Котли необхідні для нагрівання теплоносія в системі опалення приватного будинку та іноді – водопровідної води, якщо немає бойлера. Зазвичай для вирішення цих завдань використовується обладнання фабричного виробництва, коли від господаря потрібно лише виконати монтаж системи та проконтролювати її роботу.
У деяких випадках встановлюються саморобні котли, причому їхнє складання здійснюється «з нуля». Складність конструкції залежить від запланованого до використання палива. Нижче будуть розглянуті лише твердопаливні та , оскільки саморобні газові та дизельні агрегати небезпечні, та їх встановлення будинку заборонено.
Для чого потрібні котли ручного складання
Котли, зібрані своїми руками, обходяться дешевше за свої фабричні аналоги, але не перевершують їх за рівнем ККД. Принцип роботи обладнання заснований на тому, що паливо, що згоряє, виділяє тепло, яке вже надходить у теплообмінник і нагріває циркулюючу воду. У цьому вироби нічим не відрізняються від фабричних.
Головний недолік котлів, зібраних за індивідуальними кресленнями – відсутність гарантії. У випадку обладнання заводського виробництва господар може бути впевнений, що техніка працюватиме, а якщо ні – її можна повернути або замінити. За якість роботи саморобного котла відповідає лише той, хто його зібрав та встановив у своєму будинку. У разі поломки доведеться власним коштом ремонтувати обладнання.
Для опалення самостійно виготовленим котлом рекомендується використовувати тільки безпечні види палива – дрова, вугілля, пеллети, електрику. Дуже небезпечні саморобні газові та дизельні котли- їх монтувати у житлових приміщеннях не варто.
Більше того, компетентні органи не дозволять врізання зібраного своїми руками обладнання в контур газової труби, а якщо виявлять порушення, вимагатимуть притягнення господаря до адміністративної відповідальності.
Незважаючи на недоліки, у котла ручного складання є незаперечна перевага – експлуатаційні характеристики обладнання можна зробити такими, щоб вони точно відповідали потребам господарів будинку.
Твердопаливні котли
Найбільшою популярністю користуються саморобні опалювальні котли, що працюють на твердому паливі. Вони мають просту конструкціюяка багато в чому перегукується з пристроєм звичайної печі. Зібрані самостійно універсальні, вони можуть працювати як на вугіллі, так і дровах, а також пелетах.
На ефективність роботи обладнання впливають такі фактори, як повнота згоряння палива та конструкція теплообмінника. Цікаво, що температура згоряння зворотна ККД: чим вона вища, тим коефіцієнт корисної дії нижчий, тому потрібно подбати про те, щоб вогонь був слабким. Крім того, невелика температура забезпечить кращу безпеку трубопроводу. Найкращі саморобні котли, що працюють на твердому паливі, мають на виході температуру до 120-150°.
Електричні котли
Електричні котли для обігріву будинку можуть мати різну конструкцію. Найпростіший варіант – встановити ТЕН у системі опалення. Тоді зникає необхідність у виготовленні окремого котла.
Щоправда, труба, де ТЕН вмонтовано, повинна мати великий діаметр. Водночас рекомендується зробити її знімною, щоб було легше обслуговувати нагрівальні елементи.
Цікаві електродні котли, коли для вироблення тепла електричний струм пропускають прямо через рідину. Теплова енергіявиробляється внаслідок хаотичного руху іонів. У воді при цьому має бути сіль.
Самостійно виготовити електродний котел набагато складніше, ніж працюючий на ТЕН: адже струм робить прямий вплив на воду, через що потрібно вжити серйозних заходів щодо електробезпеки.
Найпоширеніші загрози – електродуговою пробою теплоносія, що практично дорівнює короткому замиканню, а також накопичення електролізного газу в контурі системи.
Складання
Найпростіше сконструювати твердопаливний котел. При його збиранні використовуються жаростійкі сорти сталі - вони міцніші, ніж звичайний сталевий лист, який на відкритому вогні прогорає і швидко зношується.
Тим не менш, жаростійка сталь коштує дорого, і на практиці в котлах кустарного збирання застосовується рідко. Ще один варіант - чавун: цей матеріал добре переносить жар, хоча працювати з ним важко. Устаткування для виготовлення чавунної печіє лише на спеціалізованих підприємствах.
На водяній циркуляції
Твердопаливний саморобний котел для водяного опалення з класичним компонуванням має камеру згоряння з колосниками – монтованими горизонтально сталевими смугами металу, що замінюють суцільнометалеве дно. Паливо закладається поверх колосників, а попіл, що залишився після його згоряння, провалюється між ними в розташовану нижче камеру. До останньої приєднано димохідний канал, призначений для відведення диму. Щоразу перед початком чергової топки попіл із цієї камери потрібно вигрібати.
Поруч із камерою згоряння - зазвичай з боку димохідного каналу - розташовується ємність для нагрівання води, підключена до контуру трубопроводу приватного будинку: нижню частинуємності надходить охолоджена вода, яка при нагріванні піднімається вгору. Потік повітря на камеру згоряння нагнітається вентилятором. Котел оснащений двома дверцятами: верхня призначена для завантаження палива, нижня – для чищення камери під колосниками. Також ця камера потрібна для циркуляції повітря.
На принципі піролізу
Іншу конструкцію мають піролізні казани. У них є додаткова верхня камера, куди потрапляють гази, що виділяються у процесі згоряння дров. Там гази догоряють, роблячи додаткове тепло.
Піролізний саморобний котел має більший ККД у порівнянні з пристроєм традиційного типу.
Для опалення заміського будинку, Що складається з кількох кімнат, підійде апарат з ТЕН, що складається з труби діаметром 21,9 см і довжиною близько 50 см. Таке пристосування буде економним, адже кіловати енергії не будуть витрачати даремно. Крім того, пристрій дуже компактний.
Якщо ТЕН передбачається встановити в окремому корпусі, краще зробити котел з невеликими габаритами. Якщо котел застосовується для підігріву проточної води, це правило не діє. Адже тоді потрібно мати запас рідини, а для цього потрібний більший резервуар.
Для роботи опалювального котла не потрібна виділена лінія живлення, його можна підключати до побутової мережі разом з іншими електроприладами. На відміну від електродного обладнання, опалювальний котел з ТЕН є безпечним, адже теплоносій ізольований від тих частин пристрою, які знаходяться під напругою. Якщо оснастити агрегат регулятором, то з'явиться можливість налаштовувати температуру нагріву води з високою точністю – це головна перевага електричного казанаперед твердопаливним.
Саморобні твердопаливні котлиє недорогими джерелами тепла там, де й досі відсутні газові магістралі. Спалюючи у своїх топках дрова, вони виділяють велику кількість теплової енергії, що витрачається на обігрів житлових приміщень. Але вони потребують постійної уваги користувачів, що пов'язано зі швидким згорянням палива. Давайте подивимося, як збираються казани тривалого горінняна дровах своїми руками із завантаженням на 24 години, що не потребують частого завантаження пального.
У цьому огляді ми розглянемо:
- Основні особливості дров'яних казанів;
- принципи реалізації тривалого горіння;
- Різновиди казанів тривалого горіння, що працюють на дровах;
- Інструкції з самостійного збирання.
Після прочитання даного огляду ви зможете ухвалити рішення, який котел можна зібрати своїми руками.
Опалення дровами – плюси та мінуси
Саморобні дров'яні казаниактивно використовуються для обігріву житлових приміщень – це невеликі дачні будиночки та великі приватні домоволодіння, розташовані у місцях, далеких від газових магістралей. Як паливо для них використовуються дрова або кам'яне вугілля. Вугільні агрегати відрізняються високим тепловиділенням, але дістати це паливо виходить далеко не завжди.Тому люди віддають перевагу дров'яним моделям.
Давайте розглянемо основні переваги саморобних котлів на дровах:
- Не потрібен дозвіл на встановлення та експлуатацію – ми маємо право самостійно розпоряджатися даним обладнанням;
- Дешевизна в експлуатації – порівняно з електричним опаленням, обігрів дровами дешевше. А якщо знайти джерело безкоштовних полін, то залишиться витратитися тільки на складання опалювального котла;
- Незалежність від електромереж – це відноситься до найпростіших агрегатів, у складі яких відсутні електричні вузли;
- Можливість реалізації тривалого горіння - воно дозволить знизити кількість підходів для закладання нових порцій пального;
- Дешевизна у складанні – саморобний котел на дровах для приватного будинку коштуватиме дешевше, ніж його заводський аналог.
Є й деякі недоліки:
Тільки постійне чищення котла та його систематичний плановий ремонт зможуть забезпечити стабільну та ефективну роботу агрегату протягом усього його експлуатації.
- Саморобні дров'яні котли для опалення будинку можуть не вийти на максимальний ККД - даються взнаки помилки кустарного складання;
- Котли на твердому паливі на вугіллі та дровах вимагають регулярного очищення – тобто, ми можемо позбавитися необхідності частої закладки пального, але з проблемою очищення впоратися неможливо. Тому нам доведеться регулярно очищати обладнання від сажі та золи;
- Складність самостійного монтажу - саморобні котли тривалого горіння на дровах, з водяним контуром, можуть здатися складними у виготовленні. І чим менше досвідуроботи з інструментами, тим паче складним здасться завдання.
Крім того, саморобні котли тривалого горіння не відрізняються нормальними зовнішніми даними, хоча тут все залежить від майстерності збирача.
Крім сажі та вуглинків, у котлах тривалого горіння може утворюватися конденсат – він утворюється внаслідок використання сирих дров.
Способи реалізації тривалого горіння
Основна проблема, яка має користувачів котлів на дровах, полягає у відсутності тривалого горіння. Нам доводиться регулярно підкидати в їхні топки нові порції дров. І якщо вдень із цим ще можна якось упокоритися, то вночі проблема загострюється – якщо не приділити обладнанню належної уваги, то паливо згасне. Вже за годину після згасання температура в кімнатах почне падати.
Цю проблему можна вирішити досить цікавим способом – вбудувати в казан на дровах електричний нагрівач (ТЕН). Тривалого горіння ми не отримаємо, але ТЕН зможе підтримувати в контурі певну температуру, забезпечуючи користувачів теплом. Щоправда, такий підхід загрожує великою витратою електроенергії – за місяць може «нагоріти» до кількох тисяч рублів, залежно від площі домоволодіння та потужності самого ТЕНу.
Твердопаливні котли тривалого горіння, що працюють на дровах та вугіллі, повністю вирішують проблему із частим завантаженням пального. Деякі можуть горіти до кількох днів, забезпечуючи споживачів теплом. Тривале горіння реалізується кількома способами:
- Збільшення обсягу камери згоряння в кілька разів;
- Застосування схеми піролізного горіння;
- Шляхом часткової автоматизації подачі палива.
Погляньмо, що нам дасть застосування тих чи інших методик.
Збільшення камери згоряння
Правильно розрахувавши розмір камери згоряння та дверцята для подачі дров, Ви не тільки підвищите ефективність котла, але й суттєво полегшите собі життя під час його експлуатації.
Найпростіший спосіб реалізувати тривале горіння в казані на дровах – збільшити обсяг камери згоряння. Припустимо, що нам потрібно обігріти домоволодіння площею 100 кв. м. Для цього нам знадобиться 2,3 дров на годину (середня теплотворність деревини становить близько 4,3 кВтг/кг. Отже, для того щоб досягти тривалого горіння протягом 12 годин, нам знадобиться камера згоряння, що вміщає 28 кг дров. При середній щільності деревини 1,73 кг/дм³, орієнтовний об'єм камери складе 16,18 літра.
Так як нас цікавить завантаження на 24 години, обсяг камери згоряння складе 32,26 літра. Але треба врахувати, що дрова – це не вода.Вони не займають весь простір повністю, тому сміливо множимо отримане значення на два - разом вийде близько 65 літрів. Також необхідно залишити запас на нормальне горіння, щоб було де розбушуватися полум'я, хоча тут все залежить від влаштування котла.
Обчислюючи розміри камери згоряння, орієнтуйтеся на довжину полін – це допоможе створити зручну для завантаження топку.
Стає очевидним, що для реалізації надтривалого горіння необхідно створити дуже велику камеру згоряння. А щоб ще більше збільшити ефективність і тривалість згоряння однієї порції палива, слід використовувати певні сорти деревини – ми рекомендуємо зробити вибір на користь берези та дуба. Незважаючи на те, що теплотворна здатність у них менша, ніж у тієї ж сосни, ці сорти дерева більш щільні. Та й згоряють вони за більш високій температурі(майже +900 градусів).
Піролізне горіння
Піролізні казани тривалого горіння дозволяють збільшити ефективність спалювання дров. Ось їх принцип роботи:
- Паливо згоряє в основній камері згоряння з мінімальною кількістю кисню;
- Продукти піролізу, що виділяються в результаті такого горіння, надходять у камері допалювання;
- У камері згоряння відбувається згоряння піролізних газів із виділенням великої кількості тепла.
Потужний вентилятор і блок управління звільнять Вас від необхідності постійно регулювати процес горіння, та до того ж дозволять котлу працювати з значно більшим ККД.
Головною перевагою піролізу є можливість реалізації тривалого горіння за рахунок регулювання інтенсивності піролізної реакції. Для цього в системі встановлюється дутьовий вентилятор. Коли він вмикається, в камері допалювання утворюється факел високотемпературного полум'я, починається прогрів теплоносія. Як тільки автоматика зареєструє досягнення заданої температури, дутьовий вентилятор зупиниться – котел повільного горіння припинить свою роботу, мінімізуючи витрати на пальне.
Реалізація піролізної схеми горіння в котлах на дровах досить складна, проте вона дозволяє досягти тривалого горіння та автоматичного регулювання температури в контурі. Якщо хочеться обійтися без автоматики, інтенсивність доведеться регулювати вручну, за допомогою шиберних заслінок і піддувала.
Автоматизація подачі палива
Подібний принцип реалізації тривалого горіння реалізований у котлах, що працюють не на дровах, а на пелетах. Пальне в них подається за допомогою шнека та спалюється у пальнику особливої конструкції. Підключивши бункер гігантських розмірів, можна не підходити до обладнання протягом кількох днів. Якщо хочеться котел із тривалим горінням до 7 діб, слід звернути увагу на пелетники.
У домашніх умовах ми можемо реалізувати наступну схему – придбати пальник з автоматичною подачею пелетів, підключивши до нього об'ємний бункер. Але ми маємо завдання створити котел тривалого горіння на дровах. Тому ми розглянемо дві схеми часткової автоматизації подачі дров – нижнього та верхнього горіння.
Котел нижнього горіння забезпечує тривале згоряння пального. Полум'я утворюється на самому низу дров'яної кладки, вириваючись в окрему камеру. У міру згоряння дрова провалюються вниз, автоматично подаючись у зону горіння.Саме так працюють агрегати шахтного типу. А ось у котлах верхнього горіння полум'я горить на поверхні дров'яної кладки – така схема реалізується в польських котельнях установка Стропува та в самозбірних печах-котлах Бубафоня.
Основні різновиди саморобних котлів
Якщо ви збираєтеся зробити котел довгого горіння своїми руками, то вам обов'язково знадобиться інформація з нашого огляду. У наступних розділах ми розповімо, як самому зробити опалювальний агрегат тієї чи іншої конструкції, дамо кілька найбільш легких схем, опублікуємо інформацію про найпоширеніші котли тривалого горіння. Давайте поки що приділимо увагу останньому питанню.
Настав час розглянути найактуальніші варіанти котлів тривалого горіння, які ми зможемо зібрати своїми руками в домашніх умовах. Всі вони харчуватимуться дровами. Щодо вугілля, то дістати його складніше, а ще він призводить до виникнення великих температурних навантажень на опалювальні агрегати. У наступних розділах ми дамо креслення твердопаливних котлів тривалого горіння та дамо пояснювальну інформацію.
Ми можемо виготовити найпростіший шахтний котел своїми руками. Він реалізований за схемою із нижнім горінням. Основою агрегату є містка камера завантаження, яку часто називають шахтою. Маючи вертикальну конструкцію, вона дозволяє вмістити велику кількість дров.У міру горіння вони провалюються вниз, а продукти згоряння відправляються через колосникові грати в зольник.
Якщо ми поглянемо на схему шахтної печі (котла), то ми виявимо, що полум'я у нас вирує зовсім не в шахті, а в сусідній камері, звідки тепло надходить в жаротрубний теплообмінник. А залишки теплової енергії прямують у димар. Горіння тут тривале і визначається обсягом шахти – завантаживши сюди велику кількість дров, можна сміливо вирушати спати.
Піролізний котел
Погляньмо, як влаштований піролізний котел і як зробити цей агрегат своїми руками. Найпростіше пояснити принцип роботи цього агрегату з прикладу буржуйки. Тут бачимо об'ємну камеру згоряння, яка реалізує тривале горіння. Продукти згоряння відправляються в камеру допалювання, в яку подається вторинне повітря. Внаслідок цього утворюється велика кількість тепла.Нам залишається лише оснастити буржуйку жаротрубним теплообмінником.
Існують десятки креслень казанів тривалого горіння на дровах, побудованих на піролізному принципі роботи. Вони відрізняються розташуванням камер згоряння та допалювання, наявністю та відсутністю дутьових вентиляторів та автоматики, а також способами регулювання інтенсивності процесу спалювання дров'яного палива. Але загалом їх принцип роботи однаковий.
Печі-котли Бубафоня
Бубафоня є піч, а її модифікація - це водогрійний дров'яний котел з подачею повітря зверху, через притискний поршень. Ми вже не раз писали про такі печі в наших оглядах, тепер настав час поговорити про агрегати з опалювальним контуром. Для реалізації контуру ми можемо використовувати три схеми:
- Встановити теплообмінник на димову трубу- Найпростіший варіант;
- Спорудити навколо корпусу котла суцільну водяну сорочку;
- Обварити корпус агрегату трубами, якими циркулюватиме теплоносій.
Яку схему вибрати вирішувати вам. До речі, котли Бубафоня за рахунок містких камер допоможуть реалізувати тривале горіння тривалістю до 24 годин і навіть більше.
Котли тривалого горіння Бубафоня працюють на дровах, у яких реалізовано схему верхнього горіння.
Котли-печі Булерьян
Спочатку Булер'ян були (і є) печами конвекційного типу. Вони оснащуються потужними конвекторами, що дають змогу буквально за 20-25 хвилин прогріти приміщення великого розміру. З'явившись спочатку в Канаді, ці печі дісталися і Росії, яка теж може похвалитися суворим кліматом (дійсно для деяких регіонів). Умільці перетворили печі на котли, трохи попрацювавши над конструкцією конвекторів – тепер ними циркулює не повітря, а теплоносій.
Щоправда, котли Булерьяни не можуть похвалитися тривалим горінням, оскільки відрізняються не найбільшими камерами згоряння. Деякі з них мають властивість горіти до 10-12 годин, деякі - трохи довше. Але розраховувати на 24 години таки не доводиться. Зате вони відрізняються високою ефективністю та здатністю максимально швидко віддавати тепло в опалювальні системи.
Короткі інструкції з виготовлення котлів
Якщо ви хочете виготовити твердопаливний котел тривалого горіння своїми руками, то креслення стануть для вас точкою відправки - підберіть варіант, який виявиться вам під силу і приступайте до дії. У цьому розділі ми розглянемо кілька креслень та дамо короткі інструкціїзі збирання.
Самостійне збирання шахтного котла
Отже, перед вами найпростіший креслення котла тривалого горіння на дровах шахтного типу. Якщо у вас є досвід аналізу креслярських схем, ви легко зможете зібрати даний опалювальний агрегат. До речі, він збирається не тільки з металу, але і з цегли – для того щоб забезпечити стійкість агрегату до великих температур, вам знадобиться шамотна цегла. Конструкційно- шахтний котел тривалого горіння складається з наступних частин:
- Камер закладки пального – сюди завантажуються дрова. У верхній частині розташовуються завантажувальні дверцята;
- Колосникові грати – відокремлює завантажувальну камеру від зольника. Саме на ґратах розташовується вогнище полум'я;
- Камера з жаротрубним теплообмінником – сюди виривається полум'я, яке передає тепло в систему опалення;
- Димар - через нього видаляються продукти згоряння.
Існують десятки креслень шахтних котлів тривалого горіння, а ми зупинили свій вибір саме на цьому.
Пам'ятайте, що створивши велику завантажувальну камеру, ви забезпечите тривале горіння дров у котлі.
Збираємо піролізний котел
Складання піролізного котла тривалого горіння починається з вибору відповідного креслення. Справа в тому, що тут різноманітність схем ще більша. Деякі креслення повторюють успішні заводські моделі, деякі є кустарними. За основу найкраще взяти схему із водяною сорочкою.В цьому випадку камери згоряння та допалювання розташовуються всередині самого агрегату, омиваючись водою майже з усіх боків. Така схема забезпечує максимальний відбір тепла та безпеку користувачів.
Піролізний котел тривалого горіння оснащується великою камерою згоряння, де тліють дрова. Продукти піролізу, що виділяються, відправляються вгору - в камеру допалювання (на малюнку вище). Дим, що утворився, і тверді частинки відправляються в димар. Традиційного жаротрубного теплообмінника тут немає, але зустрічаються схеми, де присутні як теплообмінники, так і сорочки.
Одна з найефективніших схем піролізного котла, що доступні у виготовленні самостійно.
Окремі схеми передбачають створення контуру підготовки гарячої води- У цьому випадку обладнання вийде складним, але більш функціональним. Детальну інструкцію зі збирання піролізного котла ви знайдете в наших оглядах.
Збираємо котел Бубафоня
Котел тривалого горіння Бубафоня є найпростішим опалювальним агрегатом. Він простіше своїх піролізних побратимів, завдяки чому має певний попит. Бубафон може бути зібрана з будь-якої відповідної ємності - наприклад, зі старого газового балона або бочки відповідного об'єму. Також для цього пристосовують сталеві листи, збираючи більш надійні та довговічні агрегати.
Як основу можна взяти схему з теплообмінником, одягненим на димохідну трубу. Але найкраще зробити водяну сорочку або обварити корпус трубами (у цьому випадку корпус має бути досить товстим, до 4-5 мм) – така схема покращить відбір теплової енергії. Для невеликого будинку чи дачі Бубафоня стане оптимальним варіантомАле потрібно пам'ятати, що сам котел повинен бути встановлений у нежитлове приміщення. Вся справа в тому, що його розпал здійснюється відкритим способом, і дим піде в приміщенні.
Конструкційно казан тривалого горіння на основі печі Бубафоня складається з наступних вузлів:
- Корпус – він є камерою згоряння, він утворює завантажувальну камеру;
- Притискний поршень – він забезпечує подачу повітря та трохи придавлює дрова;
- Димар – відводить продукти згоряння.
Дровами забивається майже весь внутрішній об'єм. Наприклад, якщо створити камеру згоряння об'ємом 200 літрів, то полін вистачить на 2-3 дні роботи, а не тільки на 24 години.
Детальні інструкції зі збирання Бубафоні з кресленнями ви зможете знайти в оглядах, опублікованих на нашому сайті.
Котел Булерьян
Основою котла тривалого горіння є велика камера згоряння, що утворюється хитрим переплетенням зварених між собою вигнутих. металевих труб. Ці труби спочатку були конвекторами однойменних печей, але в нашому випадку вони відіграватимуть роль потужного водяного теплообмінника. Передача тепла тут дійсно дуже хороша, так як труби безпосередньо контактують з полум'ям і дровами, що горять.
Для складання Булерьяна необхідно підготувати листове залізо та труби діаметром не менше 60 мм. Вони згинаються трубогиб, після чого зварюються між собою, утворюючи основу майбутнього котла тривалого горіння. Наступна стадія – герметизація камери згоряння, встановлення дверцят та встановлення димоходу. Особлива увага приділяється конвекційним трубам – вони зварюються знизу та зверху докупи, утворюючи великий водяний теплообмінник.
Готова конструкція встановлюється на негорючій основі та підключається до виведеного на дах димоходу. Зверніть увагу, що для коректної роботи даних котлів тривалого горіння потрібні димарі заввишки не менше 5 метрів. Також бажано організувати збірку конденсату – її тут утворюється багато.
Зібраний за такою схемою котел порадує легкістю розпалювання та максимально швидким прогріванням усієї опалювальної системи.
Покрокову інструкцію зі збирання печі тривалого горіння Булер'ян ви знайдете в наших оглядах. Вам залишиться лише доопрацювати систему подачі конвекторів під роботу з теплоносієм.
Відео
Від сімдесяти до ста тисяч рублів – ось середня ціна твердопаливних котлів із добовою тривалістю горіння. Але, маючи навички дугового зварювання, ви можете зробити котел тривалого горіння своїми руками. Це обійдеться значно дешевше, а схем та конструкцій є достатня кількість. Давайте про них і поговоримо.
Принцип роботи: чому дрова згоряють не всі одразу
Над цим завданням довгий часбилися безліч конструкторів: як зробити твердопаливні котли зручнішими, підвищити їхню автономність і скоротити час, що витрачається на обслуговування. Одним із перших рішень була розробка пристроїв порційної та автоматичної подачі палива. Однак цей підхід виправдав себе лише в агрегатах, що спалюють форматоване за розмірами пальне у вигляді гранул та брикетів.
Після цього були відзначені й інші особливості процесу горіння деревини. Ми знаємо, що осередок полум'я підтримується потоком свіжого повітря. Повітря, що надходить, згоряючи, утворює високотемпературний газ, який швидко розжарює поліни, що лежать вище полум'я. І що вище стос, то швидше вона розгорається.
Очевидно, що перешкоджаючи цим двом явищам можна досягти більш тривалої роботи. Наприклад, якщо спалювати покладені в шахту котла дрова не знизу нагору, а лише зверху. Інше нововведення було реалізовано в котлах генераторного типу. Дерево в них згоряє, але сильно нагрівається, утворюючи піролізний газ. Йому, за його високої температури, достатньо лише невеликої кількості кисню, щоб спалахнути і розгорітися ще сильніше.
Генерація піролізного газу можлива тільки при обмеженій подачі кисню, достатньої, щоб підтримувати тління в топці, і не надто великий, щоб газ не згорів раніше. Обидва описані принципи можуть бути відносно легко втілені і в саморобних пристроях.
Недоліки самостійного виготовлення
Врахуйте, однак, що розрахувати підсумкову потужність і параметри горіння не так просто. Зокрема, ефективність генерації залежить і від сили тяги, і від дров, що використовуються (вологість, порода). Крім цього, є ціла низка суто технологічних нюансів, що важко реалізуються в домашній майстерні.
Насамперед — це матеріал виготовлення. Температура горіння генераторного газу дещо вище за дров і може досягати 800 °С. У цих умовах конструкційна сталь може працювати тільки за значної власної теплоємності, тобто товщина стінок камер згоряння повинна бути близько 12 мм або навіть більше. Можуть бути використані також сорти жароміцної сталі, але тільки якщо у розпорядженні є відповідні засоби обробки та скріплення. Інших шляхів, на жаль, немає: вся решта продукції має малий термін служби до прогорання (не більше 10 років), і піддається зміні форми через внутрішні напруження.
Інша проблема в тому, що для стабільної роботи потрібна спеціальна форма камер та їх роздільників. В умовах фабричного штампування та автоматичного зварювання можна створити як завгодно складні форми, в домашньому ж виробництві химерну систему каналів ніяк не виконати. Це призводить до підвищеного аеродинамічного опору котла і не дозволяє забезпечити нормальну тягу. Інверсний потік верхнього дуття може бути компенсований дуже високою (близько 10-12 м) трубою витяжного каналу, або примусовою тягою за рахунок електричного димососа.
Установка останнього рекомендується для всіх котлів тривалого горіння. Протягом доби сила природної тяги може змінюватися, що призводить до неповного згоряння генераторного газу та його накопичення у вибухонебезпечній концентрації навіть усередині котельні.
Шахтний котел - розбираємо схему
Котел з шахтним вертикальним завантаженням має корпус у вигляді високого (до 2 метрів) колони квадратного або круглого профілю з внутрішнім перетином близько 0,3 м 2 . Ця колона має глухе дно і, можливо, зовнішній кожух, що обмежує теплове випромінювання від розжарених стінок.
Всередину топки опускається конструкція, що дуже схожа на поршень одноразового шприца. Широка плита в основі точно повторює внутрішній профіль шахти, утворюючи зазори у стін по 4-6 мм. Зазор виконує роль форсунки і обмежує протоку повітря через камеру згоряння, тому тут важливе точне припасування. Шток поршня - 100 мм сталева труба завдовжки не менше загальної висоти шахти, вварена крізь центр плити.
Димохідний канал розташований збоку шахти з відступом 200 мм від верхнього краю. Це звичайна сталева гільза, вварена крізь одну зі стін шахти. Ще на 250 мм нижче всередині шахти по її стінках наварен обруч із дроту завтовшки 4-5 мм. Просвіт шахти при цьому обмежується, але його все ще достатньо для проходження поршня.
На отриманий борт спирається сталева плита, точно як на поршні. У її центрі виготовлено 250-300 мм отвір, по краю якого приварена зігнута в кільце сталева смуга, що утворює бортик заввишки 70-80 мм. Такий же борт є і по зовнішньому краю.
Тепер маємо дно камери змішування та горіння піролізних газів. Її функція — локалізувати вторинне горіння, адже інакше обсяг осередку зростатиме з просіданням поршня в міру прогорання палива з падінням, що витікає. ККД котла. Ще одна деталь – кришка котла. Це третя плита, але розмірами за зовнішніми контурами шахти. По краях вона має невеликий (30-40 мм) бортик для щільного притвора, а в центрі пророблено 120 мм отвір і вставлена гільза, що виступає вгору і вниз по 250-300 мм.
Включення в конструкцію водяного теплообмінника
Отримана камера має об'єм близько 0,15-0,2 м 3 в ній відносно вільно можна розмістити будь-який теплообмінник, але переважно використовуються жаростійкі холоднотягнуті трубчасті змійовики. Кінці його проходять крізь стінки котла і забезпечуються 5-6 витками трубного різьблення - як завжди.
Набагато важливіше вирішити іншу проблему: після встановлення теплообмінника поршень вже не витягнути, а як проводити закладку дров? Для цих цілей у передній стінці котла вирізаються два отвори і приварюються два прямокутні сталеві рукави для монтажу навісних дверцят.
Одна з них невелика, висотою приблизно 200 мм, і встановлюється вона у верхній частині котла, якраз навпроти камери піролізного згоряння вище за опорне кільце. З її допомогою можна контролювати процес горіння та регулювати тягу, тому краще вибирати варіанти із загартованим склом.
Другі дверцята повинні мати ширину майже як у шахти котла. Призначена вона для завантаження та розпалювання палива, а також видалення золи після його прогорання. Отвор потрібно розміщувати нижче опорного кільця.
Є й альтернативні варіанти. Котел, наприклад, може мати оперізуючий бак по корпусу, або обмотуватися звичайною сталевою безшовною трубою на 3-4 витка. Розміщувати теплообмінник необхідно у верхній частині котла, хоча й інша зовнішня поверхня (включаючи димар) придатна для забору теплоти різного роду економайзерами.
Додаткове обладнання
Залишилося лише внести деякі доопрацювання. Для початку зробимо ефективнішим розподіл первинного повітря по осередку генератора. Для цього на плиту поршня наваримо перпендикулярно 6-8 пелюстків параболічної форми, щоб утворилася свого роду крильчатка.
Другим корисним доповненням такого котла є його правильне обв'язування. Між подачею та оберненням внутрішнього теплообмінника повинен бути встановлений вузол рециркуляції, який не дозволить температурі води в котлі опуститися нижче 50-60 °С. Інакше неминуче утворення конденсату із залишкової вологості та швидке кородування стінок.
До навершення труби поршня приваріть невелику шпильку і накиньте на неї заслінку з отвором, щоб регулювати кількість повітря, що подається в генератор. Також не слід замінювати димосос дутьовим вентилятором, налагодити режим роботи якого набагато складніше. Витяжний насос повинен бути встановлений у точці димаря, на 2 метри віддаленого від котла. Оптимально, якщо на цій ділянці труби будуть встановлені ребра радіатора.
У останні рокивсе більшої популярності набувають опалювальні установки, що спалюють тверде паливо. Це невипадково, адже енергоносії стають дедалі дорожчими, а деревина чи вугілля продовжують залишатися доступними видами палива. Однак через зростання попиту на таке обладнання воно починає дорожчати і не кожен може дозволити собі його придбати. Альтернатива - саморобні котли для опалення приватного будинку, які обійдуться набагато дешевше, а працюватимуть не гірше за заводські.
Переваги та принцип дії
Крім низької вартості цей вид установок має й інші переваги:
- Кваліфіковано зроблений агрегат із якісних матеріалів витримає критичні навантаження при надмірному тиску теплоносія до 4 Атм. Така ситуація нерідко трапляється з твердопаливними обігрівачами, оскільки циркуляція теплоносія через різні причини може припинитися і тоді вода в сорочці і теплообміннику агрегату закипає. Результат – високий тиск пари розриває теплообмінник у найслабшому місці.
- Великі можливості для модернізації конструкції, особливо якщо ви робите обігрівач самостійно. Тоді саморобний опалювальний котел на твердому паливі виготовляється саме за вашими вимогами, під свою систему опалення і доступний саме вам вид палива.
- Вдосконалити установку можна поетапно. Наприклад, цього року коштів вистачило лише на те, щоби зробити базову модель. При можливості наступного року можна купити і додати комплект автоматики в перерві між опалювальними сезонами, і таке інше.
Розріз котла на дровах
Практика експлуатації різних видів установок, що спалюють дрова, показує, що найприйнятніший і найпростіший варіант – виготовити та застосовувати для опалення будинку класичні саморобні котли на дровах прямого горіння. Принцип їхньої роботи простий: дрова в топці горять при природній тязі димоходу, віддаючи тепло водяній сорочці та теплообміннику. Останній працює за жаротрубною схемою, тобто димові гази високої температури проходять крізь димогарні трубитеплообмінника і безпосередньо віддають тепло воді, що їх омиває. Регулювання інтенсивності горіння виконується дверцятами зольника (у простолюді - піддувала), відкриття якої дозує кількість повітря, що надходить у топку через колосникові грати.
На користь вибору класичної конструкції говорять аргументи:
- простота у виготовленні;
- зручність та доступність самостійного обслуговування;
- немає обмежень щодо вологості деревини;
- висока ремонтопридатність та можливість виправлення недоліків, виявлених у процесі експлуатації.
Зазвичай, саморобні котли для дому виконують повністю з металу, оскільки чавунну топку зробити в домашніх умовах неможливо, а купувати - дорого. Поширена практика, коли домовласники замовляють опалювальні агрегати майстрам, які спеціалізуються на їхньому виготовленні. У цьому випадку рекомендується брати особисту участь у процесі на всіх етапах, починаючи від закупівлі матеріалів і закінчуючи випробуваннями готового виробу. В іншому випадку через кілька років можна зіткнутися з дефектами, допущеними при заготівельних або складальних роботах.
Саморобний дров'яний котел
Оскільки саморобні котли опалення на твердому паливі працюють при високій температурі в камері спалювання, то для її виготовлення найкраще застосовувати леговану жароміцну сталь (просто – нержавіючу сталь) товщиною 5 мм. Враховуючи високу вартість цього металу та ускладнення зварювальних робіт, багато хто бере сталеві товсті листи звичайної якості. Потрібно розуміти, що такий виріб не може бути довговічним, від перепадів температур звичайна сталь деформуватиметься. Тому в таких випадках має сенс захистити стінки камери вогнетривкою цеглою, тоді вони прослужать довше. Однак топку доведеться зробити більшого розміру, та й вага корпусу збільшиться.
Метал для водяної сорочки можна взяти звичайної якості Ст 20 завтовшки 3 мм. Для довідки: із такої сталі виготовляються труби для гарячої води та пари. Відповідно, димогарні труби теплообмінника краще взяти цієї марки стали діаметром 48-76 мм. Найчастіше саморобні опалювальні котлина дровах працюють у системах опалення з примусовою циркуляцією при відключеннях електрики, тому конструкцію водяної сорочки потрібно зробити максимально твердою. Для цього по всій поверхні зовнішніх стін топки слід приварити ребра жорсткості з металу смугового або кутового профілю з кроком 120-150 мм. До цих ребрів потрібно варити зовнішні стінки резервуара. Тоді при закипанні води обшивку сорочки не роздмухує, вона зможе витримати тиск пари.
Дверцята топки та піддувала краще робити двошаровими, вкладаючи між шарами металу вогнестійкий теплоізоляційний матеріал: азбест, базальтове волокно або їхню комбінацію. Цими матеріалами слід утеплити корпус агрегату. Притвори дверцят потрібно герметизувати азбестовим шнуром, а петлі повинні бути регульованими. Їх роблять із різьбових шпильок із привареним на кінці шарніром. Запірні рукоятки треба оснастити насадками з ебоніту або текстоліту, щоб при відкриванні дверцят не обпалити руки.
Особливості підключення
Прості саморобні дров'яні опалювальні котли ефективно працюють при гарній природній тязі, яку забезпечує димохід. Тому його патрубок у корпусі котла повинен бути орієнтовно 150 мм у діаметрі, висота самої труби - не менше 5-6 м для створення достатньої робочої тяги. Процес розпалювання спрощується, якщо організувати в камері спалювання канал прямої тяги в обхід теплообмінника, з заслінкою і рукояткою, що виходить зовні бічної стінки. Отвір каналу має бути такого ж діаметра, як димохід і знаходитись навпроти його патрубка.
Система опалення приватного будинку
Важливу роль при експлуатації грає правильне обв'язування твердопаливного агрегату. Якщо система опалення – гравітаційна і може працювати без електрики, то проблем не виникатиме. Але краще при розгоні котла виключити влучення в сорочку холодної води із системи, тому що при цьому на внутрішніх стінках топки з'являється конденсат. Він поєднується із золою і осідає на поверхні у вигляді чорного нальоту, який дуже важко зчищається. Тому на виході теплоносія з агрегату краще зробити байпас із термостатичним триходовим клапаном, налаштованим на температуру 55 або 60 градусів. Тоді теплоносій циркулює по малому колу, доки не нагріється до 60⁰, а потім термостат почне підмішувати холодну водуіз системи.
Якщо система опалення приватного будинку працює із насосом, то є небезпека закипання котла при відключенні електрики. Потрібно виконати заходи щодо захисту агрегату від руйнування:
- Врізання у водяну сорочку запобіжного клапана дозволить скинути з неї пару, якщо певний тиск перевищено.
- Джерело безперебійного електроживлення у комплекті з дизельною електростанцією дасть можливість насосу працювати далі. Акумулятор джерела зможе підтримувати роботу лише деякий час, тому потрібний генератор електрики.
- Установка теплоакумулюючої ємності забезпечить природну циркуляціюводи з бака в казан і останній не закипить. Ця ємність зможе підтримувати опалення приватного будинку після того, як дрова в топці згорять.
Висновок
Через невисоку вартість та простоту в експлуатації саморобна опалювальна установка на дровах часто стає єдиною доступною альтернативою дорогому газу та електриці. Потрібно тільки якісно виготовити її та правильно встановити у ваш приватний будинок, щоб отримати тепло від доступних видів палива.
