Як зробити твердопаливний котел тривалого горіння

Звичайні твердопаливні котли опалення працюють від 3 до 6 годин з однієї закладки дров. Це досить невеликий проміжок часу. Є 2 способи подовжити тривалість роботи: купити або зробити спеціальний котел тривалого горіння своїми руками. Другий варіант дозволить зекономити близько 50% коштів. Тому далі ми розглянемо виготовлення 2 типів таких ТТ-котлів – з традиційним та верхнім спалюванням. Звісно, наведемо креслення і опишемо сам процес складання.

Від чого залежить тривалість горіння

Навідуватись до котельні якомога рідше, особливо вночі, – закономірне бажання господарів приватних будинків. Щоб задовольнити цей запит, недобросовісні виробники йдуть на таку хитрість: називають будь-який свій теплогенератор твердопаливним котлом тривалого горіння. Хоча насправді він горить не довше звичайних дров’яних агрегатів.

Щоб довести заявлену тривалість горіння котла, продавці наводять такий аргумент: вугілля чи деревина спалюється в режимі повільного тління, тому процес розтягується на 8…10 годин. Та подібний режим роботи не може забезпечити повноцінне опалення з наступних причин:

1. Коли дрова тліють, виділяється мінімум теплоти. Як можна опалити будинок з такою тепловіддачею – незрозуміло, адже вода у системі ледь нагріватиметься.
2. Найвищий ККД твердопаливних котлів (окрім піролізних та пелетних) становитиме 75% за умови, що агрегат працюватиме на максимумі. Паливо має горіти, а не тліти, інакше ефективність впаде до 40%.
3. Якщо треба спалювати вологу породу дерева чи свіжозрубану деревину, домогтися тління не вдасться – паливо просто згасне. Потрібне добре полум’я, краще – з нагнітанням повітря вентилятором.

Отже, тривалість роботи опалювача залежить від єдиного показника – місткості камери згоряння. Тобто, чим більше туди вміщується палива, тим триваліше воно палає та дає тепло. Справжні твердопаливні котли тривалого горіння мають топку об’ємом від 80 л (проти 40…60 літрів у звичайних агрегатів).

Існує 2 типи побутових ТТ-котлів, працюючих 8…16 год на деревині (на вугіллі – до 1 доби):

• традиційні теплогенератори прямого спалювання, що мають збільшену топку та оснащені вентилятором або димососом для примусового нагнітання повітря;
• циліндричні опалювальні агрегати верхнього горіння, яскравий приклад – литовський котел Stropuva.

Обидва різновиди ТТ-котлів можна виготовити вдома самотужки, якщо ви маєте потрібний інструмент, матеріали та досвід виконання зварювальних робіт. Отже, почнімо з першого варіанту.

Робимо традиційний котел тривалого горіння

Пропонуємо зробити теплогенератор на 24 кВт, спроектований експертом нашого сайту Віталієм Дашко. Його фірма Diztermo виготовила на замовлення близько сотні таких агрегатів різної потужності. Котел тривалого горіння однаково добре споживає деревину та вугілля, детальний огляд представлений на відео:

Конструкція апарата доволі проста і перевірена на практиці. Наведемо технічні параметри ТТ-котла DIZ-24:

• теплопродуктивність – 24 кВт;
• тривалість горіння на 1 закладці деревини – від 8 до 12 годин, на вугіллі – до 16 год;
• ефективність спалювання (ККД) 75%;
• допустимий робочий тиск теплоносія – 3 Бар, випробувальний – 4 Бар;
• місткість котлової водяної сорочки – 50 літрів;
• вага теплогенератора – 150 кг;
• розміри отвору для завантаження палива – 36 х 25 см (Ш х В), глибина камери – 460 мм;
• об’єм (місткість) камери згоряння – 112 літрів, до нижньої кромки дверцят – 83 л.

Довідка. Компанія Diztermo пропонує надійні ТТ-котли тривалого горіння з продуктивністю 16, 24, 36 і 130 кВт. Орієнтовна вартість моделі DIZ-24 становить 550 у. о. Якщо ви не зможете зварити такий котел самостійно, замовляйте його безпосередньо у Віталія, контакти майстра опубліковані на сторінці «Експерти» нашого ресурсу.

Конструкція і розміри класичного котла з підвищеною тривалістю горіння відображені на кресленні:

Алгоритм роботи ТТ-котла виглядає наступним чином:

1. Завантажуємо невелику порцію дров, розпалюємо та зачиняємо дверцята. Вмикаємо автоматику, налаштовуємо максимальну температуру нагріву води, але не менше, ніж 50 °C, щоб в топці не утворювався конденсат.
2. Після ввімкнення запускається вентилятор-нагнітач, примусове дуття відбувається через канал на задній стінці топки, повітря надходить знизу, від зольника.
3. Коли деревина добре розгориться, заповнюємо камеру доверху великими полінами. Цілі колоди краще не класти, вони займають багато місця.
4. Котел прогрівається, теплоносій досягає налаштованої температури. В цей момент електронний блок зупиняє вентилятор, зачиняється гравітаційна заслінка, повітря до камери не надходить зовсім. Деревина ледь жевріє, агрегат стоїть в режимі очікування.
5. Коли теплоносій остигає, температурний датчик оповіщає контролер, а той знову вмикає вентилятор. У камері швидко роздмухується полум’я, горіння та нагрів води поновлюється.

Електроніка може регулювати оберти вентилятора залежно від обраної програми і температури в котловому баку. Зверніть увагу: котел працює у 2 режимах – інтенсивне спалювання або очікування без доступу повітря. Ніякого повільного тління немає.

Внутрішня будова та схема роботи теплогенератора зображена на кресленні ТТ-котла довгого горіння:

Передача теплової енергії водяній сорочці організована за класичною схемою. Полум’я гріє бічні стінки топки і сталеве перекриття, яке одночасно служить дном верхнього бака. В ньому розміщений вогнетрубний теплообмінник з 4 горизонтальних каналів, що сходяться докупи в димохідний патрубок.

Тепер пояснімо, яким чином забезпечується довге горіння – 8 год і більше:

1. Конструкцією передбачена паливна камера великого об’єму.
2. Дякуючи автоматиці і нагнітанню повітря дрова спалахують лише тоді, коли це потрібно. Тобто, пальне витрачається економно.
3. У режимі очікування паливо не горить зовсім, оскільки немає повітря. Щоб підтримувати осередки жару і не дати котлу згаснути, автоматика періодично запускає вентилятор на продувку (кожні 10–15 хвилин), заодно виганяючи накопичений дим.

Конструкція тильної частини агрегата і жарових труб теплообмінника показана на останньому кресленні.

Готуємо комплект матеріалів

Для виготовлення будь-якого саморобного ТТ-котла використовується сталь марок Ст3, Ст10, Ст20 з невеликим вмістом вуглецю. Такий метал не закаляється від зварювання та не лопається по швах. Ліпший вибір – сталь Ст20, вона досить міцна і одночасно пластична, в складі теплогенератора служить 15…20 років.

Листовий метал з більшим вмістом вуглецю (Ст35 чи Ст45) застосовувати не можна, оскільки він добре закаляється і стає крихким. Якщо ви вмієте якісно зварювати нержавійку, топку котла можете виготовити з жароміцної легованої сталі типу 12ХМ, 12Х1МФ та подібних.

Щоб зварити твердопаливний котел своїми руками за наведеними вище кресленнями, наріжте з металу заготовки, розміри і кількість вказані у таблиці.

Порада. В домашніх умовах різати метал доводиться болгаркою, це досить клопітка справа. Постарайтеся відшукати майстерню з гільйотинними ножицями, щоб нарубати залізо рівно і красиво.

Які ще знадобляться матеріали:

• кутник з однаковими поличками 50 х 50 х 4 мм на колосникову решітку;
• труба 57 х 3.5 мм (Ду50) для виготовлення теплообмінника і згонів з різьбою, до яких  підключатиметься система будинкового опалення;
• шматок труби 159 х 4 мм (Ду150) – на патрубок димоходу;
• профільна труба 60 х 40 мм для повітропроводу;
• штаба сталева 20 х 3 мм – на кріплення, кліпси водяної сорочки;
• плити базальтового волокна 20 мм завтовшки, щільність – 80…120 кг/м³ – на утеплення;
• фарбований метал 0.3–0.5 мм завтовшки для обшивки;
• графітно-азбестовий шнур на ущільнення дверцят;
• запірні ручки краще придбати в готовому вигляді (показані нижче на фото).

Щоб реалізувати автоматичне нагнітання повітря, слід придбати монтажний комплект вентилятор + електронний блок з дисплеєм + датчик температури. На котли довгого горіння DIZ-24 встановлюється польський прилад KG Elektronik SP-05 з електровентилятором DP-02. Можна використовувати будь-яку іншу автоматику, наприклад, китайську.

Покрокова інструкція із складання агрегату

Крок перший. Зварюємо прихопленнями корпус камери згоряння із сталевих заготовок 4 мм. Починаємо знизу, від дна зольника. До нього прихоплюємо стінки топки, перекриття, обрамлення дверцят, як зроблено на фото.

Днище котла виступає в обидва боки та вперед, формуючи рамку нижніх дверець. Всередині топки кріпимо 2 полиці з кутників – на них спиратимуться колосники. Потім накладаємо на стики корпусу суцільні зварні шви, перевіряємо їх герметичність гасом.

Вказівка. Варимо стики лише з однієї сторони – зовнішньої. Всередині камери не має бути зварювальних швів.

Крок другий – улаштування водяної сорочки з металевих заготовок 3 мм. Просвіт між обшивкою і стінками топки, що заповниться водою, становитиме 20 мм. Щоб «спіймати» цей розмір, прихоплюємо зовні камери згоряння відрізки металевої смуги с виступом 2 см в обидва боки. До штаби можна кріпити обшивку.

Зауваження. Навколо зольної камери водяну сорочку не робимо. Вона починається на рівні колосників, там і приварюємо горизонтальну штабу.

Щоб жорстко закріпити середину обшивки, використовуємо кліпси з прутка чи смуги. Просвердлюємо в сорочці отвори, дотримуючись шахового порядку. В отвори вставляємо кліпси, приварюючи одним кінцем до топки, другим – до обшивки. Виконання операції демонструється на фото.

По краях обшивки саморобного котла теж знадобляться жорсткі перемички. Зробити їх неважко – беремо штабу, вставляємо в просвіт між топкою і обшивкою на глибину 8–10 см, потім проварюємо з двох сторін.

Крок третій. Монтуємо у верхньому баку труби теплообмінника. Прорізаємо круглі отвори у фронтальній і тильній стінці, встановлюємо туди труби, потім ретельно обварюємо по краях. Нагадаємо: за кресленням канали ідуть віялом починаючи від задньої стінки, де розташується патрубок димоходу.

Крок четвертий. Виготовляємо колосники і двоє дверцят. Решітку зварюємо з кутників, розташованих поличками догори – так вони краще розсіюють повітря, яке надходить знизу. Дверцята робимо з вигнутих заготовок – додаємо ребра із штаби, між ними вставляємо графітно-азбестовий шнур, він ущільнюватиме стулку.

Крок п’ятий. Встановлюємо повітропровід з профілю 60 х 40 мм, зверху приварюємо фланець для монтажу вентилятора. Нижній кінець каналу має входити в зольник посередині, але знизу водяної сорочки. Потім ставимо 3 патрубки – один для підключення димоходу, ще два – системи опалення.

На шостому кроці приварюємо дверні петлі та скоби 20 мм завширшки для монтажу теплоізоляції і облицювання ТТ-котла тривалого горіння.

Сьомий крок. Утеплюємо котловий бак базальтовим волокном, фіксуючи його будь-яким дротом. Потім вирізаємо листи обшивки з фарбованого металу та прикручуємо їх до скоб шурупами. Встановлюємо дверцята.

Останні штрихи – кріплення вентилятора і блока автоматики. Температурний датчик слід прикласти до водяної сорочки, підсунувши під утеплювач. Захисну плівку з обшивки рекомендуємо знімати відразу після монтажу теплогенератора у котельній.

Твердопаливний котел тривалого горіння, який ви зробили своїми руками, можна модернізувати декількома способами:

• всередину верхнього бака вмонтувати змійовик для нагріву води на господарчі потреби;
• встановити занурювальні гільзи під манометр, термометр, групу безпеки або механічний регулятор тяги з ланцюжком;
• поставити додатковий електричний нагрівач – ТЕН потужністю 2…6 кВт, який підтримає температуру води після прогоряння закладки палива.

Додатковий водяний контур для ГВП робиться з мідної чи нержавіючої трубки Ø8…12 мм, усього знадобиться 10 метрів. Змійовик намотується навколо жарових труб, кінці виводяться крізь бічну або задню стінку. Вийде повноцінний двоконтурний котел, здатний працювати тривалий час.

Примітка. Встановлення ТЕНа – корисна ідея, якщо мешканці будинку користуються електрикою за нічним тарифом. Нагрівач підтримуватиме температуру теплоносія вночі, а вдень можна опалюватися дровами, навідуючись до котельні двічі на добу.

Ніжки слід приварювати до днища на першому етапі, аби потім не перевертати важкий агрегат. Як робиться твердопаливний котел, детально розповість сам експерт в авторському відеоролику:

Теплогенератор верхнього горіння

Існує 2 різновиди опалювачів, які використовують принцип верхнього спалювання:

1. Литовські котли Stropuva та аналогічні агрегати від інших брендів.
2. Буржуйки сталеві типу «Бубафоня».

Саморобні грубки під назвою «Бубафоня» доволі часто застосовуються для опалення різноманітних господарчих приміщень – теплиць, гаражів, майстерень, тощо. Котли типу «Стропуви» не набули такої популярності. Хоча необізнані домовласники вважають їх єдиною версією теплогенераторів тривалого горіння. Та ми вже розібралися, що секрет довгої роботи криється не в принципі верхнього спалювання, а в місткості топки (близько 200 л).

Горіння за напрямком «зверху вниз» обумовлене верхньою подачею повітря через телескопічну вертикальну трубу. На додаток закладка палива притискається зверху спеціальним вантажем. Детально будова котла зображена на схемі.

Невисоку популярність опалювальних агрегатів Stropuva легко пояснити, якщо поцікавитися відгуками користувачів на відповідних форумах. Основні недоліки виглядають так:

1. «На ходу» неможливо відкрити дверцята та підкинути дров, треба чекати, поки догорить попередня порція.
2. При спалюванні дрібних відходів спостерігається зависання палива, оскільки хрестоподібний вантаж розташований далеко від стінок топки та не може скинути затриманий жар униз.
3. В цьому котлі немає зольника і теплообмінника – ні жаротрубного, ані водотрубного. Усе місце віддане під здоровезну камеру верхнього згоряння. Тому ефективність опалювача під питанням.

Є й інші мінуси, тільки менш критичні. Якщо робити такий котел самотужки, деякі проблеми можна вирішити, змінивши конструкцію:

• зробити зольну камеру, встановивши колосники;
• виготовити вантаж у вигляді диску, який не дозволить паливу застрягати;
• врізати посередині корпусу ще одні дверцята, щоб стало зручніше підкидати поліна.

Ідею з додатковими дверцятами вперше озвучив наш експерт Володимир Сухоруков у своєму відео:

Матеріали для саморобного ТТ-котла

Паливна камера агрегата має круглу форму, тому зробити її непросто. Змінити форму на прямокутник не можна з 2 причин – порушиться рівномірність відходу газів, а паливо застрягатиме в кутках. Саморобна повітряна труба не буде телескопічною – в домашніх умовах це досить важко реалізувати. Вийде щось середнє – котел «Бубафоня» тривалого горіння, зображений на кресленні.

Список матеріалів для виготовлення опалювача:

• камеру згоряння краще робити з труби Ду400, стінка – 5 мм;
• для подавання повітря та підключення до системи опалення знадобиться труба Ду50, на димохід – Ду100;
• листовий метал завтовшки 10 мм, щоб виготовити дисковий вантаж Ø380 мм;
• штаба перетином 40 х 4 мм використовується для виготовлення повітряних ребер-розподільників;
• на колосникову решітку піде арматура Ø16…20 мм;
• утеплювач застосовуємо той самий – базальтове волокно 100 кг/м³ завтовшки 30 мм;
• облицювання – тонкий метал з кольоровим покриттям.

Зігнути з металу циліндричну водяну сорочку без вальцювального верстата досить складно. Хіба що узяти лист 1.5 мм завтовшки і вигинати вручну. Але такий котел не витримає високого тиску в разі перегріву. Тож краще робити обшивку з металу 3 мм, скориставшись 1 з 3 способів виготовлення (демонструються на схемі):

1. Відшукати трубу більшого розміру, наприклад, Ø530 х 5 мм. Правда, котел помітно прибавить у вазі.
2. Вирізати з листа 2 заготовки, поділити їх лініями на 3 рівних частини та зігнути під 60°. Отримані деталі зварити встик і прикріпити до топки (схема 2). Тут потрібен прес для гнуття.
3. Ще один спосіб зробити шестикутну водяну сорочку – зварювати її з 6 пласких заготовок однакового розміру. Недолік – надто багато швів.
4. Зробити простий прямокутний короб за схемою 3. Мінус – збільшення об’єму бака.

На рамки дверцят, верхню і нижню кришку піде листова сталь завтовшки 3 мм. Заслінку для регулювання повітря можна робити з металу будь-якої товщини.

Як виготовляти опалювач

Насамперед вирізаємо заготовки кришки, дна та дверцят, а також робимо отвори в трубі за кресленням. Далі виготовляємо дверцята за технологією, описаною вище. Колосники круглої форми зварюємо з арматури періодичного профілю, як це зроблено на фото.

Котел складаємо в наступному порядку:

1. Вирізаємо з товстого металу 10 мм диск з отвором посередині, туди вставляємо повітряну трубу і ретельно обварюємо.
2. Знизу до поршня кріпимо зварюванням 6 повітряних розподільників з металевої штаби.
3. Приварюємо до камери згоряння днище, встановлюємо колосникові грати і поршень з повітропроводом у топку.
4. У кришці треба зробити отвір Ø60 мм, потім надіти на трубу і корпус топки, приваривши по краях.
5. Далі встановлюємо обрамлення дверцят і димохідний патрубок.
6. Монтуємо обшивку сорочки, врізаємо в неї штуцери Ø40–50 мм для підключення до мережі опалення. Використовуємо кліпси, знизу – металеву смугу.
7. Ізолюємо котел, зовні прикручуємо кольорове облицювання.
8. Фарбуємо та кріпимо дверцята, на торці вертикальної труби ставимо заслінку.

ТТ-котел з верхнім спалюванням працюватиме значно краще, якщо організувати дуття та застосувати автоматику. Інсталяція ускладнюється рухомістю поршня, треба придумувати гнучкий повітропровід, що з’єднає трубу з вентилятором.

Окрема історія – встановлення датчика температури. Оскільки зона нагріву постійно зміщується донизу, прилад не можна тулити до топки під утеплювачем. Краще його приладнати до труби подачі теплоносія, а при налаштуванні температури робити поправку на 2–3 градуси.

Заключний висновок

Обидва представлених типи котлів тривалого горіння мають свої переваги й недоліки. Але класичний теплогенератор є більш надійним та ефективним. Він добре виглядає зовні та краще «тримає» аварійні перепади тиску. Зате котел «Бубафоня» простіше виготовити своїми руками. Тож для опалення оселі ми рекомендуємо обрати перший варіант, а в будь-яких господарських будівлях застосовувати агрегат верхнього горіння.