Установка котла в частном доме: самое главное — правильный расчет

Отопление в частном доме не устанавливается «на глазок» —  нужны точные расчеты и представление о том, какой должна быть тепловая мощность котла, стоимость всего отопительного оборудования, и длительность непрерывной работы: в случае, если будет устанавливаться котел длительного горения на твердом топливе – длительность работы на одной загрузке топлива. Для частника цена котла – параметр первостепенный, но стоимость складывается из показателей остальных, перечисленных выше, параметров, поэтому, чем выше мощность котла и время его непрерывного горения на одной порции топлива, тем больше он будет стоить. Но сэкономить можно в любом случае, и для данного варианта уменьшить расходы можно собственноручной сборкой котла, чертежи которого представлены ниже.

Самодельный твердотопливный котел длительного горения
Самодельный твердотопливный котел длительного горения

Почему выбирают твердотопливные котлы длительного горения

В сельской местности или в пригороде, где нет прямого доступа к центральной газовой магистрали, отопление на угле, дровах, пеллетах и других видах твердого топлива более актуально и востребовано, чем электрический обогрев жилья, и стоимость энергоносителей играет при этом далеко не последнюю роль. Этот же фактор (стоимость отопления) заставляет выбирать котел такой конструкции, которая позволяет загружать его топливом как можно реже. Длительность горения твердого топлива разная, но в идеале все стремятся получить периодичность загрузки не чаще раза в сутки. В этом смысле хорош котел длительного сгорания, работающий в режиме тления (пиролиза) при ограниченном доступе кислорода в камеру сгорания. С другой стороны, этот способ малоэффективен по следующим причинам:

  1. Твердотопливное оборудование имеет стандартный КПД не выше 70-75% при максимальном процессе горения. Соответственно, тлеющие дрова или уголь понижают КПД еще немного — до 40-50%, а это – уровень обогрева обычной железной буржуйки. Согласитесь, тратить огромные деньги на красивую, но бесполезную буржуйку мало кто захочет;
  2. Тлеющее топливо отдает мало тепла, а это значит, что котел будет больше работать на обогрев самого себя, чем на повышение температуры в помещениях;
  3. Сырая древесина, мокрый уголь, невысушенный торф и другие низкокалорийные виды твердого топлива просто физически нельзя сжечь в тлеющем режиме работы котла.
Структурная схема работы котла на твердом топливе с автозагрузкой
Структурная схема работы котла на твердом топливе с автозагрузкой

Поэтому правильно будет считать ТТ котлами длительного горения то оборудование, которое оснащено увеличенной камерой для сгорания топлива, так как габариты камеры напрямую влияют на длительность сгорания порции топлива при остальных равных условиях эксплуатации агрегата. То есть, котел длительного горения работает по принципу: чем больше дров или угля в топке, тем дольше топливо будет гореть и отдавать тепло в трубопровод отопления дома. Автономные твердотопливные агрегаты, которые имеют большую длительность периодов загрузки топлива (12 часов – для дров, 24 часа – для угля) бывают с принудительным поддувом и с верхним горением.

И тот, и другой вариант вполне возможно сделать своими руками, имея на руках подробный чертеж котла длительного горения на дровах или на угле. Ради такого дела можно приобрести и необходимый инструмент, если его нет – сварочный аппарат, болгарку, дрель.

Работа ТТ котла в разрезе
Работа ТТ котла в разрезе

Чертежи котла длительного горения на дровах или угле

Надежная и работоспособная схема и котла, показанного на чертежах, доказана практикой, и нареканий не вызывает. Технические и эксплуатационные параметры этой разработки указаны ниже:

  1. Тепловая мощность: 20–24 кВт;
  2. Средняя продолжительность горения дровяной закладки: 8-12 часов, угля: 24 часа пир общем КПД ДО 77%;
  3. Рабочее гидравлическое давление трубах: 1,5-3 Бар;
  4. Объем рубашки котла: 50 литров;
  5. Вес: 150 кг;
  6. Размеры топочной дверцы: 250 х 360 мм;
  7. Общий объем топочной камеры: 112 литров, полезный объем: 83 литров;
  8. глубина топочной камеры: 46 см.
Устройство и габариты самодельного котла на дровах - чертеж
Устройство и габариты самодельного котла на дровах — чертеж

Этот самодельный котел длительного горения может работать на дровах или угле. Рабочие чертежи показывают, что объем топочной камеры рассчитывается, начиная от нижней границы загрузочной дверцы, чтобы топка не заполнялась максимально и был свободный доступ воздуха. Работает оборудование так:

  1. Первая операция – закладка топлива, розжиг, герметизация камеры (нужно плотно закрыть дверцу топливника);
  2. Так как котле имеет свою АСУ (автоматическую систему управления), то на управляющем блоке нужно выставить требуемую температуру воды в системе отопления, желательно ≥ 500С и включить вентилятор принудительного поддува;
  3. После достижения заданного значения температуры блок управления останавливает вентилятор, и котел переходит в режим ожидания. Это означает, что топливо будет не гореть, а тлеть;
  4. После понижения температуры в системе ниже заданного уровня АСУ включает вентилятор, и горение восстанавливается.
Фронтальный и боковой разрез котла на дровах
Фронтальный и боковой разрез котла на дровах

Оборудование работает по классическому принципу сжигания твердого топлива – это непосредственная отдача тепловой энергии на стенки рубашки котла водяной рубашки. В рубашке находится жаротрубный теплообменник, который поглощает дополнительное тепло от дыма – горячий воздух поступает через колосники в топочную камеру. Продолжительность сгорания одной загрузки топлива зависит от:

  1. Объема камеры сгорания;
  2. Регулировки доступа воздуха в камеру в режиме тления — вместе с выключением вентилятора гравитационная заслонка закрывает воздуховодный канал, не позволяя естественной тяге дымохода поддерживать активное горение.

Теплообменник и задняя часть котла на дровах
Теплообменник и задняя часть котла на дровах

Материалы и инструменты

Металл для ТТ агрегата используется низкоуглеродистых марок: Ст 3, Ст 10, Ст 20. Список заготовок для деталей котла перечислен в таблице:

Размер заготовки, в миллиметрах Толщина металла, в миллиметрах Количество, в единицах
420 х 440 3 1
420 х 210 3 1
500 х 900 3 2
400 х 900 3 1
400 х 500 3 3
140 х 350 3 1
390 х 350 3 1
170 х 360 4 1
70 х 400 4 4
50 х 400 4 1
70 х 150 4 2
360 х 900 4 1
460 х 900 4 2
360 х 500 4 1
360 х 150 4 1
360 х 360 4 1


Инструменты:

  1. Сварочный аппарат, электроды АНО-21, МР-3С;
  2. Дрель, болгарка, диски по металлу;
  3. Рулетка, линейка, штангенциркуль, набор лерок (плашек) и метчиков.

Дополнительные материалы:

  1. Для колосников — стальной уголок с одинаковыми полками размером 50 х 4 мм;
  2. Для теплообменника и входного/выходного патрубков — труба DN50;
  3. Для патрубка дымохода — труба DN150;
  4. Для воздуховода — профильная прямоугольная труба размером 60 х 40 мм;
  5. Металлическая полоса размером 3 х 20 мм;
  6. Для утепления корпуса котла — базальтовая вата;
  7. Для корпуса котла — окрашенный листовой металл толщиной 0,3- 0,5 мм;
  8. Для открывания дверцы топки и зольника – заводские ручки;
  9. Для герметизации щелей – асбестовый шнур или асбокартон.

Сборка котла


Первым собирается корпус топочной камеры – для этого используется листовая сталь толщиной 4 мм и сварная прихватка. Сборка начинается с дна камеры – к ней прихватками привариваются бока и крышка, а также дверные рамки:

Приступаем к первой операции
Приступаем к первой операции

Кромки днища нужно выпустить с каждой стороны (см. чертеж). По сварному шву внутри топливника крепятся металлические полки из уголка – на них устанавливаются колосники. Предварительно скрепленная камера всплошную проваривается по всем швам. Для сваривания всех элементов и узлов ТТ котла можно использовать и газосварку.

Это следующий шаг в технологии
Это следующий шаг в технологии

Далее собирается рубашка котла – для этого потребуется лист металла толщиной 3 мм. Так как боковые стенки рубашки имеют толщину 20 мм, к корпусу топочной камеры привариваются куски металла с выпуском на 20 мм, чтобы к ним можно было приварить обшивку корпуса.

Теперь пора собрать рубашку котла
Теперь пора собрать рубашку котла

В центре корпуса ввариваются металлические клипсы, представляющие собой круг металла, вставленный в отверстие стенки бака агрегата, и обваренный по кругу встык, как видно на рисунке:

Вероятно, вам понадобится установить дополнительные клипсы
Вероятно, вам понадобится установить дополнительные клипсы

Дополнительные клипсы по кромкам рубашки ТТ котла делаются следующим образом: между стенок котла с торца на глубину 50-100 мм вставляется металлическая полоса толщиной 20 мм, и обваривается со всех сторон.

Затем в верхнем отделении котла собирается жаротрубный теплообменник: в фронтальной и задней стенках (см. чертеж) необходимо прорезать отверстия для труб, торцы труб обвариваются сплошным швом.

Вот так должен выглядеть жарообменник
Вот так должен выглядеть жарообменник

Следующий шаг при монтаже ТТ котла своими руками – нужно сделать дверцы и колосниковую решетку (или набор колосников). Изнутри к дверцам приваривается двухрядная полоса, а между полосами запечатывается уплотнительный асбестовый шнур. Для изготовления колосников подойдет металлический уголок №5, приваренный внешним углом вниз. Колосники будут не только задерживать золу, но и рассеивать нагнетаемый вентилятором воздух.

Создавайте изделие в соответствии со схемой
Создавайте изделие в соответствии со схемой

В отверстия в стенках котла вставляются стальные штуцеры – через них будут подключаться подача и обратка отопления. Затем монтируется дымоходный патрубок и воздуховод – для него используется прямоугольная труба размером 60 х 40 мм с фланцем для вентилятора. Воздушная труба вводится в зольник по центру сзади, под корпусом рубашки.

Визуальное отображение монтажа трубы
Визуальное отображение монтажа трубы

Привариваются навесы для дверцы и закладные для крепления обшивки агрегата из листовой стали толщиной 2 мм.

Теперь необходимо создать и зафиксировать элементы мотажа
Теперь необходимо создать и зафиксировать элементы мотажа

Последний шаг – утепление корпуса бака котла базальтовой ватой сверху и по бокам. Утеплитель фиксируется асбестовым шнуром, после чего болтами, саморезами или винтами крепятся окрашенные обшивочные листы и ставятся на место дверцы топки и зольника.

Выбирая между стекловатой и ее базальтовым аналогом, отдайте предпочтение последнему
Выбирая между стекловатой и ее базальтовым аналогом, отдайте предпочтение последнему

Важно: Базальтовая вата – утеплитель намного лучше, чем стекловата, так как способна выдержать более высокую температуру.

На последнем этапе к фланцу воздушной трубы прикручивается нагнетательный вентилятор, блок управления автоматизированной системы управления котлом монтируется в верхней части корпуса котла. Температурный датчик устанавливается под слоем утеплителя сзади котла.

Самодельную конструкцию, описанную выше, можно немного модернизировать, но это необязательно:

  1. Есть возможность установить дополнительный контур для ГВС (горячего водоснабжения);
  2. Можно установить наружный термометр в погружной гильзе, которая должна находиться в рубашке котла – в случае аварийного отключения электричества он очень пригодится;
  3. Можно встроить электрический ТЭН, который будет подогревать воду в трубах при сгорании топлива и несвоевременной следующей загрузке дров или угля.
Готовый ТТ котел
Готовый ТТ котел

Как обустроить ГВС на ТТ котле собственной конструкции

Контур изготавливается из медных трубок общей длиной 10 метров и Ø 8-12 мм – из них выгибается спираль, которая должна быть обмотана вокруг жаротрубного теплообменника. Концы спирали для подключения трубной разводки под ГВС выводятся сзади котла. Таким образом, одноконтурный котел превращается в двухконтурный.

 

Установка котла в частном доме: самое главное — правильный расчет обновлено: Август 1, 2017 автором: Lesy

Читайте по теме