Самодельный твердотопливный котел своими руками

Задача создания системы эффективного теплоснабжения одна из наиболее актуальных проблем для владельцев частных домов. Одним из экономичных решений для отечественных потребителей считается монтаж твердотопливного котла, изображенного на фото.

Виды твердотопливных котлов

Они представляют собой приборы, сделанные из чугуна или стали, принцип работы которых основан на сгорании дров, угля, торфа, древесной стружки, пеллет. Последний вид современного твердого топлива отличается экологичностью. Потребуется расчет мощности твердотопливного котла, исходя из площади дома.

Эти агрегаты подразделяются на энергозависимые и энергонезависимые приборы. В первом случае котлы функционирует на пеллетах и оснащены устройством электрического поддува. Второй тип агрегатов предполагает, что они традиционно работают на дровах, угле или торфе.

Если прибор выделяет тепло за счет горения топлива, тогда можно сделать твердотопливный котел своими руками. Безусловно, агрегат, функционирующий на твердом топливе, можно приобрести в торговой сети, но самостоятельное изготовление обойдется намного дешевле. Если в точности следовать инструкции, котел получится не хуже заводского изделия.

Для корпуса подойдет отслуживший срок газовый котел или старая металлическая бочка, в которой делают отверстия, через которые горячая вода будет двигаться по трубам отопительной конструкции и затем возвращаться назад в агрегат (прочитайте также: «Монтаж газового котла своими руками — делаем правильно»).

Самодельные твердотопливные котлы монтируют и в горизонтальном, и в вертикальном положении. Когда теплообменник планируют использовать в качестве плиты для приготовления пищи, котел следует ставить вертикально (прочитайте также: «Как сделать теплообменник своими руками»). На стену монтируют теплогенератор, то есть размещают его горизонтально, если предстоит отапливать небольшое по площади помещение и пользоваться им будут только для обогрева. Читайте также: «Теплогенератор на дровах своими руками».

Согласно принципу работы все отопительные котлы на твердом топливе бывают:

• традиционными;
• приборами длительного горения;
• устройствами, функционирующими на топливных гранулах.

Изготовление твердотопливных котлов своими руками

В данной статье будет рассмотрена сборка твердотопливного прибора вертикального расположения, с металлическим корпусом. Он будет установлен на кирпичном основании.

Параметры котла рассчитаны на дом, имеющий площадь 90 – 100 «квадратов». Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла показал, что агрегат будет иметь 7 чугунных радиаторов и двухтрубную разводку.

Чтобы изготовить самодельный твердотопливный котел потребуются такие инструменты:

• болгарка;
• газовый резак;
• дрель электрическая плюс набор сверл;
• пассатижи и щипцы;
• строительный уровень, лучше лазерный;
• металлический угольник;
• рулетка;
• защитная маска для лица.

Для изготовления корпуса нужны:

• стальные жаропрочные листы толщиной 4 -5 миллиметров. Можно использовать материал большей толщины, но тогда котел будет нагреваться дольше, но при этом увеличится срок эксплуатации агрегата;
• огнеупорный кирпич (можно также использовать тугоплавкий);
• колосники;
• дверцы для топочного и зольного отверстий;
• очищенный песок. Читайте также: «Как сделать твердотопливные котлы своими руками виды, пошаговое руководство по монтажу».

Чтобы сделать внутреннюю часть теплогенератора (теплообменник) следует приобрести:

• трубы диаметром 50 миллиметров и длиной 80 сантиметров в количестве 8 штук и 4 штуки диаметром 40 миллиметров и длиной 30 сантиметров;
• трубы прямоугольного сечения диаметром 50 миллиметров длиной 30 сантиметров – 5 штук, длиной 50 сантиметров – 1 штука;
• обрезки труб для подачи теплоносителя в систему отопления и из нее обратно в количестве 2-х штук диаметром 50 миллиметров и длиной 10 – 15 сантиметров;
• небольшие куски металла для заделывания стыков размером 6 на 4 сантиметров. Читайте также: «Какие самодельные котлы отопления можно сделать – виды, особенности».

Последовательность создания самодельного котла

Собирать твердотопливный котел своими руками необходимо в определенной последовательности:

1. Сначала следует взять 4 трубы прямоугольного сечения длиной 30 сантиметров, которые станут вертикальными основаниями внутренней части прибора. В трубах, монтируемых со стороны топки, вырезают 4 отверстия с 5-сантиметровым диаметром, используя газовый резак. В результате получают 8 отверстий. Имеющие неровности ликвидируют болгаркой.
2. В вертикальных основаниях, располагаться которые будут в задней части прибора, делают 4 отверстия диаметром 40-сантиметров и 4 отверстия по 50 сантиметров со стороны соединения с вертикальными передними стойками. В итоге на каждой трубе будет по 8 отверстий. Такое устройство котла длительного горения на твердом топливе признано наиболее практичным.
3. После этого берут прямоугольный стояк длиной 50 сантиметров и вырезают в нем отверстие, предназначенное для трубы, выводящей отработанную воду. В задней вертикальной стойке в ее верхней части также создают отверстие для трубы, которая будет подавать теплоноситель в отопительную конструкцию дома.
4. Далее собирают переднюю часть теплогенератора. Вертикальные основания располагают перпендикулярно поверхности, после чего на них кладут неиспользованный отрезок трубы прямоугольного профиля и сваривают. Конструкцию, которая получилась, соединяют с наиболее длинной прямоугольной трубой, в которой имеются отверстия, чтобы откачивать воду.
5. Для обустройства задней части теплогенератора, вертикальные основания располагают по аналогии с передней частью котла и сваривают с 4 трубами круглого диаметра.
6. Соединяют между собой две части котла — переднюю и заднюю. С этой целью продольные трубы подводят к отверстиям. Нужен помощник, который будет их держать, в то время как второй человек займется сваркой.
7. Для присоединения труб, необходимых для поступления воды в отопительную систему и обратно, берут их отрезки круглого диаметра и приваривают. Стыки прямоугольных труб прикрывают кусочками металла.
8. Прежде, чем выполнять монтаж твердотопливного котла своими руками, необходимо проверить его на прочность. Выход из трубы, из которого предстоит откачка воды, закрывают пробкой. В ведущее к системе отопление отверстие заливают воду. Отсутствие протечек свидетельствует о готовности котла к установке в корпус.
9. Из листов жаропрочной стали вырезают 8 стенок размером 85 на 30 сантиметров, из них 4 будут боковыми, 2 – передними и 2 задними. Еще потребуется 2 пластины 45х45 сантиметров – они будут днищем и верхней плитой прибора. Для работы потребуется болгарка.
10. В передней стенке делают 2 отверстия. Первую дверцу крепят на уровне колосника, а вторую (для загрузки топлива) вырезают немного выше. Согласно разметке, нанесенной на металл, электродрелью просверливают углы пластины. При помощи болгарки от центральной части листа к краям выполняют сквозной порез.
11. Из остатков стали вырезают пластины для ребер жесткости длиной 80 сантиметров. Сделанный агрегат будет иметь значительный вес, поэтому его собирают там, где планируется установка твердотопливного котла своими руками. До этого выкладывают кирпичный фундамент и на него помещают нижнюю стальную пластину.
12. По периметру днища вертикально устанавливают внутренние стенки котла. Внутрь получившегося корпуса помещают колосники и теплообменник (прочитайте также: «Промывка теплообменника газового котла — чем промыть, какое средство использовать для промывки своими руками»). Последний элемент размещают так, чтобы труба, откачивающая воду, располагалась минимум на 10 миллиметров ниже, чем отрезок подающей воду трубы. В результате теплоноситель будет лучше циркулировать в системе, а воздух не сможет застаиваться.
13. До завершения монтажа внешних стенок котла, необходимо создать слой из промытого песка между ними и внутренним корпусом. Чтобы удалить из песка органические соединения, его прокаливают на огне, иначе при работе теплогенератора в процессе сгорания топлива будет распространяться неприятный запах.
14. С внешней стороны агрегата при помощи сварочного аппарата присоединяют уже подготовленные к сварке ребра жесткости. Сверху на корпус прикрепляют металлический лист и затем сделанный самостоятельно котел подключают к отопительной конструкции дома (прочитайте: «Правильная схема подключения твердотопливного котла отопления своими руками»).
15. Дверцы крепят к соответствующим отверстиям. Поскольку сверху прибора нужно установить одноконфорочную плиту, то дымовую трубу размещают сбоку, а не на верху. Ее монтируют после завершения монтажа котла. Дымоход выбирают керамический или металлический.

До того, как приступать к самостоятельному созданию теплогенератора, желательно знать, как рассчитать мощность твердотопливного котла и иметь на него соответствующие чертежи. Прочитайте также: «Как и какой твердотопливный котел выбрать: выбор и сравнение».

Детальное видео изготовления твердотопливного котла своими руками:

Делаем твердотопливный котел своими руками

Несмотря на кажущуюся сложность, изготовление твердотопливного котла своими руками, вполне осуществимый проект, позволяющий сократить расходы на приобретение оборудования, практически вдвое. Потребуется правильно подобрать тип оборудования, конструкцию и выполнить все необходимые нюансы, связанные с производственным процессом.

При соблюдении рекомендаций, можно получить котел, практически не отличающийся теплотехническими характеристиками от модели, собранной в заводских условиях.

Выбираем тип изготавливаемого котла

Практически все самодельные котлы отопления на твердом топливе для частного дома, являются просто хорошей копией того оборудования, что выпускается на заводах отечественных и зарубежных производителей. Хотя полностью воссоздать технологический процесс без специального оборудования невозможно, при изготовлении используются схемы и чертежи уже готовых моделей.

При выборе типа котла, обращают внимание на КПД, требования, предъявляемые к качеству топлива и другие характеристики. Все популярные конструкции, делятся на два вида, по особенностям расположения топочной камеры.

Шахтный с вертикальной загрузкой

Такая конструкция, впервые стала использоваться в котлах длительного горения отечественных производителей. В устройстве шахтного оборудования имеются следующие особенности:

Используется принцип нижнего горения. В конструкции предусматриваются две дверцы: топочная и загрузочная.

Топливо загружается в вертикальную топочную камеру. Размеры топки рассчитываются таким образом, чтобы поленья свободно опускались вниз, по мере прогорания нижнего слоя.

Воздух подается сразу с двух сторон. Первый воздушный поток направляется сверху топочной камеры вниз, второй, распространяется внизу под колосниками и направлен к встроенному дымовому каналу.

Шахтный твердотопливный котел работает по принципу длительного горения, с применением газогенерации или пиролиза. Изготовление модели данного типа трудоемко и требует проведения грамотных теплотехнических расчетов. На выходе, получается котел с КПД около 88%, неприхотливостью к качеству дров (допускается влажность до 42%).

Горизонтальный с боковой загрузкой

Конструкция с боковой загрузкой является классической и чаще всего, именно ее выбирают при самодельном изготовлении твердотопливного котла. По внутреннему устройству, модель напоминает обычную дровяную печь.

Самодельный твердотопливный отопительный котел с водяным контуром, использующий боковую загрузку, имеет следующие особенности:

Вместительная топочная камера – объем топки рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить работу котла от одной закладки, в течение 4 часов.

Топочная камера должна отделяться от зольного ящика, решеткой. В котлах, для сжигания угля, используются металлические или чугунные колосники. Дверка зольного ящика используется для регулировки интенсивности горения. Открытием и закрытием изменяются параметры тяги.

Система дымоотведения – в зависимости от используемого принципа горения, изготавливается прямой или ломаный дымоходный канал.

Котлы с боковой загрузкой и горизонтальной топкой, имеют простую конструкцию, наиболее подходящую для самостоятельного производства.

Определяем тип горения топлива

Длительность горения топлива в самодельном твердотопливном котле, зависит от выбранной конструкции агрегата. Принято различать два основных используемых принципа работы:

При наличии необходимых инженерных навыков, возможно изготовить агрегат, способный проработать от одной закладки в течение нескольких суток.

Обычное классическое горение

Изготовление котла на твердом топливе с классическим горением своими руками, отличается простотой. Конструкция напоминает ту, что используется в дровяных печах и состоит из следующих частей:

В котлах, в качестве водяного контура, зачастую используется обычный змеевик. Особенностями внутреннего устройства классических твердотопливных котлов является:

Скорость сгорания – от одной закладки, котел продолжает работать максимум 4 часа.

КПД – классические модели малоэффективны. При работе, практически четвертая часть получаемого тепла, попросту уходит в дымоходную трубу.

Тип топлива – классические котлы способны использовать любой вид твердого топлива: уголь, дрова, брикеты и т.п. Допускается сжигание дров с повышенной влажностью.

Затраты на изготовление классического твердотопливного котла меньше, чем на производство пиролизной модели, практически вдвое.

Длительное горение с пиролизом

Сделать своими руками твердотопливный котел длительного горения возможно, но, для этого потребуется провести грамотные теплотехнические расчеты и подобрать подходящий чертеж. Процесс пиролиза невозможен без двух составляющих:

Высокой температуры горения.

Ограниченного притока воздуха.

Чтобы обеспечить необходимые условия, устанавливается механический регулятор горения, а также, обкладывают камеру сгорания, шамотным кирпичом, для уменьшения теплопотерь. Подробные рекомендации относительно изготовления, находятся в статье «Изготовление пиролизного котла своими руками», расположенной на сайте.

Из какого металла лучше сделать котел

От выбора металла, зависит время эксплуатации котла. При производстве в заводских условиях, существуют строгие требования, относительно типа используемого материала для каждой части котла. Строгие требования предъявляются к составу металла, толщине стали и другим характеристикам.

Подобным нормам, должен соответствовать и материал, используемый при самостоятельном изготовлении агрегата. При выборе учитывают эксплуатационные особенности, термическое и механическое воздействие и многие другие аспекты. Для производства котла применяют сталь и чугун.

Чугун

Чугун имеет хорошие теплотехнические характеристики: устойчив к перегреву и выгоранию, долгое время сохраняет тепло. Срок эксплуатации котла, изготовленного из данного металла, составляет не менее 25 лет. Недостатком чугуна является подверженность к гидравлическим и механическим ударам, растрескивание нагретой поверхности при резком охлаждении.

Изготовление котла из чугуна в домашних условиях, невозможно. Теплообменник и другие части котла, производятся литьевым методом в плавильнях. Создать подобные условия и изготовить чугунные детали, нереально.

Сталь

В отличие от чугуна, сталь хорошо поддается обработке. Для производства, применяется металл, раскатанный в листы. Марки используемой стали, в зависимости от изготавливаемого узла:

Топочная камера – обычная сталь не способна выдержать прямое воздействие огня и высокой температуры. Применение металла с низким содержанием углерода, приводит к быстрому прогоранию стенок.
На заводском производстве, для изготовления топки, используют сталь с добавлением молибдена или хрома. Толщина листа не менее 5 мм. Этого же правила придерживаются и при самостоятельном изготовлении.

Теплообменник – прямого воздействия пламени на металл не оказывается, поэтому, для производства допускается углеродистая сталь, толщиной 3 мм. Для обеспечения необходимой жесткости через 10-15 см привариваются металлические ребра, придающие конструкции прочность.

Сталь удобна в обработке, но имеет недостатки, связанные с эксплуатацией:

Предельная нагрузка давления в системе отопления – при увеличении нагрузки свыше 2 мБар, стенки теплообменника выгибаются, со временем теряют прочность.

Срок эксплуатации стальной топки, не больше 10-15 лет.

Тип теплообменника самодельного котла

От того, как сконструирован теплообменник, зависит КПД и остальные теплотехнические характеристики котла: время прогревания помещения, возможность работы в режиме пиролиза и т.п. Устройство рассчитывается для максимальной аккумуляции вырабатываемого тепла с наименьшими теплопотерями и передачи энергии теплоносителю.

В котлах используется две базовых конструкции теплообменника, отличающихся показателями энергоэффективности. Традиционно, это «водяная рубашка» и змеевик.

Внешняя водяная рубашка

Если необходимо увеличить КПД, уменьшить вероятность перегрева теплоносителя, за счет более равномерного прогрева, используется теплообменник в виде водяной рубашки.

Принцип «рубашки» основан на том, что жидкая среда, буквально окружает всю топочную камеру. Независимо от интенсивности горения и степени горения огня, осуществляется нагрев теплоносителя. В моделях длительного горения пиролизного типа, теплообменник дополнительно окружает ломаный дымовой канал, что увеличивает КПД, приблизительно на 5%.

У данной конструкции есть свои недостатки:

Ограничения по давлению в системе отопления.

Большие затраты, связанные с ремонтом и обслуживанием.

При изготовлении в домашних условиях, теплообменник «водяная рубашка», требует больших материальных затрат и высокого качества проведения сварных работ. Некачественные сварочные швы, дадут течь уже через несколько недель эксплуатации и приведут к остановке агрегата.

Встроенный змеевик

В классических моделях котлов, в виде теплообменника, чаще всего используют обычную изогнутую трубку – змеевик. Нагрев осуществляется проточным способом. Теплоэффективность встроенного змеевика меньше чем у водяной рубашки.

Данное решение имеет следующие особенности:

На эффективность нагрева влияет интенсивность горения.

Использование змеевика, требует тщательного контроля над температурой нагрева теплоносителя. При перегреве происходит нарушение герметизации змеевика.

Змеевик можно установить в любую модель, независимо от размеров самодельного котла.

Второй змеевик, может использоваться для нагрева горячей воды.

Установка встроенного змеевика требует меньших материальных затрат. Водяной контур данного типа, проще в обслуживании, но имеет меньшую теплоэффективность.

Из чего лучше сделать колосники

В стальных котлах, традиционно используются металлические колосники. Сталь не лучшим образом реагирует на чрезмерный нагрев. Поэтому, после нескольких лет эксплуатации, решетку приходится менять. При усовершенствовании твердотопливного котла, стальные колосники часто заменяют на чугунные.

Преимуществ у данного решения несколько:

Чугун устойчив к выгоранию и деформации – температура плавления не менее 1500°С, что невозможно достичь в бытовых условиях. Чугунные колосники проработают практически без деформации 20-25 лет.

Применение угля, приводит к усиленному сажеобразованию, что в сочетании с влагой, оставшейся в топливе, образовывает конденсат – сильную кислоту, разъедающую металл. Чугун устойчив к воздействию кислот, чего нельзя сказать о стали.

Колосники из чугуна, несколько увеличивают общий вес котла, что необходимо учитывать при выборе материала.

Материалы для внешней теплоизоляции котла

При сжигании твердого топлива, рабочая температура нагрева, достигает 550°С, у пиролизных агрегатов, превышает 600°С. Теплоизоляция котла, служит для обеспечения безопасности эксплуатации и снижения теплопотерь к минимуму.

При проведении изоляционных работ используют следующие материалы:

Первичная теплоизоляция – рекомендуется обложить топочную камеру шамотным кирпичом.

Вторичная изоляция – стенки и дно котла, обкладываются базальтовым негорючим теплоизоляционным материалом. Толщина плиты, варьируется от 4 до 8 см, в зависимости от мощности агрегата.

Правильная краска для покраски корпуса котла

Окрашивание корпуса выполняется порошковыми термостойкими красками. Главными требованиями, предъявляемыми к ЛКМ, являются:

Устойчивость к механическим повреждениям.

Стойкость к термическому воздействию.

Отсутствие шелушения, спустя несколько лет эксплуатации.

Современные лакокрасочные материалы, способны выдерживать прямое воздействие огня без потери защитных свойств. При выборе, ориентируются на порошковые краски, прямо предназначенные для окрашивания котлов.

Изготовление твердотопливного котла требует тщательного планирования и теплотехнических расчетов, использования грамотных чертежей, а также, правильного подбора комплектующих и расходных материалов. При соблюдении рекомендаций, у котла, изготовленного своими руками, будут хорошие теплотехнические характеристики и параметры.