Теплообменник для твердотопливного котла своими руками

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;
• самодельный котел, 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.

Твердотопливные котлы своими руками из кирпича с водяным контуром можно изготовить с теплообменниками разной формы и конструкции из отрезков труб или полос листового железа. С некоторыми вариантами таких котлов можете ознакомиться в данной статье.

Содержание статьи:

Как сделать кирпичный твердотопливный котел своими руками

Такой твердотопливный котёл своими руками может изготовить даже новичок. Для этого понадобится болгарка и навыки работы с ней, а также умение проводить сварочные и печные работы (кладку кирпича). Хотя можно подготовить все элементы теплообменника котла, подогнать, а сами сварочные работы поручить опытному сварщику. Так как в твердотопливном котле будет циркулировать вода сварочные швы должны быть качественными.

Существует множество конструкций твердотопливных котлов и теплообменников к ним, которые можно изготовить своими руками. Каждая конструкция имеет свои преимущества и недостатки. В данной статье мы рассмотрим изготовление разных теплообменников для твердотопливных котлов из кирпича. От полностью металлических их отличает то, что из металла изготавливается только теплообменник (регистр, змеевик), а сам корпус — из кирпича.

Вам будут предложены несколько конструкций, в том числе первый теплообменник, который я изготовил своими руками, когда пришлось менять твердотопливный котёл заводского изготовления. На протяжении уже пяти сезонов отопления он доказал свою эффективность, в крайнем случае, работает не хуже твердотопливного котла заводского изготовления, который был до него. Кроме того, такая конструкция котла позволяет топить поленьями как короткими так и достаточно большой длинны — до 70 см

Такой котёл целесообразно установить в сельском доме или на даче, потому что эта конструкция предусматривает установку плиты для приготовления пищи или кормов для животных. Если же нет необходимости в установке плиты можно над теплообменником соорудить свод из кирпича или установить "глухую" плиту и заложить её кирпичом. Кирпич будет выполнять роль аккумулятора тепла и ещё некоторое время будет отдавать его в систему, когда топливо в котле уже сгорит.

Можно такой теплообменник устанавливать и в отопительных печах для повышения их КПД и подключения их к водяному отоплению дома. Существуют горизонтальные и вертикальные разновидности таких котлов и соответственно, теплообменников к ним, которые мы и рассмотрим ниже.

Горизонтальный твердотопливный котел своими руками (теплообменник)- вариант 1

Основой конструкции предлагаемого твердотопливного котла является прямоугольный теплообменник (регистр) из труб прямоугольного профиля 60х40 мм и круглых, диаметром 40 и 50 мм с толщиной стенки 3-5 мм. Трубы прямоугольного профиля используются для облегчения стыка труб, так как круглые трубы стыковать намного сложнее.

Теплообменник монтируется в корпус (топливник) из кирпича, лучше огнеупорного или тугоплавкого.

Изготовление такого теплообменника своими руками начинаем с заготовки отрезков необходимой длинны их труб прямоугольного и круглого профиля.

Рис.1 Горизонтальный теплообменник (вариант 1): 1 — трубы 60х40х4 мм; 2 — трубы 50х5(4-3) мм; 3 — трубы 40х4(3) мм; 4 — труба выхода нагретой воды 50х5(4) мм; 5 — труба входа холодной воды (обратки) 50х5(4) мм;
Размеры: а — 360 мм; б — 400 мм; в — 300 мм; г — 800 мм.

В отрезках труб, которые будут служить вертикальными стойками вырезаем круглые отверстия под трубы. В передних (от топочной дверки) стойках вырезаем с помощью газового резака или обычного сварочного по 4 отверстия под трубы диаметром 50 мм, а в задних стойках – по 4 отверстия 50 мм (в грани шириной 60мм) и по 4 отверстия по 40 мм (в грани, шириной 40 мм). Кроме этого вырезаем отверстия 50 мм под трубы для подвода холодной (обратки) в нижней передней части котла и отвода горячей воды из верхней части котла в сеть отопления дома. Работу эту необходимо выполнить аккуратно, чтобы отверстия получились по возможности ровными. Все наплывы, образовавшиеся при резке, необходимо удалить с помощью болгарки.

После того, как отверстия будут готовы, свариваем переднюю и заднюю части котла. Для этого стойки и трубы необходимо выставить перпендикулярно на ровной поверхности. Когда эта работа будет закончена, привариваем боковые трубы, следя за перпендикулярностью граней. Работу эту лучше всего, проделывать вдвоём: один удерживает трубы в необходимом положении, а другой выполняет сварочные работы.

После того, когда боковые трубы будут на месте, привариваем отрезки труб для подвода и отвода воды и завариваем торцы труб прямоугольного профиля, которые остались не закрытыми, с помощью вырезанных заранее кусочков металла 60х40 мм.

После окончания сварочных работ, прежде чем монтировать теплообменник, необходимо проверить его на герметичность. Для этого можно закрыть нижнее отверстие для воды любым способом, а через верхнее залить в котёл воду, предварительно установив конструкцию вертикально. Если протечек не будет, теплообменник можно монтировать.

Самодельный теплообменник из листовой стали и труб — вариант 2

При наличии листового металла, толщиной 3-5 мм можно изготовить теплообменник для твердотопливного котла или печного водяного отопления следующей конструкции:

Рис.2 Теплообменник из листовой стали и труб (вариант 2): 1 — труба обратки диам. 50 мм; 2 — профильная труба 60х40 мм; 3 — выходящая труба 50 мм; 4 — труба 60х40 мм; 5 — трубы диаметром 32-40 мм; 6 — боковины из листовой стали толщиной 3-5 мм; 7 — перемычка из трубы 60х40 мм.

Размеры теплообменника могут быть изменены, в зависимости от необходимой мощности котла.

Монтаж теплообменника и кладка корпуса твердотопливного котла своими руками (варианты 1 и 2)

Готовый теплообменник (вариант 1 или 2) монтируется в корпус из кирпича, кладка которого выполняется, по тем же правилам, что и кладка печей или кухонных плит. Размеры кирпичного корпуса рассчитываются так, чтобы обеспечить зазор между кирпичом и теплообменником не менее 1 см.

Размеры теплообменника и всего котла могут изменяться, в зависимости от площади дома, которую необходимо отапливать. Здесь приведены размеры котла для дома площадью 90-100 м 2 в системе отопления которого 6 стандартных (7 секций) чугунных радиаторов, двухтрубная разводка выполнена с уклонами стальными трубами диаметром от 50 до 25 мм (наружный диаметр). Схема обвязки котла выбирается в зависимости от сложности системы, количества контуров и используемого дополнительного оборудования.

Кладка стенок котла выполняется на бетонном фундамента, который сооружается по размеру котла. При кладке этого твердотопливного котла сам теплообменник необходимо выставить так чтобы он был установлен не горизонтально а с подъёмом к точке выхода горячей воды. С помощью уровня выставляем котёл так, чтобы все точки верхней части теплообменника были ниже точки выхода воды – разница между самой нижней точкой (передний правый верхний угол) и верхней точкой выхода воды должна быть не менее 1 см. Это делается для предотвращения создания воздушной пробки в котле при заполнении системы водой и улучшения циркуляции.

Кладка кирпича ведётся по всем правилам, с соблюдением перевязки швов. Кирпичная стенка такого котла должна быть на 2-3 см выше труб теплообменника. Верхняя часть такого котла закрывается стандартной чугунной плитой, которая устанавливается так, чтобы её при необходимости легко можно было снять, для того чтобы периодически очищать котёл от сажи, для предотвращения снижения его КПД.

Дымовую трубу можно выложить из того же кирпича или установить металлическую. Дымовая труба такого твердотопливного котла выводится в уже имеющийся дымовой канал или сооружается отдельно.

Вертикальный самодельный твердотопливный котел из кирпича своими руками

В отличие от двух предыдущих теплообменников горизонтального типа, этот вариант предусматривает размещение теплообменника больше в вертикальной плоскости. Такой котел на твердом топливе более целесообразно сооружать, если он будет использоваться только для отопления, или же на него можно установить плиту с одной конфоркой. В первом случае дымовая труба может сооружаться прямо на котле или же сбоку (рядом), во втором случае — только сбоку, так как сверху будет установлена плита.

Теплообменник такого котла можно изготовить из листовой стали, толщиной 3-5 мм. Чем больше толщина металла, тем дольше котел будет нагреваться и остывать, а также служить.

Рис. 3 Теплообменник для вертикального самодельного котла: 1 — корпус из металла толщиной 3-5 мм; трубы диаметром 40-50 мм; 3 — входящая труба (обратка); 4 — выходящая труба (с нагретой водой); 5 — место расположения колосниковой решётки.

Как можно повысить эффективность

Чтобы улучшить циркуляцию воды и повысить эффективность её нагревания в таком твердотопливном котле, изготавливаемом своими руками, ввод "обратки" можно осуществить в передней части котла, приварив для этого внизу к обеим боковым полкам трубу квадратного 50х50 мм или прямоугольного профиля 40х60 мм. Труба приваривается снизу к полкам, так чтобы её верх был на уровне пода (колосниковой решетки) котла, так как это выполнено в горизонтальных котлах (рис.1,2).

Чтобы повысить теплоотдачу такого самодельного котла боковые полки можно выполнить из труб. При этом внизу и вверху к задней полке горизонтально привариваются отрезки трубы 60х40 мм, а между ними вертикально устанавливаются и привариваются трубы диаметром 32-40 мм. Под вертикальные трубы предварительно вырезаются отверстия. Такая конструкция котла немного сложнее, но повышает эффективность его работы.

Рис.4 Теплообменник для вертикального твердотопливного котла из труб

Установка теплообменника (регистра) и кладка топливника

Теплообменник такого котла устанавливается по уровню на прочный бетонный фундамент, на котором предварительно выкладывается из кирпича (обыкновенного глиняного или огнеупорного) по размеру котла поддувальная камера и над ней устанавливается колосниковая решетка.

После установки теплообменника, вокруг него осуществляется кладка стенок топливника из огнеупорного (лучше всего) или качественного глиняного кирпича — в 1/2 кирпича.

Во время кладки монтируются две дверки (на фото внизу):

• нижняя — на уровне колосниковой решетки, для очистки от золы и отходов, а также для поджигания топлива снизу;
• верхняя — для загрузки дров или угля и чистки верхней части топливника.

Можно для поджигания топлива и чистки поддувала установить две разные дверки, как на рис.5.

Топливо в такой котел можно укладывать как горизонтально (короткие поленья), так и вертикально. По сравнению с горизонтальными такой твердотопливный котел позволяет увеличить время горения топлива и уменьшить потери тепла с верхней поверхности.

Рис.5 Вертикальный твердотопливный котел своими руками — внешний вид: 1 — кирпичная кладка; 2 — дымовая труба; 3 — верхняя топочная дверка для загрузки топлива; 4 — нижняя топочная дверка — для поджигания топлива; 5 — поддувальная дверка (вместо двух дверок 4 и 5 можно установить одну) ; 6 — выходящая труба; 7 — обратка.

Особенности сооружения дымовой трубы

Дымовая труба твердотопливного котла должна иметь высоту не менее 5 м от уровня колосниковой решетки. Труба может сооружаться или устанавливаться непосредственно на котле, как насадная или же быть приставной, сооруженной на фундаменте рядом с котлом.

На рис.5 изображен котел с верхней дымовой трубой без плиты для приготовления пищи. Если же есть необходимость её установить, то фундамент устраивается с расчетом кладки дымовой трубы сбоку.

Кладку трубы необходимо вести одновременно с кладкой стенок котла, толщиной в 1/2 кирпича или же можно установить металлическую, керамическую или асбоцементную дымовую трубу.

Котел шахтного типа из кирпича

Также из кирпича можно соорудить котел так называемого шахтного типа. Его конструкция отличается тем, что топливо загружается через люк в высокую загрузочную камеру (шахту — отсюда и название котла). Оно поджигается снизу, через нижнюю дверку, а горячие продукты сгорания выходят через другую камеру, в которой расположен теплообменник. Чаще всего для таких котлов используют прямоугольные теплообменники из листового металла с врезаными в них 2-3 рядами вертикальных труб, через которые проходит пламя и горячие дымовые газы, нагревая таким образом теплоноситель (как на видео внизу). Длительность горения такого котла можно регулировать высотой шахты (загрузочной камеры) и регулировкой подачи воздуха.

Рис. 6 Котел шахтного типа из кирпича.

Как повысить КПД твердотопливного котла, в том числе и изготовленного своими руками

Недостаток всех твердотопливных котлов в том, что часть тепла уносится в дымовую трубу, снижая их эффективность – особенно при прямой и высокой дымовой трубе. Чтобы уменьшить потери тепла, и увеличить КПД котлов на твердом топливе можно воспользоваться способами, которые я применил в своём доме.

Первый способ — использование энергии дымовых газов для дополнительного нагрева помещения

Для этого необходимо, чтобы твердотопливный котёл находился в подвальном помещении или в цокольном этаже дома и перепад высоты между подом топливника котла и верхним срезом дымовой трубы был достаточно большой – не менее 7 м.

Для использования тепла, которое уносится в дымовую трубу, в комнате или между комнатами возводится отопительная печь или отопительный щиток. Твердотопливный котёл располагается так, чтобы он находился под печью или щитком. Конструкция отопительной печи выполняется так, что через её дымообороты проходят дымовые газы из котла. При выходе из топливника печи устанавливается задвижка, которая закрывается при топке котла и открывается, когда необходимо протопить печку, например в межсезонье, когда котёл ещё не топится или в другом случае.

Рис. 7 Вариант расположения твердотопливного котла (горизонтального) в доме: 1 — теплообменник; 2 — корпус котла; 3 — плита или 14 — свод из кирпича (как вариант); 4 — обратка; 5 — циркуляционный насос; 6 — запорные краны; 7 — труба с нагретой водой (подающая); 8 — топливник печи; 9 — печь; 10 — задвижки; 11 — перекрытия; 12 — расширительный бак системы отопления; 13- дымовые каналы печи; 15 — топочная дверка; 16 — поддувальная камера.

Если вместо печи соорудить отопительный щиток, то здесь вообще никаких проблем, так как он представляет собой только дымовые каналы. Длина дымовых каналов рассчитывается, как и при кладке печи.

При таком варианте дымовые каналы печи или щитка аккумулируют часть тепла дымовых газов из котла, а в последствии отдают их в помещения. Даже когда радиаторы отопления уже остыли, стенки печи ещё долго излучают тепло, которое бы просто ушло наружу.

Второй способ — использование энергии газов для нагрева воды

Кроме этого, на твердотопливном котле можно установить самодельный водонагреватель, вода в котором будет нагреваться горячими газами, выходящими из котла, через металлическую дымовую трубу. Проще всего такой водонагреватель изготовить из двух отрезков металлических труб диаметром 300-400 мм и 100-110 мм. Внутренняя труба служит одновременно дымовой трубой твердотопливного котла и нагревательным элементом, передавая энергию дымовых газов воде.

Третий способ — принудительная циркуляция теплоносителя

Этот способ позволяет повысить КПД котла на твердом топливе, который установлен в системе отопления с естественной циркуляцией на 20-25%. Для этого необходимо параллельно вмонтировать в уже действующую систему циркуляционный насос с помощью байпаса, который позволяет переключать отопление на естественную и принудительную циркуляцию, в зависимости от того есть электроэнергия или нет.

Ниже Вы можете просмотреть видеоролик о том, как можно сделать своими руками твердотопливный котел из кирпича:

Из всей отопительной техники, которую используют сегодня в быту, наиболее давно известны твердотопливные котлы. Благодаря простоте конструкции и принципа работы, доступности топлива агрегаты этого типа получили широкое распространение. Сегодня для многих жителей частных домов в сельской местности подобная техника стала своеобразной «палочкой-выручалочкой». Постоянно растущая цена бытового газа, сложности с получением разрешений на установку газового автономного отопителя способствуют тому, что твердотопливный котел сегодня, как минимум, не утратил своей востребованности у населения, проживающего недалеко от лесных массивов — источником дров.

Твёрдотопливные котлы отопления: слева — смонтированный и действующий, справа — без подключения к контуру, на стадии монтажа.

На сегодняшний день существует два варианта решить проблему автономного отопления на твердом топливе: купить готовое заводское изделие или изготовить твердотопливный котел своими руками. Стоимость современного высокотехнологичного отопительного агрегата достаточно высока, но диапазон цен широк — от 3-х до нескольких десятков тысяч рублей, что делает прибор доступным широкому кругу потребителей.

При наличии определенной технической подготовки твердотопливный котел можно собрать и самостоятельно, используя схемы и рекомендации по изготовлению моделей этих устройств, наиболее популярных при монтировании своими руками.

Концепция твердотопливного котла

Самодельный автономный котел, работающий на твердом топливе – это, по большому счёту, обычная печь, установленная в бочке с водой. Основная задача такого устройства — нагреть за счет тепла от сгорания дров или угля котельную воду, которая будет подаваться в радиаторы домашнего отопления.

Но такое устройство, заманчивое к самостоятельному изготовлению в связи с примитивностью, будет не эффективным в плане обогрева и не рентабельным из-за высокого расхода топлива — простейшие конструкции котлов имеют КПД всего в 10-15%.

Примитивный водяной котёл на твёрдом топливе с экономайзером дымовой трубы

Важно! Работа отопительного котла на твёрдом топливе зависит от качества тяги и, соответственно, приточной вентиляции. Даже качественно изготовленный котел не сможет обеспечить эффективный обогрев помещения, если вентиляция не устроена соответствующим образом.

Самодельные котлы собирают не только из металла, но и монтируют из кирпича. Кирпичные устройства сооружают обычно в загородных домах, где к эстетике устанавливаемого оборудования предъявляются более высокие требования, чем в помещениях хозяйственного или технического назначения.

Котлы из металла являются наиболее простыми устройствами, изготовление которых допускает использование подручных материалов и возможно с помощью доступных инструментов. Но из этого не следует, что их производство и монтаж можно выполнить без, как минимум, эскизов заготовок и узлов, а также чётко разработанной технологии — последовательности, способов выполнения отдельных этапов подготовительных и основных работ.

Выбираем конструкцию обогревательного котла

Печи для обогрева и твердотопливные котлы при сходстве процессов горения различаются по функциональности. Отопительный котёл, в отличие от печи, должен не только обогревать помещение по месту установки, сжигая дрова или уголь, но и снабжать отопительный контур нагретым теплоносителем. Но для выполнения второй задачи мало разместить в печи теплообменник (участок отопительного контура) — необходимо также обеспечить непрерывность горения топлива и равномерность циркуляции теплоносителя через этот змеевик.

Трубный теплообменник твёрдотопливного котла из огнеупорного кирпича

Какую конструкцию котла выбрать, чтобы было легче его изготовить своими руками, с какими сложностями придётся столкнуться в процессе работы? На эти вопросы можно получить ответ еще на стадии проектирования. Чертежи самодельных твердотопливных котлов дают достаточное представление о том, как выглядит та или иная конструкция, и на что следует обратить внимание в процессе изготовления.

Пример схематичного изображения твёрдотопливного котла снаружи: виды спереди, сбоку и сзади.

Каждая разновидность котельного оборудования, работающего на твердом топливе, имеет свои особенности конструкции и нюансы изготовления. Планируя самостоятельную сборку отопительного агрегата, необходимо решить, какой конструкции отдать предпочтение — с нижним или верхним (шахтным) способом горения.

Агрегаты с нижним горением — это оборудование, в котором дверка для загрузки дров расположена в верхней части камеры сгорания, но сгорание топлива происходит снизу, в результате чего верхние слои закладки под собственным весом перемещаются вниз, а дожигание дыма происходит в верхней части. В зависимости от модели, движение воздуха через топку происходит снизу вверх принудительно (вентилятор) или же естественным путём (тяга), что обуславливает независимость от электросети, но пониженную эффективность и меньший объём загружаемого топлива.

Схематичное изображение в разрезе твёрдотопливного котла с нижним горением топлива

В твёрдотопливных котлах шахтной конструкции загрузка дров производится через дверку, которая расположена в верхней части камеры сгорания. Такие агрегаты оборудуются принудительной тягой, которая направлена сверху вниз — гонит дым в нижнюю часть топки, где он в смеси с воздухом сгорает, а по пути подогревает и дополнительно просушивает топливо нижних ярусов.

Схема работы твёрдотопливного отопительного котла с верхним способом горения топлива

К самостоятельному изготовлению больше подходит агрегат с нижним способом горения, так при его сборке можно обойтись без вентилятора для принудительной тяги.

Твёрдотопливный стальной котёл нижнего горения без отделки

Важно! Чем сложнее конструкция оборудования, тем выше технологические требования к качеству исполнения её составляющих, которые не должны иметь отклонений от расчётных параметров. Не менее ответственен и процесс сборки такого агрегата.

По способу горения котлы на твердом топливе могут быть рассчитаны на обычный режим или же работать с выходом на пиролиз — процесс разложения твёрдого топлива на две составляющие и с последующим раздельным их сжиганием. Отдавая предпочтение второму, более сложному, варианту, придется учитывать необходимость установки второй камеры сгорания, что увеличит габариты отопителя и, соответственно, потребует большего количество материалов.

Выбор типа отопительной техники во многом определяется видом твердого топлива, которым будет снабжаться нагревательный прибор. Если у вас под рукой в большом количестве дрова, лучше будет, если сделанный вами котел будет рассчитан на топку дровами. При большей доступности каменного угля подойдет другая модель. Длительность горения закладки, качество обогрева определяются типом твердотопливного котла, его мощностью и эффективностью конструкции.

На заметку: температура горения угля значительно выше, чем у дров, поэтому колосники, теплообменник и корпус котла под уголь изготавливаются из стали большей толщины. Альтернативой может стать создание корпуса и топочной камеры котла из огнеупорного кирпича.

Если нет возможности создать внешний корпус агрегата из стали необходимой толщины, рациональным решением станет кирпичный твердотопливный котел . Футеровка огнеупорным кирпичом позволит создать просторную, удобную и устойчивую к высоким температурам камеру сгорания.

Сооружение камеры сгорания из огнеупорного кирпича с размещением внутри теплообменника

Выбор котла с конструкцией приемлемой сложности необходимо делать после анализа технического исполнения и объективной оценки своей компетенции и возможностей. При наличии сомнений, чтобы исключить вероятность неоправданной порчи материала, лучше отдать предпочтение агрегату простой, понятной по чертежам конструкции — даже такой твёрдотопливный котёл способен обеспечить дом теплом в холодное время года.

Основные требования к конструкции самодельного отопителя

В классическом виде нагревательный агрегат, от которого будет работать домашнее отопление, состоит из следующих элементов:

• топочная камера (бункер) для сжигания дров, угля, топливных брикетов;
• колосники, через которые осуществляется подача в камеру сгорания воздушной массы;
• теплообменник трубчатого типа или накопительная емкость для котловой воды;
• дымовая труба для вывода наружу продуктов горения топлива;
• регулятор тяги.

Важное требование, которое придется учитывать ещё на стадии проектировании котла, это размеры топочной камеры. Топка автономного твердотопливного котла должна быть просторной, вместительной. Конструкция камеры сгорания рассчитывается таким образом, чтобы помещенное в нее топливо сгорало полностью без дополнительного перемешивания. Кирпичные котлы в этом плане предпочтительнее, так как кирпич имеет меньшую теплопроводность, что обеспечивает в керамической топке более высокую температуру горения, чем в металлическом агрегате.

Топочная камера должна быть устроена таким образом, чтобы максимально концентрировать тепловую энергию на нагреве теплообменника.

Топка из стали котла на твёрдом топливе

Следующим, не менее важным аспектом при конструировании нагревательного оборудования, является теплообменник твердотопливного котла. От конструкции этого элемента, качества материала и исполнения зависит КПД котельного оборудования. Название теплообменника определяется материалом его изготовления — чугунный или стальной. Теплообменные змеевики этих агрегатов — трубчатые конструкции с вертикальным или горизонтальным расположением труб в обиходе часто называют водяными рубашками.

Чугунные теплообменники рассматривать не будем, так как это литая конструкция, изготовление которой в домашних условиях невозможно. Однако можно использовать готовые узлы из чугуна, снятые со старых агрегатов, демонтированных в силу каких-то причин. Такая замена распространена, когда выполняется модернизация твердотопливного котла или его ремонт.

Для изготовления стального теплообменника используют толстостенные трубы. Нужную конфигурацию трубе придают её гибкой под нагревом либо использованием отводов или полуотводов соответствующего диаметра, соединяемых с фрагментами змеевика электросваркой.

Схема установки змеевика для твердотопливного агрегата традиционного типа даст полное представление о том, как должен выглядеть теплообменник и в каком положении лучше его установить.

Эскиз одного из вариантов расположения трубного теплообменника в корпусе: виды сбоку

Поэтапное изготовление котла на твердом топливе. Тонкости и нюансы

Самый экономичный самодельный твердотопливный котел сделать вам не удастся, однако создать вполне пригодный для обогрева и горячего водоснабжения отопительный аппарат можно. Дело в том, что сборка промышленных изделий выполняется на высокоточном промышленном оборудовании из специально подобранных материалов с соблюдением технологических параметров. В основе каждой заводской модели котла лежат точные тепловые расчеты. Возможности работы в домашних условия несоизмеримо скромнее производственных, поэтому при выборе модели, подлежащей изготовлению, надо исходить из существующих реалий, в том числе, своего личного потенциала как монтажника.

Инструментарий и материалы

Имея чертеж и спецификацию обогревательного агрегата, можно определиться с перечнем необходимого инструмента. Хотите ли вы сделать большой котел или планируете собрать маленький отопительный прибор для дачи на твердом топливе своими руками, список приспособлений будет приблизительно одинаков.

Комплект инструмента для самостоятельного изготовления твёрдотопливного обогревательного агрегата

Для работы потребуется следующий инструмент и приспособления:

• сварочный аппарат;
• малая болгарка с отрезным и шлифовочным дисками (защитные очки);
• электродрель со свёрлами по металлу;
• газовые ключи №№1,2;
• молоток;
• набор рожковых или накидных ключей и отвёрток;
• пассатижи;
• угольник на 90 град.

Основной материал при изготовлении — сталь, толщина которой для котла должна быть не меньше 5 мм, для колосников — от 7 мм.

Кроме того, понадобятся:

• стальной уголок 50х50 — для каркаса котла;
• листовая нержавеющая сталь — при наличии в конструкции накопительной ёмкости;
• стальные толстостенные трубы диаметром 32- 50 мм — для изготовления теплообменника-змеевика.

Полный перечень материалов и их расход составляется предварительно на основании технических чертежей.

Изготовление корпуса и теплообменника

Корпус котла, зачастую выполняющий и роль топочной камеры, является основой всей конструкции. Для снижения деформаций стенок под воздействием высокой температуры, ограждающие конструкции топки изготавливаются двухслойными с засыпкой между слоями сухого просеянного песка, играющего роль фиксатора геометрии. Наружные и внутренние оболочки топки выполняются каркасными, что также повышает жёсткость конструкции. Кроме того, для увеличения прочности стенки камеры сгорания снаружи можно обшить стальным уголком или профилем в виде рёбер жёсткости.

Изготовление корпуса твёрдотопливного котла сваркой заготовок из листовой стали

На передней стенке болгаркой или газовым резаком согласно чертежа вырезаются два проёма — для дверцы бункера и подзольника.

Совет! Перед резкой листовой стали необходимо мелком произвести разметку будущих проёмов с выполнением отверстий малого диаметра (3-4 мм) по углам.отверстий — это позволит выполнить резку с большей точностью.

После окончания резки заготовок из листовой стали и профиля для корпуса можно приступать к созданию теплообменника. Используем нарезанные водопроводные трубы, которые путем сварки соединяются в единый герметичный контур. Главная задача — создать герметичный проточный фрагмент максимальной протяжённости для увеличения площади нагрева трубы.

Как сделать теплообменник, правильно расположить трубы и выполнить сварку, рассказывает предлагаемое вашему вниманию видео.

Сборка

По готовности всех элементов конструкции приступают к сборке, которую лучше выполнять по месту монтажа агрегата — иногда габариты и вес готового устройства не позволяют переместить его со сборочной площадки на место окончательного размещения.

Чаще всего установка котла производится на специально сооружённый бетонный фундамент с креплением агрегата сваркой к закладным деталям — анкерам. Монтаж начинают с установки каркаса, после чего выполняют его оборудование комплектующими и листами обшивки. Все сварные соединения выполняются с устройством фасок и обработкой сварных швов — удаление шлака и шлифовка.

На заметку: После сборки корпуса выполняют тщательную визуальную проверку его герметичности, по результатам которой производится дополнительная проварка швов.

В готовый корпус устанавливаются колосники (стальная решетка) и теплообменник, который сваркой подключают к контуру отопления Во время монтажа змеевика важно выполнить проектный угол его наклона, иначе будут созданы препятствия естественной циркуляции теплоносителя в контуре.

Корпус твёрдотопливного котла на стадии устройства наружных рёбер жёсткости

Важно! Изготовление накопительной ёмкости из нержавеющей стали с врезкой её в контур лучше доверить профессионалам, так как работа с этим материалом требует специального оборудования и практических навыков.

По окончании сборки котёл для защиты от коррозии окрашивается двумя слоями жаростойкой краски с предварительной подготовкой поверхности.

Термостойкая краска Ecoterra для покрытия поверхностей, работающих в условиях высоких температур

Изготовленный самостоятельно обогревательный котёл отличается долговечностью и простотой ухода, которая заключается в периодической очистке от золы топки и уходе за дымоходом.

Заключение

После окончания сборки и комплектации агрегата всеми необходимыми элементами выполняют его опрессовку водой под давлением, по результатам которой производят устранение дефектов, а затем — комплекс пусконаладочных работ. Не стоит пренебрегать и установкой регулятора тяги, который облегчит эксплуатацию твёрдотопливного котла в различных погодных условиях.