагается в верхней части, под ее дверку также вырезают прямоугольник. Дверку обязательно изолируют асбокартоном и асбошнуром по периметру. Все дверки должны закрываться задвижками.
5. Из профильной трубы сваривают патрубок для выхода дыма, который будет вставляться в дымоход.

Важно! На поверхности патрубка из-за перепада температур будет образовываться влага (конденсат), ведущая к коррозии, поэтому сварочные швы должны быть высокого качества.

6. К корпусу котла приваривают ножки из равнополочного уголка.
7. Вырезают верхнюю крышку диаметром 46 см, которая будет одеваться сверху на цилиндрический корпус.

Теплообменник для твердотопливного котла своими руками

Второй этап – производство теплообменника:

1. Из металлического листа сваривают трубу теплообменника диаметром 40 см длиной 130 см.
2. Вставляют ее в цилиндрический корпус, фиксируют зазор в 5 см между трубами, благодаря чему будет образовываться «водяная рубашка».
3. Разница в длине труб теплообменника и наружной должна быть не менее 20см. Трубу в трубе фиксируют сваркой, используя заготовленные металлические кольца.
4. В верхней и нижней зоне водяной рубашки устанавливают патрубки: один – для подачи, другой – для выхода теплоносителя. Для их изготовления используют трубу диаметром 5 см, на внешней стороне накручивают резьбу, через которую они будут подсоединены к трубам отопительной системы.
5. Распределительную трубу, через которую будет подаваться воздух, сваривают из металла большей толщины, чем для корпуса и теплообменника (не менее 5 мм диаметром 6 см). Длину трубы делают на 10 см меньше длины трубы теплообменника (120 см).

Важно! Распределительная труба находится в зоне высоких температур и со временем деформируется и прогорает, поэтому для ее изготовления используется металл толщиной 5 мм и более.

6. Труба вставляется в подготовленный диск с готовым отверстием. Металлический стальной диск диаметром 38 см приваривается к трубе.
7. К основанию диска приваривают минимум 4 уголка, выполняющие роль крыльчатки.
8. К верхней части трубы устанавливают задвижку для порционной подачи воздуха и приваривают петлю, на которой фиксируют цепь для поднятия трубы.

Внимание! Чтобы улучшить теплообмен в верхней части трубы устанавливают вентилятор для принудительного наддува.

Как правильно собрать котел

После выполнения двух основных этапов приступают к завершающему.

Третий этап – сборка котла:

1. Выбирают место установки котла, проверяют уровнем, чтобы не было никаких перепадов, которые могут ухудшить работу теплогенератора.
2. Крышку с распределительной трубой натягивают на корпус, предварительно проложив асбошнур. Крышку можно также приварить к корпусу.
3. Дымовой патрубок вставляют в дымоход.
4. Через выходящие патрубки с резьбой котел подсоединяют к системе отопления дома.
5. Систему заполняют водой и выполняют проверку работы котла при неполной его загрузке.
6. Если тест прошел нормально, котел загружают на полную мощность.