Дровяной котёл для отопления частного дома

Главные принципы выбора системы отопления для дома – экономичность, эффективность, удобство в эксплуатации. Рассмотрим, как будет выглядеть схема отопления частного дома с твердотопливным котлом и какие правила нужно соблюдать при монтаже.

Принцип работы котла

Действительно, если обычный котел при мощности в 20 – 22 кВт оснащается топкой объемом чуть больше 50-ти л, то у приборов с длительным горением при той же мощности этот показатель достигает 100 – 150 л, а у некоторых «мастодонтов» – более 250 л.

Котёл длительного горения Буржуй – принцип работы

Но простой эксперимент покажет, что данная мера сама по себе положительного результата не даст, нужно придумать еще что-то. Есть несколько вариантов.

Обеспечить котел принудительной подачей воздуха (вентилятором)

Идея состоит в следующем: котел горит, как обычно, но при достижении температурой теплоносителя максимальных значений воздушная заслонка наглухо перекрывается. При этом жар в топливе еле теплится – котел переходит в режим ожидания и почти не производит тепла.

Когда температура теплоносителя падает до определенного значения, заслонка открывается.

Но чтобы дрова при этом снова разгорелись, воздух нужно подать принудительно, ведь тяга-то почти отсутствует. Для этого нам и нужен вентилятор. Недостатков у такого решения два:

  • для работы котла необходимо электроснабжение;
  • в конструкции имеются покупные компоненты: вентилятор, приводящий его в действие контроллер и термодатчик (такие наборы выпускаются многими производителями).

Поджигать топливо не снизу, а сверху

Такая технология получила название «верхнее горение». Идея проста: благодаря конвективным потокам огонь стремится двигаться вверх и гораздо менее охотно распространяется вниз, так что топлива при верхнем горении хватит на более долгий срок. Чтобы еще больше замедлить горение, воздух подается тоже сверху – строго в зону горения.

Превратить твердое топливо в газообразное

Очень эффективное, но при этом крайне простое решение.

Какие-либо химические препараты или сложное оборудование не потребуются.

Оказывается, если дрова или другую органику нагреть до высокой температуры при ограниченном доступе кислорода (чтобы не загорелись), они начнут разлагаться на различные газообразные вещества (такая смесь называется древесным газом), многие из которых способны гореть.

Таким образом, топку котла нужно будет разделить на две части: в одной будет происходить газогенерация (пиролиз), в другой – сжигание древесного газа.

Такая схема не только позволит котлу дольше работать на одной закладке, но и обеспечит более полное сгорание древесины (более высокий КПД и сравнительно чистый выхлоп). Да и золы в газогенераторных котлах остается очень мало.

Основы проектирования

Для того чтобы сделать правильный – безопасный, эффективный и удобный в эксплуатации – твердотопливный котёл, необходимо понимать физику процесса его работы и работы системы отопления в целом.

Принцип действия отопительного котла на твёрдом топливе:

  • топливо загружается в камеру сгорания;
  • нагретые в процессе сгорания топлива воздух и другие газы поднимаются вверх и отводятся через дымоход;
  • по пути к дымоходу горячий воздух нагревает теплообменник, который в с вою очередь нагревает тепловой агент (в большинстве бытовых систем отопления – воду);
  • нагретый тепловой агент вытесняет холодный, проходя всю систему отопления и возвращаясь после остывания назад в теплообменник.

Всё дело в свойстве любой нагреваемой среды подниматься выше холодной — это один из основополагающих законов термодинамики.

Принцип работы водяной отопительной системы

Для реализации этого принципа помимо корпуса, выполненного из толстой (не менее 4-5 мм) жаропрочной стали, в конструкцию твердотопливного котла включаются следующие элементы:

  1. Камера сгорания

Её объем определяется сложной формулой, которую, впрочем, довольно легко отыскать в интернете, равно как и готовое решение – объем камеры сгорания по отношению к номинальной мощности котла или максимальной площади отопления.

Расположение топки твердотопливного котла

На практике размеры топки зависят не только от параметров котла и свойств топлива, а также особенностей самой отопительной системы – схематической, функциональной сложности, сезонности работы, пиков потребностей в горячем водоснабжении и пр.

  1. Камера отвода горячих газов

Этот узел является продолжением камеры сгорания и выполняет функцию выходного коллектора для вывода продуктов горения.

Система отвода нагретых газов

  1. Внутренняя система подачи и отвода теплоносителя

Речь идёт о теплообменнике (теплообменном регистре), а также его основных патрубках – входном и выходном, который служит для приёма остывшего теплового агента, его нагрева и отвода в систему отопления.

Циркуляция теплоносителя в системе твердотопливного котла

Процесс сборки

Процесс создания котла включает несколько этапов. При изготовлении каждого элемента стоит учитывать особые условия эксплуатации изготавливаемого изделия.

Устройство подачи воздуха

Отрезаем от толстостенной трубы диаметром 100 мм отрезок, длина которого будет равна высоте топки. К нижней части привариваем болт. Из стального листа вырезаем круг такого же диаметра, как труба или большего. Просверливаем в круге отверстие, достаточное для прохождения болта, приваренного к трубе. Соединяем круг и воздуховодную трубу, закрутив гайку на болт.

В итоге мы получим трубу для подачи воздуха, нижняя часть которой может закрываться свободно двигающимся металлическим кругом. В процессе эксплуатации это позволит регулировать интенсивность горения дров и, следовательно, температуру в помещении.

С помощью болгарки и диска по металлу делаем в трубе вертикальные прорези толщиной приблизительно 10 мм. Через них воздух будет поступать в топочную камеру.

Корпус (топка)

Иногда котлы для отопления изготавливают из баллонов из-под газа для более длительного срока службы.

Дымоход

В верхней части корпуса формируем отверстие для отвода газов. Его диаметр должен быть не менее 100 мм. К отверстию привариваем трубу, через которую будет осуществляться отвод отработавших газов.

Длина трубы выбирается в зависимости от конструктивных соображений.

Соединяем корпус и устройство подачи воздуха

В днище корпуса вырезаем отверстие диаметром равным диаметру воздухоподающей трубы. Вставляем трубу внутрь корпуса таким образом, чтобы поддувало выходило за пределы днища.

Воздухоподающая труба должна заканчиваться на несколько сантиметров раньше начала дымохода.

Теплорассеивающий диск

Из металлического листа толщиной 10 мм вырезаем круг, размер которого немного меньше диаметра корпуса. Привариваем к нему ручку, изготовленную из арматуры или стальной проволоки.

Это значительно упростит последующую эксплуатацию котла.

Конвекционный кожух

Из листовой стали изготавливаем цилиндр или отрезаем кусок трубы, диаметр которой на несколько сантиметров больше наружного диаметра топки (корпуса). Можно использовать трубу диаметром 500 мм. Соединяем вместе конвекционный кожух и топку.

Сделать это можно с помощью металлических перемычек, привариваемых к внутренней поверхности кожуха и наружной поверхности топки, если зазор получился достаточно большой. При меньшем зазоре можно приварить кожух к топке по всему периметру.

Крышка

Из стального листа вырезаем круг такого же диаметра как топка или чуть больше. Привариваем к ней ручки, используя электроды, проволоку или другие подручные средства.

Учитывая, что в процессе эксплуатации котла ручки могут сильно нагреваться, стоит предусмотреть специальную защиту из материала с низкой теплопроводностью.

Ножки

Для обеспечения длительного горения к дну привариваем ножки. Их высота должна быть достаточной, чтобы поднять дровяной котел минимум на 25 см над уровнем пола. Для этого можно использовать различный прокат (швеллер, уголок).

Поздравляем, вы изготовили дровяной котел своими руками. Можно приступать к обогреву дома. Для этого достаточно загрузить дрова и поджечь их, открыв крышку и теплорассеивающий диск.

Особенности монтажа

Твердотопливные котлы не относятся к числу экологически чистого оборудования, для их установки нужна котельная. При монтаже соблюдают ряд правил:

  • от топки до стены следует оставлять минимум 1 метр свободного пространства;
  • в полуметре от пола и максимум в 40 сантиметрах от потолка нужно оборудовать вентканалы;
  • в котельной не должно быть горючих веществ;
  • перед топкой следует настелить металлический или асбестовый лист не меньше 50 на 70 см размером;
  • над котлом оборудуют дымоход. Рекомендуемые параметры дымохода есть в инструкции котла.
Читайте также:  Какие трубы лучше использовать для отопления частного дома?

Дымоход твердотопливного котла

Особенности монтажа

В трубе дымохода следует предусмотреть ревизионные люки для очистки от сажи. На стыке с котлом устраивают конденсатосборник. Части металлической трубы, находящиеся в холодных помещениях (неотапливаемый чердак и др.) нужно обмотать теплоизоляционным материалом для защиты от конденсации и обледенения.

Теплоизоляционный материал для дымоходов – базальтовая вата. Все остальные утеплители в той или иной степени горючи.

Материалы и инструменты для установки котла

Основным преимуществом решения изготовить котёл водяного отопления своими руками является то, что для этого не нужно специальное оборудование, инструмент и детали.

Подручное сырьё и материалы найти достаточно легко, а практически весь инструмент есть у любого хозяина собственного дома (дрель, гаечные ключи, отвёртки …).

Для работы потребуется:

  • металл листовой, либо труба большого диаметра (вариант – металлическая бочка, старая печь и т.п.);
  • трубы стальные;
  • радиаторы (если теплоноситель – вода), профильные трубы;
  • метизы (гайки, болты и т.п.);
  • заслонки (можно купить, найти б/у или сделать самому);
  • дверца.

Желательно установить на котёл необходимый минимум автоматики (датчики контроля и измерения температуры, например, или манометр).

Используемые материалы должны иметь надлежащее качество (отсутствие дыр, ржавчины и т.п.).

Неплохо поставить насос для принудительного перемещения теплоносителя.

Бункерные автоматические котлоагрегаты

Автоматические угольные котлы отличаются от предыдущих версий тем, что в них регулировка всех рабочих процессов полностью или частично (если речь идёт о полуавтоматических моделях) осуществляется программируемым микропроцессорным контроллером, подключённым к датчикам и терморегуляторам.

Поддержка долгого горения реализована за счёт принудительно подающих воздух вентиляторов (нагнетателей) и тяговой системы удаления продуктов сгорания.

Модель Zota Стаханов 20. Уголь подается автоматическим механизмом из подключенного к котлу бункера, объемы подачи регулируются автоматикой котельного агрегата.

Бункерные автоматические котлоагрегаты

Для бесперебойности процесса дозаправки предусмотрен загрузочный бункер – металлический короб с установленным снизу шнековым транспортёром.

Вместимости встроенного топливного резервуара в бункерном угольном котле, хватает в среднем на 2–7 дней, а если подача топлива осуществляется из отдельного механизированного хранилища, то в зависимости от площади его вместимости может хватить на 3–4 недели или даже на весь отопительный сезон.

Правила установки и эксплуатации

Для того чтобы эксплуатация теплотехнического оборудования была длительной и безаварийной, необходимо изначально выполнить его правильный монтаж, а затем грамотно использовать.

Пиролизный котёл во время работы

При установке котлов длительного горения необходимо:

  • Выполнить защиту строительных конструкций от воздействия высоких температур и возможного попадания горящих частей топлива на их поверхность.
  • Дымоход должен иметь наименьшее количество изгибов, его высота над поверхностью крыши, должна соответствовать её форме.
  • Соединения котла и дымохода должно быть разборным.

Правила установки и эксплуатации описаны в сопроводительных документах к конкретной модели, тем не менее, при использовании подобного оборудования следует помнить, что:

  • дрова в топку необходимо укладывать неплотно, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха;
  • количество поступающего воздуха (тягу) можно регулировать при помощи шибера и зольника;
  • техническое обслуживание котлов длительного горения, работающих на твёрдом топливе, заключается в удалении золы и чистке колосниковых решёток, а также очистке дымохода.

Модели разных производителей внешне очень похожи, поэтому при выборе конкретного устройства следует тщательно изучать технические характеристики, а также требования к установке и эксплуатации

Первая растопка котла

После окончания сборки конструкции, монтажа дымохода (можно ограничиться временной версией, котел разместить на открытом воздухе) нужно провести первую топку. Выявит возможные, оставшиеся незамеченными огрехи, недоделки в конструкции.

Прежде чем помещать в топку котла топливо, нужно подключить временный контур отопления с радиатором (подойдет однотрубная схема на основе дюймовых пластиковых труб).

Недопустимо напрямую подключать пластиковые трубы к котлу. Потребуются стальные сгоны, длиной 20-30 см.

После заполнения отопительного контура водой, нужно визуально проконтролировать швы водяной рубашки котла с внешней, внутренней стороны. При выявлении течи, нужно отметить место, слить воду, дополнительно проварить шов.

Если недостатков не выявлено, помещается немного топлива (не более 1/3 объема топки). Подойдут хорошо просушенные березовые дрова. Открывают заслонку тяги в дымовой трубе, шибер в нижней части котла, у поддувала. Разжигают в топке огонь. По мере прогорания дров, нагревается вода в рубашке, перемещается по отопительному контуру. Позволит проверить общую работоспособность собранного котла, отдельных элементов — группы безопасности, водяной рубашки.

Читайте также:  Какую разводку труб отопления выбрать – виды и особенности вариантов

В ходе первой топки выявятся недостатки сварных швов, если они есть. Выявленные течи, места просачивания дыма отмечают, позже исправляют дополнительной проваркой сварочным полуавтоматом.

Прежде чем накладывать новый шов, нужно удалить угловой шлифмашиной участок старого, иначе есть риск прожига, непровара.

Выбор самого оптимального варианта

В уже построенном доме массивную кирпичную печь поставить будет сложно. Водяное отопление в этом случае лучше всего организовывать на базе металлической буржуйки, которую разрешается ставить на усиленный деревянный пол без заливки фундамента.

Однако если есть возможность сделать фундаментную основу как положено, то предпочтение стоит отдавать более надежной печной конструкции из кирпича.

Выбор самого оптимального варианта

Водяной контур по дому для дровяной печи лучше всего делать из толстых стальных труб и с естественной циркуляцией теплоносителя

Установка в рассматриваемый отопительный контур циркуляционного насоса и/или гидроаккумулятора – это пустая трата денег и ноль дополнительной пользы. Они лишь усложнят монтаж системы. А при отключении света эти устройства и вовсе создадут проблемы. Тогда как вариант обогрева без них при проблемах в электросети продолжит спокойно отапливать дом.

Рекомендации по отбору дров и их подготовки

Отбирая для себя дрова, необходимо рассчитывать на то, что какое-то время потребуется для их подсушки. Большая влажность топливной древесины крайне негативно сказывается на работе отопительного прибора, существенно увеличивается расход дров в твердотопливном котле.

В процессе горения влага накапливается на стенках топочной камеры, где вместе с угарным газом образует в больших количествах деготь. Поработав совсем немного на мокрых дровах, ваш котел, вытяжка будут представлять собой жалкое зрелище. Потребуется немало усилий, что бы отмыть камеру сгорания, дымоход от липкого дегтя. Котлы отопления на дровах нуждаются в регулярной чистке. От этого зависит производительность котельного оборудования.

На заметку: в топку котла идет все, и крупные поленья и маленькие щепы. Правильно разложив поленья можно существенно увеличить интенсивность горения и свести образование едкого дыма к минимуму. Другими словами, крупные поленья укладываются по краю, тогда как в середину накладываются более мелкие фрагменты.

Обратим внимание на сорта древесины. В нашей стране, в каждом регионе на дрова идет та или иная промышленная древесина. В центральных районах больший акцент делается на сорта твердых пород, в основном береза. Этот оптимальный вариант, как по цене, так и по качеству. Реже используются дуб, бук, граб и ясень.

Параметры выбора отопления в деревянном доме

В деревянном доме можно использовать все типы теплоснабжения. Но сначала необходимо проанализировать все факторы, влияющие на выбор. Зачастую варианты отопления деревянного дома напрямую зависят от нескольких из них.

Первоочередной задачей является определение оптимального энергоносителя. Это может быть твердое топливо, газ, электричество или дизтопливо. Все зависит от стоимости и возможности постоянного снабжения.

Нельзя делать монтаж отопления в деревянном доме своими руками без следующих предварительных этапов анализа:

  • Выбор топлива;
  • Оборудование для генерирования тепла: котел, конвектор (газовый, электрический), пленочное отопление;
  • Разработка схемы расположения отопительных приборов. От этого будет зависеть тепловое распределение по всему дому;
  • Анализ постоянных расходов на теплоснабжение. Оптимальный вариант – газовое отопление в деревянном доме. Но при этом учитывается сложный подготовительный этап оформления разрешительной документации.

Для каких целей нужен пар

Знание того, где используется паровой котел и с какими режимами, позволяет эффективно выбрать оборудование.

ПК применяются в таких отраслях:

  1. ЖКХ в центральном отоплении устанавливают модификации ПК низкого или среднего давления для парового отопления. Теплоноситель поступает либо непосредственно в сеть, либо через теплообменные аппараты подготавливает воду для центрального отопления и ГВС.
  2. Промышленность применяет более мощные парогенераторы, вырабатывающие перегретый пар с повышенной теплоотдачей.
  3. Энергетика, паровые котлы высокого давления участвуют в схемах генерации электроэнергии, передавая пар турбине.
  4. Промышленность, ПК обеспечивают механическое движение производственных аппаратов.
  5. Железнодорожный транспорт, ПК установлены на тепловозах.