Наружные дровяные котлы: устройство и принцип работы

Критерии выбора

Оптимальным соотношением цена/качество характеризуется котел Куппер

При выборе котла стоит учесть следующие показатели:

Обогреваемая площадь. Примерные расчеты эффективности выполняют по формуле 1 кВт = 10 кв.м. К примеру, в центральной части России для отопления дома, площадь которого 150 кв.м, требуется устройство с мощностью 15 кВт. Для более холодных регионов нужен агрегат мощнее. Чтобы обогреть аналогичный дом в Сибири, стоит взять устройство мощностью на 30 процентов больше. При подсоединении второго водяного контура для ГВС нужно добавить к итоговому значению еще 15–20 процентов.
Материал. Чугунное оборудование может простоять 35 лет, у него лучшие тепловые и технические показатели. Но такие агрегаты неустойчивы к механическим повреждениям и много весят. Стальные устройства более дешевые, не страшатся ударов, но срок их работы в среднем на 10–15 лет меньше.
Тип загрузки дров. Чаще изготавливают аппараты, в которых предусмотрено боковое поступление топлива. Но существуют и модели с верхней загрузкой. Подобная конструкция применяется в газогенераторных котлах. Основное преимущество решения – возможность предварительной сушки дров, благодаря чему повышается эффективность обогрева.
Соотношение объема топочной камеры и мощностных показателей котла – какое количество раз в течение дня необходимо загружать топливо. У аппаратов из стали это значение в среднем 1,5–2,5 л/кВт против 1,1–1,4 л/кВт у чугунных.
Защита от ожогов. Немаловажная характеристика, в особенности при открытом доступе в котельную. Достигается за счет теплоизоляции ручек топочной камеры, других сильно нагревающихся элементов, защищающих футляров и решетки.
Дополнительный функционал – автоматические датчики, встроенный накопительный бойлер, система удаленного контроля. Все это делает эксплуатацию обогревателя более удобной. Но для некоторых опций необходимо подсоединение к источнику электрического питания, что лишает агрегат автономности.

2 Стоят дешево, греют плохо?

Наш обзор мы начнем с котлов, сделанных своими руками, и недорогих агрегатов от отечественных производителей. В первом случае владелец котла экономит на стоимости готового изделия, приобретая лишь листовой металл и трубы, однако для изготовления агрегата потребуется немало навыков и много времени. Нельзя сказать, что дровяной котел отопления, собранный своими руками, будет плохо справляться со своей задачей – КПД удачных агрегатов достигает 70–80 %.

Проще всего сделать котел стандартной конструкции, с нижним горением. Зольник, топочная камера, водяной регистр или водяная рубашка, регулятор тяги, дымоход – вот и вся конструкция. Более сложные агрегаты могут быть оборудованы шахтными топочными камерами для большого объема топлива, завихрителями дыма, многочисленными задвижками. Своими руками можно даже сделать котел с верхним типом горения.

Недостаток таких агрегатов заключается в том, что топливо сгорает достаточно быстро, отдавая тепло в систему – во время сгорания дров в доме будет слишком жарко, а через несколько часов снова станет прохладно. Эту проблему народные умельцы, которые не прочь поработать своими руками, решают с помощью так называемого аккумулятора тепла – емкости с водой, которая аккумулирует запасы нагретой воды и равномерно отдает тепло в систему, долго обеспечивая дом теплом даже после того, как дрова полностью прогорят. Чем мощнее котел, тем больше должен быть такой аккумулятор – не редкость емкости на 2–3 тонны воды.

Далеко не каждый может совладать с болгаркой, сварочным аппаратом и листовой сталью – большинство предпочитает покупать готовые варианты. Самыми дешевыми на рынке отопительных приборов являются стальные отопительные котлы отечественного производства. Опять же, некоторые умельцы изготавливают своими руками агрегаты на продажу, однако лучше приобретать котел у производителя, который обладает большими мощностями и современным оборудованием. Заводская сварка на порядок лучше того, что может сделать человек у себя в гараже, да и детали подогнаны на порядок точнее. Плюс порошковая покраска, рассчитанная на высокие температуры, значительно продлит сроки эксплуатации котла.

Самые дешевые агрегаты стоят около $ 200–250. В основном это котлы самой простой конструкции, выполненные из листовой стали. Тем не менее, мощность от цены не зависит – можно приобрести достаточно мощный котел и за такие деньги. Другой вопрос, что он вряд ли будет экономным и вряд ли прослужит долго – агрегаты, сделанные своими руками или купленные у отечественных производителей, редко когда служат дольше 10 лет. В среднем и 5 лет уже хороший результат для таких котлов. Но если вы бываете в загородном доме нечасто, он качественно утеплен и источник топлива (лес, например) находится рядом, то вам подойдет и дровяной котел из низкой ценовой категории. Главное, чтобы толщина стали была не меньше 4 мм.

Подключение твердотопливного котла к системе

После того, как монтаж твердотопливного котла своими руками будет завершен, а дымовая труба займет свое место, можно переходить непосредственно к подключению оборудования к общей системе. Главное, о чем следует помнить – в работающий котел, особенно если в нем чугунный теплообменник, не должна подаваться холодная вода. В противном случае, из-за перепада температур на стенках топки образуется липкий конденсат, который смешается с сажей. Он будет снижать эффективность котла, а отчистить его достаточно сложно.

В связи с этим, требования к установке твердотопливного котла предусматривают типовую схему обвязки с байпасом и трехходовым клапаном. Его выставляют на фиксированную температуру в 50-55º, так что теплоноситель будет двигаться по малому кругу до тех пор, пока его температура не достигнет нужных показателей, после чего клапан начнет его постепенно разбавлять холодным потоком из отопительного контура.

Стоит отметить, что при обвязке пеллетных котлов особое внимание нужно уделить подключению горелки и автоматики. Нередко изделия европейских брендов оборудованы автоматическими системами пожаротушения, подключенными к центральному водопроводу

Поэтому, чтобы разобраться, как правильно установить твердотопливный котел пеллетного типа, стоит проконсультироваться с представителем фирмы производителя.

Для подключения котла понадобится также установка расширительного бачка, запорной арматуры и циркуляционного насоса. После этого контур заполняют водой и нагнетают в нем давление в 1 Бар. По завершении работ для проверки работоспособности выполняют пробный запуск системы.

Как выбрать твердотопливный прибор отопления?

При выборе твердотопливного агрегата по типу используемого топлива рекомендуется учитывать доступность в регионе энергоресурсов каждого типа. Самым доступным видом топлива считаются дрова. Если нужно обеспечить бесперебойную работу агрегата без вмешательства человека на протяжении длительного времени, то стоит предпочесть пеллетные котлы.

Не менее важным критерием выбора является мощность отопительного агрегата. При выборе по этому параметру придерживаются правила, что на каждые 10 квадратов отапливаемой площади потребность в тепловой энергии составляет 100 Вт. Однако это правило справедливо, если высота помещения не превышает 3-х метров. В любом случае при расчете требуемой тепловой мощности нужно учитывать климатические особенности региона, количество оконных и дверных проемов, материал ограждающих конструкций и качество их утепления.

Обогрев дома дровами

Для дровяных котлов используют соответствующее топливо. Заготовив материал, его сушат, затем перерабатывают в маленькие поленья. Продукт хранят в помещении с небольшой влажностью воздуха. Килограмм дров с влажностью менее 20% способен выдать 4 кВт тепла

Важно следить за сухостью топлива, в противном случае расход увеличивается

Сколько нужно заготовить

Для выработки 1 кВт энергии с дров понадобится 360 кг топлива. Для стандартной печи с мощностью 150 кВт потребуется примерно 2,7 куб. м. леса.

Этого числа достаточно для обогрева дома площадью 150 кв. м. в течение месяца. Переводя в килограммы, получится порядка 1,3 тонны древесины влажностью 20% или менее.

Таким образом, на зиму потребуется около 4 тонн леса.

Процесс топки

Поленья поджигаются и подкладываются по мере сгорания. Дрова содержат в специальном помещении, где поддерживается низкая влажность, но часть их находится возле котла. Таким образом получают топливо, подсушенное теплом устройства.

Котёл чистят каждую неделю. Это позволит поддерживать высокий КПД печи.

Внимание! Раз в 5—6 месяцев очищают дымоход, что улучшает вывод вредных продуктов сгорания. Подставку для золы чистят по мере накопления

Подставку для золы чистят по мере накопления.

Правила выбора отопительного котла

Прежде, чем приступить к выбору конкретной модели отопительного котла, необходимо изучить критерии, на которые следует ориентироваться. Разбираясь в особенностях работы и основных параметрах оборудования, вы сможете подобрать устройство, способное удовлетворить все ваши запросы.

В первую очередь учтите такие нюансы:

тип и КПД котла;
конструкция камеры;
мощность прибора и площадь помещения;
время сгорания и поддерживаемые виды топлива;
материал теплообменника;
дополнительные функции и системы защиты.

Котлы бывают одноконтурными и двухконтурными. Первый вариант подключается к автономной отопительной системе и предназначен исключительно для обогрева. Некоторые модели работают совместно с бойлером.

Второй вариант заменяет водонагреватель и бойлер, обеспечивая не только отопление, но и горячее водоснабжение.

Показатель эффективности котла, выражаемый в параметре КПД, показывает, насколько продуктивно работает прибор. Чем он выше, тем меньший объем топливных материалов понадобится для прогрева помещения

Один из главных показателей оборудования – выдаваемая тепловая мощность. Этот параметр нужно выбирать, исходя из площади, которую предполагается отапливать.

Очень желательно, чтобы в модели присутствовала возможность регулировки мощности, позволяющая достичь оптимальной комфортной температуры.

Котлы с открытым типом конструкции камеры забирают кислород из помещения и отводят продукты горения через дымоход. Их следует устанавливать в местах с хорошей вентиляцией. Агрегаты с закрытым типом камеры можно размещать практически в любом помещении

От времени сгорания топлива в котле зависит периодичность закладки. Дольше всего тепло сохраняют пиролизные котлы, приборы длительного горения. Лучшим вариантом будут агрегаты, работающие не только на дровах, но и на альтернативных видах топлива.

Также при выборе важно обратить особое внимание на теплообменник:

Галерея изображений

Фото из

Теплообменник в котле отопления

Твердотопливный котел со стальным теплообменником

Чугунная модель теплообменника отопительного котла

Котел с медным теплообменником

Безопасность эксплуатации и эффективность работы оборудования повышается за счет дополнительных встроенных механизмов и функций. Хорошо, если в выбранной модели будет защита от перегрева, устройства для регулирования тяги, измерения текущих показателей давления, температуры.

Изготовление твердотопливного котла длительного горения своими руками

Приступая к сборке котла своими исполнитель должен владеть навыками слесаря, сварщика и электрика, чтобы безопасно выполнить процесс производства и монтажа. У него должны быть средства защиты и заранее приготовленные материалы, инструменты и приспособления.

Чертеж

Чертеж твердотопливного котла

После того как будет выбран тип котла, потребуется иметь точный чертеж деталей. Он может выполняться самостоятельно, если мастер обладает определенными знаниями и навыками черчения, также можно его взять у знакомого, который смонтировал аналогичный котел отопления частного дома или скачать из интернета. Сегодня в сети достаточно вариантов проверенных конструкций твердотопливных котлов собственного изготовления.

Возможно такой чертеж придется доработать в зависимости от имеющихся расходных материалов, особенно в части изготовления корпуса и теплообменного аппарата. Главное, что нужно сохранить — это расчетную толщину металла, минимально допустимые габариты, поверхность нагрева теплообменника, диаметр отверстия для выхода дымовых газов, чтобы котел раньше времени не перегорел.

Материалы

Перед тем как сделать котел подготавливают рабочее место, обычно это мастерская, и складируют в ней необходимые материалы. Для создания котлоагрегата на твердом топливе потребуются такие расходные материалы:

стальной лист более 5 мм для корпуса, труба или использованный газовый баллон;
лист нержавейки 5 мм для топливоподачи;
стальной уголок, с размерами по чертежу;
колосниковая решетка, сталь или чугун;
водопроводные трубы, для высокой температуры с диаметрами по чертежу;
дверца для зольника;
проволока, метизы и электроды;
воздушная заслонка или регулятор тяги.

Инструменты

Мастеру потребуется большой перечень инструментов:

Спецодежда сварщика с защитными средствами;
сварочный инверторный аппарат;
болгарка с дисками по металлу;
электрическая дрель со сверлами по металлу;
набор слесарных инструментов;
набор измерительных инструментов.

Делаем котел своими руками

https://youtube.com/watch?v=o1ZG1WkhF-Y

Для выполнения корпуса твердотопливного котла длительного горения я выбрал старый газовый баллон, предварительно тщательно промыл его от остатков газа, если есть какие-то сомнения, рекомендую приобрести уже подготовленный баллон в газовой службе.

Далее на баллоне отрезал его верхнюю часть ниже места изгиба. После подготовке корпуса выполнение котла производил по следующей инструкции:

Из нержавеющего листа 5 мм, вырезал круг, с диаметром на 20 мм меньше внутреннего диаметра корпуса, чтобы он в дальнейшем мог свободно перемещаться вдоль него, продвигая топливо.
В середине полученного листа просверлил отверстие 100 мм корончатым сверлом.
К данному отверстию приварил трубу подходящего диаметра с высотой на 100 мм выше корпуса котла. Тщательно выполнил швы, чтобы они были герметичными и аккуратными. Если аккуратно не получилось, можно обработать болгаркой или напильником. Таким образом будет изготовлена конструкция в виде поршня, которая под собственным весом будет продвигать топливо вниз топочной камеры.
К нижней части поршня приваривают 4 металлических уголка, для создания воздушных каналов, подающих воздух к устью горения.
Вырезал еще один круг, но теперь большего диаметра чем корпус на 5 см, в середине вырезал отверстие 100 мм для поршня, эта деталь будет выполнять роль крышки котла. Одетая на поршень она герметично закроет корпус котла, тем самым создаст камеру горения.
Трубу вверху оборудовал заслонкой для регулирования объема, подающего воздуха.
Края крышки тщательно обработал напильником.
К корпусу котла приварил специальные ручки для перемещения, а к нижней части корпуса — ножки из металлического уголка.
Внизу корпуса вырезал место под дверцу зольника и установил ее на петлях.
Дымоход приварил в верхней части котла из трубы диаметром 100 мм.
Перед тем как поставить котел, его нужно выставить на ровную бетонную или кафельную поверхность и подсоединить по газовой части к дымовой трубе.

Типы котлов длительного горения

Котлы длительного горения имеют общий принцип устройства. Обычно это двухкамерный котел с водяной рубашкой. Первая камера предназначена для медленного горения основной массы топлива, во второй камере горят пиролизные газы. Камеры имеют различное взаимное расположение – это зависит от марки и модели оборудования.

Котлоагрегаты подразделяются на два типа по признаку автономности:

Энергозависимые;
Энергонезависимые.

Энергозависимые котлы оборудуются вентиляторами наддува и система электронной автоматики и регулирования. Вентиляторы осуществляют подачу воздуха на горение, КПД таких котлов несколько выше, чем у атмосферных аналогов. Регулирование процесса горения, температуры осуществляется электронной системой. Оно реализуется изменением объема воздуха, подаваемого на горение.

Энергонезависимые котлы реализуют свою работу посредством естественной тяги. Регулирование размера потока воздуха производится механической системой управления, основанной на свойствах биметаллических пластин.

По конструкции среди котлов длительного горения можно выделить 4 типа оборудования.

Тип 1. Цилиндрический котел с верхней подачей воздуха и распределителем воздуха.

Этот тип котлов разработан литовскими теплотехниками в 2000 году. Котел имеет цилиндрический корпус. В верхней части расположена камера подогрева воздуха, через которую пропущена труба подачи воздуха (телескопическая).

Труба соединена с круглым грузом, нижний торец которого оборудован сетью каналов распределения воздуха. Диаметр груза составляет 0,9 внутреннего диаметра котла. В верхней части обечайки котла расположен патрубок дымохода.

Через дверцу производится загрузка и розжиг топлива. Верхняя часть топливной загрузки тлеет, в зазоры по направлению в верхнюю свободную часть проходят образующиеся пиролизные газы. Там происходит их сжигание с подачей подогретого воздуха из камеры подогрева.

В нижней части цилиндра имеется дверца для удаления зольного остатка. Котел оборудуется водяной рубашкой с патрубками для присоединения системы отопления. Котлы этой конфигурации работают на естественной тяге, могут оборудоваться вентиляторами наддува.

Тип 2. Котел с огнеупорной камерой.

Этот тип оборудования отличается верхним расположением первичной камеры и наличием вентилятора. В верхней камере происходит тление топлива, оттуда пиролизные газы через керамическую форсунку высасываются в нижнюю камеру.

Нижняя камера выполняется из огнеупорных материалов. Котел оборудован каналами для подогрева и подачи воздуха на горение. Теплогенератор оборудуется водяной рубашкой и резьбовыми патрубками.

Существует разновидность этого типа котла. В ней камера дожигания расположена за первичной камерой. Во вторичной камере проходят металлические полости различного сечения, по которым циркулирует теплоноситель.

Тип 3. Атмосферный энергонезависимый котел с нижним расположением первичной камеры.

Агрегат этого типа является гибридом классического твердотопливного агрегата и котла длительного горения. Он имеет первичную камеру и поддувало. Воздух подается через заслонку поддувала, она соединена приводом с механическим регулятором.

Сгорание пиролизных газов происходит в верхней камере, воздух в которую подается от заслонки по отдельному каналу. Теплогенератор этого вида имеет несколько сниженный КПД по сравнению со своими собратьями, зато обладает полной энергонезависимостью.

Тип 4. Пеллетные котлы.

Котлы этого вида также можно отнести к оборудованию длительного горения. Они также реализуют в своей работе принципы ступенчатого сжигания топлива. Кроме этого, они оборудуются системами наддува и бункером топлива.

Бункер топлива дозировано подает топливо по сигналам автоматики, осуществляется его качественное сжигание. Пеллетные котлы обладают самым длительным периодом автономной работы (без обслуживания). Недостатком этого типа котлоагрегатов является энергозависимость и отсутствие массового производства пеллет (спрессованных в гранулы древесных отходов) в нашей стране. Более подробно о пеллетных котлах можно прочитать здесь.

Устройство котлов длительно горения выгодно отличается от классических образцов твердотопливных котлов. Достигаемая тепловая стабильность, экономия топлива, уменьшение объема ручного обслуживания обозначают неплохую перспективу и конкурентноспособность котлов этого типа.

Как сделать дровяной котёл для водяного отопления своими руками

Инструменты и материалы:

Сварка.
Болгарка, шлифовальный и отрезной диски, очки.
Дрель, свёрла по металлу.
Газовые ключи с номерами 1 и 2.
Молоток.
Набор ключей и отвёрток.
Пассатижи.
Угольник.

Изготовление котла, чертежи

Принципиально можно разделить на три этапа:

Изготовление корпуса.
Сборка.
Покраска.

Фото 1. Чертёж отопительного котла на дровах с указанием размеров прибора. Вид спереди и сбоку.

Поэтапное изготовление дровяного котла:

Подготовка материала. Наиболее простой вариант — толстостенная двухсотлитровая бочка. Ещё в качестве материала подойдут листовая сталь и труба диаметром 80 см и длиной 1 м. Нержавеющую сталь использовать нежелательно, так как из-за низкой теплопроводности прогрев помещения будет требовать больше дров.
Заготовка дна — оптимальная толщина днища равна 50 мм.
Подготовка опоры — используют арматуру диаметром 14 мм.
Колосник — подойдёт толстый, не менее 50 мм толщиной, металлический круг. В нём проделываются прорези, через которые зола от дров будет поступать в зольник.
Подготовка металлического листа для короба с перегородкой.
Подготовка листа для водяного бака (подойдёт фабричный).
Сварка арматуры внутри корпуса. Фиксация её на трёх уровнях параллельно между собой. Первый — дно котла, второй — над дверцей поддувала, третий — 200—220 мм под верхним краем корпуса.

Фото 2. Чертёж дровяного отопительного котла из металла. Устройство показано сбоку в разрезе и спереди.

Сооружение короба и разделение его на два отделения: для топки и для золы. Через отверстие в корпусе вставляется короб и фиксируется сваркой.
Изготовление поддувала. Можно просто вырезать в корпусе отверстие, а можно выполнить его в виде ящика — отпадёт необходимость присоединять дверцу и станет удобнее удалять накопившуюся золу.
Недалеко от низа корпуса приваривается дно, а над ним — колосник. Уровень установки последнего должен совпадать с внутренней перегородкой короба.
Делается прорезь для трубы, приваривается дверца и дымоход.
Над котлом на высоте 250—300 мм крепится бак для воды. Его прикрепляют к стене и размещают так, чтобы дымоход проходил через него. Тепло от трубы и будет нагревать воду.

Пошаговая инструкция

Процесс изготовление котла не представляет особенных трудностей, достаточно следовать предложенным рекомендациям.

Приступаем к изготовлению корпуса:

Две трубы (500 и 400 мм), вложенные одна в другую, при помощи кольца свариваются между собой;
Круглой заглушкой диаметра 450 мм завариваем дно малой трубы. В результате получилась «бочка» диаметром 450 мм с приваренной водонагревательной рубашкой;
У основания бочки делаем прямоугольное отверстие размером 150 на 100 мм. Это будет дверца для зольника. Привариваем петли и устанавливаем дверцы, при этом не забываем вварить контейнер для сбора золы.

Для подачи (загрузки) топлива в верхней части конструкции вырезаем прямоугольное отверстие. Размер выбираем произвольный. Главное условие: удобство при закладке дров. Для снижения теплопотерь дверцу топки делаем двойную, состоящую из двух металлических листов с вложением вовнутрь асбестового материала. Места прилегания дверцы также обкладываются жароизоляционным материалом.
В верхнюю часть конструкции ввариваем выпускной патрубок. Он будет выводить в дымоход отработанные газы.
Вварив патрубки, внизу и вверху водяного контура, мы имеем точки подключения котла к системе отопления дома.

Возьмите на заметку: обратите внимание на качество и герметичность швов. Устранение брака будет затруднено или вообще невозможным без демонтажа оборудования.. Изготовление и установка воздушного распределителя:

Изготовление и установка воздушного распределителя:

Из листового металла вырезаем круг, по диаметру несколько меньше внутреннего размера котла. В центре высверливаем отверстие, соответствующее диаметру самой малой заготовленной трубе (60 мм). Это будет воздухораспределитель.
В отверстие вставляется труба;
К внутренней плоскости диска привариваются пластины, имитирующие турбину.

Другой вариант воздухораспределителя

Для удобства работы с распределителем, на его корпус сверху приваривается удобная петля. Одновременно изготавливается заслонка, которая будет регулировать подачу воздуха в топку.
Для крепления воздухораспределителя к котлу вырезается ещё один круг диаметром равным внешнему контуру. В нём также сверлится отверстие, подходящее по размеру для малой трубы. Нижний диск – вставляется во внутреннюю окружность, а верхний (больший по диаметру), после продевания его через трубу, накладывается на внешнее кольцо. В завершение круг приваривается к котлу и используется как верхняя крышка.

Здесь рассмотрен самый простой способ изготовления твердотопливного котла. Умельцы усложняют и модернизируют конструкцию, применяя систему автоматики и принудительного нагнетания воздуха.

Конструкция котлов

Приспособления для обогрева помещений преобразуют энергию горения в тепло, при этом летучие вещества отводятся через дымоход. Конструктивно котел — это дровяная печь, сделанная из стальных листов.

Для увеличения КПД топочная камера обвязана двойным слоем металлических пластин. Герметичное средостение, сформированное наружным и внутренним железным кожухом, образует водяную рубашку, которую заполняют теплоносителем.

Котел имеет фитинги для подключения подающего и возвращающего трубопроводов.

Конструкция состоит из таких деталей:

корпуса из стальных листов или чугунных элементов;
топочной камеры;
колосниковой решетки;
отделения для сбора золы;
дымоотводного канала;
средостения, заполненного теплоносителем (водяной рубашки);
изоляционного слоя для защиты от атмосферных воздействий и препятствующего энергетическим потерям;
устройства для нагнетания воздуха в топочную камеру;
циркуляционного насоса;
модуля управления.