Котлы длительного горения своими руками чертежи. Твердотопливный котел своими руками: чертежи, схемы и варианты

Сегодняшний рынок заполнен предложениями об экономичном изделии с водяным контуром для отопления помещений. По заявлениям производителей оно способно при минимальных затратах на топливо максимально долго сохранять тепло в жилье. Такое оборудование очень удобно в использовании в тех местах, где нет возможности применить альтернативный вид отопления (например, согрев природным газом).

Однако стоимость этого изделия далеко не всегда радует дешевизной, поэтому выгодным вариантом будет взять чертеж твердотопливного котла и собрать его самостоятельно.

Разбираемся в конструкции

Огромный ассортимент материалов и доступность информации позволят не испытывать сложностей с изготовлением котла.

Но любой самодельный агрегат, в том числе и твердотопливный котел, требует для сборки знаний тонкостей конструкции и производственного процесса.

Что необходимо иметь

Для выполнения работ понадобится:

• эскиз;
• навык выполнения сварочных работ;
• умение пользоваться газовым резаком;
• навыки конструктора для того, чтобы правильно выполнить разметку и раскрой материала;
• навыки каменщика;
• , работающий на твердом топливе, потребует умения пользоваться электрическими инструментами: например, резьба болгаркой или электроножницами по металлу.

Сбор материала

Для того чтобы приступить к работе, необходимо запастись материалом. Обязательно понадобятся:

• огнеупорный кирпич, строительный песок (глина);
• трубы прямоугольного и круглого профиля, листовой металл;
• колосники;
• дверки для топочного и зольного отверстия;
• чугунная плита для приготовления пищи;
• водонагреватель и насос для циркуляции воды;
• гравий или щебень, вода.

Инструменты

Производственный процесс не обойдётся без болгарки (электрических ножниц по металлу), сварочного аппарата. Также понадобится газовый резак, для работы которого необходим кислородный баллон и баллон с пропаном.

Также стоит запастись маркером по металлу, уровнем, метровой линейкой, шпателем, щипцами, пассатижами, электрической дрелью с набором свёрл. В целях безопасности обязательно нужно подготовить средства индивидуальной защиты - маски и очки. Можно приступать к работе.

Особенности конструкции

Обычное оборудование подобного типа состоит из теплообменника, загрузочного бункера, дымохода, блока управления, форсунки, камеры отвода горячих газов и камеры сгорания.

Самодельный котел, работающий на твердом топливе, в зависимости от положения теплообменника может быть горизонтального и вертикального типа.

В оборудовании горизонтального типа он монтируется в кирпичный корпус. В то время как в оборудовании вертикального типа теплообменник устанавливается на прочный бетонный фундамент.

На фундаменте выстраивается поддувальная камера из кирпича. Над камерой монтируется колосниковая решётка.

Принцип работы

Принцип действия этого оборудования основан на нагревании воды в системе при помощи тепла от сжигания топлива. Подробно процесс работы представлен такими этапами:

• в камеру сгорания загружается топливо. К слову, в виде него могут использоваться торфяные брикеты, уголь, дрова, пеллеты, опилки и прочее;
• нагретый воздух поднимается вверх и выводится через дымоход;
• в процессе движения этот воздух нагревает теплообменник, а он осуществляет нагрев воды;
• нагретая вода вытесняет из системы холодную - происходит циркуляция и остывшая вода возвращается в область теплообменника.

Объём камеры сгорания должен соответствовать номинальной мощности оборудования или же максимальной отапливаемой площади. Это прямая зависимость.

На практике ещё придётся учитывать сезонность, пики потребления горячей воды, функциональную сложность системы отопления или горячего водоснабжения. Камера отвода горячих газов выполняет функции выходного коллектора, который выводит продукты горения по дымоходу.

Повышение КПД

Чтобы повысить КПД агрегата, необходимо учитывать особенности теплообменника, а также полноту и период сгорания топлива. Чем больший размер будет иметь площадь теплового контакта, тем больше тепла будет передано воде от сгорающего топлива. От эффективности сгорания топлива зависит процесс нагрева воды до нужной температуры. Поэтому к расчёту конструкции необходимо отнестись со всей ответственностью - она должна быть безопасной и надёжной.

Эти свойства оборудования напрямую зависят от качества корпуса: он должен быть изготовлен из жаропрочной стали толщиной не менее 5 мм. В случае если для корпуса используется лист из чугуна, то его толщина может быть более 8 мм. Для внутренней системы рекомендуется использовать трубы диаметром до 50 мм с толщиной стенки от 3 до 4 мм.

При конструировании надо продумать сужение водопровода от направления движения горячей воды в сторону холодной и расширение его в обратном направлении. Для этого придётся использовать трубы меньшего диаметра, например, 25 мм.

От теории к практике

Чаще желающие смастерить оборудование своими руками останавливают выбор на вертикальном твёрдотопливном котле. Процесс изготовления будет рассмотрен на примере твёрдотопливного котла для отопления дома площадью 100 м2. Эта система состоит из семи радиаторов и разводки системы водопровода.

Этапы

Итак, делаем теплообменник:

1. изготавливаем вертикальные основания теплообменника. Для этого берём четыре профильные трубы длиной по 30 см каждая, которые будут располагаться со стороны камеры сгорания;
2. в них газовым резаком делаем по четыре отверстия диаметром 5 см. Неровности убираем угловой шлифовальной машинкой (болгаркой). Должно получиться восемь отверстий;
3. в трубах, которые будут находиться в задней части оборудования, проделываем четыре отверстия диаметром 40 мм и четыре диаметром 50 мм. Все они должны располагаться со стороны соединения с передними стойками. В результате должно получиться по восемь отверстий;
4. в профильной трубе длиной 500 мм вырезаем отверстие для крепления патрубка, через который будет происходить вывод отработанной воды;
5. в верхней части задней стойки делаем отверстие для подачи воды в систему.

Сборка

После чего приступаем к сборке теплообменника. Вертикальные основания соединяются профильной трубой. Для этого её кладём на установленные перпендикулярно поверхности основания. Места соединения провариваем сваркой. Всю эту конструкцию с обратной стороны соединяем профильной трубой с отверстиями для отвода воды. В результате получаем переднюю стенку теплообменника.

Далее вертикальные основания устанавливаем перпендикулярно, и свариваем четырьмя трубами круглого сечения. Получается задняя стенка теплообменника. Переднюю и заднюю стенки соединяем между собой. Для этого надо подвести продольные трубы к отверстиям и проварить их, а затем к конструкции привариваем патрубки для подачи и вывода воды. Стыки завариваем с использованием кусочков металла и проверяем прочность теплогенератора.

После проверки прочности сварки закрываем пробкой патрубок для отвода воды, а в отверстие для подвода заливаем воду. Проверяем герметичность сварочных соединений на видимые протечки.

Корпус

Изготовление корпуса тоже потребует усилий. Для этого из листов жаропрочной стали вырезаем восемь стенок – 2 передние, 2 задние и 4 боковые. Площадь каждой из них должна быть 850 х 300 мм. Все замеры производим метровой линейкой, отрезаем материал болгаркой. После чего вырезаем две пластины размером 450 х 450 мм: одну для днища, другую для верхней плиты котла.

Делаем два отверстия под дверки в передней стенке: первое - на уровне колосника для поджигания топлива и очистки камеры сгорания, а второе – немного выше по уровню для загрузки топлива. В работе используем дрель и болгарку. Из листа нарезаем рёбра жёсткости длиной 80 см.

Монтаж котла

После того как будет изготовлен теплообменник и подготовлены детали для корпуса, можно приступить непосредственно к монтажу самого оборудования. Лучше всего это делать на том месте, где будет стоять самодельный котёл на твёрдом топливе. Конструкция получится очень тяжёлой и неподъёмной.

Что надо будет сделать:

1. выкладываем кирпичный фундамент, на который затем устанавливаем нижнюю пластину из стального листа;
2. вертикально по периметру нижней пластины устанавливаем внутренние стенки теплогенератора;
3. внутрь этого корпуса помещаем колосники и сам теплообменник. Здесь надо учесть, что труба для отвода воды должна быть ниже трубы для её подвода;
4. устанавливаем внешние стенки;
5. между внутренними и внешними стенками располагаем слой промытого и прокалённого песка для повышения КПД;
6. привариваем рёбра жёсткости с внешней стороны котла, а на верхнюю часть корпуса прикрепляем оставшийся лист;
7. устанавливаем дверки в отверстия и монтируем дымоотвод.

На поверхность конструкции можно установить чугунную плиту и получить возможность приготовления пищи. Или вместо неё приспособить сделанный своими руками нагреватель для воды. В результате всех мероприятий получится экономичный и надёжный самодельный котёл на твёрдом топливе.

Интересный факт: среди всего разнообразия твердотопливных котлов, имеющихся в продаже, непросто выбрать агрегат, способный работать на дровах или угле хотя бы 6 часов и при этом выделять требуемое количество тепла. Продавцы отопительной техники декларируют и больше, но их слова редко соответствуют действительности. Отсюда вывод: если купить желаемое изделие невозможно либо слишком дорого, то ничего не остается, кроме как сделать котел длительного горения своими руками. Хорошо владеете сваркой и желаете приступить к изготовлению? Тогда эта статья для вас.

Выбор подходящей конструкции

Прежде чем рассматривать разные варианты дровяных и угольных отопительных агрегатов, мы предлагаем прояснить вопрос, откуда берется продолжительность горения как таковая. Благодаря усилиям продавцов и рекламщиков у большинства пользователей сложилось мнение, что этому способствует тлеющий режим работы котла, при котором древесина сжигается очень медленно.

В реальной жизни вы не сможете постоянно эксплуатировать теплогенератор в режиме тления и вот почему:

• при невысокой температуре в камере падает эффективность сжигания твердого топлива (КПД установки снижается от 75 до 60%);
• хорошо тлеет только сухое дерево, а влажное начнет затухать, если вы не откроете подачу воздуха;
• агрегат попросту не обеспечит необходимое для обогрева дома количество тепловой энергии.

На самом деле торговые представители лукавят либо сами не понимают, о чем говорят. Настоящие твердотопливные котлы длительного горения располагают топкой повышенного объема. Чем больше в нее помещается дров, тем дольше они горят и эффективно отдают тепло. Конкретно в цифрах это выражается так: объем топки обычного агрегата мощностью 20-22 кВт не превышает 65 литров, а время работы – 6 ч. Наша цель – сделать теплогенератор долгого горения с топливником на 80-100 литров, который с 1 закладки древесины проработает не менее 7-8 часов, а угля – до 1 суток.

Atmos C 20S (слева) и Viessmann Vitoligno 100-S VL1A024 (справа)

Справка. Приведем несколько примеров котлов заводского изготовления, отвечающих данному требованию (показаны выше на фото). Это Viessmann Vitoligno 100-S VL1A024–25 кВт (объем 100 л), Atmos C 20S (20 кВт – 100 литров) и, конечно же, Stropuva с гигантской камерой 260 л (это и есть секрет продолжительного горения). Сюда же можно отнести современные агрегаты на пеллетах, чей запас топлива в бункере позволяет непрерывно обеспечивать отопление до 7 суток.

Теперь перечислим популярные виды самодельных котлов:

• традиционные с прямым сжиганием твердого топлива;
• верхнего горения, сделанные по чертежам отопителей Стропува и печей Бубафоня;
• газогенераторные модели, более привычное название – пиролизные;
• агрегаты шахтного типа.

О том, как своими руками изготовить пиролизный теплогенератор, мы рассказывали ранее , так что повторно его рассматривать не будем. Что касается шахтного котла, изображенного на схеме, то его сборка и эксплуатация связана с некоторыми сложностями. Изделие довольно громоздкое и материалоемкое, вдобавок слишком большой трубчатый теплообменник быстро забивается сажей при использовании влажной древесины.

Конструкция шахтного отопителя в разрезе

Чертежи классического котла с наддувом

Вы спросите – почему с принудительным наддувом? Это необходимо, чтобы избегать пресловутого режима тления и экономично сжигать твердое топливо. Принцип действия следующий:

1. В топливник объемом 112 дм³ доверху загружаются дрова (или уголь) и разжигаются. После чего все дверцы закрываются наглухо, и в работу включается автоматика, запускающая нагнетание воздуха вентилятором.
2. После достижения заданной температуры теплоносителя контроллер останавливает вентилятор и котел переходит в ждущий режим. Через канал, закрытый гравитационной заслонкой, поступает мизерное количество воздуха, дабы топливо не потухло.
3. Когда температурный датчик зафиксирует охлаждение теплоносителя в котловой емкости, автоматика вновь включит вентилятор и цикл повторяется.

Примечание. Задействованный в этом котле недорогой комплект автоматики, изображенный на фото, позволяет организовать нагнетание воздуха в нескольких режимах интенсивности для древесины и угля разного качества и влажности.

Представленный ниже на чертеже твердотопливный котел длительного горения универсального типа уголь / дрова имеет следующие технические параметры, проверенные на практике:

• номинальная мощность по теплу – 22 кВт;
• эффективность – 77% (реальная);
• максимальное рабочее давление – 3 Бар, испытания – 4 Бар;
• глубина топливника – 460 мм, размер проема для закладки дров – 36 х 25 см;
• объем камеры – 112 литров;
• продолжительность горения на дровах – не менее 8 часов, в среднем – 10 часов, на угле – 1 сутки.

Устройство дровяного теплогенератора довольно простое: вытянутая в высоту топка оснащена снизу колосниками, а сверху – теплообменником из 4 труб, помещенных внутрь бака.

Нагнетание воздуха производится в зольную камеру по каналу из профиля 60 х 40 мм, подогреваемого задней стенкой топливника. Вентилятор и блок автоматики устанавливаются сверху, что предохраняет их от попадания пыли и грязи. Все подробности конструкции показаны на чертежах, которые вы можете взять за основу для самостоятельного изготовления.

Вариант отопителя верхнего горения

Самодельные водогрейные котлы долгого горения, где организовано сжигание топлива сверху вниз, делаются по типу широко известной печи Бубафоня, чье мы давали ранее. Теплогенератор – это та же печка, только оснащенная водяной рубашкой, как продемонстрировано на чертеже.

Схема работы при верхнем сжигании деревянных чурок

Важный момент. Принцип работы отопителя считается относительно новым и заключается в том, что воздух к массиву топлива подается сверху, по трубе с тяжелым металлическим диском на конце. Зона горения тоже находится вверху, а дрова по мере сжигания проседают под тяжестью груза. Как правило, воздушный поток движется естественным путем за счет тяги дымохода, хотя при желании можно организовать принудительную подачу.

Судя по отзывам реальных пользователей на тематических форумах, подобные котлы на твердом топливе длительного горения не слишком хорошо себя зарекомендовали. Причин несколько:

• агрегат уступает по эффективности классическим моделям, поскольку зона интенсивного горения расположена в одной плоскости;
• круглый корпус отопителя усложняет изготовление в домашних условиях, а квадратным его сделать нельзя;
• пока не прогорит вся предыдущая порция, подкидывать свежие дровишки технически сложно;
• как и Бубафоню, теплогенератор с верхним сжиганием древесины непросто потушить в случае необходимости.

Больше интересных особенностей котлов цилиндрической конструкции раскроет эксперт по отоплению в своем видео:

Изготовление классической модели

Построение надежного ТТ-котла, способного прослужить более 15 лет, требует применения таких материалов:

• сталь низкоуглеродистая листовая марки Ст10-20 толщиной 4 мм для изготовления топливника;
• то же, толщиной 3 мм – на водяную рубашку и дверцы;
• полоса металлическая сечением 20 х 3 либо 20 х 4 мм;
• кусок трубы диаметром 150 мм на дымоход;
• труба Ø57 мм с толщиной стенки не менее 3,5 мм на теплообменник;
• профильная труба 6 х 4 см для воздуховода;
• уголок с шириной полок 5 см из толстого металла (4-5 мм) на колосниковую решетку;
• тонколистовая сталь с порошковой покраской для наружной обшивки.

Совет. Не стоит использовать на топливник высокоуглеродистую сталь выше Ст20. Во-первых, она дороже по цене, а во-вторых, перекаливается от сварки и может треснуть на стыках. Ручки для дверок с эбонитовыми накладками лучше купить готовые, они плотнее держат и красивее смотрятся.

Из дополнительных материалов понадобится базальтовое волокно плотностью 80-100 кг/м³ для теплоизоляции корпуса и асбесто-графитный шнур на уплотнение притворов дверей. Комплект автоматики и вентилятор, о котором упоминалось в предыдущем разделе, - польского производства, модель KG Elektronik SP-05. На рынке есть и китайские аналоги, они стоят дешевле.

Шаг первый – сварка корпуса

Чтобы сварить топливную камеру, необходимо порезать металл 4 мм на заготовки по размерам, указанным на чертеже. Собирать начинайте с дна зольника – прихватите к нему боковые стенки и крышку, а затем сформируйте обрамления для загрузочной и прочистной дверки, как это сделано на фото.

1. Приварите внутри топливника опоры для колосников, а снаружи – клипсы из стальной полосы для монтажа водяной рубашки.
2. Установите и обварите листы 3 мм наружной обшивки водяной рубашки. Заметьте, что она берет свое начало от верха зольной камеры.
3. В верхний отсек, который впоследствии заполнится теплоносителем, врежьте 4 жаровых трубы Ø50 мм, такие же патрубки поставьте на подключение к системе отопления.
4. Прикрепите к агрегату ножки из отрезков любого металлопроката и вмонтируйте дымоходный патрубок на выходе из огнетрубного теплообменника.

Заметьте, жаровые трубы сходятся пучком к дымоходному патрубку

Совет. Если вы задумали изготовить двухконтурный котел долгого горения, то водяной змеевик для ГВС ставится именно на этом этапе. Лучшее место для теплообменника из медной либо нержавеющей трубки – внутри верхнего котлового бака, рядом с жаровыми трубами.

Этап второй – монтаж навесных элементов

Дверцы топливной и зольной камеры делаются путем изгибания краев заготовок и приварки внутреннего обрамления, куда укладывается базальтовый утеплитель. Сверху изоляция герметично закрывается крышкой, а в получившийся паз по периметру створки плотно вставляется асбесто-графитный шнур.

Что еще нужно сделать:

1. Прикрепить ручки и петли к корпусу, а дверцы покрыть термостойкой эмалью.
2. Сварить из уголков колосниковую решетку и поставить ее на место.
3. Изготовить воздуховод с ответным фланцем и приварить к задней стенке, как продемонстрировано на фотографии.

Чтобы утеплить и облицевать самодельный ТТ-котел, на углах водяной рубашки необходимо приварить закладные детали из любого металла, лишь бы его ширина не превышала 20 мм (на задней стенке – 4 см). Также предусмотрите стойки для крепления ЭБУ на верхней части агрегата.

Окончательная сборка отопителя

Теплоизоляция котлового бака выполняется просто – стенки обкладываются снаружи плитами базальтовой ваты, которые фиксируются шнуром. Проследите, чтобы утеплитель плотно прилегал к обрамлению загрузочного и зольного проема, а также к профильной трубе воздуховода.

Совет. Перед утеплением и облицовкой требуется вмонтировать в корпус температурный датчик от блока автоматики. Стандартное решение – установка погружной гильзы, но можно поступить проще – вложить его между утеплителем и стенкой рубашки в наиболее горячем месте – в районе свода топки.

Так монтируется блок управления и вентилятор

Последний шаг – обшивка теплогенератора металлом с полимерной покраской, прикручиваемым саморезами к ранее приваренным закладным деталям. После этого навешиваются дверцы и устанавливается блок автоматики с вентилятором. Разобраться в процессе сборки вам поможет авторское видео от разработчика данного ТТ-котла продолжительного горения Виталия Дашко:

Делаем котел с верхним сжиганием топлива

На самом деле в интернете уже опубликовано огромное количество инструкций по изготовлению подобных отопительных агрегатов, поскольку именно они почему-то считаются котлами длительного горения. Правда, ни в одной из них не сказано, как домашнему мастеру сделать круглый корпус и водяную рубашку без вальцовочного станка. Прямоугольная форма топки не подойдет – по углам древесина будет сгорать хуже и «зависать» на стенках.

Примечание. Старый газовый баллон из-под пропана, используемый для изготовления Бубафони, для котла не годится – слишком малый объем (всего 50 литров). С такой камерой теплогенератор сверхдлительного горения вы не получите. Нужна стальная труба с толщиной стенки 4 мм и наружным диаметром не менее 40 см.

Простейшее решение — состыковать 2 газовых баллона и смастерить примитивную рубашку

Еще из материалов понадобится:

• листовой металл для водяной рубашки 3 мм в толщину;
• труба Ø57 мм на воздуховод и Ø100 мм для выхода дымовых газов;
• лист толщиной 1 см для круглого «блина»;
• арматура либо уголки для сборки колосниковой решетки;
• полоса 40 х 4 для распределителей воздушных потоков.

Как можно надеть рубашку на цилиндрическую топку

На утепление корпуса возьмите ту же базальтовую вату большой плотности и крашеный металл – на облицовку. Осталось решить главный вопрос – как в домашних условиях согнуть металл под цилиндрическую топку, чтобы сделать водяную рубашку. Варианты выхода из ситуации отражены на схеме – если вальцов поблизости нет, обшивка выполняется из сегментов в виде многогранника или же просто квадратного сечения.

Совет. Возможно, вам удастся отыскать трубу большего диаметра и надеть ее на топливник, но тогда вес отопителя выйдет довольно внушительным, а прогреваться он будет долго.

Сборка ТТ-котла продолжительного верхнего горения производится так:

1. Приварите внутри основной трубы полочки для колосников и поставьте днище. Сделайте вырезы под дверцы и дымоходное отверстие. Смастерите решетку и вставьте ее на место.
2. Изготовьте по чертежу «блин» с отверстием посередине, куда вставьте и обварите воздушную трубу. Вырежьте верхнюю крышку агрегата с проемом для трубы, после чего установите груз внутрь топки. Поставьте крышку и закрепите ее сваркой.
3. Сделайте обшивку водяной рубашки и приварите ее таким же образом, как описывается в предыдущем разделе. По той же технологии соберите дверцы.
4. Установите все патрубки, выполните утепление и облицовку котла.

На этом сборочный процесс окончен. Чтобы агрегат выглядел привлекательно, покрасьте все незашитые элементы в черный или другой темный цвет и переходите к испытаниям.

Заключение

Если вам удалось справиться с самостоятельным изготовлением «долгоиграющего» котла, то следующий этап – его проверка и эксплуатация. Поскольку домашние умельцы не всегда располагают компрессором для пневматических испытаний, то лучший способ – поставить отопитель во дворе, заполнить водой и разжечь, доведя до рабочей температуры 90°С. Неплотные стыки дадут о себе знать, только надо выдержать в таком режиме не менее 1 часа. Для отведения тепла придумайте какой-нибудь радиатор или регистр из труб.

Инженер-конструктор с опытом работы в строительстве более 8 лет..
Закончил Восточноукраинский Национальный Университет им. Владимира Даля по специальности «Оборудование электронной промышленности» в 2011 году.

Твердотопливный котёл в загородном доме - прекрасная альтернатива печи, его установка и позволяют тратить меньше времени и сил на обогрев дома. Наибольшей популярностью пользуются модели, оснащенные режимом длительного горения. Опыт мастеров говорит, что такой котёл можно сделать своими руками по готовым чертежам.

Прежде чем мастерить твердотопливный котёл своими руками, неплохо разобраться, как работают , и чем обусловлена их повышенная эффективность. КПД, заявленный в паспортной документации на котлы, часто превышает 90%. Причина этого - длительное и почти полное сжигание топлива.

В обычных , работающих на дровах, угле или пеллетах, камера сгорания общая, в ней происходит разогрев и горение топлива до состояния золы. Дым, выделяющийся при этом, поступает сразу в дымоход, а оттуда - в трубу. Площадь контакта пламени со стенками котла в таких моделях невелика, и они не успевают как следует прогреться. В итоге значительная в атмосферу.

Процесс сжигания дров разделен на этапы. Сначала происходит нагрев их до температуры около 300 градусов. От нагрева нарушается связь между волокнами древесины, выделяется дым, насыщенный парами влаги и горючими газами, а сами поленья обугливаются.