Как сделать котел отопления на твердом топливе

Пиролизные отопительные котлы пользуются довольно неплохим спросом, однако, стоимость их доступна далеко не каждому. В зависимости от типа конструкции, мощности агрегата и фирмы производителя предложения стартуют от 500€. Поэтому многие народные умельцы пробуют изготовить такой котел самостоятельно.

Топливо для пиролизных котлов

Пиролизные твердотопливные котлы работают на дровах и отходах деревообрабатывающих производств. Главной характеристикой топлива является влажность, для максимальной теплоотдачи она не должна превышать 20%. Дрова влажностью 50% выделяют при сгорании вдвое меньше тепла , чем сухие. Для сжигания могут также использоваться пеллеты, опилки, стружка, кора, картон, они могут составлять не более трети объема загрузки. Размер дров ограничивается габаритами топочной камеры.

Однако, при некачественном топливе режим медленного горения с выделением газа в топке обеспечивается, а сжигание его не происходит, и дымовая труба быстро забивается сажей и дегтем. Причиной часто является не только непонимание процесса, но и невозможность поддержания необходимого режима из-за большой влажности топлива. Процесс тления и выделения газа резко замедляется, а КПД котла падает, как минимум, вдвое.

Топливо для пиролизных котлов

Наличие топлива в достаточном количестве — главный фактор, определяеющий выбор оборудования.

Подготовка материалов

Для изготовления твердотопливных котлов лучше всего применять металл с низким содержанием углерода – Ст 3, Ст 10, Ст 20. Дело в том, что сваривать высокоуглеродистую сталь марки Ст 25 и выше – дело неблагодарное, поскольку швы часто лопаются. Да и по цене такой материал обойдется дороже.

Подготовка материалов

Чтобы изготовить пиролизный котел своими руками, необходимо приобрести следующие виды металлопроката:

  • сталь листовая толщиной от 4 до 5 мм нужна для сваривания топливника и камеры дожигания;
  • то же, толщиной 3 мм – для водяной рубашки;
  • профильные трубы сечением 80 х 40 х 2 и 60 х 30 х 2 мм пойдут на изготовление воздушных каналов;
  • шамотный кирпич для обкладывания топливника и формирования сопла;
  • из труб диаметром 159 х 4 и 57 х 3 мм делается патрубок дымохода, теплообменник и штуцеры для подключения к водяному отоплению;
  • полоса стальная 20 х 3 мм;
  • для обшивки понадобится базальтовая вата плотностью от 60 кг/м³ и толщиной 2 см, а также тонкий металл с полимерным покрытием;
  • блок автоматики с вентилятором и датчиком температуры (недорогой и надежный – польского производства KG Elektronik).
Подготовка материалов

Совет. Форсунка – слабое место газогенераторного отопителя, периодически она прогорает и нуждается в замене. Поэтому сопла для котлов Blago, Atmos и им подобных имеются в продаже. Вы можете купить и приспособить готовое изделие на самодельный отопительный агрегат и не возиться с шамотным кирпичом.

Изготовление теплогенератора с верхним горением значительно упростится, если сделать топливник из старого газового баллона со стенками 4—5 мм. Тогда вам останется заготовить металл для водяной рубашки, воздушную трубу Ø57 мм и лист толщиной 1 см для дискового груза. Патрубки водяного отопления делаются из обрезков трубы Ø32—40 мм, дымохода – 159 мм. Также возьмите арматуру диаметром 2 см или уголки 40 х 40 на сборку колосниковой решетки.

Подготовка материалов

Котельная установка верхнего горения

Читайте также:  Бойлер косвенного нагрева — схема подключения, принцип работы

Твердотопливный котел длительного горения своими руками: видео инструкция и выводы

Для изготовления некоторых сложных конструкций понадобится предварительное оснащение собственной мастерской. Придется освоить работу со сварочным оборудованием, приобрести специализированные инструменты и приспособления. Если он не пригодятся в будущем, то соответствующие затраты придется учесть при подсчете общей себестоимости.

Создать правильно котёл длительного горения своими руками помогут материалы данной статьи, сведения из чертежей и видео. Но для правильной оценки необходимо проверить, сколько будет стоить выполнение соответствующего заказа с помощью профессионалов.

Твердотопливный котел длительного горения своими руками: видео инструкция и выводы

Фабричные изделия могут стоить дороже, но на них предоставляют официальные гарантии

Топливо для пиролизных котлов

Древесина обладает наилучшей способностью образовывать газообразные горючие смеси в процессе пиролиза

Из всех видов топлива для пиролизного процесса лучше подходят дрова и различные древесные отходы. Кроме этого, в пиролизных котлах для отопления частного дома можно сжигать также уголь или торф, но эффективность будет несколько меньше.

Топливо для пиролизных котлов

Толщина поленьев не имеет большого значения, а их длина ограничивается только габаритами топочной камеры. Главное условие — чтобы среди них не попадалась гниль и труха. Если кроме дров использовать для сжигания опилки и стружку, их объем не должен превышать 1/3 часть от общей загрузки топлива.

Древесное топливо должно быть сухим, влажностью не более 20–25%. В противном случае его сгорание будет неполным, теплоотдача снизится, а дымовая труба забьется сажей и дегтем.

Пиролизный котел с нижней камерой

Схема пиролизного котла длительного горения с нижней камерой догорания древесного газа несколько сложнее и его изготовление потребует немного больше затрат и усилий.

Прежде всего нужно уяснить, что котлы такого типа тоже бывает двух видов: с наддувом и с дымососом. Не вдаваясь в подробности физики и теплотехники, обозначим принципиальное отличие.

В первом случае в камеру догорания вторичный воздух нагнетается при помощи вентилятора. Это создает в камере избыточное давление (выше атмосферного). К достоинствам  такой конструкции можно отнести то, что вентилятор вам подойдет любой, хоть компьютерный кулер и можно совместить топку с камерой дожига, т. к. при помощи наддува можно обеспечить достаточно большой объем избыточного воздуха. Однако это «достоинство» можно рассматривать и как недостаток, т. к. оно не позволяет поднять КПД котла выше 80–82%. Под давлением часть воздуха просто не попадает в середину процесса горения, потому топливо сгорает не полностью. Плюс к этому, из-за избыточного давления, некоторая часть пирогазов просто не успевает сгорать и улетает в дымоход в чистом виде, поэтому обеспечить КПД 90% практически невозможно. И самое главное, если наддув будет слишком сильным такой котел может взорваться.

Пиролизный котел с нижней камерой

Пиролизый котел с нагнетанием воздуха

Во втором случае при помощи вытяжного вентилятора создается недостаточное давление (ниже атмосферного), поэтому наружный воздух, повинуясь силе Кориолиса, попадает прямо куда надо, ввинчивается в самый центр горения. Прирогазы сгорают полностью, котел работает во всю мощь и способен выдавать КПД 90%, а иногда даже больше.

Поэтапная работа пиролизного котла

Камеры располагаются одна над другой и разделены между собой колосниковой решеткой. На начальном этапе дрова загружаются в верхнюю часть, которая представляет собой топливный бункер и поджигаются.

Поэтапная работа пиролизного котла

После закрытия дверки и запуска дымососа или вентилятора происходит подсушивание дров. Далее при повышении температуры до 200 и более градусов и недостатке кислорода в камере происходит разложение на твердый остаток и древесный газ – в этом и заключается процесс пиролиза.

Читайте также:  Сравнительный анализ 3 варочных печей для жилого дома

Нижний отсек или камера сгорания используется для сжигания пиролизного газа и сбора оставшегося после сгорания пепла. В ней к выделившимся летучим веществам подмешивается вторичный воздух и происходит сгорание газа, а часть тепла возвращается к нижнему слою дров, увеличивая температуру и поддерживая процесс пиролиза.

Поэтапная работа пиролизного котла

При этом посредством наддува вторичного воздуха через каналы, используемые для его подачи, регулируется мощность котла.

На следующем этапе полученное в процессе реакции тепло используется для нагрева воды в теплообменнике, которая затем поступает в отопительную систему.

Поэтапная работа пиролизного котла

О топливе для газогенераторных котлов

В качестве топлива для самодельных пиролизных котлов используют древесину, которая должна обладать определенными габаритами: длина — 380-450 мм, диаметр — 100-250 мм. Это правило распространяется и на топливные брикеты, чьи размеры должны быть равны 30 на 300 мм. Котлы могут работать и на мелких древесных отходах и опилках, которые следует загружать в топку вместе с дровами.

В качестве топлива для этих устройств желательно использовать высушенную древесину, так как лишь при ее сжигании установка сможет демонстрировать свою предельную мощность и служить максимально долго. В процессе горения древесины, влажность которой составляет 20%, выделяется тепло из расчета 4 кВт в час на килограмм дерева. В свою очередь, при сжигании дерева с влажностью 50%, выделяется тепло из расчета 2 кВт в час на килограмм дров.

На основании этого можно сделать вывод, что влажность древесины оказывает влияние на то, сколько тепла образуется при сжигании топлива. Поэтому по мере увеличения влажности брикетов последние будут обеспечивать все меньше тепла. Одновременно с этим для достижения требуемой температуры потребуется тратить в два раза больше топлива.

Установка оборудования

На следующем этапе необходимо провести установку оборудования на штатное место. Помните, что собранный своими руками пиролизный котел обладает просто адским весом – не вздумайте двигать его самостоятельно. Возьмите в помощники 3-4 человека и затащите остывший агрегат в помещение, выделенное под котельную. Далее проводим следующие работы:

  • Выводим дымоход наружу и подключаем его к пиролизному котлу;
  • Подключаем отопительную систему к котлу;
  • Устанавливаем группу безопасности и проверяем герметичность системы;
  • Проводим в помещение электрическую розетку;
  • Устанавливаем котловую автоматику и подключаем к ней дутьевой вентилятор.

Теперь можно приступать к тестированию системы – делается это по аналогии с вышеуказанной инструкцией. Настройка пиролизного котла сводится к установке оптимальной температуры теплоносителя. Подробную информацию по этому вопросу можно получить в инструкции к используемому вами управляющему контроллеру.

Установка оборудования

Футеровка шамотным кирпичом позволяет соблюдать требуемый температурный режим и защищает металл.

Контроллер работает следующим образом – с помощью температурного датчика он контролирует температуру теплоносителя на выходе из пиролизного котла. Как только температура достигнет заданного уровня, электроника остановит работу вентилятора. Горение горючих газов замедлится и практически полностью остановится – дрова не погаснут, они будут просто медленно тлеть. Как только температура в контуре упадет, вентилятор включится, а горение в пиролизной камере возобновится.

Читайте также:  Виды, особенности, рекомендации для выбора колуна для дров

Чертежи и описание

Предлагаемый для сборки самодельный котел, представленный на чертеже, выполнен своими руками по типу пиролизного котла верхнего горения с принудительным наддувом воздуха в камеру сгорания.

Принцип его действия таков:

  • в топливник через дверку, расположенную в верхней части корпуса, закладывают разовую порцию топлива и разжигают их сверху;
  • вентилятор-дымосос, установленный в верхней части корпуса, направляет выделяющийся при горении дым в камеру дожигания;
  • там происходит окончательное догорание газов и содержащихся в них горючих включений;
  • дым отводится через дымовой патрубок, расположенный в задней части котла, в дымоход;
  • зола, образующаяся при топке, через колосниковую решетку попадает в зольник, который находится ниже топочной камеры;
  • топку окружает водяная рубашка, играющая роль теплообменника и термоизоляции стенок котла;
  • вода в теплообменник поступает через нижний штуцер, расположенный в задней части котла, а отводится в систему — через верхний;
  • на верхней плоскости котла расположен контроллер, позволяющий регулировать режим, а внутри теплообменника — температурный датчик.

На чертеже представлены размеры котла и обозначения его конструктивных частей. Часть размеров обозначена буквенным кодом — их уточняют по таблице и выбирают по желаемой мощности котла. Эти размеры определены тепловым расчетом, от них зависит правильная и бесперебойная его работа.

Материалы и инструмент, необходимые для сборки

    Корпус котла делают своими руками из листовой стали и металлических труб с помощью сварки. Поэтому перед его изготовлением необходимо подготовить:

  • сварочный инвертор, электроды;
  • болгарка с отрезными и шлифовальными кругами;
  • дрель с набором сверл по металлу;
  • электролобзик.
  • Материалы и их примерное количество:

    • 3 листа стали стандартного размера 1250х2500 мм, толщина 4-5 мм, лучше холодный прокат — его меньше ведет при скачках температуры;
    • 2 листа оцинкованной стали 1250х2500 мм, толщина 1,5-2 мм;
    • металлическая труба Ø32 мм, толщина стенок 3,2 мм;
    • металлические трубы Ø57 мм, толщина стенок 3,5 мм;
    • металлическая труба Ø159 мм, толщина стенок 4,5 м, общая длина 0,5 м;
    • профильная труба двух сортотипов: 60х30х2 и 80х40х2;
    • фурнитуру для дверок — ручки, задвижки;
    • метизы;
    • шамотный кирпич для футеровки топки;
    • асбестовый шнур для термоизоляции дверцы.

    Точное количество материала необходимо уточнить по рабочим чертежам. Кроме этого, необходимо подготовить дымосос — вентилятор необходимой мощности, термодатчик, контроллер и источник бесперебойного питания на

    220 В. Мощность вентилятора определяется с помощью расчета.

    Для уменьшения веса котла для внешних стенок теплообменника можно взять сталь толщиной 2 мм. Они нагреваются меньше, чем до 100 градусов, поэтому не подвержены деформации.

Выводы

Рассмотрев как сделать разные виды пиролизных печей, можно подытожить, что реально сделать только конструкцию из газового баллона. Кирпичную печь самостоятельно построить не получится, слишком сложно. Походный вариант из консервных банок также имеет право на существование, но изготовить его можно только дома, в полевых условиях этого сделать не выйдет. И наконец, печь на отработке – простая, но опасная, требует очень внимательной и аккуратной эксплуатации. Риск достаточно велик, поэтому рекомендовать ее для обогрева гаража мы не беремся.

При наступлении зимних холодов добавляется забот у хозяев частных домовладений, которые несут всю полноту ответственности за обогрев своего жилища. В тех помещениях, где мощность основного отопления слабая или оно отсутствует вовсе (сараи, гаражи), приходится подыскивать недорогие альтернативные способы.

Выводы