Самодельный котёл для водяного отопления

Принцип работы моделей с водяными контурами

Процесс нагрева воды осуществляется исключительно в период топливного горения. Основное топливо — уголь либо дрова. При этом одной загрузки достаточно на 3–4 часа, более длительный период горения топлива обеспечит газогенераторный (пиролизный) твердотопливный котел.

Чем выше качество котла, эффективность процессов теплообмена в водяном контуре и чем точнее контроль температуры теплоносителя, тем ниже себестоимость каждого добытого киловатта тепла. Специальная конструкция водяного контура позволяет максимально эффективно нагревать основной теплоноситель при работе котла.

Устройство топки твердотопливного котла

Стенка в водяной рубашке способна аккумулировать получаемую тепловую энергию. За счет этого отопительный прибор быстро нагревает воду, а также поддерживает высокую температуру на протяжении продолжительного времени. Котельное отопительное оборудование с водяным контуром одинаково эффективно работает как в системе с естественной, так и с принудительной циркуляцией.

Марки котлов на твердом топливе российского производства

Анализ технических характеристик поможет составить общее представление о твердотопливных котлах длительного горения. Отзывы потребителей на независимых форумах дают объективную оценку отечественных разработок.

Таблица 1. Твердотопливные котлы Zota Mix и Pellet производства завода отопительной техники и автоматики (г. Красноярск):

Таблица 1. Твердотопливные котлы Zota Mix и Pellet производства завода отопительной техники и автоматики (г. Красноярск)

• КПД котлов модельного ряда Zota Mix — 80%, Pellet — 90%;
• комбинированные стальные твердотопливные котлы Zota Mix работают на любом виде топлива (сжиженный или природный газ, электричество, жидкое топливо);
• камера сгорания и зольный ящик расположены внутри водяной рубашки;
• регулируемая заслонка дымохода, механический тягорегулятор и подсос воздуха эжектором, который установлен в топочной дверце, обеспечивают полное сгорание топлива при минимальной тяге;
• внешняя поверхность корпуса покрыта антикоррозийным полимерным составом;
• съемная дверца за передней панелью обеспечивает доступ для чистки газохода;
• возможность ремонта.

Конструкция котла Zota Mix

• нужен запас топлива и место для его хранения;
• затраты по доставке, выгрузке и складированию дров, угля, брикетов;
• снижение производительности котлов Zota Mix при использовании некачественного топлива (бурый уголь на 10÷20%, сырые дрова на 60÷70%);
• для Zota Mix — ручная загрузка топлива, очистка зольника, стенок топки, газоходов и дымового патрубка;
• обязательная подготовка котловой воды (жесткость до 2 мг-экв/л);
• установка в отдельном помещении;
• для котлов линии Zota Mix необходима установка теплоаккумулятора, дымососа, бойлера.

Таблица 2. Аппараты комбинированные твердотопливные с водяным контуром (АКТВ). Производитель ООО «Сибтеплоэнергомаш» (г. Новосибирск):

Таблица 2. Аппараты комбинированные твердотопливные с водяным контуром (АКТВ). Производитель ООО «Сибтеплоэнергомаш» (г. Новосибирск)

• бюджетный вариант твердотопливных котлов с водяным контуром для дома (цена 11000÷25000 рублей);
• компактный размер;
• водяной теплообменник охватывает топку со всех сторон (кроме фронта);
• выдвижной зольный ящик;
• монтажное гнездо для регулятора тяги;
• возможность подключения к дымовой трубе любой конфигурации;
• стальной теплообменник позволяет упрощенное подключение к отопительной обвязке (без подмеса);
• конструкция адаптирована для работы на газу и электричестве.

Котлы «Каракан» от производителя ООО «Сибтеплоэнергомаш»

• устаревшая конструкция, примитивная автоматика низкого качества;
• заявленные производителем технические характеристики (мощность, отапливаемая площадь и КПД) по отзывам потребителей не соответствуют фактическим показателям.

Таблица 3. Твердотопливные пиролизные котлы Буржуй & К от ООО «НПО «ТЭС» (г. Кострома):

Таблица 3. Твердотопливные пиролизные котлы Буржуй & К от ООО «НПО «ТЭС» (г. Кострома)

• обеспечивает стабильное горение топлива любой сортности и степени влажности;
• эффективная работа котла с одной закладки в течение 8 часов;
• экономный расход топлива;
• совместимость генератора с системами естественной или принудительной циркуляции;
• экологичный агрегат, топливо проходит цикл полного сгорания, не образуя вредных выбросов в атмосферу;
• конструкция топки обеспечивает выход на эффективный режим работы за 40 минут.

Твердотопливные пиролизные котлы «Буржуй & К»

• сложный монтаж: подключение должны производить работники специализированных предприятий, имеющих лицензию на данный вид деятельности (в противном случае гарантия от завода-изготовителя на агрегат не распространяется);
• ручная закладка топлива и чистка камеры сгорания;
• большой вес.

Установка и эксплуатация твердотопливных котлов должны производиться в соответствии с правилами пожаробезопасности

Для обогрева загородной дачи. гаража или теплицы возможно изготовление твердотопливных котлов длительного горения своими руками. Видео с материалами на эту тему можно найти в интернете. Но помните, что главным условием использования отопительного оборудования, является пожаробезопасность. А гарантировать выполнение этого условия может только сертифицированный производитель при должных условиях эксплуатации и монтажа оборудования.

https://youtube.com/watch?v=3sfw2qpCMrY

https://youtube.com/watch?v=1z6OOs3WdH4

Из чего состоит котел и как это работает

Топливо в таких котлах горит намного дольше, чем в обычных агрегатах. Это обусловлено их принципом работы, который предусматривает сжигание дров в топке по направлению сверху вниз. Камера сгорания имеет цилиндрическую форму и полностью загружается древесиной через дверцу в верхней части корпуса. Розжиг производится через эту же дверцу, конструкция твердотопливных котлов длительного горения такова, что воздух в зону горения подается тоже сверху по вертикальной трубе. К концу этой трубы прикреплен плоский груз круглой формы из толстого металла (10—15 мм), снизу к нему приварены дугообразные распределители воздуха из полосового металла. Подобную конструкцию также можно применить для изготовления котла на опилках .

Груз для самодельного котла

Размер груза на 5 мм меньше внутреннего диаметра цилиндра топки, что позволяет перемещаться конструкции вверх-вниз. Другой конец трубы проходит сквозь верхнюю стенку котла, на нем устанавливается заслонка, с помощью которой количество воздуха можно регулировать вручную. Длина трубы на 15—20 см больше высоты камеры сгорания. Последняя может быть произвольной, самодельные агрегаты длительного горения работают тем дольше, чем больше диаметр и высота топки. При этом увеличивается объем водяной рубашки агрегата и его тепловая мощность.

Конструкция котла длительного горения

После розжига труба с грузом опускается, придавливая массив дров. Воздух поступает непосредственно в зону горения, конструкция котла длительного горения предусматривает работу на естественной тяге, создаваемой дымоходом необходимого диаметра и высоты. Выделяющееся тепло нагревает воду в рубашке установки, она начинает поступать в систему отопления через верхний патрубок. Здесь работает принцип конвекции, применение циркуляционного насоса необязательно. Водяная рубашка в самодельном аппарате располагается не только вокруг боковых стенок топки, но и в ее верхней крышке.

Колосниковая решетка самодельного котла длительного горения на дровах не выполняет своей привычной функции, воздух в рабочую зону через нее не проходит. Решетка лишь служит опорой массиву топлива, а сквозь ее ячейки зола и пепел попадают в нижний отдел, из которого они свободно вынимаются железным совком. По мере прогорания топлива в камере груз опускается и по верхнему концу трубы можно определять, сколько дров еще осталось. После окончания процесса дверца зольного отдела открывается, из него вычищаются продукты горения, груз вместе с трубой поднимается и фиксируется в таком положении. Можно делать следующую загрузку.

Самодельный котел на дровах длительного горения

Причины сбоев при эксплуатации системы

В процессе работы самодельного котла могут возникнуть определённые сложности. Это не обязательно связано с ошибками, допущенными при монтажных работах. Наиболее часто встречаются следующие неполадки:

1. Подтекает конденсат из агрегата. Причина в низком температурном режиме обратки. Для устранения потребуется проследить, чтобы температура не опускалась ниже 60 градусов.
2. Происходит перегрев котла. Причины для этого самые разнообразные:

• вырабатывание излишнего тепла — случается в случае, когда на небольшую площадь аппарат регенерирует дополнительную энергию, закипает вода, ненужное тепло выходит через защитный клапан;
• остановка циркуляционной помпы: при обесточивании насоса стопорится цикличность тепловой подачи. Вскипает система, сбрасывая лишнее тепло через клапан защиты.

Справка. Чтобы оградить аппарат с контуром отопления от перегрева, потребуется приобрести аккумулирующий резервуар и источник бесперебойного питания.

1. Через дверцы просачивается дым. Надлежит прочистить дымоход.
2. Из дымоходного отверстия вытекает вода. Придётся утеплить вытяжку.
3. Перерасход топлива. Некачественно утеплено помещение, низкий КПД горючих материалов.

Особенности

Сегодня отопительные котлы обладают достаточной мощностью для обогрева помещений различного назначения. Они экономичны. Время их беспрерывной работы составляет практически весь отопительный сезон.

Эти приборы могут работать на дровах, угле, пеллетах (древесных отходах, спрессованных и переработанных в гранулы), брикетах, торфе, дровяном газе.

Типы котлов

В зависимости от вида твердого топлива они подразделяются на следующие типы:

• дровяные (отапливаются не только дровами, но и пеллетами);
• универсальные (для работы используют разные виды топлива и их сочетания);
• газогенераторные котлы (у них повышенный КПД, работают на дровах и древесном газе).

Модели последнего вида более удобны в применении, так как внутри них не скапливается сажа, а золы остается минимум.

Различают модели котлов длительного горения, зависимые от носителя электроэнергии и независимые.

Такое оборудование для отопления работает по принципу верхнего горения (очаг горит сверху вниз). Камеру сгорания, расположенную в верху конструкции, заполняют топливом. Вентилятор нагнетает воздух по воздуховоду, и тепло, выделяющееся при сгорании, отправляется в теплообменник. Объем камеры сгорания – около 500 дм3, поэтому такое отопительное устройство может без перерыва работать несколько дней.

Достоинства

Конструкции длительного горения – отопительные приборы, пользующиеся большой популярностью среди населения. Объясняется это множеством их достоинств: это не только использование топлива различных видов, но и долгое время их горения, а также простота и экологическая безопасность их применения.

Котел такого типа в его современной вариации – это конструкция, оснащенная автоматикой, вентилятором для увеличения давления в системе. При малом количестве потребляемого топлива такие приборы могут поддерживать температуру в помещениях большого размера.

Большой минус конструкции – высокая стоимость, более 1000 у. е.

Что должно быть в составе водяной системы отопления

Схема водяного отопления частного дома, она же жидкостная, предполагает использование в системе жидкого теплоносителя, который «доставляет» тепло от отопительного котла к радиаторам или теплому полу, постоянно циркулируя в системе.

Иными словами теплоноситель «бегает по кругу», нагреваясь в котле и отдавая свое тепло в отопительных приборах.

Для обеспечения работы такой системы используется множество другого оборудования, которое делает работу системы более гибкой (дифференцированный обогрев различных зон), безопасной (защита от превышения давления и утечки теплоносителя из системы), автоматизируют процесс управления отоплением дома.

Структурная схема водяной системы отопления выглядит так:

Структурная схема системы водяного отопления

Водяные системы отопления могут быть:

• с естественной циркуляцией теплоносителя;
• с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Системы с естественной циркуляцией теплоносителя

В системе с естественной циркуляцией теплоносителя в качестве движущей силы выступает явления разности плотности нагретой и холодной жидкости (теплоносителя) в подающей и обратной трубе соответственно.

Система с естественной циркуляцией теплоносителя

При нагревании теплоносителя в котле его плотность уменьшается, и она вытесняется вверх по вертикальной трубе, вытесняемая более плотной холодной жидкостью, возвращающейся по обратной трубе.

При этом теплоноситель проходит путь от котла по вертикальному стояку к расширительному баку открытого типа, растекается далее по горизонтальным стоякам по радиаторам отопления и возвращается в котел по обратной трубе.

В таких системах важными параметрами являются: диаметр труб (особенно центрального подающего стояка), а также их уклон.

Преимуществом такой системы можно назвать ее энергонезависимость (при использовании простого твердотопливного котла), а в списке недостатков мы назовем отсутствие возможности регулирования теплорежимов различных помещений, повышенный расход топлива, необходимость использования металлических труб большого диаметра.

Системы с принудительной циркуляцией теплоносителя

Такая система дополнена еще и циркуляционным насосом, который «в принудительном порядке» создает движущую силу, приложенную к теплоносителю.

«Принудительная» система отопления

К преимуществам такой системы можно отнести возможность раздельного и гибкого (дифференцированного) регулирования мощности каждого радиатора или теплого пола с помощью ручных или автоматических вентилей, что позволяет более экономично использовать энергоносители для работы котла. В такой системе можно использовать пластиковые трубы, что существенно снижает стоимость материалов и облегчает монтажные работы, а сами пластиковые трубы можно «спрятать» в стены.

Недостатком такой системы является только ее «энергозависимость» от наличия в доме электричества для обеспечения работы насоса. В некоторых случаях используют комбинированную систему отопления.

3 Преимущества и недостатки

Кроме доступной цены отопительного оборудования и невысокой стоимости топлива, существует и ряд других достоинств. К основным плюсам можно отнести следующие факторы:

• высокий показатель надежности;
• длительный эксплуатационный срок;
• приборы не нуждаются в частом обслуживании.

К преимуществам также можно отнести то, что золу, которая осталась после сгорания топлива, можно применять в качестве удобрения. Имеются и минусы. Дело в том, что водяной котел для отопления дома не обладает высоким коэффициентом полезного действия, и даже при высоком расходе топлива показатель не поднимается выше 80%. К тому же стандартные приборы нуждаются в частой загрузке дров, делать это придется каждые 3−5 часов.

Преимущества использования водяного котла в кирпичной печке

Одним из ключевых преимуществ является эффективная теплоотдача. также немаловажный факт, что трубы можно подвести ко всем помещениям от трубы.

Котел на водной основе отлично способен совмещаться с разными теплогенераторами. При использовании антифриза система при отключенной печи размораживаться не будет. Помимо всего прочего, водяной котел в кирпичной печке способен работать как при наличии центрального отопления, так и в автономном режиме.

Для типичной русской зимы достаточно будет всего лишь двух топок в сутки для создания комфортной температуры в помещении. Кроме того, температуру можно будет регулировать при помощи современных автоматизированных систем.

Сооружаем своими руками

Если ваша печь кирпичная. то для нее водяной котел тоже можно соорудить своими руками, да и саму печь выложить из кирпичей тоже. В качестве водонагревателя для него можно взять простой радиатор из чугуна. Подобную модель можно отыскать при демонтаже старых пятиэтажных «хрущевок», если в вашем городе они идут под снос.

Каждый из радиаторов имеет емкость порядка полутора литров. При соединении друг с другом двенадцати таких радиаторов, то вы получите в итоге мощный нагреватель на 18 литров площадью три квадратных метра. Однако такие масштабы подойдут далеко не для всех помещений, а вот для отопления объемной русской бани это будет один из наиболее приемлемых вариантов.

Перед тем как вы будете устанавливать саму конструкцию, разберите радиаторы. затем их следует тщательно почистить. Чтобы удалить все имеющиеся на них загрязнения, сделайте горячий раствор на основе шестипроцентной соляной кислоты и им промойте радиаторы, затем их следует сполоснуть холодной водой. Теперь меняем межсекционные прокладки, поскольку температура может быть более шестисот градусов. При таком температурном режиме картон не сможет выдержать удара, что спровоцирует течку радиатора. Поэтому в качестве прокладки возьмите шнур из асбеста, предварительно пропитав его олифой.

Теперь монтируем котел в кирпичную печь. и это не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Но есть некоторые моменты, о которых стоит упомянуть особо. Во-первых, труба для водяного котла для кирпичной печи должна быть оснащена бесшовной трубой с большим диаметром, это позволит распределить воду максимально эффективно. Во-вторых, ни в коем случае трубы нельзя паять встык, чтобы не допустить появления дефектов, из-за которых котел может впоследствии протекать.

Также следует с краев труб снять фаску, перед варкой убедитесь, что кольца расположены друг от друга примерно в 5 см. Нередко котел в кирпичной печке может сильно протекать, если такое вдруг случится, зачистите места протекания при помощи болгарки и промойте их.

Эффективность теплого пола от газового котла

Так как газ у нас с вами является самым популярным видом топлива, с него у начнем. Многие покупают газовые котлы для водяного теплого пола, не задумаясь о том, как потом придется переплачивать.

Как делают многие:

• Ставят котел
• Выставляют на нем температуру 45-55 градусов
• Радуются

Как итог, не замечают, что переплачивают лишние деньги. Из-за чего? Да все просто — обычные газовые котлы достигают максимальной эффективности на максимальных температурах работы. А они равны 70-90 градусам.

Так же низкотемпературная работа газового котла влечет за собой образование конденсата. А это негативно сказывается на сроке службы котла.

Само собой такие котлы можно адаптировать для эффективной работы водяных теплых полов. Для этого конечно придется немного усложнить систему.

В случае, если у Вас комбинированная система теплый пол+радиаторы, то путем подмешивающего модуля, КПД котла можно вывести сразу на максимальный уровень.

И что теперь делать? Не покупать газовые котлы для теплого пола? На самом деле существует вид газовых котлов, которые заточены под работу теплого пола. Зовутся такие котлы конденсационные. Такие котлы получают дополнительную энергию как раз с образующегося конденсата. При низких температурах работы эффективность котла близка к 100%.

Конденсационный котел в разрезе

Плюсы и минусы различных конструкций

Если речь идет о сравнении твердотопливных отопительных систем с водяным контуром и без него, то первые имеют достаточно внушительный перечень преимуществ, а именно:

• Доступность топлива. Большинство моделей котельного оборудования с водяным контуром могут работать как на угле, так и на дровах, а также практически на всех типах твердого топлива.
• Простота конструкции. Несмотря на кажущуюся сложность, самодельный отопительный котел с водяным контуром – достаточно распространенное явление, в загородных домах и дачах многих россиян.
• Надежность и долговечность. Это доказано многомиллионной аудиторией пользователей.
• Энергонезависимость. Подавляющему большинству моделей ТТ отопительных установок не требуется электроэнергия в период эксплуатации.

Не стоит забывать и о недостатках, которые есть у двухконтурных твердотопливников.

• Низкий КПД, который не превышает (даже у газогенераторных моделей) 90%.
• Необходимость обслуживания, которое заключается в регулярной загрузке топливной камеры и очистки зольника от твердых остатков. Чтобы решить данную проблему можно приобрести твердотопливник с автоматической подачей, но и такие модели не лишены недостатков. Основными из минусов являются высокая стоимость оборудования и достаточно серьезные требования к качеству топлива.

Совет! Перед приобретением твердотопливника обязательно сделайте расчет необходимой мощности, учитывая расход тепловой энергии на обогрев помещений и создания ГВС дома. Для этого рекомендуем обратиться за консультацией к профессионалам.

От чего зависит конструктивное исполнение?

На то, какой будет конструкция отопительного котла, влияет несколько условий:

• стоимость и доступность материалов;
• вид топлива;
• способ циркуляции теплоносителя.

Естественная циркуляция теплоносителя Принудительная циркуляция теплоносителя Двухтрубное отопление с прямоточной циркуляцией теплоносителя Двухтрубное отопление со встречной (тупиковой) циркуляцией теплоносителя

Наибольшую долговечность демонстрирует жаростойкая нержавеющая сталь. Впрочем, именно она имеет на рынке самую высокую цену, а её обработка является довольно сложной задачей, с которой не справиться без специальной аппаратуры. То же касается и чугуна, который, впрочем, стоит куда дешевле нержавейки. Традиционно для изготовления котлов отопления используют листовую сталь толщиной от 4 мм – этот вариант сравнительно лёгок в обработке и, главное, вполне надёжен и долговечен.

Чтобы обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя, необходимо использовать контуры отопления и связующую арматуру большого диаметра, а накопительную ёмкость размещать на высоте. Если такой возможности нет, вам придётся использовать циркуляционный насос – он позволит уменьшить диаметр труб. Впрочем, насосная система котла отопления является энергозависимой, что необходимо учитывать при выборе конструкции и функциональных возможностей агрегата.

Патрубки, которыми будет снабжён ваш котёл, должны иметь диаметр не менее 32 мм – для их изготовления подойдёт толстостенная стальная труба. Контур отопления следует выполнять из оцинкованной стали, не забыв о герметизации резьбовых соединений.