Ювелирное обозрение

Простые твердотопливные котлы отопления остаются одним из самых востребованных типов оборудования при формировании автономной системы отопления. Преимущества твердотопливных котлов очевидны – невысокая стоимость и доступность топлива, энергонезависимость и удобство эксплуатации. Надежные устройства продаются в готовом виде, цена напрямую зависит от набора функций, но можно сделать котел самодельный, который обойдется дешевле, ничуть не уступит по прочности и практичности заводским изделиям. Рассмотрим в подробностях процесс изготовления оборудования своими руками.

Устройство и принцип работы твердотопливного котла

Конструктивно автономный котел на дровах или угле – это печь, поставленная в бочку с водой. Основная работа – нагреть теплоноситель до определенной температуры, чтобы поддерживать систему отопления дома в нужном режиме. Тепловая энергия добывается из топлива – дров, угля или других твердых видов энергоносителей. Простота устройства не отличается эффективностью – примитивные котлы имеют КПД не более 10-15%, поэтому стоит рассмотреть более сложные конструкции.

На заметку! Без качественной тяги котел не сможет обеспечить эффективный прогрев помещения. Продумывая изготовление прибора, надо позаботиться о создании приточной вентиляции.

Изготавливается котел отопления своими руками из металла, кирпича. Металлические агрегаты отличаются простотой, но требуют четких просчетов при составлении схемы, поэтапного выполнения, соблюдения технологии сборки, монтажа.

Разновидности и выбор конструкции твердотопливного котла

Печи и котлы нагрева различаются по своим функциональным возможностям. Печь необходима для прогрева помещения, а котел еще должен прогревать теплоноситель, который транспортируется по сети отопления в доме. Поэтому важно продумать непрерывность процесса горения топлива, обеспечить равномерную циркуляцию воды по теплообменнику.

На заметку! Теплообменник – это змеевик, расположенный внутри камеры сгорания топлива. Внутри змеевика находится вода, получающая тепло при горении дров, угля, и передающая тепловую энергию элементам сети.

Различаются котлы отопления самодельные по способу горения – верхнему (шахтному) или нижнему:

1. Твердотопливный котел с нижним горением – агрегат, в котором дверца камеры загрузки находится в верхней части камеры сгорания, сами дрова горят внизу. Такая система обеспечивает продолжительность горения топлива – нижние слои сгорают, верхние постепенно опускаются вниз под собственным весом. Циркуляция воздуха осуществляется снизу вверх при установке насоса (принудительная) или естественным путем. Второй вариант тяги удобнее, поскольку не требует подключения оборудования к сети питания, что обуславливает полную автономность системы.

На заметку! Естественная тяга обладает пониженной эффективностью, поэтому топливо в топочную загружается небольшими порциями. Принудительная циркуляция воздуха обеспечивает интенсивное перемещение потоков, можно заполнять топку «до отказа».

1. Котлы с верхней или шахтной загрузкой – агрегаты, в которых дверца топочной располагается в верхнем отделе камеры сгорания. Устройства всегда оснащаются принудительной тягой для перемещения воздуха сверху вниз. В этом случае дым перегоняется в нижний отсек топочной камеры, смешивается с воздухом, сгорает, передает тепловую энергию топливу в нижних ярусах – особенно удобно при закладке сырых дров, за счет тепла они подсушиваются и горят лучше.

Для самостоятельной сборки лучше подходят агрегаты с нижним вариантом горения, встраивание вентилятора тут не нужно.

Совет! Если нет опыта сборки агрегатов, выгоднее браться за простые конструкции, чтобы снизить риск ошибки при расчетах.

Еще различаются агрегаты по способу горения, они могут работать в обычном режиме или с выходом на пиролиз. Пиролизом называется процесс разложения энергоносителя на составляющие с последующим сжиганием элементов. Для сборки моделей с пиролизным горением придется оборудовать вторую камеру сгорания, габариты прибора будут больше, увеличится расход материалов.

На заметку! Выбор типа оборудования зависит от вида топлива. В регионах с доступностью дров топочная формируется под дрова, угля – обустраивается другая модель. Длительность горения одной закладки определяется типом, мощностью и эффективностью котла.

Температура горения угля выше, чем у дров, поэтому если формируется твердотопливный прибор под горение угля, колосники должны быть чугунными, корпус и теплообменник – из стали большой толщины. Допустимо делать корпус котла из огнеупорного кирпича.

После оценки собственных умений, просмотра схем нагревателей, выбирается определенная модель прибора. Если опыта достаточно, мастер сможет соорудить самодельный газовый котел для отопления частного дома, новичкам же стоит отдать предпочтение самым простым устройствам. При соблюдении техники сборки и монтажа тепла в доме будет достаточно от примитивного твердотопливного котла с водяным контуром отопления.

Требования к отопительным самодельным твердотопливным котлам

Конструктивно прибор представляет собой комплект основных и дополнительных элементов:

• топочная камера для сжигания энергоносителя;
• колосниковая решетка, через которую в камеру попадает воздух;
• трубчатый теплообменник или накопительная емкость для воды;
• дымоход для отвода продуктов горения;
• регулятор тяги.

Основное внимание уделяется размеру топочной камеры, отсек должен быть вместительным и просторным, чтобы топливо сгорало полностью без необходимости перемешивания. Топочная конструируется таким образом, чтобы передавать максимальное количество тепла теплообменнику.

На заметку! В кирпичных котлах поддерживается более высокая температура горения, чем в металлических приборах, поскольку кирпич обладает меньшей теплопроводностью, не так быстро передает тепловую энергию наружу.

Теплообменник выполняется из стали или чугуна, выглядит как змеевик с вертикальным или горизонтальным расположением труб. От конструкции и материала змеевика зависит КПД котла. Чугунные теплообменники – это литые элементы, которые продаются в готовом виде. В домашних условиях мастеру удобнее работать с толстостенной стальной трубой, сгибая ее под нагревом или с применением отводов, полуотводов подходящего диаметра. Стыковка отводов с элементами змеевика сваркой.

Поэтапная технология изготовления твердотопливного котла своими руками

Изготовить высокотехнологичное оборудования в домашних условиях не получится, но и простой котел на дровах, угле вполне подойдет для отопления дома любой площади. Главное – правильно создать схему, рассчитать параметры мощности с учетом протяженности сети, наличия ответвлений трубопровода и других нюансов.

Инструменты и материалы для работы

• сварочный агрегат;
• болгарка с дисками для отрезания и шлифовки металла;
• дрель со сверлами по металлу;
• газовые ключи: №1, 2;
• молоток;
• рожковые или откидные ключи, отвертки;
• пассатижи;
• угольник.

• лист стали толщиной от 5 мм для котла, толщиной от 7 мм для колосниковой решетки;
• стальные уголки 50х50 для каркаса котла;
• листовая сталь нержавеющая для накопительной емкости;
• трубы из стали для теплообменника в виде змеевика диаметром в 32–50 мм.

В соответствии с чертежом могут понадобиться дополнительные материалы. Пригодятся средства индивидуальной защиты – перчатки, маска, очки.

Изготовление корпуса и теплообменника твердотопливного котла

Чаще всего корпус работает как топочная камера, потому является основой конструкции. Чтобы стенки не деформировались под воздействием тепла, ограждающую конструкцию делают двухслойной, в пространство между листами засыпается сухой чистый песок – он снижает нагрев, служит фиксатором стабильности формы.

Наружная и внутренняя оболочки корпуса каркасные. Чтобы увеличить жесткость, для упрочнения конструкции стенки камеры сгорания обшиваются стальным уголком или ребрами жесткости из металлического профиля.

Передняя стенка прорезается под отверстия для подзольника и дверцу бункера. Удобнее всего сначала наметить зону резки мелом, потом просверлить несколько отверстий по углам чертежа, затем резать.

После выполнения заготовок для корпуса, приступают к формированию теплообменника. Потребуются детали из водопроводной трубы нужного сечения, их стыковать сваркой в герметичный контур максимально возможной протяженности – это увеличит площадь соприкосновения с нагревателем, повысит эффективность прибора.

Этап сборки

Все заготовки и элементы надо собрать. Продумывая, как сделать котел, лучше производить сборку на месте монтажа, особенно при массивности готовой конструкции. В точке установки сначала укладывается бетонный фундамент, крепление агрегата анкерами, поэтому постамент оснащается закладными, фиксация сваркой.

Собирается дровяной котел своими руками с корпуса, затем оборудуется деталями и обшивкой. Перед сваркой с деталей снимается фаска, после швы зачищаются от шлака и шлифуются. Швы осмотреть, проверить их герметичность. При выявлении пропусков, проварить заново.

Следующий этап – установка колосниковой решетки и теплообменника. К контуру отопления змеевик присоединяется сваркой, с учетом угла наклона, чтобы теплоноситель транспортировался естественным путем.

Совет! Интеграция в систему накопительной емкости из нержавейки может доставить сложности, поэтому лучше поручить это профессионалам. Устанавливается накопительный бак в системах самотечного типа в самую высокую точку сети.

После сборки вся конструкция окрашивается жаростойкой краской. Сначала поверхность корпуса шлифуется, затем грунтуется, только после этого окрашивается. Красить в 2 слоя, предварительно просушив один слой, затем нанося второй.

Если остались вопросы, то поможет видео – как сделать водяной котел своими руками:

Важно! После сборки и врезки нагревателя в систему сеть надо опрессовать – это проверка на герметичность элементов и стыков. Если дефектов нет, выполняется запуск магистрали в эксплуатацию.

Простейший котел из трубы своими руками по силам сделать начинающему мастеру. Подойдет баллон из-под сжиженного газа – стальная конструкция отличается толщиной и прочностью, что как раз требуется для изготовления твердотопливного нагревателя.

Котлы необходимы для нагрева теплоносителя в системе отопления частного дома и иногда – водопроводной воды, если не имеется бойлера. Обычно для решения этих задач используется оборудование фабричного производства, когда от хозяина требуется лишь выполнить монтаж системы и проконтролировать ее работу.

В некоторых случаях устанавливаются самодельные котлы, причем их сборка осуществляется «с нуля». Сложность конструкции зависит от планируемого к использованию топлива. Ниже будут рассмотрены только твердотопливные и электрические котлы, поскольку самодельные газовые и дизельные агрегаты опасны, и их установка дома запрещена.

Для чего нужны котлы ручной сборки

Котлы, собранные своими руками, обходятся дешевле своих фабричных аналогов, но не превосходят их по уровню КПД. Принцип работы оборудования основан на том, что сгорающее топливо выделяет тепло, которое уже поступает в теплообменник и нагревает циркулирующую воду. В этом самодельные изделия ничем не отличаются от фабричных.

Главный недостаток котлов, собранных по индивидуальным чертежам – это отсутствие гарантии. В случае с оборудованием заводского производства хозяин может быть уверен, что техника будет работать, а если нет – ее можно вернуть или заменить. За качество работы самодельного котла отвечает только тот, кто его собрал и установил в своем доме. В случае поломки придется за свой счет ремонтировать оборудование.

Для отопления самостоятельно изготовленным котлом рекомендуется использовать только безопасные виды топлива – дрова, уголь, пеллеты, электричество. Очень опасны самодельные газовые и дизельные котлы — их монтировать в жилых помещениях не стоит.

Более того, компетентные органы не разрешат врезку собранного своими руками оборудования в контур газовой трубы, а если обнаружат нарушение, потребуют привлечения хозяина к административной ответственности.

Несмотря на недостатки, у котла ручной сборки есть неоспоримое достоинство – эксплуатационные характеристики оборудования можно сделать такими, чтобы они в точности соответствовали потребностям хозяев дома.

Твердотопливные котлы

Наибольшей популярностью пользуются самодельные котлы отопления, работающие на твердом топливе. Они имеют простую конструкцию, которая во многом перекликается с устройством обычной печи. Собранные самостоятельно твердотопливные котлы универсальны, они могут работать как на угле, так и на дровах, а также пеллетах.

На эффективность работы оборудования влияют такие факторы, как полнота сгорания топлива и конструкция теплообменника. Интересно, что температура сгорания обратна КПД: чем она выше, тем коэффициент полезного действия ниже, поэтому нужно позаботиться о том, чтобы огонь был слабым. Кроме того, небольшая температура обеспечит лучшую сохранность трубопровода. Самые лучшие самодельные котлы, работающие на твердом топливе, имеют на выходе температуру до 120-150С°.

Электрические котлы

Электрические котлы для обогрева частного дома могут иметь различную конструкцию. Самый простой вариант – установить ТЭН прямо в системе отопления. Тогда исчезает необходимость в изготовлении отдельно стоящего котла.

Правда, труба, где ТЭН монтирован, должна иметь большой диаметр. Заодно рекомендуется сделать ее съемной, чтобы было легче обслуживать нагревательные элементы.

Интересны электродные котлы, когда для выработки тепла электрический ток пропускают прямо через жидкость. Тепловая энергия производится в результате хаотического движения ионов. В воде при этом должна содержаться соль.

Самостоятельно изготовить электродный котел намного сложнее, чем работающий на ТЭН: ведь ток оказывает прямое воздействие на воду, из-за чего требуется принять серьезные меры по электробезопасности.

Самые распространенные угрозы – электродуговой пробой теплоносителя, что практически равно короткому замыканию, а также накопление электролизного газа в контуре системы.

Сборка

Проще всего сконструировать твердотопливный котел. При его сборке используются жаростойкие сорта стали – они прочнее, чем обычный стальной лист, который на открытом огне прогорает и быстро изнашивается.

Тем не менее, жаростойкая сталь стоит дорого, и на практике в котлах кустарной сборки применяется редко. Еще один вариант – чугун: этот материал отлично переносит жар, хотя работать с ним тяжело. Оборудование для изготовления чугунной печи есть только на специализированных предприятиях.

На водяной циркуляции

Твердотопливный самодельный котел для водяного отопления с классической компоновкой имеет камеру сгорания с колосниками – монтированными горизонтально стальными полосами металла, заменяющими цельнометаллическое дно. Топливо закладывается поверх колосников, а оставшийся после его сгорания пепел проваливается между ними в расположенную ниже камеру. К последней присоединен дымоходный канал, предназначенный для отвода дыма. Каждый раз перед началом очередной топки пепел из этой камеры нужно выгребать.

Рядом с камерой сгорания — обычно со стороны дымоходного канала — располагается емкость для нагрева воды, подключенная к контуру трубопровода частного дома: в нижнюю часть емкости поступает охлажденная вода, которая по мере нагрева поднимается вверх. Поток воздуха в камеру сгорания нагнетается вентилятором. Котел оснащен двумя дверками: верхняя предназначена для загрузки топлива, нижняя – для чистки камеры под колосниками. Также эта камера необходима для циркуляции воздуха.

На принципе пиролиза

Другую конструкцию имеют пиролизные котлы. У них имеется дополнительная верхняя камера, куда попадают газы, выделяемые в процессе сгорания дров. Там газы догорают, производя дополнительное тепло.

Пиролизный самодельный котел имеет больший КПД по сравнению с устройством традиционного типа.

Для отопления загородного дома, состоящего из нескольких комнат, подойдет аппарат с ТЭН, состоящий из трубы диаметром 21,9 см и длиной около 50 см. Такое приспособление будет экономным, ведь киловатты энергии не будут расходоваться впустую. Кроме того, устройство очень компактно.

Если ТЭН предполагается установить в отдельном корпусе, то лучше сделать котел с небольшими габаритами. В случае если котел применяется для подогрева проточной воды, это правило не действует. Ведь тогда нужно иметь запас жидкости, а для этого требуется больший резервуар.

Для работы котла не нужна выделенная линия электропитания, его можно подключать к бытовой сети вместе с другими электроприборами. В отличие от электродного оборудования, отопительный котел с ТЭН безопасен, ведь теплоноситель изолирован от тех частей устройства, которые находятся под напряжением. Если оснастить агрегат регулятором, то появится возможность настраивать температуру нагрева воды с высокой точностью – это главное преимущество электрического котла перед твердотопливным.

В последние годы все большую популярность приобретают отопительные установки, сжигающие твердое топливо. Это неслучайно, ведь энергоносители становятся все дороже, а древесина или уголь продолжают оставаться доступными видами топлива. Однако по причине роста спроса на такое оборудование оно начинает дорожать и не каждый может себе позволить его приобрести. Альтернатива — самодельные котлы для отопления частного дома, которые обойдутся гораздо дешевле, а работать будут не хуже заводских.

Самодельные котлы для отопления частного дома

Преимущества и принцип действия

Помимо низкой стоимости данный вид установок имеет и другие достоинства:

• Квалифицированно сделанный агрегат из качественных материалов выдержит критические нагрузки при избыточном давлении теплоносителя до 4 Атм. Такая ситуация нередко случается с твердотопливными отопителями, поскольку циркуляция теплоносителя в силу разных причин может прекратиться и тогда вода в рубашке и теплообменнике агрегата закипает. Результат – высокое давление пара разрывает теплообменник в самом слабом месте.
• Большие возможности для модернизации конструкции, особенно если вы делаете отопитель самостоятельно. Тогда самодельный котел отопления на твердом топливе изготавливается конкретно по вашим требованиям, под свою систему отопления и доступный именно вам вид топлива.
• Усовершенствовать установку можно поэтапно. Например, в этом году средств хватило только на то, чтобы сделать базовую модель. При возможности в следующем году можно купить и добавить комплект автоматики в перерыве между отопительными сезонами, и так далее.

Разрез котла на дровах

Практика эксплуатации разных видов установок, сжигающих дрова, показывает что самый приемлемый и простой вариант – изготовить и применять для отопления дома классические самодельные котлы на дровах прямого горения. Принцип их работы прост: дрова в топке горят при естественной тяге дымохода, отдавая тепло водяной рубашке и теплообменнику. Последний работает по жаротрубной схеме, то есть, дымовые газы высокой температуры проходят сквозь дымогарные трубы теплообменника и напрямую отдают тепло воде, которая их омывает . Регулировка интенсивности горения выполняется дверцей зольника (в простонародье – поддувала), открывание которой дозирует количество воздуха, поступающего в топку через колосниковую решетку.

В пользу выбора классической конструкции говорят аргументы:

• простота в изготовлении;
• удобство и доступность самостоятельного обслуживания;
• нет ограничений по влажности древесины;
• высокая ремонтопригодность и возможность исправления недостатков, выявленных в процессе эксплуатации.

Рекомендации по изготовлению и выбору материалов

Обычно самодельные котлы для дома выполняют полностью из металла, поскольку чугунную топку сделать в домашних условиях невозможно, а покупать – дорого. Распространена практика, когда домовладельцы заказывают отопительные агрегаты мастерам, которые специализируются на их изготовлении. В этом случае рекомендуется принимать личное участие в процессе на всех этапах начиная от закупки материалов и заканчивая испытаниями готового изделия. В противном случае через несколько лет можно столкнуться с дефектами, допущенными при заготовительных или сборочных работах.

Самодельный дровяной котел

Поскольку самодельные котлы отопления на твердом топливе работают при высокой температуре в камере сжигания, то для ее изготовления лучше всего применять легированную жаропрочную сталь (в простонародье – нержавейку) толщиной 5 мм. Учитывая высокую стоимость этого металла и усложнение сварочных работ, многие берут стальные толстые листы обыкновенного качества. Нужно понимать, что такое изделие не может быть долговечным, от перепадов температур обычная сталь будет деформироваться. Поэтому в таких случаях имеет смысл защитить стенки камеры огнеупорным кирпичом, тогда они прослужат дольше. Однако топку придется сделать большего размера, да и вес корпуса увеличится.

Металл для водяной рубашки можно взять обыкновенного качества Ст 20 толщиной 3 мм. Для справки: из такой стали изготавливаются трубы для горячей воды и пара. Соответственно, дымогарные трубы теплообменника лучше взять этой же марки стали диаметром 48—76 мм. Зачастую самодельные отопительные котлы на дровах работают в системах отопления с принудительной циркуляцией при отключениях электричества, поэтому конструкцию водяной рубашки нужно сделать максимально жесткой. Для этого по всей плоскости наружных стенок топки следует приварить ребра жесткости из металла полосового или углового профиля с шагом 120—150 мм. К этим же ребрам нужно варить внешние стенки резервуара. Тогда при закипании воды обшивку рубашки не раздует, она сможет выдержать давление пара.

Дверцы топки и поддувала лучше делать двухслойными, вкладывая между слоями металла огнестойкий теплоизоляционный материал: асбест, базальтовое волокно или их комбинацию. Этими же материалами следует утеплить корпус агрегата. Притворы дверец нужно герметизировать асбестовым шнуром, а петли должны быть регулируемыми. Их делают из резьбовых шпилек с приваренным на конце шарниром. Запорные рукоятки надо оснастить насадками из эбонита или текстолита, чтобы при открывании дверцы не обжечь руки.

Особенности подключения

Простые самодельные дровяные котлы отопления эффективно работают при хорошей естественной тяге, которую обеспечивает дымоход. Поэтому его патрубок в корпусе котла должен быть ориентировочно 150 мм в диаметре, высота же самой трубы — не менее 5—6 м для создания достаточной рабочей тяги. Процесс розжига упрощается, если организовать в камере сжигания канал прямой тяги в обход теплообменника, снабженный заслонкой и рукояткой, выходящей снаружи боковой стенки. Отверстие канала должно быть такого же диаметра, как дымоход и находиться точно напротив его патрубка.

Система отопления частного дома

Немаловажную роль при эксплуатации играет правильная обвязка твердотопливного агрегата. Если система отопления – гравитационная и может работать без электричества, то проблем возникать не будет. Но лучше при разгоне котла исключить попадание в рубашку холодной воды из системы, так как при этом на внутренних стенках топки появляется конденсат. Он смешивается с золой и оседает на поверхности в виде черного налета, который очень тяжело счищается. Поэтому на выходе теплоносителя из агрегата лучше сделать байпас с термостатическим трехходовым клапаном, настроенным на температуру 55 или 60 градусов. Тогда теплоноситель циркулирует по малому кругу, пока не нагреется до 60⁰, а потом термостат начнет подмешивать холодную воду из системы.

Если система отопления частного дома работает с насосом, то есть опасность закипания котла при отключении электричества. Надо выполнить мероприятия по защите агрегата от разрушения:

• Врезка в водяную рубашку предохранительного клапана позволит сбросить из нее пар, если определенное давление превышено.
• Источник бесперебойного электропитания в комплекте с дизельной электростанцией дадут возможность насосу работать дальше. Аккумулятор источника сможет поддерживать работу только некоторое время, поэтому и нужен генератор электричества.
• Установка теплоаккумулирующей емкости обеспечит естественную циркуляцию воды из бака в котел и последний не закипит. Эта емкость сможет поддерживать отопление частного дома после того как дрова в топке сгорят.

Заключение

Ввиду невысокой стоимости и простоты в эксплуатации самодельная отопительная установка на дровах часто становится единственной доступной альтернативой дорогому газу и электричеству. Нужно только качественно изготовить ее и правильно установить в ваш частный дом, чтобы получать тепло от доступных видов топлива.