Котлы на твердом топливе

Процесс изготовления

1. Сооружаем контролер поступления воздуха. Для этого к трубе привариваете большой болт. Далее вырезаете болгаркой круг по диаметру трубы, с краю делаете отверстие так, чтобы болт свободно входил и соединяете крышку и с болтом обычной гайкой. Этот круг в дальнейшем позволит контролировать количество поступающего воздуха и, соответственно, интенсивность горения.

1. На этой же трубе болгаркой вырезаете небольшие горизонтальные просветы – через эти отверстия в топку будет поступать воздух.
2. Из металлического листа вырезаете болгаркой круг диаметром на 0,5-1 см меньше диаметра топки. На круге по центру делаете отверстие, куда вставляете трубу с заглушкой. Привариваете ее  200-300 мм от конца.

1. Готовите корпус котла. Если в качестве основы используется газовый баллон, необходимо снять его верхнюю часть с краном, если цилиндрическая труба Ø 25 см, завариваете герметично ее днище.

1. Изготовление дымохода. В верхней части цилиндра, отступив от края 10 см, вырезаете болгаркой круг Ø 100 мм и привариваете толстостенную трубу.

1. Установка воздухоподающей трубы, для чего в дне топки под трубу вырезаете отверстие и вставляете трубу так, чтобы поддувало выходило за корпус котла. Обязательно располагайте ее ниже дымохода, чтобы обеспечить нормальную циркуляцию воздуха в системе.

1. Изготовление теплорассеивающего экрана. Для этого из листа 10 мм вырезаете круг Ø 20-22 см. Чтобы удобно было пользоваться экраном, к нему можно приварить ручку, для чего подойдет арматура.

1. Изготовление конвекционного кожуха. Из металлического листа делаете цилиндр диаметром на 5-7 см больше диаметра топки. Сваркой скрепляете основу печи и конвекционную камеру. Котел уже практически готов.

1. Изготовление верхней крышки для котла. Если использовался газовый баллон, в качестве такой крышки будет выступать ранее отрезанная часть. Если котел делали из листа, из него же вырезаете круг аналогичного диаметра и для удобства эксплуатации привариваете к нему ручки из арматуры.

Принцип работы подобного котла длительного горения вы можете посмотреть здесь:

Видео 1 Принцип работы котла модели «Слобожанка»

Видео 2 Котел длительного горения

При изготовлении котла имейте в виду, что ответственность за безопасную работу котла несет в большей степени именно корпус. Для его изготовления необходимо использовать жаропрочную толстостенную сталь, толщиной не менее 5 мм. Чем толще будет сталь, тем медленнее будет нагреваться корпус и дольше сохранять тепло.

Как сделать своими руками

Принципиальное отличие пиролизного агрегата от традиционного заключается в наличии 2-х камер сгорания, где в первой сгорает топливо, а во второй – вырабатываемый горючий газ. Между этими камерами монтируется колосниковая решетка, через которую циркулирует воздух.

Принцип движения теплоносителя через такой котел продемонстрирован на рисунке

Фото 5 Циркуляция теплоносителя в системе твердотопливного котла

Для изготовления пиролизного котла понадобятся следующие материалы и инструменты:

• лист 4 мм;
• трубы толщиной 2 мм;
• сварочный аппарат и электроды;
• плифовальные круги;
• болгарка;
• дрель;
• полосы, арматура и уголки.

Чертеж

Фото 6 Чертеж-схема пиролизного котла

Как правильно и в какой последовательности собирать пиролизный котле, вы найдете в видео.

Видео 3 Изготовление и испытание твердотопливного котла 15-25 кВт

Твердотопливный котел длительного горения можно сделать своими руками. Для этого вам понадобятся чертежи, материалы, правильные расчеты и терпение. В итоге вы получите энергоэффективную и недорогую в обслуживании систему отопления, которая безотказно будет работать не одно десятилетие.

Классификация твердотопливных котлов

Обогреватель на дизельном топливе

Такие котлы имеют важное превосходство – экономичное топливо: это может быть уголь, торфяные брекеты, дрова, кокс. Несмотря на своеобразное отчуждение от цивилизации, данные котлы оснащены в полной мере системой автоматики, а также оснащены датчиками, отвечающими за температуру, безопасность оборудования

Чугунный котел на твердом топливе

Отопительные котлы на твердом топливе разделяются по типу материала теплообменника: сталь или чугун, при этом топливные ресурсы у них идентичные. Чугунные котлы на твердом топливе относятся к более долговечным, потому что этот материал имеет свойство долго нагреваться и медленно остывать. Но есть здесь и негативные моменты: такие агрегаты характеризуются излишней хрупкостью, которая обусловлена чувствительностью на резкие термоперепады. В результате такого «температурного шока» стенки агрегата постепенно разрушаются, и котел выходит из строя. Не все так плохо, сегодня актуальные технологии усовершенствовались и чугунные котлы побороли хрупкость.

Стальные котлы более устойчивые к температурным «капризам», но свои нюансы тоже имеются – слабость к коррозии, а причина этому явлению конденсат. Чугунному котлу такое воздействие не страшно, но в любом случае длительность службы зависит от качества стали, толщины и факта должного обращения с оборудованием.

— одноконтурные котлы предназначены исключительно для полноценного отопления помещения. Как правило, в таких котлах продумана возможность подключения накопительного бойлера;

Двухконтурный котел на твердом топливе

— двухконтурные котлы на твердом топливе – один контур предназначен для отопления, а другой, соответственно, для горячего водоснабжения. Водогрейный котел на твердом топливе может иметь разную мощность, ее можно вычислить, ориентируясь таким соотношением: 10 кв. м — минимум 1 кВт мощности котла. Но это при условии высоты потолков не больше трех метров и хорошей теплоизоляции. А если в доме потери тепла значительные, то система горячего водоснабжения должна быть соответствующей.

По данному параметру твердотопливные котлы делятся на классические и газогенераторные (пиролизные). Котел отопительный на твердом топливе работает по такой схеме: топливо сжигается, а взамен нагревается теплоноситель (вода). При помощи радиаторной системы нагретая вода отапливает помещение.

Пиролизный котел

При отступлении от данной рекомендации уменьшается КПД, перерасходуется топливо, и отопительный прибор преждевременно выходит из строя. Газогенераторные котлы на твердом топливе основаны на принципе пиролизного сжигания топлива. Суть такова: под действием высоких температур в условиях нехватки кислорода древесина (сухая) разлагается на летучую часть, то есть пиролизный газ, и твердый остаток, то есть древесный уголь (кокс).

Этот процесс экзотермический, идущий с выделением тепла, кислород воздуха и пиролизный газ смешиваются, в результате последний начинает гореть и в дальнейшем используется для получения тепловой энергии.

Газогенераторный котел желательно топить наиболее сухой древесиной, в итоге обеспечивается работа на максимальной мощности, а также длительный срок службы. В чем же разница для потребителя между классическим и пиролизным котлом? Да в том, что время между загрузками пиролизного котла увеличивается минимум в два раза. Следует еще отметить факт, что дымовые газы, выходящие их таких котлов, почти не содержат вредных для атмосферы примесей, по большому счету это смесь углекислого газа и водяного пара. Значит, они более экологичны и в процессе сгорания образуется малое количество сажи и золы (такой аргумент очень радует), поэтому и чистить его можно реже.

— энергонезависимые – в таких котлах приток воздуха регулируется механическим способом;

— энергозависимые — регулировку притока воздуха осуществляет нагнетающий вентилятор, который управляется электронным блоком.

Котел с бункером

Способ загрузки топлива может быть ручной и с автоматической подачей (шнеками). Последние получили большую популярность в странах Европы, и это неудивительно, ведь они характеризуются огромными преимуществами. Вот только не всем потребителям они доступны по причине высокой стоимости и недоступности используемого вида топлива – эко-горошек. В зависимости от типа горелки можно применять и другие виды топлива: уголь с фракцией до 2,5 см, пелетты, сухую древесную стружку.

Котел отопления на твердом топливе с подачей  имеет основной плюс – бункер можно загрузить и больше не обращаться к котлу около 3–7 дней (зависимо от размера бункера). Кроме того у такого котла очень высокий КПД, минимальные выбросы в атмосферу, стабильное поддержание установленной температуры.

Пирозлизный котел высокий КПД, но меньше автономии

Схема устройства твердотопливного и газового котлов.

Данная модель подразумевает наличие электросети. К ней подключается вентилятор для обеспечения принудительной циркуляции воздуха внутри корпуса. Сам корпус имеет 2 камеры. В верхней камере находятся дрова, которые сначала поджигают, а затем ограничивают к ним приток воздуха. Древесина нагревается до высокой температуры – вплоть до 600°С. При этом начинает выделяться пиролизный газ. Особенности конструкции агрегата таковы, что газ сразу опускается во вторую, нижнюю, камеру. Это происходит благодаря искусственно созданной тяге.

В нижней камере смесь газа с воздухом сгорает. Температура при этом достигает 800-1200°С. Количество тепла, выделяемого при горении пиролизного газа, значительно превышает этот же показатель для прямого сгорания дров. До попадания в дымоход дым проходит через теплообменник. При этом его температура снижается и на выходе не превышает 150°С. Благодаря этому в системе можно использовать обычный дымоход, не обладающий повышенной жаропрочностью.

Рис.3. Пиролизный котел.

К несомненным достоинствам газогенераторного котла относятся высокий КПД, максимальное значение которого достигает 95%, а также продолжительное время горения. Оно может длиться свыше суток, поэтому владельцы агрегата избавлены от частой загрузки дров. Кроме того, образующийся в процессе работы дым достаточно «чистый», он содержит только пары воды и углекислый газ. Сажи в нем практически нет.

В качестве недостатка котла следует отметить неполную автономию, так как его работа зависит от подачи электроэнергии. Кроме того, для него не подойдет любое твердое топливо. Влажность дров не должна превышать 20%. Еще можно использовать опилки, стружку, обрезки древесины, готовые брикеты, отдельные виды торфа. Основное требование: горючее обязательно должно быть сухим, иначе будет образовываться сажа и значительно снизится КПД. (вставить рис.3)

https://youtube.com/watch?v=u3o7GotuxJ8

В заключение следует сказать, что существуют котлы, в которых твердое топливо подается автоматически. Однако оно должно быть достаточно мелким. Процесс осуществляется при помощи винтового конвейера, из специального бункера. В него засыпают древесные гранулы или куски угля размером не более 2,5 см. Одна загрузка обеспечивает непрерывную работу в течение, как минимум, 2-х суток. Некоторые модели, такие как VAR 25 Zeus, производимые чешской компанией VERNER, работают на одной загрузке до 2-х недель.

Принцип осуществления пиролиза

Еще в средневековье люди осознали, что сожжение дров не является оптимальным вариантом для получения из древесины, накопленной там энергии. Значительно лучшие результаты давало отопление древесным углем, базирующемся на пиролизном процессе. Открытие пришло опытным путем, и лишь позднее исследователи смогли объяснить его суть наукообразно.

Принцип осуществления пиролиза

В ходе пиролиза происходит распад органики под воздействием высоких температур. Однако, чтобы процесс не был обычным сжиганием, необходимо к сжигаемому материалу сократить поступление кислорода. В древности для этого использовались угольные ямы. В те времена такой способ имел недостаток — потеря энергии при первичном горении, когда при производстве древесного угля энергия расходовалась попусту. Использовать весь энергетический потенциал пиролиза в состоянии лишь современные или, другими словами, пиролизные твердотопливные котлы.

Как классифицируются приборы

На рынке представлен широкий ассортимент оборудования, которое различается не только габаритами и внешним видом, но и многими другими показателями. О них дальше и поговорим.

Способ сгорания топлива – основополагающий параметр, имеющий приоритетное значение. По данному показателю приборы разделяются на:

1. Классические – в них проходит обычный процесс сгорания дров, угля с выделением благодатного тепла.
2. Пиролизные – при высокой температуре и при отсутствии доступа кислорода выделяется горючий газ. Такие котлы оснащаются нагнетающим вентилятором и обеспечивают почти полное сгорание пеллет, дров.
3. С естественной тягой – процесс сгорания гранул, торфяных брикетов в таких моделях контролирует термостатический регулятор.
4. С дополнительной тягой – подобные агрегаты оснащаются вентиляторами, с помощью которых в топку подается воздух.

Это важно знать: пиролизное оборудование обладает весомыми преимуществами, но стоит оно дороже. Кроме того, аппараты более требовательны к влажности древесины

Вид топлива – в зависимости от этого показателя, котлы бывают угольными, пеллетными, дровяными. В первых используются брикеты, бурый и каменный уголь, антрацит, во вторых – цилиндрические гранулы стандартных размеров, в третьих – сухие дрова. Также существуют универсальные твердотопливные котлы для водяного отопления.

Материал теплообменника – не менее важный показатель, от которого многое зависит. По этому признаку существует такая классификация:

стальные агрегаты – неприхотливое в эксплуатации оборудование, не выходящее из строя при воздействии высоких температур. Благодаря внедрению современных конструкторских решений приборы обладают хорошим КПД и служат на протяжении 20-25 лет;

Стальные твердотопливные котлы «Viessmann Vitoligno 100-S» работают на древесных поленьях и имеют электронную систему управления

чугунные твердотопливные котлы отопления – они отличаются надежностью, долговечностью и устойчивостью к коррозии. Но есть один недостаток: теплообменники из чугуна могут разрушаться при резких перепадах температур.

Монтаж твердотопливного отопительного котла своими руками

Подготовьте инструменты и материалы, необходимые для установки:

Схемы обвязка твердотопливного котла.

• инструкцию, прилагаемую к котлу;
• метизы для крепления оборудования на стену;
• монтажную планку;
• дрель для выполнения отверстий под крепеж;
• трубы, фланцы и муфты, соответствующие расчетным данным;
• кабель определенного сечения;
• схему правильной установки котла.

Установка твердотопливного котла выполняется при монтаже отопления или же при его замене. Если твердотопливный котел монтируется при устройстве отопительной системы, место для его установки необходимо выбрать так, чтобы топка оборудования была удобной, однако чтобы при этом он не занимал много места и не мешал. Помимо этого, нужно учитывать важный момент — уровень входа обратки в отопительный котел должен быть ниже батарей отопления (их нижней кромки) с расчетом на то, чтобы соблюдался уклон обратки в сторону твердотопливного котла. Такое положение оборудования обеспечит нормальную естественную циркуляцию теплоносителя.

Самый лучший вариант — установка твердотопливного котла в подвале или в цокольном этаже дома в отдельном помещении — котельной. В данном случае и естественная циркуляция будет отличной, и сам процесс топки будет за пределами жилых помещений. Даже если отопительная система дома снабжена циркуляционным насосом, который будет обеспечивать циркуляцию теплоносителя и без требуемых уклонов, в случае установки твердотопливного котла ее нужно устанавливать как комбинированную, способную работать как с естественной, так и с принудительной циркуляцией. Дело в том, что если внезапно произойдет отключение электроэнергии, мгновенно остановить твердотопливный котел не удастся, в отличие от того же газового или электрического оборудования, а если вода будет нагреваться в условиях отсутствия принудительной циркуляции, то она может закипеть и даже привести к поломке всего устройства. Для этого и нужна комбинированная система, которая способна работать при принудительной и естественной циркуляции теплоносителя.

Схема подключения твердотопливного котла.

Для того чтобы установить комбинированную систему циркуляции, достаточно в отопительную систему с естественной циркуляцией включить устройство под названием «байпас», которое позволяет переключать режимы циркуляции.

Твердотопливный котел отопления устанавливается на прочный, предпочтительно бетонный, фундамент по уровню горизонтально или же с минимальным подъемом в направлении выходящей трубы, но никак не наоборот.

Трубы могут быть подсоединены к оборудованию при помощи фитингов (резьбовых переходников) или же с помощью сварки. Все зависит от диаметра и типа труб. Обычно выходящая и подводящая (обратка) трубы отопительной системы в условиях естественной циркуляции и применения металлических труб равны диаметру нижнего (входящего) и выходящего патрубков твердотопливного котла. Гидравлическое сопротивление на входе и выходе при этом будет минимальным.

После установки твердотопливный котел необходимо подключить по схеме, в состав которой должны входить элементы регулирования. Количество теплоносителя (жидкости), проходящего через теплообменник, должно регулироваться с помощью балансировочного клапана, который будет выбирать наиболее экономный режим, чтобы время работы оборудования на одной закладке топлива было максимально продолжительным.

Температура же теплоносителя в обратном контуре будет регулироваться автоматическим смесительным клапаном, работающим по следующему принципу: вода, проходящая по трубам и радиаторам, постепенно отдает тепло и остывает, а при снижении ее температуры до порогового уровня клапан сам откроет доступ в контур более горячего теплоносителя.

Видео отопление дома твердотоплекным котлом

Это всё бред,все эти магазинные котлы массового производства не годятся для отопления на севере,1-2 ходовая конструкция при норм пламени расcкаливает трубу,также размер этих ходов невелик,в общем норм кпд при таких размерах не добиться.Самодельный 2 метровый котёл обеспечит норм пламень и низкую темп дым как у кирпичной печь голандки.

У нас к вам просьба: вы не могли бы раскрыть секреты своего ноу-хау, набросать эскизно и прислать схему или фото своего уникального самодельного котла высотой 2 метра, обеспечивающего «норм пламень и низкую темп»? Полезная информация может помочь нашим читателям, обитающим на Севере и, возможно (чем чёрт не шутит), заинтересует патентное бюро и производителей отопительного оборудования.

Так же позволим себе не во всём с вами согласиться и выступить в защиту упомянутых вами твердотопливных котлов лабиринтной конструкции. Дымовые газы, перед тем, как попасть в вертикальный участок дымохода, проходят через горизонтальные ходы. Принцип не нов, это аналог печных дымооборотов, в которых происходит дополнительный отбор тепла и дожиг газов. КПД лучших котлов подобной конструкции может превышать 90% и они отлично себя зарекомендовали в регионах с холодным климатом: Норвегии, Лапландии, на Аляске и Российском Севере, кстати.

Не знаем, откуда у вас информация о неэффективности твердотопливных котлов, основана ли она на реальном опыте эксплуатации. Можем лишь предположить, что недовольство современным оборудованием может быть вызвано его неправильным подбором и эксплуатацией. У подобных котлов имеется два режима горения: экономичный, когда газы проходят через дымовые ходы и интенсивный режим растопки, при котором открывается заслонка и продукты сгорания устремляются прямо в дымоход, минуя дымообороты. Лабиринтные котлы имеют больше степеней регулирования по сравнению с обычными. Управление ими, хотя и несложно, заметно отличается. Рекомендуем внимательно изучать инструкцию по эксплуатации, тогда работа отопительного оборудования не будет разочаровывать. Проблема может крыться и в дымоходе, его вертикальном участке

Дело в том, что в экономичном режиме, когда дымовые газы проходят через горизонтальные ходы, важно наличие достаточной тяги. Сечение дымохода должно быть не менее указанного в паспорте, внутренняя его поверхность гладкой, а высота достаточной

Если в одноэтажном доме дымовая труба слишком низкая либо выведена с нарушением рекомендаций СНиП, силы тяги может оказаться недостаточно для преодоления газами дополнительного сопротивления лабиринта. В этом случае котёл не будет развивать положенную мощность.

http://teploguru.ru/wp-content/uploads/2015/01/Wir-EKO-CKB-ustr1.jpg — Схема стального лабиринтного котла Wirbel EСO-СКВ. Дымовые газы могут быть направлены как в горизонтальные ходы (лабиринт), так и напрямую в дымоход. Интенсивность горения имеет семь степеней регулировки, все заслонки, клапаны, регуляторы видны на рисунке. Помимо ручного управления, имеется автоматическое. Чтобы современное отопительное оборудование работало эффективно, его нужно правильно эксплуатировать.

При всех своих технических и бытовых ограничениях отопительные котлы, работающие на твердом топливе, обладают существенным преимуществом – практически полной энергонезависимостью. Сделав необходимые запасы дров, угля или пеллет, можно не опасаться внезапных перебоев с подачей газа или электроэнергии. Потому установка таких агрегатов целесообразна в первую очередь для загородных домов, а также в небольших населенных пунктах. Досконально зная, как работает твердотопливный котел, осуществив правильный выбор его типоразмера, можно обеспечить собственному жилью достаточные комфорт и удобства.

Принцип работы и устройство котла

В котле имеются две камеры: первичная и вторичная. В первичной камере происходит сжигание топлива, как в обычной печке. Через специальное окно в камеру кладется топливо, а колосник обеспечивает поступление воздуха внутрь.

Схема устройства твердотопливного котла

Далее нужно вывести котел на так называемый «режим». Для этого топливо должно полностью разгореться. После выхода на режим проявляются отличия пиролизных котлов от стандартных печей. Как только достигается выход на режим, поступление воздуха сокращается, из-за чего горение почти останавливается, за небольшим исключением. При этом даже слабого горения достаточно для термического распада недогоревшей части топлива и образования пиролизного газа.

Далее газ в принудительном порядке направляется во вторичную камеру дожига, куда подается так называемый вторичный воздух. Соединяясь с кислородом в условиях повышенной температуры, газ тут же возгорается и отдает большие потоки тепла, разогревая тепловой носитель.

Достоинства

Газогенераторы имеют важные плюс в сравнении со стандартными котлами горения.

1. Практически полное выгорание топлива, поэтому постоянные чистки оборудования от сажи не нужны.
2. Благодаря полному выгоранию топлива, выделение отходов органических веществ (в отличие от традиционных котлов) ничтожно. А ведь именно органика, с ее неприятным запахом и токсичностью, представляет опасность для людей.

Последнее качество обеспечивает не только большую экологическую безопасность газовых генераторов, но и дает возможность применять не только обычное топливо для твердотопливных котлов, но и всевозможные отходы, например, швейные или кожевенные.

Оптимизация потребления топлива позволяет продлить срок работы оборудования на одной заправке горючим — от 12 часов и больше (при том, что обычный котел работает до 5 часов).

Недостатки

Газогенераторы имеют не только достоинства, но и некоторые недостатки.

1. Основной минус — более высокая стоимость в сравнении с обычными печами. На определенном горизонте оборудование окупится за счет своей высокой экономичности, однако вначале придется потратиться.
2. Газовые генераторы чувствительны к влажности топлива, так как чрезмерная увлажненность (свыше 20%) не позволяет нормально осуществляться пиролизу. Таким образом, в случае необходимости нужно сушить топливо перед применением, иначе пламя погаснет сразу после перехода на режим.
3. Огонь может погаснуть в первичной камере и в связи с недостаточно высокой температурой теплового носителя, заходящего в котел из отопительной системы. Если нельзя избежать попадания в оборудование остывшего теплоносителя, понадобится байпас для добавления горячей воды в обратку. Это делает систему более сложной и понижает эффективность ее работы.
4. Большая часть газогенераторов принудительно нагнетает воздух насосами, поэтому понадобится брать электроэнергию из сети.

Важно! Еще раз о влажности топлива. Ни в коем случае нельзя применять топливо, если его влажность выше 30%

Как говорилось выше, это приведет к пониженной эффективности котельного оборудования, а также снизит срок его службы. Дело в том, что сырой материал вынуждает аппарат начинать процесс их сушки, что направляет потоки мощности и энергии не в то русло.