Как сделать котел длительного горения на дровах и угле своими руками

Владельцев частных домов, решивших установить твердотопливный котел отопления, в первую очередь заботят 3 параметра — тепловая мощность агрегата, его цена и длительность горения с 1 загрузки. Эти параметры взаимосвязаны, чем больше мощность и продолжительность работы, тем выше стоимость теплогенератора. Единственный способ сократить затраты – сделать котел длительного горения своими руками либо поручить работу мастерам. Представляем 2 конструкции ТТ-котлов, подробные чертежи и порядок изготовления отопителей.

Как увеличивается длительность горения твердого топлива

Мечта многих домовладельцев – поставить котел на твердом топливе, к которому не придется бегать с дровами каждые 4—6 часов. Пользуясь этим, производители и продавцы отопительной техники применяют приставку «продолжительность горения» ко всем подряд теплогенераторам, в том числе и пеллетным, работающим самостоятельно до 7 суток.

Продолжительность процесса горения принято обосновывать использованием режима тления при ограниченной подаче воздуха. Но сжигать дрова и уголь подобным способом неэффективно, и вот почему:

1. Дровяные и угольные котлы достигают своего КПД 70—75% во время максимального горения. При тлении эффективность агрегата снижается до 40—50% (как у обычной буржуйки).
2. Тлеющие дрова выделяют мало тепловой энергии. Кому нужен «долгоиграющий» теплогенератор, не обогревающий дом в полной мере?
3. Свежесрубленное дерево определенных пород (например, тополь, ива) и низкокалорийное топливо невозможно нормально сжечь в режиме тления.

В действительности, твердотопливные котлы длительного горения – это те, что имеют увеличенную топливную камеру, только ее размер влияет на продолжительность процесса при прочих равных условиях. Принцип прост: чем больше в топке дров, тем дольше они горят и выделяют тепло.

Бытовые котлы, способные работать с одной закладки 8—12 часов на дровах и до 24 часов на угле, бывают таких видов:

• классические, с принудительной подачей воздуха;
• действующие по принципу верхнего горения (типа прибалтийской «Стропувы»).

Эти конструкции ТТ-котлов вполне реально изготовить в домашних условиях при наличии необходимого инструментария и практики в сварочном деле. Еще на просторах интернета можно встретить чертежи шахтных котлов на твердом топливе и опилках, но такие отопители довольно громоздкие и непростые в изготовлении, а потому заслуживают отдельной темы.

Классический котел продолжительного горения

В данном разделе вашему вниманию предлагается самодельный отопительный агрегат на дровах и угле, разработанный и сделанный нашим экспертом Виталием Дашко. Мастер собрал на заказ несколько десятков подобных теплогенераторов разной мощности, постоянно совершенствуя конструкцию. Краткий обзор ТТ-котла смотрите на видео:

Надежность и эффективность котлов уже проверена временем на различных объектах. Технические характеристики представленной модели агрегата следующие:

• мощность – 22–24 кВт;
• длительность горения (в среднем) на дровах 10—12 часов, минимум – 8 ч;
• то же, на угле – до 1 суток;
• КПД — 75—77%;
• максимальное рабочее давление в системе отопления – 3 Бар, номинальное – 1.5 Бар;
• количество воды в котловом баке — 50 л;
• масса изделия — 150 кг;
• размер загрузочного проема (ширина х высота) 360 х 250 мм;
• общий объем топки — 112 л, полезный (под загрузку топлива) — 83 л;
• глубина топки — 46 см, оптимальная длина полена – 40 см.

Для справки. Мастер изготавливает котлы длительного горения разной мощности, в линейку входят агрегаты на 16, 24, 36 и 130 кВт. Цена готового изделия на 24 кВт при заказе у мастера составляет около 450 у. е. Все вопросы и уточнения, связанные с устройством твердотопливного котла и его изготовлением, можно обсудить лично с Виталием, чьи контакты указаны на странице «Наши эксперты».

Устройство и габаритные размеры дровяного котла длительного горения для изготовления своими руками показаны на чертеже:

Теплогенератор успешно функционирует как на дровах, так и на угольном топливе. Полезная вместительность топливника посчитана до нижней кромки загрузочного проема, поскольку камеру нежелательно заполнять доверху. Работа котла происходит в таком порядке:

1. После закладки и розжига твердого топлива дверцы герметично закрываются.
2. На электронном блоке управления выставляется желаемая температура теплоносителя, рекомендуется не ниже 50 °С. Затем блок включается в работу нажатием соответствующей кнопки, запускается вентилятор.
3. При разогреве до установленной температуры вентилятор отключается, доступ воздуха в топливник прекращается. ТТ-котел находится в режиме ожидания, дрова тлеют очень слабо и практически не дают тепла.
4. После падения температуры в котловом баке контроллер дает команду на запуск вентилятора и процесс горения в топке возобновляется.

Контроллер изменяет производительность вентилятора по своему усмотрению с целью достичь максимальной эффективности горения. Сжигание тлением в данном самодельном котле отсутствует, он либо находится в состоянии ожидания, либо сжигает дерево и уголь в интенсивном режиме.

Внутреннее устройство агрегата показано на чертежах котла в разрезе:

В отопительной установке реализован классический способ сжигания твердых видов топлива с прямой передачей тепла стенкам водяной рубашки и своду, являющемуся днищем котлового бака. В этот бак погружен жаротрубный теплообменник, отбирающий теплоту дымовых газов. Подогретый в канале воздух подается в топку снизу, через колосниковую решетку. Длительность горения обеспечивается за счет:

1. Большого объема топливника.
2. Полного перекрытия доступа воздуха в топку в режиме ожидания. После отключения вентилятора срабатывает гравитационная заслонка, закрывающая воздуховод и таким способом не дающая тяге дымохода раздувать угли.

Устройство задней части и жаротрубного теплообменника изображено на следующем чертеже:

Инструменты и материалы для изготовления

На заготовки для сборки твердотопливного котла долгого горения обычно идет низкоуглеродистая сталь марок Ст 3, 10, 20. Лучший вариант – Ст 20, сделанные из нее теплогенераторы служат до 15 лет. Сталь, содержащая больше углерода (Ст 35, 45) имеет свойство прикаливаться от высокой температуры, а потому для сварки теплогенератора непригодна.

Если у вас имеется достаточный опыт сварочных работ и возможность купить металл подороже, то камеру сгорания можно изготовить из жаропрочной стали, легированной хромом и молибденом (например, 12ХМ, 12Х1МФ). Как самостоятельно определить марку стали с достаточным приближением, рассказано в этой статье.

Перечень заготовок, из которых вы станете собирать твердотопливный котел своими руками, приведен в виде таблицы:

Совет. Заготовки лучше всего рубить на гильотинных ножницах где-нибудь в мастерской. Так вы сэкономите массу времени на ручную резку и зачистку от заусенцев.

Дополнительно потребуются такие материалы:

• уголок равнополочный 50 х 4 мм для изготовления колосников;
• труба DN50 – на теплообменник и патрубки подключения системы отопления;
• труба DN150 – на дымоходный патрубок;
• труба профильная 60 х 40 мм для воздушного канала;
• полоса стальная 20 х 3 мм;
• базальтовый утеплитель плотностью 100 кг/м³ и толщиной 2 см;
• гладкий листовой металл 0.3—0.5 мм с полимерной окраской;
• готовые ручки на дверцы;
• шнур, картон асбестовый.

Из инструментов стоит отметить аппарат сварочный, болгарку и дрель, для сварки используются электроды АНО-21 либо МР-3С. Остальное — стандартный набор измерительных приспособлений и инструментов, имеющийся в каждом доме.

Применяемый в ТТ-котле комплект автоматики, состоящий из блока управления, вентилятора и датчика температуры – польского производства (не перепутайте с китайским, он выглядит так же). Маркировка блока управления — KG Elektronik SP-05, вентилятора — DP-02.

Сборка отопительного агрегата

Первый этап изготовления котла долгого горения заключается в сборке корпуса топливника из металла толщиной 4 мм сваркой на прихватках. Все начинается с днища агрегата, к которому прихватываются боковые стенки, крышка свода и проемы для дверок, как изображено на фото:

Лист днища выпускается в каждую сторону в соответствии с чертежом, в то же время он служит нижним обрамлением дверцы зольника. Внутри камеры на сварке закрепляются полочки из уголков, куда будет опираться колосниковая решетка. Собранный топливник тщательно проваривается по всем стыкам и проверяется на герметичность.

Второй этап – монтаж водяной рубашки из металла 3 мм. Ее толщина у боковых стенок составляет 2 см, поэтому к корпусу топливника следует приварить отрезки стальной полосы, выпустив их на 20 мм. К ним прихватываются стальные листы обшивки.

Внимание! Водяная рубашка начинается на уровне колосниковой решетки и не омывает зольную камеру.

Посередине в шахматном порядке ставятся так называемые клипсы. Это стальной круг, пропущенный через отверстия в стенке котлового бака и приваренный к топке встык. Второй конец клипсы обваривается вокруг отверстия, как показано на фото:

Несколько слов о том, как сделать добавочные клипсы по краям водяной рубашки самодельного твердотопливного котла. Нужно взять полосу 20 мм и вставить ее с торца между стенок на глубину 50—100 мм, а затем приварить с обеих сторон.

Третий этап – монтаж жаровых труб в верхнюю часть котлового бака. Для этого в задней и фронтальной стенке согласно чертежу прорезаются отверстия, куда вставляются трубы. Их торцы герметично провариваются, как и все стыки водяной рубашки.

Четвертый этап – изготовление дверец и колосниковой решетки. К дверкам изнутри приваривают полосу в 2 ряда, а между ними вкладывают асбестовый шнур, это будет уплотнение притвора. Колосники делают из уголков №5, приваренных наружным углом вниз. Так они служат рассеивателями воздуха, подающегося вентилятором в зольник.

На пятом этапе в стенки котлового бака врезаются штуцеры для присоединения подающего и обратного трубопровода, устанавливается патрубок дымохода и воздушный канал из трубы 60 х 40 мм с фланцем крепления вентилятора. Воздуховод входит в зольную камеру на середине задней стенки, сразу под водяной рубашкой.

Этап шестой – приварка дверных петель и закладных деталей шириной 2 см для крепления декоративной обшивки котла длительного горения.

Этап седьмой, последний. Котловой бак обкладывается с боковых сторон и сверху базальтовым утеплителем, последний фиксируется с помощью шнура. После остается прикрутить листы крашеного металла саморезами к закладным деталям и установить дверцы.

В конце к ответному фланцу воздуховода крепится вентилятор, а блок управления устанавливается на котле сверху. Датчик температуры необходимо вложить под базальтовый утеплитель со стороны задней стенки агрегата. Кроме того, в конструкцию самодельного котла длительного горения можно внести ряд полезных дополнений, по вашему желанию:

• встроить в котловой бак водяной контур подогрева воды на ГВС;
• предусмотреть погружную гильзу для установки термометра – на случай отключения электричества, когда дисплей контроллера погаснет;
• то же – для монтажа группы безопасности;
• установить электрический ТЭН, подогревающий теплоноситель после прогорания дров.

Несколько слов о том, как сделать циркуляцию горячей воды в твердотопливном котле с целью ее нагрева на хозяйственные нужды. Нужно взять 10 м медной трубки диаметром 8—12 мм и выгнуть из нее змеевик в виде спирали. Последняя наматывается внутри котлового бака вокруг жаровых труб, а концы выводятся наружу с задней стороны агрегата. Получаем двухконтурный котел длительного горения.

Примечание. Практика эксплуатации данных теплогенераторов показала, что монтаж электрического нагревателя необходим тем домовладельцам, кто желает отапливать дом по ночному тарифу. В остальных случаях длительности горения хватает, чтобы не бегать в котельную среди ночи с целью подбросить дровишек.

Ножки агрегату можно приделать на любом этапе, выбрав подходящие отрезки металлопроката. Подробности и секреты сборки ТТ-котла смотрите в авторском видео мастера — создателя отопительного агрегата:

Котел с верхним горением топлива

На постсоветском пространстве данные теплогенераторы известны в двух разновидностях:

1. Прибалтийские агрегаты фирмы «Стропува» (Stropuva) и их производные от других изготовителей.
2. Дровяные печи типа «Бубафоня».

Неизвестно, какой из отопителей появился раньше, но печь Бубафоня завоевала широкую популярность как обогреватель для дач, гаражей и прочих зданий с низкими требованиями к эстетике изделия. Чего нельзя сказать о котлах верхнего горения, хотя многие их почему-то считают единственно возможной версией твердотопливных теплогенераторов продолжительного сжигания. В действительности, их единственный козырь все тот же – топливник больших размеров.

Принцип действия подобных котлов состоит в горении топлива, придавленного грузом, по направлению сверху вниз. Причем воздух подается в зону сжигания тоже сверху, по телескопической трубе, соединенной с грузом. Рабочая схема агрегата показана на рисунке:

В процессе эксплуатации котлов Stropuva проявилось множество недостатков, о чем свидетельствуют и отзывы владельцев на форумах:

1. Нельзя подкинуть в топку поленьев, пока не сгорит предыдущая закладка. Физически это возможно, но тогда принцип верхнего сжигания нарушится, пламя охватит все слои топлива.
2. При работе на свежих опилках и другом мелком мусоре остатки топлива «зависают» на стенках.
3. Эффективность ТТ-котла не слишком высока, поскольку в нем отсутствует теплообменник. Из-за камеры нагрева воздуха и большого топливника для теплообменника не осталось места.

Больше критических недостатков у теплогенератора нет, а кое-что в самодельной версии можно исправить по своему разумению. Например, поставить днище и колосники, организовав зольную камеру. Избавиться от недостатка с догрузкой тоже можно, если поставить между загрузочным и зольным проемом дополнительную дверцу. Данная идея модернизации котла верхнего сжигания принадлежит другому нашему эксперту – Владимиру Сухорукову, о чем он рассказывает в своем видео:

Подготовка материалов

Круглый корпус создает некоторые неудобства в изготовлении, но и квадратным его не сделаешь, — топливо станет «зависать» по углам. Есть проблема и со сборкой телескопической трубы с грузом, так что эту часть лучше взять от печи Бубафоня. Чертеж котла длительного горения, сопоставимого по размерам с классической версией, выглядит так:

Перед тем как сделать котел, подбираем материалы по чертежу:

• труба DN 400 со стенкой 5 мм – на топливник;
• то же, DN 50 – на подачу воздуха и водяные патрубки;
• то же, DN 100 – для дымохода;
• заготовка из листа толщиной 10 мм круглой формы с диаметром 38 см;
• полоса 40 х 4 мм – для распределителей воздуха;
• арматура диаметром 16—20 мм периодического профиля – на колосники;
• базальтовая вата толщиной 3 см и плотностью 100 кг/м³;
• тонколистовой металл с полимерным покрытием.

Выбор материала водяной рубашки зависит от способа ее монтажа, ведь у домашнего мастера вряд ли найдутся в запасе вальцы, способные придать металлу толщиной 3 мм форму цилиндра. Варианты такие (показаны ниже на схеме):

1. Схема №1. Взять тонкостенную трубу большего диаметра, хотя найти таковую непросто, а обычная сильно утяжелит котел.
2. Схема №2. Два листа металла согнуть в 2 местах под углом 60°, а потом сварить две половинки вместе. Понадобится пресс – листогиб.
3. Схема №2 в другом исполнении. Варить рубашку из 6 листов – сегментов на клипсах.
4. Схема №3. Сварить прямоугольный короб, отчего увеличится объем котлового бака.

Также понадобится листовой металл 3 мм на обрамление дверок, дно с крышкой и воздушную заслонку.

Изготовление теплогенератора

Производство работ начинается с вырезания заготовок и проемов в стенке трубы по размерам на чертеже. Из вырезанных частей делаются дверцы, к ним прилаживаются навесы и покупные ручки. Из арматуры варится колосниковая решетка, показанная на фото:

В целом алгоритм сборки котла верхнего горения выглядит так:

1. В круглой заготовке для груза прорезать отверстие, вставить в него трубу и обварить.
2. К нижней части груза приварить 6 изогнутых полос, что послужат распределителями воздуха.
3. Прикрепить к топке днище, установить внутрь колосники.
4. Вырезав отверстие по центру крышки для воздушной трубы, приладить ее к топливнику. Перед этим нужно поставить трубу с грузом на место.
5. Приварить патрубок дымохода.
6. Смонтировать водяную рубашку по выбранной схеме, герметично обварить все стыки.
7. Произвести врезки патрубков для теплоносителя.
8. Выполнить утепление и обшивку котла, установить дверцы.
9. Поставить на верх воздушной трубы заслонку.

Установить автоматику и наддув на котел длительного верхнего горения затруднительно, поскольку к движущейся трубе вентилятор не приставишь. Надо смастерить гибкий рукав, а для датчика температуры предусмотреть погружную гильзу. Вложить его под утеплитель нельзя, потому что зона горения в данном виде отопителей постоянно смещается вниз.

Заключение

Обе конструкции твердотопливных котлов длительного горения, сделанные своими руками, имеют право на жизнь. Но изготовить надежный отопительный агрегат непросто – стыки металла нужно проваривать качественно и герметично.  Без опыта и квалификации сварщика не обойтись. Отсюда вывод: если видите, что не одолеете самостоятельную сборку либо у вас нет на это времени, обращайтесь к мастерам. Так вы сэкономите до 50% средств по сравнению с покупкой заводского ТТ-котла.