Автоматические твердотопливные котлы: котел на твердом топливе, с автоматической подачей дров, виды, принцип работы, особенности монтажа

Какие бывают автоматические твердотопливные котлы – виды, особенности, правила установки

Пошаговая инструкция по изготовлению

Процесс создания отопительного устройства достаточно прост и проходит в несколько последовательных этапов.

Вначале изготавливается корпус конструкции:

1. Две трубы большого диаметра (50 и 45 см) вкладываются друг в друга и соединяются с помощью металлического кольца.
2. Из заранее подготовленного листа вырезается круг металла диаметром 45 см, которым заваривается дно меньшей трубы, находящейся внутри конструкции. В итоге получаем бочку диаметром 45 см, с наваренной водогрейной рубашкой-контуром в 2,5 см шириной.

3. Внизу «бочки» прорезается прямоугольное отверстие. Высота — до 10 см, ширина — около 15. Оно будет использоваться в качестве дверцы зольника. Вваривается люк, устанавливается дверь с приделанными петлями и задвижкой.

4. В верхней части контура режется прямоугольное отверстие для подачи твёрдого топлива. Размер подбирается индивидуально, главное условие — удобство загрузки дров. Вваривается люк. Устанавливается дверца, оборудованная петлями и задвижкой. Она делается двойной: между отдельными металлическими листами укладывается асбестовый слой, места прилегания уплотняются асбестовым шнуром. Благодаря таким манипуляциям снижаются теплопотери котла.

5. На верхнем уровне обустраивается выпускной патрубок, выводящий отработанные газы в дымоход.

6. В двух местах (вверху и внизу) водяного контура привариваются патрубки диаметром 4–5 см, необходимые для подключения котла к дальнейшей отопительной системе. Нарезается резьба, для чего используется лерка.
7. Проверка сварочных швов, в случае надобности — устранение огрехов.

После создания металлического корпуса твердотопливного котла можно приступать к изготовлению и установке распределителя воздуха:

Воздухораспределитель может быть выполнен в виде блина с приваренными швеллерами

1. Вырезается металлический круг. Его диаметр должен быть на несколько сантиметров меньше внутреннего на котле. В центре круга режется круглое отверстие, по размерам соответствующее трубе воздухораспределителя (5–6 сантиметров).
2. В прорезанное отверстие вставляется металлическая трубка.
3. Снизу на «блин» навариваются швеллеры или уголки, расположенные в виде лопастей. При подходящей толщине лопастей, иногда используется крыльчатка от вентилятора.
4. Сверху приваривается небольшая петля. С её помощью можно поднимать и опускать распределитель. Также оборудуется заслонка, регулирующая интенсивность подачи воздуха в зону огня.

5. Монтаж воздушного распределителя к корпусу. Из металлического листа вырезается круг, диаметр которого равен внешнему корпусу. В центре режется отверстие 6–8 см. Нижняя часть воздухораспределителя вставляется в котёл, верхняя продевается сквозь проделанную дыру. После этого круг приваривается к котлу и в дальнейшем функционирует в качестве верхней крышки.

Это один из простейших способов изготовления твердотопливного котла. Существуют усложнённые схемы, используемые в промышленных и бытовых моделях.

Расчет минимально необходимой мощности

Правильный расчет мощности позволит без волнений прожить любые морозы и всегда иметь теплую воду в достаточном количестве. Минимально необходимая мощность рассчитывается из расчета 1 кВт на 10 м2 отапливаемой площади для стандартного дома с кладкой в 2 кирпича и высотой потолков не более 2,7 метра.

По технологии для каждой комнаты расчет ведется отдельно, но на практике часто суммарную площадь делят на 10 и умножают на 1 кВт. Затем добавляют потери и неточности расчетов для увеличения полученной мощности на 20%, если планируется и контур ГВС, необходимо добавить еще 20% запаса.

Перебор по мощности дает недогруз котла, но сохраняет возможности для расширения использования его в дальнейшем. Ошибка в нехватке мощности обещает потерю комфорта и неизбежную переделку системы отопления.

Это во многом прикидочный расчет, можно для точного расчета привлечь теплотехника или самому опираясь на СНиП 2.04.01-85 пересчитать расход ГВС в соответствии с нормами, но учесть запас прочности все равно придется, а на выборе конкретной модели такая смета скажется мало. Для частного дома до 400 м2 в более, чем 90% случаев достаточно простого расчета, приведенного выше.

Как рассчитать необходимую мощность котла Индивидуальный расчет, формула и корректирующие коэффициенты

Особенности

В современном частном доме многие люди стараются употребить газовые или даже электрические котлы. Это и понятно: подобная аппаратура автоматизирована и довольно удобна в применении. Но классическая конструкция — твердотопливный котел — тоже не так просто сдает свои позиции.

Мало того, сейчас такой способ обогрева постепенно набирает популярность. Протянуть газ можно не везде, как и электричество, подсоединение к соответствующим сетям стоит дорого, а стабильность их работы, даже в самых освоенных местностях, может быть нарушена непогодой, техническим сбоем, действиями злоумышленников.

Котлы на твердом топливе делаются чугунными либо стальными, при этом нельзя заранее сказать, какой из двух материалов окажется лучше в конкретном случае. Хрупкость чугуна не мешает ему служить очень долго и длительное время сохранять выработанное тепло.

Однако и у сравнительно недолговечной стали есть свои аргументы: это повышенная крепость и более скорый прогрев жилья.

Возвращаясь к материалу теплообменника, стоит подчеркнуть, что сталь лучше переносит рывки температуры, а чугун оказывается устойчивее к коррозии. Стальные изделия легче чугунных, но соединение производится с использованием сварки, а давно известно, что каждый сварной стык является слабым местом конструкции, в которой его сделали. Мастерство сварщиков и тщательное соблюдение технологии уменьшают потери, но не могут предотвратить их совсем.

Нет особого смысла дополнять одноконтурный котел резервуаром для воды. Более правильным шагом оказывается покупка полноценного агрегата с двумя контурами. В конечном счете установка дополнительных баков стоит денег и отнимает лишнее время. Если требуется приобрести котел увеличенной мощности, нужно выбирать пиролизную модель. Она же будет предпочтительной и для тех, кто хочет использовать топливо с максимальной пользой. Но есть существенный минус — очень высокая стоимость.

Как правильно установить приточно-вытяжную вентиляцию

Есть несколько объективных причин, по которым вентиляция в котельном помещении необходима:

подача в котел достаточного количества кислорода для поддержания процесса горения;

вывод за пределы помещения угарных газов, случайным образом попавших в помещение из топки;

компенсация использованного в процессе горения количества воздуха.

Обратите внимание, что для сгорания 1 кг дров понадобится 4,6 м3 воздуха, а сжигание угля требует порядка 8-9 м3, исходя из качества топлива.

1. Отверстия для притока и оттока воздуха должны быть расположены в разных сторонах котельной. Приточное отверстие делают в нижней части стены как можно ближе к теплогенератору, а вытяжное – под потолком.
2. Если котел оборудован дымососом или нагнетающим вентилятором, вытяжку рядом с ним располагать не стоит (прочитайте: «Как выбрать дымосос для твердотопливного котла – виды, различия»). В противном случае произойдет переворот тяги, и вытяжное отверстие станет приточным.
3. Если дверь из жилого дома выходит в топочную, то в полотне желательно встроить решетку приточного отверстия. Поступающий в котел теплый воздух улучшит процесс сгорания топлива.
4. Размер вытяжного отверстия должен быть меньше приточного, поскольку большая часть поступающего воздуха вступает в термохимическую реакцию и выходит наружу по дымоходу в виде CO2.

Рассчитать необходимый размер вытяжки можно, если мощность котла умножить на 8 – получим площадь отверстия в см2.

Особенности дровяных котлов

Котлы, работающие на дровах, имеют массу разновидностей с большим количеством отличий. Так, разница может заключаться в особенностях конструкции, материале изготовления, габаритах камеры сгорания и менее значительных деталях.

Теплообменник дровяного котла обычно создается из чугуна или стали – оба материала по-своему хороши, хоть и не лишены недостатков. Чугунные теплообменники работают на порядок стабильнее, хорошо прогреваются и после этого долго отдают тепло. Срок службы таких устройств достаточно высок, но он может ощутимо сократиться из-за резких температурных перепадов в котле.

Теплообменники, сделанные из стали, имеют срок службы около 10-15 лет против 20 лет у чугуна. Стальные элементы гораздо легче переживают перепады температур, но изнашиваются на порядок быстрее при обычном режиме работы. Кроме того, на сталь оказывает негативное воздействие коррозия.

Говоря о котлах длительного горения, стоит отметить ряд эксплуатационных особенностей:

Угарный газ, который вырабатывается при горении дров, также используется в качестве топлива, за счет чего существенно увеличивается период работы котла на одной закладке;

Теплоноситель нагревается неравномерно;

Интенсивность горения можно менять вручную, увеличивая или уменьшая подачу воздуха;

Сгорающее топливо оставляет после себя много сажевых отложений и золы;

Твердотопливный котел на дровах можно подключать только к должным образом обустроенному дымоходу;

Дрова должны быть достаточно сухими, иначе эффективность их переработки котлом будет существенно снижена;

Котел нужно устанавливать на определенном расстоянии от любых объектов, присутствующих в помещении, особенно от легковоспламеняемых;

Для хранения дров приходится выделять отдельное место, причем его площадь должна быть достаточно большой.

Достоинства дровяных котлов длительного горения можно выразить следующим списком:

Довольно высокий КПД и возможность регулировки температуры горячего водоснабжения;

Возможность использования разных вариантов горючего (это правило работает не для всех моделей котлов);

Полная автономность котла, т.е. для его работы не нужно подключаться к каким-либо коммуникациям;

Возможность отопления помещений различного назначения;

Дешевизна топлива.

Чугунные и стальные конструкции – в чем отличия

Из какого бы материала ни был изготовлен котел, очень важно, чтобы он соответствовал основным эксплуатационным характеристикам. Разберемся в них более подробно.

В первую очередь стоит обратить внимание на материал теплообменника – чугун или сталь. Если вы хотите воспользоваться готовой схемой твердотопливного котла – своими руками чугунный теплообменник сделать вряд ли получится

Такая работа требует как специального оборудования, так и особых знаний и умений. Поэтому можно приобрести готовые секционные конструкции, которые перед транспортировкой разбирают, а на месте снова собирают.

Чугунным теплообменникам свойственно покрываться сухой ржавчиной – особой пленкой, защищающей стенки агрегата от разрушения. Кроме того, влажная ржавчина также образуется намного медленнее, чем обусловлен длительный срок эксплуатации чугунных изделий – от 10 до 25 лет. Среди прочих преимуществ чугунных теплообменников можно назвать отсутствие необходимости в частом и сложном обслуживании. Чистка таких устройств требуется нечасто, да и нагар практически не снижает КПД котла. В случае необходимости ремонта или усиления мощности агрегата нужно лишь заменить дефектные секции или увеличить их число.

Недостатки чугунных изделий таковы:

большая масса котла предполагает наличие отдельного фундамента;

затруднения в процессе сборки и высокие затраты на транспортировку;

чувствительность к термическим ударам – чугун не любит перепадов температур, поэтому контакт горячей поверхности с холодными дровами или холодной водой может быть губительным для него;

большая тепловая инерционность – на разогрев котла требуется длительное время, но и его последующее остывание происходит медленно.

Что касается стальных изделий, то они менее чувствительны к перепадам температур и не боятся контакта с холодными объектами. Это свойство позволяет при сборке котлов отопления на твердом топливе по чертежам оборудовать их чувствительными автоматическими элементами. А благодаря небольшой инерционности такие агрегаты быстро прогреваются и остывают – это позволяет регулировать температуру воздуха в доме. При этом, можно сделать чертеж твердотопливного котла длительного горения своими руками, что позволит учесть все нюансы.

По внешнему виду котлы из стали – это сплошные сварные агрегаты, которые довольно сложно перевозить, хотя и чувствительность к механическим повреждениям у них намного ниже аналогов из чугуна.

Возможность ремонта стальных котлов с точки зрения некоторых специалистов весьма сомнительна. Отремонтировать, равно, как и сварить котел своими руками по чертежу в домашних условиях довольно непросто, со временем на швах в нем могут образовываться течи. Справедливости ради, отметим, что все зависит от навыков работника в работе со сварочным аппаратом. Но выполнить ремонт чугунного теплообменника все же проще – требуется только замена секций.

Как правило, котлы с чугунными теплообменниками являются энергонезависимыми, стоят недорого, поэтому они могут стать достойной альтернативой уже установленному отопительному оборудованию в случае отключения электричества. Циркуляция теплоносителя в таких агрегатах происходит естественным путем, без применения насоса. Однако монтаж батарей нужно выполнять так, чтобы вода по трубам при нагревании свободно перемещалась по трубам под воздействием давления в котле.

Чем водогрейные котлы отличаются от прочих отопительных приборов

Водогрейный твердотопливный котел представляет собой прибор, внутри которого в результате сгорания твердого топлива температура носителя достигает 95-115 ℃. При этом горячая вода в теплообменнике циркулирует под давление 0,6 МПа. Это главная отличительная черта водогрейных котлов от прочих приборов, в которых движение теплоносителя сначала в котле, а затем и в отопительном контуре, происходит свободно.

Обратите внимание, что при использовании водогрейных котлов теплоносителем выступает обычная водопроводная вода с добавлением определенных примесей и присадок. Эти добавки необходимы, чтобы максимально продлить срок эксплуатации сложного водогрейного контура, то есть трубопровода, по которому циркулирующий теплоноситель нагревается до определенной температуры.

Когда вода внутри контура нагревается да близкой к кипению температуры, на его стенках начинают активно откладываться растворенные в воде примеси. Ни в коем случае нельзя допустить закипания котловой воды. Поскольку подогрев теплоносителя производится под давлением, он не доходит до кипения. При этом давление теплоносителя внутри водяного контура всегда выше, тем давление воды в точках максимального нагрева. Особенность водогрейных котлов на твердом топливе заключается в том, что в них необходимо больше котловой воды для нагрева системы, чем для всех прочих.

Теплоноситель, который разогрелся до 115 ℃, отдает тепловую энергию в систему отопления. При этом давление в трубопроводах отопительного котла удерживается на стабильном уровне. В такой системе повышение давления внутри теплообменника благоприятно скажется на ее работе, поскольку при этом выравнивается температура теплоносителя по всей протяженности трубопровода, а накипь не выпадает на его стенках.

Что касается топочной камеры, то в водогрейных котлах она выглядит практически так же, как и в любых других твердотопливных аппаратах. Выбранный вид твердого топлива, чаще всего уголь, поступает в топку, где и сгорает. Тепловая энергия сквозь стенки топливника передается циркулирующей внутри теплообменника воде. При производстве водогрейных котлов производители конструируют их таким образом, чтобы топливо сгорало интенсивно и максимально эффективно отдавало тепло.

Чтобы остудить образующиеся внутри топки продукты горения, котлы оборудуют конвективными пакетами. Соприкасаясь с их широкой поверхностью, угарные газы остывают до 200 ℃. Примечательно, что более интенсивное охлаждение продуктов горения может привести к выпадению конденсата.