Котлы длительного горения на дровах своими руками, загрузка 24 часа

Обыкновенный котел

Сначала разберем, как изготовить простой дровяной котел своими руками. Модель представляет собой два цилиндра, помещаемых друг в друга. Первый используется в качестве топки. При горизонтальном расположении он может изнутри обкладываться огнеупорным кирпичом.

Второй выступает в качестве конвекционного носителя или используется для подогрева теплоносителя. Закладка дров производится непосредственно в топку.

Подручные материалы

Для уменьшения объема сварочных работ можно использовать толстостенную трубу или бочку. Возможно также использование других подручных материалов.

Особенности конструкции

В дровяном котле предусматривается поддувало для притока свежего воздуха и дымоход для отвода отработавших газов. Поддувало располагается в нижней части трубы и позволяет нижнему ряду дров тлеть, вырабатывая дополнительное тепло. Закладка дров в самодельные котлы производится через верх. Для этого подготавливается специальный люк.

Чтобы каждая заложенная стопка дров горела как можно дольше, часто предусматривается специальный груз, выполняемый в форме диска с лопастями и отверстием, имеющим диаметр 20 мм. При надавливании груза происходит сжимание горящего топлива. При этом объем поступающего воздуха значительно сокращается, так как он может проходить только через имеющееся отверстие.

Способ подключения

К системе отопления такой котел можно подключить двумя способами:

врезав трубы с водой прямо в бочку. Циркулируя между трубами, она будет нагреваться, чтобы затем, поступив в систему отопления, нагревать радиаторы;
врезав дымоход в бак с теплоносителем. Отработавшие горячие газы будут поступать в емкость, постепенно нагревая теплоноситель.

Виды устройства, которые можно создать самому

Котёл следует начинать строить с задумки. Первым этапом должен стать выбор вида создаваемого изделия. В ряде случаев можно подобрать вид по имеющимся деталям, по особенностям конфигурации оборудования, а также по личным потребностям создателя. Только после рассмотрения собственных возможностей, следует подбирать чертежи. В конечном результате следует выбрать котёл длительного горения по параметру направления сгорания топлива:

Нижнее. Топливо поджигается снизу (таким способом работает большинство котлов).
Верхнее. Топливо загорается вверху и постепенно сгорает к нижнему уровню.

Котлы с нижним направлением горения можно разделить на два вида:

Традиционный. Подаваемые твердотопливные элементы возгораются и сжигаются в одном отделении. Выход дыма осуществляется с помощью стандартной трубы для вывода дыма.
Шахтные. Здесь имеется две камеры. Одна служит для подачи топлива, а другая является теплообменником.

Также рассматривается несколько вариантов по способу сжигания. Котёл может иметь стандартную схему поглощения топлива. Здесь процесс осуществляется таким же способом, как и при стандартных обстоятельствах. Ярким примером является печь в частном доме. Котёл с пиролизным сжиганием имеет особую схему, которая подразумевает выделение древесного газа с последующим его воспламенением.

Немаловажным отличием является и теплообменник. Этот элемент изготавливается по особой технологии. Существует несколько способов решения вопроса с его созданием. Помимо особенностей теплообменника котёл для процесса горения может использовать уголь и дрова, или только один из представленных вариантов топлива. В этом случае следует заранее рассчитать резонность использования определённого топлива. От этого выбора будет зависеть конструкция самого изделия.

Назначение, компоновка и принцип работы

В ней процесс сгорания регулируется с помощью подачи кислорода.

Несложный, но гениальный, принцип работы основывается на термическом расщеплении топливных элементов с длительным выделением тепловой энергии.

Интересная информация: своему рождению ТКДГ обязан талантливому инженеру Эдмунтасу Штропайтису, который в 2000 году запатентовал совершенно новый принцип горения в котлах на твёрдом топливе – сверху вниз с регуляцией подачи кислорода.

Наиважнейшим преимуществом в принципе его работы является то, что одной закладки топлива достаточно на большой период времени горения от 10 часов и более.

Устройство, принцип работы и технические характеристики

Разные виды котлов длительного горения различаются по своей конструкции, принципу работы, а также имеют свойственные именно им достоинства и недостатки, вследствие чего их следует рассматривать раздельно друг от друга.

Шахтный котёл длительного горения

Конструкция котла верхнего горения представлена на следующем рисунке, где видно, что основными элементами подобных агрегатов являются:

корпус, на котором смонтированы элементы управления работой (регулятор подачи воздуха, дверцы загрузки топлива и зольника, дымоход);
камеры подогрева воздуха и сжигания топлива;
трубка подачи и распределитель воздуха;
патрубки для подключения к системе отопления.

Устройство и внешний вид агрегата шахтного типа

Шахтный котёл может быть выполнен как независимый источник тепла или быть элементом системы отопления, как показано на приведённом выше рисунке. В этом случае котёл такой конструкции называется одноконтурным с водяным контуром. Работа отопительного котла данного типа осуществляется следующим образом:

после закладки топлива и его розжига регулятор подачи воздуха открыт, он обеспечивает его поступление в верхний слой уложенного топлива через подвижный распределитель;
по мере того как топливо прогорает, распределитель опускается вниз, тем самым обеспечивая подачу воздуха в его более низкие слои;
топливо равномерно сгорает слой за слоем, выделяя при этом горючий древесный газ;
газ поступает во вторую камеру (камеру дожига), где воспламеняется и, сгорая, выделяет большое количество тепловой энергии;
в корпусе котла смонтирован водяной контур, по которому циркулирует теплоноситель системы отопления, поэтому вся площадь котла является его теплообменным элементом.

Основными техническими характеристиками подобного оборудования являются:

мощность, измеряемая в киловаттах (кВт);
отапливаемая площадь (м2);
количество топлива, доступного к размещению в топочной камере (м3 и кг);
размер дров, возможных к использованию, (см) – для котлов, работающих на дровах;
количество воды в рубашке котла;
длительность горения одной закладки;
КПД;
максимально возможное давление в системе отопления;
геометрические размеры котла в целом и его отдельных элементов;
масса.

Пиролизный котёл длительного горения с водяным контуром

Конструкция пиролизного котла предполагает подачу воздуха сверху на заложенное топливо (дрова), что обеспечивается системойего первичной подачи. Заложенные дрова после разжигания начинают тлеть, что достигается конструкцией котла, обеспечивающей ограниченную подачу воздуха на этом этапе работы.

Устройство твердотопливного пиролизного агрегата

Древесный газ, выделяемый при этом (эффект пиролиза), поступает во вторую камеру, где осуществляется его смешивание с вторичным воздухом и сжигание. Вследствие того, что процесс пиролиза топлива происходит длительное время, то и работа котла на одной закладке также достаточно продолжительна. Пиролизный газ, сгорая, отдаёт своё тепло теплоносителю, циркулирующему в теплообменнике котла, работающего на твёрдом топливе, оснащённого водяным контуром и подключаемого к системе отопления. Основными техническими характеристиками котлов пиролизного вида являются:

тип используемого топлива;
материал, используемый при изготовлении;
длительность горения на одной закладке (часов);
мощность (кВт);
отапливаемая площадь (м2);
количество контуров;
КПД;
расход топлива (кг/ч);
размеры котла, топки и прочих конструктивных элементов;
масса (кг).

Разновидности котлов длительного горения

Кроме того, что котлы длительного горения различаются по своей конструкции (виду), они ещё могут иметь различия по таким параметрам, как наличие системы автоматики и разное количество водяных контуров. Наличие двух контуров в конструкции котла позволяет его использовать не только для отопления, но и как источник горячего водоснабжения. В таких моделях один внутренний контур агрегата включается в систему отопления, а второй – в систему горячего водоснабжения. Котёл твердотопливный автоматический – это комплекс технических средств, обеспечивающих работу отопительного устройства без участия человека в этом процессе. Наибольшая степень автоматизации у котлов, использующих в качестве топлива пеллеты (топливные гранулы), изготавливаемые из отходов деревообрабатывающих производств (опилки, щепа и т.д.).

Модель «Viessmann Vitoligno 100-S»

Устройство и принцип работы

В основе принципа длительного горения лежит снижение скорости сгорания топлива за счет уменьшения подачи воздуха. Кислород в первичную камеру сгорания подается в количестве, достаточном для тления, но не обеспечивающем интенсивное горение.

Во время медленного окисления древесины выделяются газообразные углеводороды, получившие название пиролизных газов. Сам процесс органического разложения древесных волокон под действием высокой температуры называется приролизом.

Дожигание продуктов окисления во вторичной камере на длительность горения топливной закладки не оказывает существенного влияния, однако существенно увеличивает общую эффективность работы котла на дровах. Это связано с тем, что при сгорании вторичных газов выделяется значительно больше тепловой энергии чем при интенсивном горении дров.

Энергозависимые установки длительного горения

Компоновка дровяных котлов длительного горения предполагает расположение основной топочной камеры непосредственно над зоной сжигания вторичных газов, а сообщение между ними осуществляется через специальные керамические форсунки, способные работать при температуре от 800 до 1000 С. Днище главного топливного отсека оборудовано специальной термостойкой постелью, чаще всего из шамотного кирпича или керамобетонных блоков.

Направленное движение воздуха (тяга) обеспечивается с помощью нагнетающего вентилятора, от частоты вращения которого зависит количество кислорода в рабочей зоне. На основании данных, полученных от температурного датчика, автоматическая система управления (АСУ) может увеличивать или уменьшать угловую скорость крыльчатки. К достоинствам такой схемы можно отнести высокую точность регулировки. Кроме этого, воздух, проходя через верхний топочный бункер, нагревается, что упрощает процесс воспламенения пиролизных углеводородов.

Интенсивность циркуляции теплоносителя в отопительном контуре регулируется насосом, который также подключается к АСУ. Если температура теплоносителя снижается, автоматически увеличивается подача воздуха.

Точность регулировки и экономичность энергозависимых дровяных котлов отопления длительного горения обеспечивают значительную экономию дров, что за весь отопительный сезон выливается значительную сумму. Однако не следует сбрасывать со счетов тот факт, что при отсутствии электропитания, такой котел становится бесполезной грудой металлолома, поскольку естественная тяга в таких конструкциях, как правило, не предусматривается.

Энергонезависимые дровяные котлы длительного горения

Несмотря на то что экономичность и производительность таких установок заметно ниже, чем установок оснащенных АСУ, они совершенно не зависят от наличия электроэнергии, что является их существенным плюсом. К недостаткам таких систем относится, прежде всего, сложность настройки.

У такого котла на дровах регулировка подачи кислорода производится открытием специальной заслонки, имеющей кинематическую связь с биметаллическим терморегулятором, расположенным на верхней крышке изделия.

После розжига дровяной закладки и получения устойчивого горения заслонку приводят в рабочее положение, уменьшая тем самым количество воздуха в первичной камере сгорания и обеспечивая оптимальные условия для химико-термического окисления древесного горючего. Горячие пиролизные газы, под действием естественной тяги, поступают в верхнюю камеру сгорания, где смешиваются с разогретым вторичным воздухом, вследствие чего воспламеняются.

Циркулирующий в водяной рубашке теплоноситель быстро нагревается за счет контакта с горячими стенками камеры сгорания. Высокую производительность таких конструкций обеспечивает большая площадь теплообменника.

Отопительные котлы на дровах обратного горения

Главной особенностью таких устройств является то, что процесс первичного сжигания происходит в направлении от верхних слоев к нижним.

Конструкция представляет собой вертикально расположенный цилиндр со штоком и прижимным диском, обеспечивающим равномерное распределение воздуха по всей поверхности горения.

Образовавшиеся в результате пиролиза газы поступают в верхнюю часть корпуса, где смешиваются с предварительно разогретым вторичным воздухом и воспламеняются. Раскаленная боковая поверхность непосредственно контактирует с теплоносителем, поступающим в контур отопления через выходной патрубок. Для большей эффективности, прибор может быть установлен в защитный кожух, а образовавшаяся полость заполнена пенополиуретаном или другим негорючим теплоизолятором.

Почему дровяной котел порой становится лучшим вариантом?

Безусловно, оптимальным вариантом как по удобству эксплуатации, так и по стоимости энергоносителя, признаны газовые агрегаты. Но, к сожалению, не все населенные пункты страны (и особенно это касается сельской местности) охвачены газификацией. Кроме того, подведение газа к дому, даже при наличии центральной магистрали, является довольно непростой и затратной задачей, связанной с оформлением многочисленных документов. Получение всех разрешений и согласований, составление проекта, а также закупка всего необходимого для подведения индивидуальной газоснабжающей линии потребует немало времени, нервов, денег.

Газовое оборудование для отопления частного дома – увы, не у всех есть возможность воспользоваться его удобством

Электрические отопительные агрегаты, казалось бы, могут быть применены для обогрева любого строения, к которому подведено электричество. Такие котлы просты в монтаже, регулировке и эксплуатации. Однако, их использование тоже имеет свои «подводные камни».

Электрический котел – устанавливается быстро и просто, но расходы на такое отопление далеко не всем по карману.

Например, для установки приборов большой мощности (выше 7÷9 кВт) необходимо проведение трехфазной линии питания. А это – опять походы по инстанциям, составление проекта, его согласование, утверждение и прочие «радости». Еще одним фактором, который нельзя не учитывать, является высокая стоимость электроэнергии, причем, с каждым годом она растет. Поэтому и оплата за отопление с использованием электрического котла может стать неподъемным бременем для бюджета семьи.

Кроме этого, необходимо помнить, что если при аварийной ситуации произойдет отключение электроэнергии, то дом останется не только без света, но и без отопления.

Закономерный вывод – при невозможности использования газа твердотопливный котел более надежен и выгоден при отоплении частного дома. Тем более что отопление жилья дровами на протяжении многих десятилетий является традиционным, так как недостатка в этом топливе нет. Особенно проблем не возникает в регионах, богатых лесными массивами, в которых всегда достаточно сухостоя. Да и закупка готовых дров в масштабе отопительного сезона обойдется куда дешевле, чем оплата электроэнергии.

Именно поэтому, даже установив газовое отопительное оборудование, очень многие хозяева старых домов вовсе не спешат избавляться от печей и каминов, которые поддерживаются в рабочем состоянии «на всякий случай».

Однако, печь — это не тот вариант, который способен обогреть большие площади дома. Поэтому, чтобы добиться комфортных температур, в здании приходилось устанавливать несколько печей, которые протапливались несколько раз в сутки. Конечно же, это не только затруднительно, но и крайне неэкономно.

Твердотопливный котел – современный мощный агрегат, способный обеспечивать теплом весьма крупный жилой дом.

Этот дискомфорт устраняется созданием полноценной системы отопления, работающей от твердотопливного котла длительного горения, позволяющим снабдить весь дом теплом из одного места. В отличие от обычной печи, такие агрегаты способны работать от одной закладки топлива до 12 и даже более часов. Таким образом, подобный котел будет требовать внимания два раза в сутки, когда в топку закладывается необходимое количество дров.

Кстати, существуют также и такие модели твердотопливных агрегатов, которые способны работать на одной закладке топлива и сутки, и более.

Строение одной из моделей твердотопливного котла длительного горения и виды используемого топлива.

Преимуществом твердотопливных котлов является и то, что практически все модели могут работать не только на дровах, но и на других видах твердого топлива. Для этой цели из древесных отходов в промышленных масштабах производятся пеллеты, торфяные брикеты, а также так называемые «евродрова».

В качестве топлива для этих агрегатов используются и некоторые сорта каменного угля, однако, рассчитаны на него не все модели. Поэтому если планируется применять для отопления уголь, то следует выбирать соответствующую модель, изучив ее характеристики при приобретении.

Отопление дровами – плюсы и минусы

Самодельные дровяные котлы активно используются для обогрева жилых помещений – это небольшие дачные домики и крупные частные домовладения, расположенные в местах, далеких от газовых магистралей. В качестве топлива для них используются дрова или каменный уголь. Угольные агрегаты отличаются высоким тепловыделением, но достать это топливо получается далеко не всегда. Поэтому люди отдают предпочтение дровяным моделям.

Давайте рассмотрим основные достоинства самодельных котлов на дровах:

Не нужно разрешение на установку и эксплуатацию – мы вправе самостоятельно распоряжаться данным оборудованием;
Дешевизна в эксплуатации – по сравнению с электрическим отоплением, обогрев дровами более дешев. А если обрести источник бесплатных поленьев, то останется потратиться только на сборку отопительного котла;
Независимость от электросетей – это относится к самым простым агрегатам, в составе которых отсутствуют электрические узлы;
Возможность реализации длительного горения – оно позволит снизить количество подходов для закладки все новых порций горючего;
Дешевизна в сборке – самодельный котел на дровах для частного дома будет стоить дешевле, чем его заводской аналог.

Есть и некоторые недостатки:

Только постоянная чистка котла и его систематический плановый ремонт смогут обеспечить стабильную и эффективную работу агрегата на всем протяжении его эксплуатации.

Самодельные дровяные котлы для отопления дома могут не выйти на максимальный КПД – сказываются ошибки кустарной сборки;
Котлы на твердом топливе на угле и дровах требуют регулярной очистки – то есть, мы можем избавиться от необходимости частой закладки горючего, но с проблемой очистки справиться невозможно. Поэтому нам придется регулярно очищать оборудование от сажи и золы;
Сложность самостоятельного монтажа – самодельные котлы длительного горения на дровах, с водяным контуром, могут показаться сложными в изготовлении. И чем меньше опыта работы с инструментами, тем более сложной покажется задача.

Кроме того, самодельные котлы длительного горения не отличаются нормальными внешними данными, хотя здесь все зависит от мастерства сборщика.

Помимо сажи и угольков, в котлах длительного горения может образовываться конденсат – он образуется в результате использования сырых дров.

Шахтный котел длительного горения

Водоснабжение и Отопление

При установке твердотопливного котла важно учитывать 3 параметра: количество выдаваемого тепла, стоимость и продолжительность горения. Результаты связаны между собой: чем выше мощность, длительность работы, тем будет больше стоить устройство

Можно значительно понизить затраты, если сделать все собственноручно. Шахтный котел длительного горения своими руками выполнить реально, если есть чертежи и небольшая сноровка в подобных делах.

Увеличение продолжительности горения твердого топлива

Каждый домовладелец желал бы установить котел, который не потребует подбрасывания дров каждые 6 часов. Некоторые теплогенераторы держат тепло до недели. Но увеличение длительности не всегда рационально, ведь понижается КПД установки. Причины в следующем:

КПД дровяных котлов составляет около 70%. Если заменить процесс тлением, увеличив тем самым продолжительность процесса, КПД уменьшится примерно до 40%, примерно как у простой печки.
Дрова, которые тлеют, выделяют мало тепла. Потому дом нагреваться будет значительно дольше.
Не получится сжечь сырые дрова, если котел использует только режим тления.

Котлы, работающие с одной подачей дров на протяжении 8 и выше часов, бывают следующих видов:

классические, где подача воздуха осуществляется принудительно;
с верхним горением. Подобные установки можно сделать самостоятельно, если имеется подходящий инструмент и опыт работы со сваркой.

Можно найти схемы котлов, работающих на опилках, но подобные установки сложно изготовить самостоятельно, плюс, они очень большие.

Изготовление котла продолжительного горения

» alt=»»>

Чтобы собственноручно сделать установку, потребуется сталь Ст 20. Выполненная из нее установке прослужит не менее 15 лет. При большем количестве углерода в стали, материал может прикаливаться от высоких температур, потому для изготовления он не подходит. Если есть возможность, купить можно жаропрочную сталь, легированную молибденом или хромом. Из таблицы можно узнать, какие размеры заготовок потребуются для изготовления устройства.

Размеры заготовок

Чтобы разрезать материал, лучше обратиться в мастерскую, где имеются гильотинные ножницы. В частях не будет заусенцев, будет сэкономлено много времени. Также будут нужны следующие детали:

Равнополочный уголок 50х4 мм. Нужен будет, чтобы изготовить колосники.
2 трубы: DN50 и DN Первая для теплообменника и патрубков, к которым будут подключаться системы отопления. Вторая – для дымохода.
Труба 60х40 мм для канала воздуховода.
Стальная полоска 20х3 мм.
Утеплитель из базальта.
Ручки.
Асбестовый картон и шнур.

Также понадобятся инструменты для сварки металла, резки и некоторые другие, имеющиеся в каждом жилище.

Вентилятор и блок управления

В шахтном котле будет использован блок управления, вентилятора, температурного датчика. Стоит найти польские изделия, которые очень похожи на китайские, но значительно отличаются по качеству сборки, сроку службы. Маркировка блока управления — KG Elektronik SP-05, вентилятора — DP-02.

Отопительный агрегат

Первым делом для изготовления шахтного котла следует собрать корпус топливника. Делается он из металлических частей, толщина которых 4 мм. Их требуется прихватить сваркой. Начать стоит с нижней части, где будут крепиться боковые части, крышка свода, отверстия для дверец. Должно получиться примерно так же, как на фотографии:

Сварка стенок

Следовать нужно чертежу. Лист на днище должен быть выпущен в каждую сторону. Он же будет служить нижней частью дверец отдела для золы. В камере сваркой необходимо будет закрепить полки. В материалах были указаны уголки. Там будет ложиться колосниковая решетка

Важно после сварки проверить на герметичность каждый отсек, тщательно проварив все стыки

Сварка стенок

Далее нужно вставить водяную шубу. Материал – 3-х миллиметровый металл. Толщина у боковых стен ее должна быть 2 см, потому к топливнику приваривается стальная полоска, выпускаемая на 20 мм. К стенкам нужно прихватить листы стали – обшивку.

Стенки бака

» alt=»»>

Из чего состоит котел и как это работает

Топливо в таких котлах горит намного дольше, чем в обычных агрегатах. Это обусловлено их принципом работы, который предусматривает сжигание дров в топке по направлению сверху вниз. Камера сгорания имеет цилиндрическую форму и полностью загружается древесиной через дверцу в верхней части корпуса. Розжиг производится через эту же дверцу, конструкция твердотопливных котлов длительного горения такова, что воздух в зону горения подается тоже сверху по вертикальной трубе. К концу этой трубы прикреплен плоский груз круглой формы из толстого металла (10—15 мм), снизу к нему приварены дугообразные распределители воздуха из полосового металла. Подобную конструкцию также можно применить для изготовления котла на опилках .

Груз для самодельного котла

Размер груза на 5 мм меньше внутреннего диаметра цилиндра топки, что позволяет перемещаться конструкции вверх-вниз. Другой конец трубы проходит сквозь верхнюю стенку котла, на нем устанавливается заслонка, с помощью которой количество воздуха можно регулировать вручную. Длина трубы на 15—20 см больше высоты камеры сгорания. Последняя может быть произвольной, самодельные агрегаты длительного горения работают тем дольше, чем больше диаметр и высота топки. При этом увеличивается объем водяной рубашки агрегата и его тепловая мощность.

Конструкция котла длительного горения

После розжига труба с грузом опускается, придавливая массив дров. Воздух поступает непосредственно в зону горения, конструкция котла длительного горения предусматривает работу на естественной тяге, создаваемой дымоходом необходимого диаметра и высоты. Выделяющееся тепло нагревает воду в рубашке установки, она начинает поступать в систему отопления через верхний патрубок. Здесь работает принцип конвекции, применение циркуляционного насоса необязательно. Водяная рубашка в самодельном аппарате располагается не только вокруг боковых стенок топки, но и в ее верхней крышке.

Колосниковая решетка самодельного котла длительного горения на дровах не выполняет своей привычной функции, воздух в рабочую зону через нее не проходит. Решетка лишь служит опорой массиву топлива, а сквозь ее ячейки зола и пепел попадают в нижний отдел, из которого они свободно вынимаются железным совком. По мере прогорания топлива в камере груз опускается и по верхнему концу трубы можно определять, сколько дров еще осталось. После окончания процесса дверца зольного отдела открывается, из него вычищаются продукты горения, груз вместе с трубой поднимается и фиксируется в таком положении. Можно делать следующую загрузку.