Как устроен котел длительного горения - TagilMaster.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Как устроен котел длительного горения

Котлы длительного горения на дровах для частного дома

Использование дров в качестве топлива для котлов получило широкое распространение в связи с распадом СССР. Главной предпосылкой для этого послужило активное сворачивание программ газификации сельской местности и пригородных районов.

Отсутствие газовых магистралей послужило толчком для модернизации известной с незапамятных времен печки-буржуйки. Справедливости ради нужно отметить, что современные котлы на дровах длительного горения обладают довольно высоким КПД и могут работать в автономном режиме от 6 до 12 часов. Особое внимание при проектировании твердотопливных тепловых генераторов уделяется созданию оптимальных условий для полного сгорания древесины.

Ниже будут рассмотрены принцип действия и конструктивные особенности дровяных котлов, оценены их преимущества и недостатки. В соответствующих разделах можно найти отзывы владельцев, на практике оценивших дровяные котлы отопления длительного горения, и рейтинг ведущих производителей.

Устройство и принцип работы котла длительного горения на дровах

В основе принципа длительного горения лежит снижение скорости сгорания топлива за счет уменьшения подачи воздуха. Кислород в первичную камеру сгорания подается в количестве, достаточном для тления, но не обеспечивающем интенсивное горение.

Во время медленного окисления древесины выделяются газообразные углеводороды, получившие название пиролизных газов. Сам процесс органического разложения древесных волокон под действием высокой температуры называется приролизом.

Дожигание продуктов окисления во вторичной камере на длительность горения топливной закладки не оказывает существенного влияния, однако существенно увеличивает общую эффективность работы котла на дровах. Это связано с тем, что при сгорании вторичных газов выделяется значительно больше тепловой энергии чем при интенсивном горении дров.

Энергозависимые установки длительного горения

Компоновка дровяных котлов длительного горения предполагает расположение основной топочной камеры непосредственно над зоной сжигания вторичных газов, а сообщение между ними осуществляется через специальные керамические форсунки, способные работать при температуре от 800 до 1000 0 С. Днище главного топливного отсека оборудовано специальной термостойкой постелью, чаще всего из шамотного кирпича или керамобетонных блоков.

Направленное движение воздуха (тяга) обеспечивается с помощью нагнетающего вентилятора, от частоты вращения которого зависит количество кислорода в рабочей зоне. На основании данных, полученных от температурного датчика, автоматическая система управления (АСУ) может увеличивать или уменьшать угловую скорость крыльчатки. К достоинствам такой схемы можно отнести высокую точность регулировки. Кроме этого, воздух, проходя через верхний топочный бункер, нагревается, что упрощает процесс воспламенения пиролизных углеводородов.

Интенсивность циркуляции теплоносителя в отопительном контуре регулируется насосом, который также подключается к АСУ. Если температура теплоносителя снижается, автоматически увеличивается подача воздуха.

Точность регулировки и экономичность энергозависимых дровяных котлов отопления длительного горения обеспечивают значительную экономию дров, что за весь отопительный сезон выливается значительную сумму. Однако не следует сбрасывать со счетов тот факт, что при отсутствии электропитания, такой котел становится бесполезной грудой металлолома, поскольку естественная тяга в таких конструкциях, как правило, не предусматривается.

Энергонезависимые дровяные котлы длительного горения

Несмотря на то что экономичность и производительность таких установок заметно ниже, чем установок оснащенных АСУ, они совершенно не зависят от наличия электроэнергии, что является их существенным плюсом. К недостаткам таких систем относится, прежде всего, сложность настройки.

У такого котла на дровах регулировка подачи кислорода производится открытием специальной заслонки, имеющей кинематическую связь с биметаллическим терморегулятором, расположенным на верхней крышке изделия.

После розжига дровяной закладки и получения устойчивого горения заслонку приводят в рабочее положение, уменьшая тем самым количество воздуха в первичной камере сгорания и обеспечивая оптимальные условия для химико-термического окисления древесного горючего. Горячие пиролизные газы, под действием естественной тяги, поступают в верхнюю камеру сгорания, где смешиваются с разогретым вторичным воздухом, вследствие чего воспламеняются.

Циркулирующий в водяной рубашке теплоноситель быстро нагревается за счет контакта с горячими стенками камеры сгорания. Высокую производительность таких конструкций обеспечивает большая площадь теплообменника.

Отопительные котлы на дровах обратного горения

Главной особенностью таких устройств является то, что процесс первичного сжигания происходит в направлении от верхних слоев к нижним.

Конструкция представляет собой вертикально расположенный цилиндр со штоком и прижимным диском, обеспечивающим равномерное распределение воздуха по всей поверхности горения.

Образовавшиеся в результате пиролиза газы поступают в верхнюю часть корпуса, где смешиваются с предварительно разогретым вторичным воздухом и воспламеняются. Раскаленная боковая поверхность непосредственно контактирует с теплоносителем, поступающим в контур отопления через выходной патрубок. Для большей эффективности, прибор может быть установлен в защитный кожух, а образовавшаяся полость заполнена пенополиуретаном или другим негорючим теплоизолятором.

Достоинства и недостатки дровяных котлов длительного горения

Если в качестве источника тепловой энергии для отопительной системы дома выбирается котел длительного горения на дровах, целесообразно внимательно изучить его плюсы и минусы.

К достоинствам агрегатов относятся:

  • Доступность и относительно невысокая цена дров;
  • Для монтажа не потребуется обивать пороги газового департамента, получать разрешения, предоставлять проект и т.д.;
  • Широкий ассортимент агрегатов, представленный на отечественном рынке, позволяет без особых усилий подобрать модель необходимой мощности и комплектации;
  • Подключение изделия к отопительному контуру не требует никаких специальных знаний и большого опыта работы;
  • Техническое обслуживание котлов на дровах, как правило, сводится к удалению продуктов сгорания из зольного ящика;
  • При правильной настройке происходит практически полное сгорание древесины, что предотвращает выброс в атмосферу опасных для здоровья химических соединений.

Для объективной оценки твердотопливных тепловых генераторов необходимо отметить и их существенные недостатки, к которым относятся:

  • КПД котла длительного горения, в среднем, на 10–15% ниже чем у газовых и электрических агрегатов;
  • Высокие требования к качеству топлива: повышение влажности дров на 5–10% приводит к снижению производительности на 15–20%;
  • Необходимость оборудования вентилируемого складского помещения для хранения дров;
  • Даже длительное горение одной закладки не отменяет необходимость периодической загрузки топочной камеры.

Из приведенных выше достоинств и недостатков вытекают основные правила использования твердотопливного оборудования.

Особенности эксплуатации котла на дровах

Большое влияние на производительность и экономичность работы отопительных котлов оказывает продолжительность горения одной закладки топлива.

Как добиться длительного горения дров

Максимальную продолжительность горения котла обеспечивают дрова, соответствующие следующим требованиям:

  • Влажность древесины не должна превышать 20–25%, высокая влажность неизбежно приведет к отложениям дегтя на внутренней поверхности топки и дымохода;
  • Длина поленьев зависит от размеров камеры сгорания, оптимальный вариант – использовать заготовки длиной 35–40 см;
  • Твердость древесины должна быть максимальной, поскольку длительность горения твердых пород заметно больше чем у хвойных и фруктовых деревьев.

Ниже приведена теплотворность наиболее распространенных пород древесины:

Теплотворность при влажности 20%, кВт/м 3

Теплотворность при влажности 50%, кВт/м 3

Порядок производства котла длительного горения в домашних условиях

Твёрдое топливо (уголь, древесина, торф) — самый доступный и экономичный горючий материал. С его помощью можно дёшево обогреть помещение, но классические печки требуют постоянного добавления дров, что не очень удобно. Поэтому многие владельцы частных домов устанавливают твердотопливный котел длительного горения своими руками. Смонтировать прибор несложно, финансовые затраты минимальны и разрешения от надзирающих служб не требуется.

Принцип работы

Такой котел — это своего рода усовершенствованная твердотопливная печка, которая способна качественно отапливать не только частный дом, но и большие производственные помещения.

Он представляет собой конструкцию с водяной рубашкой, работающую путем замедленного сгорания топлива и обладающую высокой степенью теплоотдачи.

Агрегат состоит из объемной топки, в которой имеется небольшой участок воспламенения. Топливо вносится один раз в 15-20 часов. Отрегулированный поток воздуха, который подается сверху, воздействует на интенсивное горение и плавно переводит его в тление.

Теплый воздух поступает в теплообменник и нагревает воду, а отработанный газ уходит в дымоход. Именно поэтому самодельный твердотопливный котел длительного горения может работать практически непрерывно.

В данном видео рассмотрим производство котлов длительного горения:

Разновидности котлов

Отопительная конструкция, работающая на дровах, является отличной альтернативой газовому агрегату. Можно отметить несколько достоинств таких установок:

  1. Высокая эффективность. Процесс длительного горения обеспечивает высокий КПД, который может достигать 90%.
  2. Экологичность. В процессе сгорания выделяется минимальное количество углекислого газа.
  3. Длительная работа. Большая топка и мощный нагнетающий вентилятор позволяет котлу беспрерывно функционировать на протяжении 7 суток.
  4. Экономичность. Устройство может работать на любом виде твердого топлива при минимальном его расходе.

Современный рынок предлагает большой выбор отопительных котлов. Но все конструкции замедленного горения можно разделить на три вида:

Классические модели могут работать от дров, брикетов и угля. Они оборудованы небольшой топкой, что значительно сокращает время сгорания одной дровяной закладки. Чтобы устройство функционировало сутки, придется вносить топливо около пяти раз. К достоинствам можно отнести низкую стоимость.

Шахтные агрегаты имеют объёмный бункер и довольно широкий загрузочный проём. Для разогрева используют сыпучий материал. Прибор оборудован автоматическим управлением. Длительность работы зависит от того, сколько загружено топлива, но не дольше суток. КПД составляет примерно 70-75%.

Пиролизные установки функционируют до полного выгорания топлива. Обогрев осуществляется за счет сжигания древесных газов, которые выделяются во время медленного тления. Плюсы конструкций — высокая эффективность и быстрый нагрев. Показатель КПД достигает 85%.

Схема и чертежи

Котел длительного горения на твёрдом топливе устроен очень просто. Для его изготовления понадобится цельная труба, бочка или использованные баллоны из-под газа толщиной от 5 мм. В таком случае металл будет выгорать гораздо меньше, а значит, работа прибора будет более длительной и бесперебойной. Высота конструкции должна составлять от 800 до 100 мм, от нее будет зависеть объём загружаемого топлива.

Читайте также:  Как уменьшить шум вытяжки на кухне

Все отопительные приборы имеют три элемента:

  • загрузочный бункер — это ёмкость, куда закладывается топливо;
  • топочная камера — место, в котором тлеют дрова и происходит генерация газов;
  • зона полного сгорания — закрытый участок, где перерабатываются древесные газы, скапливается угольная зола и отводится дым.

Топка разграничена распределителем воздуха. Сделать его можно из обычного металлического круга толщиной в 5 мм. В центре необходимо проделать отверстие для трубы, которая будет обеспечивать зону горения кислородом. Диаметр и размер распределительного диска должны быть меньше, чем корпус агрегата.

Раньше в основном использовались шахтные агрегаты

Воздух поступает в нагревательную трубу через верхнюю заслонку, а отработанный газ выходит через дымоход, который закреплен в верху конструкции. В нижней части расположена дверца, через неё легко и быстро можно убрать всю накопившуюся золу и пепел.

В построенном своими руками котле долгого горения топливный материал сжигается полностью, поэтому чистить печь часто не придётся. Такие устройства оборудуются точками подачи и отвода воды, на них устанавливаются термометр и регулятор тяги.

Теплоноситель в водяном корпусе подогревается двумя способами:

  1. В первом варианте нужно изготовить выносной бак, внутрь которого помещают трубу. В таком случае отработанный газ, проходя через дымоход, будет подогревать воду.
  2. Во втором трубу теплообменника пропускают уже через камеру сгорания, затем подключают к ней змеевик, который необходимо расположить в накопительном баке. Этот способ обеспечивает большую эффективность, но смонтировать его гораздо сложнее.

Как видно, котел устроен достаточно просто. Поняв принцип работы устройства, подготовив чертёж и инструменты, можно приступать к монтажу.

Руководство по изготовлению

Весь материал, который понадобится во время работы, можно приобрести в строительном магазине или воспользоваться тем, что имеется на собственном участке.

На начальном этапе стоит тщательно изучить чертёж и рассчитать возможные затраты.

Чтобы изготовить котел длительного горения на угле своими руками, необходимо подготовить:

  • металлическую трубу с толстыми стенами диаметром 300-400 мм;
  • стальной лист толщиной 4 мм;
  • две трубы из металла: одну FE 60 мм, другую FE 100 мм;
  • арматуру;
  • нагнетающий вентилятор;
  • сварочный аппарат;
  • шлифовальную машинку.

Все действия выполняют строго по схеме:

  1. В самом начале с помощью шлифовальной машинки разрезают трубу на части (причем одна из них должна быть не меньше метра в длину) и выравнивают края. Затем на одну из сторон приваривают дно, которое вырезают из подготовленного стального листа. Прикрепляют к конструкции ножки, изготовленные из арматурных прутьев.
  2. Затем берут лист стали и вырезают в нем круг. Его диаметр должен быть меньше, чем корпусный. В самом центре просверливают отверстие. К одной из сторон приваривают сварочным аппаратом крыльчатку и делают специальные лопасти, их ширина должна составлять 50 мм. Так получится нижняя часть распределителя.
  3. Далее занимаются верхней стороной: сюда приваривают еще одну трубу (FE 60 мм), а на самом верху устанавливают заслонку, которая будет служить регулятором подачи воздуха.
  4. На отопительном котле снизу вырезают квадратное отверстие, устанавливают дверцу.
  5. На кожухе проделывают круглый проем, приваривают муфту с резьбой, а уже на нее прикрепляют готовую дымоходную трубу.

В самом конце изготавливают специальную крышку, посередине делают проем и вставляют туда распределительную трубу. Собственно, агрегат считается готовым. Как видно из мастер-класса, котлы вполне реально смонтировать самостоятельно.

Шахтный котел длительного горения – делаем своими руками по инструкции и чертежам

Для водяного отопления частного дома разработано много конструкций отопительных приборов. Своей эффективностью и непритязательностью в обслуживании выделяются шахтные котлы. Их стоимость довольно высокая, поэтому многие умельцы повторяют в домашних условиях заводские модели или изготовляют по собственному проекту.

Шахтный котел длительного горения отличается от других продолжительностью горения и особенностями устройства. Часто подбрасывать топливо не требуется, он имеет топливную камеру большого объема, горение медленное. Разработано два вида шахтных котлов: с обычным горением и пиролизный. Каждый имеет сходное устройство из двух камер: в одной сжигается топливо, во второй устроен теплообменник.

Шахтный котел с обычным сгоранием более простой по устройству. Половину всего объема занимает топка высотой почти на весь агрегат, но небольшой ширины и глубины. Сбоку или сверху находится люк для загрузки топлива. Топочное отделение при взгляде сверху внутрь напоминает шахту, отсюда такое название. Под топочной камерой находится зольник, отделенный от нее колосником. Через зольниковую дверку открывается доступ не только к нему, но и к топке. Шибером, расположенным под дверкой, регулируется поступление воздуха.

Шахтный котел не требует особого контроля за счет своей длительности горения

Вторая важная часть – камера с теплообменником, наполненным водой или, если котел не используется для водяного отопления, жаротрубный. Газы поступают в нее из топливника через отверстие и выходят через дымоход, попутно нагревая теплообменник. Из него вода по трубам поступает в систему или горячий воздух прогревает помещение.

Пиролизный котел шахтного типа имеет схожую конструкцию, но изготавливается с некоторыми дополнительными элементами:

  1. 1. Камерами, в которых сгорает и догорает угарный газ. Располагаются снизу теплообменного пространства, стенки обложены шамотным кирпичом.
  2. 2. Несколько труб с большим количеством маленьких дырочек. Через них подается воздух для камер сгорания и догорания.
  3. 3. Вверху у стенки расположены задвижки для разделения двух камер.

Принцип действия пиролизного котла несколько другой. При топке ограничивают поступление воздуха, медленное горение вызывает образование большого количества газов, которые поступают в дополнительные камеры и сгорают. В котлах сжигают любое твердое топливо: уголь, дрова, пеллеты. Одной закладки угля хватает для пяти суток, дров – не более тридцати часов. За счет полного сгорания такие котлы обладают высоким КПД – до 90%.

Предлагаемая конструкция имеет мощность 22 кВт, КПД 75%. Работает на дровах 10 часов без догрузки, на угле – сутки. Топка имеет объем 83 литра до нижнего края загрузочного отверстия. Котел оборудуется автоматикой польского производства: блоком управления с термодатчиком KG Elektronik SP-05 и вентилятором DP-02. Общий вид показан на чертеже.

Работает устройство следующим образом:

  1. 1. В топливник загружаются дрова и поджигаются. Дверцы закрываются герметично.
  2. 2. На блоке управления выставляется требуемая температура нагрева, не менее 50°. Нажимается кнопка блока и вентилятор начинает нагнетать воздух.
  3. 3. Когда достигается выставленная температура, прекращается подача воздуха вентилятором. Дрова медленно тлеют, тепла дают очень мало.
  4. 4. Через некоторое время температура падает. Вентилятор опять включается и продолжается горение.

Электронный блок регулирует процесс горения, который происходит при максимальной эффективности. Тление практически отсутствует, применяются режимы интенсивного горения и ожидания.

На следующем рисунке показан вид изнутри.

Твердое топливо сжигается по классической схеме: тепло напрямую передается на стенки водяной рубашки и свод бака. В него вмонтирован теплообменник, забирающий тепло от газов. В топку черех воздуховод снизу подается подогретый воздух. Топливо, загруженное в больших количествах, обеспечивает продолжительное время работы котла. В ожидании, когда отключается вентилятор, воздух полностью перекрывается гравитационной заслонкой, срабатывающей от автоматики, естественная тяга перекрывается.

Чертеж демонстрирует заднюю часть с жаротрубным теплообменником.

При сборке своими руками пользуемся чертежами, придерживаемся указанных размеров. Последовательность следующая:

  1. 1. Вырезаем из 4-миллиметрового металла корпус: днище, боковые стенки, крышку, дверные проемы. Все прихватывается к днищу, которое выпускается в стороны, как на чертеже. Внутри сваркой закрепляем уголки, которые послужат полочкой для колосника.
  2. 2. Стыки тщательно провариваем и приступаем к водяной рубашке из металла 3 мм. Она отступает от стенок корпуса 20 мм и, чтобы установить ее, привариваем на корпус стальные полосы. К ним привариваем обшивку.
  3. 3. Установка жаровых труб сверху котла. Прорезаем отверстия в тыльной и передней стенках, вставляем несколько труб, завариваем на торцах.
  4. 4. Вырезаем дверцы, привариваем изнутри две полосы, между ними укладываем асбест для уплотнения. Колосники размером 360×460 мм нарезаем из уголков и привариваем к полочкам наружным углом.
  5. 5. В стенки бака врезаем штуцеры на подающий и обратный трубопроводы, патрубок дымового канала. Ввариваем воздуховод из профильной трубы 40×60 мм. К нему через фланец будет крепиться вентилятор. Воздушный вход осуществляем через заднюю стенку.
  6. 6. Привариваем дверные петли и закладки для крепления декоративного каркаса. Бак котла обертываем базальтовым утеплителем, закрепляем шнуром. Крепим каркас саморезами к закладкам, устанавливаем дверцы.

Результат сборки твердотопливного котла длительного горения

На воздуховод устанавливаем вентилятор, электронный блок сверху котла, а датчик прячем под утеплитель.

Котлы с дополнительными камерами для полного сжигания газов, образующихся в процессе топки, эффективнее классических котлов длительного горения. Газы выделяются при высокой температуре и, благодаря особому устройству котла, полностью сгорают, давая дополнительное тепло. Дрова используются только очень сухие, на мокром топливе система не работает. Использование дровянных пеллет позволяет автоматизировать их подачу.

Приступая к изготовлению отопительного котла, следует тщательно изучить схему, понять работу, ознакомиться с рабочими чертежами. В любую конструкцию можно внести некоторые изменения, которые не касаются принципиального устройства. Изменения связаны, как правило, с внешними размерами, подключением и вызываются конкретными условиями. Предлагаем чертежи пиролизного котла мощностью 40 кВт, который можно взять за основу для самостоятельного изготовления.

Читайте также:  Технология заливки бетонных дорожек

На схеме обозначены: A – контроллер; B – загрузочная дверца; C – зольник; D – дымоотсос; E – место установки датчика; F – патрубок для установки предохранительного клапана; G – труба горячей воды; H – защитный теплообменник – холодная вода; K – теплообменник – горячая вода; L – обратка; M – расширитель.

Чтобы сделать котел, понадобится:

  • листовой металл толщиной 4 мм;
  • труба толстостенная диаметром 32 мм, 57 мм, 159 мм;
  • профильная труба 30×60 мм и 40×80 мм;
  • электронный блок управления, вентилятор.

Количество материалов рассчитываем исходя из конкретных размеров изделия. Для большей наглядности рассмотрите вид корпуса пиролизного котла изнутри.

При первом пробном запуске определяем КПД конструкции, легче всего это делается по дыму: если не чувствуется запах угарного газа, КПД высокий. Вместо водяного контура иногда используют котел с воздушным обогревом. Такая система выгодна для дач, где хозяева бывают наездами, и воде в системе отопления грозит размораживание. Горячий воздух подается по трубам, а поступает самотеком от пола. Устанавливаем шахтный котел на прочном бетонном фундаменте.

Облегчит и удешевит создание шахтного котла с нижним горением применение кирпича. Из металла делаем только теплообменник вертикального типа. Его можно изготовить

  • из листового материала;
  • из листов металла с врезкой труб;
  • только из труб.

Наибольшая эффективность чисто трубного теплообменника, но он и самый трудный в изготовлении. Внешний вид показан на рисунке, размеры подбираются изготовителем.

На прочном бетонном фундаменте выкладываем поддувальную камеру, устанавливаем колосник. Ставим теплообменник, делаем вокруг него кладку стенок из качественного кирпича. При кладке устанавливаем две дверки. Нижняя дверца ставится так, чтобы можно было поджечь топливо и очистить топку и поддувало от золы. Можно установить две отдельные дверки вместо одной большой. Верхняя дверка служит для загрузки дров, угля, ее можно расположить на лицевой части котла, а можно сверху в виде люка.

На рисунке внизу показан общий вид шахтного котла со стенками из кирпича.

Несколько замечаний по кладке кирпичных стен котла и монтажу. Достаточной будет толщина облицовки в полкирпича. Теплообменник выставляем, чтобы выход горячей воды оказался в самой высокой точке. Это предотвратит создание воздушных пробок, улучшит циркуляцию воды. Кладка проводится с перевязкой швов, поднимается на 2–3 см выше обменника. Дымовую трубу выкладываем из кирпича или устанавливаем из металла.

Как сделать твердотопливный котел длительного горения своими руками: инструкция, чертеж, схема

Котлом длительного горения называется усовершенствованный вид твердотопливных котлов. Такие модели выпускаются для широкого спектра потребителей, и используются с целью отопления помещений разного назначения.

Их основой является принцип экономичного и длительного сжигания какого-либо твердого вида топлива: угля, дров, брикетов из древесины.

В случае применения угля, одной закладки будет вполне достаточно для того, чтобы аппарат мог функционировать на протяжении пяти суток. А вот устройства, работающие на дровах, заметно уступают угольным, ведь самая большая длительность горения составляет примерно тридцать часов.

Преимущества и виды котлов длительного горения

У твердотопливных котлов долгого горения есть несколько основных преимуществ:

  1. Достаточно высокоэффективное сжигание используемого топлива, а КПД составляет примерно 90%;
  2. Топка для закладки топлива имеет большие размеры;
  3. В окружающую среду выбрасывается небольшое количество углекислого газа;
  4. В преимущественном количестве моделей устроена электронная автоматика;
  5. Есть вентилятор подачи воздуха;
  6. Топливо потребляется в экономичном количестве.

Данные котлы представляют собой альтернативу отоплению при помощи газа. Отопительный котел длительного горения или ТТ котел считается практичным и отличается простотой в использовании.

Собираем осушитель воздуха своими руками: схема и принцип работы.

Зачем нужен дренаж на участке? Как обустроить дренажную систему вокруг дома своими руками.

Кроме того, для него характерен сравнительно длительный срок эксплуатации. К тому же это лучшие модели по таким показателям, как экологичность с экономичностью и количество потребляемого топлива.

На сегодняшний день на рынке производители представляют три разновидности:

Пиролизный

Твердотопливные пиролизные котлы сверхдлительного горения работают по принципу сжигания древесного газа, что выделяется при тлении дров. Их отличительной характеристикой является пламя, напоминающее пламя либо паяльной лампы, либо газовой горелки. В процессе горения температура внутри нижней камеры составляет около 12000 С.

Благодаря тому, что сгорание происходит в направлении сверху вниз, а главный теплообменник устроен в нижней части, осуществляется наиболее эффективная теплопередача, а также нагрев самого теплоносителя.

Основное преимущество заключается в том, что на одной загрузке аппарат работает до полного выгорания топлива. Прибор функционирует по принципу пиролизного сжигания, при котором недостаточное количество кислорода и высокая температура приводит к разложению дерева на летучее вещество, вызывающее горение.

К преимуществам пиролизного типа относятся:

  1. Высокий КПД, составляющий около 85%
  2. Загрузочный люк больших размеров, что дает возможность легко чистить камеру сгорания
  3. Для изготовления теплообменника используется толстый лист высококачественной стали
  4. Мощный вентилятор
  5. Электронной системой управляют благодаря циркуляционному насосу
  6. Могут применяться для отопления промышленных помещений

Классический отопительный

Модели классических твердотопливных котлов имеют топку с увеличенным объемом, поэтому продолжительность сгорания так же увеличена. Они работают на:

  • длиннопламенном или буром угле;
  • брикетах из древесины;
  • дровах.

Такие котлы отличаются относительно малым КПД и достаточно коротким периодом работы на одной закладке топлива. Преимуществом аппаратов данного вида можно назвать достаточно низкую цену — от 30000 рублей.

Советуем приобретать котел классической компоновки в качестве резервного, при использовании газового котла отопления.

Шахтный

Котлы длительного горения шахтного типа предназначаются для сжигания разнообразных сыпучих материалов. Вентилятор, подающий поток воздуха в топку, управляется с помощью микропроцессора, который автоматизирует и оптимизирует процесс сжигания. Они отличаются огромными размерами и весьма сложной конструкцией.

Есть несколько преимуществ:

  • Имеет уникальную конструкцию;
  • Есть загрузочная дверца с достаточно большим сечением и огромный бункер;
  • В качестве основного топлива может использоваться любой материал;
  • Температура выбросов не превышает норму.

Как быстро собрать надежный водопровод из металлопластика, подробности в нашей статье.

Принцип работы

Принцип работы твердотопливных котлов длительного горения заключается в сжигании того или иного вида топлива способом верхнего либо верхне-нижнего горения. При происхождении данного процесса происходит увеличение длительности горения топлива, а также количество выделяемых калорий тепла.

Главной отличительной особенностью считается использование камер с большими параметрами, в которые закладывается топливо. Кроме того, верхнее горение обеспечивает достижение хороших результатов при горении всего лишь одной закладки.

Схема внутреннего устройства и чертежи

В твердотопливном котле отсутствует специальный колосник с зольником, а внизу находится закрытый поддон. Таким образом, нельзя допустить горение топлива в нижней части топки. Последняя построена в форме цилиндра.

Поток воздуха подается сверху, после чего распределитель воздуха разделяет его по всему объему. Распределитель является подвижным – опускается и поднимается.

Верхняя часть топки предназначается для накопления продуктов сгорания и частичек золы. От зоны первичного сгорания они отделяются огромным металлическим диском. При входе в камеру есть автоматический регулятор тяги, представляющий собой прибор для определения температуры теплоносителя, по которой регулируется скорость истечения газа. В качестве теплообменника используется полностью весь корпус.

Кроме того, в конструкции есть места для подключения подаваемой воды, обратной воды, термометра, регулятора тяги. Надежность обеспечивается благодаря теплоизоляционной оболочке.

Чертежи пиролизного котла длительного горения с водяным контуром:

Инструкция по изготовлению пиролизного котла

В том случае, если нет денег на приобретение пиролизного котла, можно попытаться самостоятельно сделать подобный котел для твердого топлива. Для начала необходимо изучить чертежи данного оборудования. После того, как все расчеты будут сделаны, а тип горения установлен, следует приступить к работе.

Следует собрать все необходимое оборудование и материалы:

  1. Несколько листов нержавеющей стали;
  2. Труба с диаметром примерно 4 см;
  3. Сварочное оборудование;
  4. Арматура толщиной 2 см;
  5. Вентилятор, который будет подавать в камеру поток воздуха;
  6. Несколько кирпичей;
  7. Автоматическая система.

По чертежам отдельно создаются:

  • корпус;
  • воздухораспределитель;
  • дымоход;
  • дверца и крышка для верхней части корпуса.

Сначала следует вырезать трубу, длина которой будет около метра. Еще из одного металлического листа делается дно, а затем приваривается к трубе. Заодно к данной заготовке можно приварить и ножки, сделанные из швеллера.

Особое внимание следует уделить распределителю воздуха. Для этого из листового металла вырезается круг с диаметром меньшим на 20 мм от диаметра главной трубы, а посередине него просверливается отверстие 2 см. В нижней части распределителя горения необходимо приварить крыльчатку, имеющую лопасти из металла. Их ширина не должна превышать пять сантиметров.

К его верхней части прикрепляют трубу диаметром 60 мм и высотой чуть менее высоты самого котла. Сверху этой трубы крепится заслонка, предназначающаяся для регулирования объема кислорода.

Внизу заготовки нужно вырезать место для двери, через которую можно будет удалять накопившуюся золу. Затем к дверце приваривают задвижку и несколько петель. Сверху конструкции делают дымоход с диаметром 10 см. До полметра она должна находиться практически в горизонтальном положении, а затем переходить в специальный теплообменник.

Читайте также:  Какой плотности утеплитель должен быть для потолка

Делая крышку, надо позаботиться об отверстии, предназначающемся для крепления трубы распределителя. Необходимо, чтобы она плотно прилегала к корпусу камеры горения.

Видео по изготовлению твердотопливного котла своими руками:

Подключение и установка

Аппарат можно установить и подключить самостоятельно. Метод монтажа подбирается в зависимости от нескольких особенностей твердотопливного котла:

  • Наружные стенки топки могут сильно нагреваться даже если вокруг нее имеется водяная рубашка;
  • Самодельные изделия имеют одинарные стенки.

Затем между перекрытием и дымоходом оставляют пространство шириной не менее 25 сантиметров, которое заполняют базальтовой ватой и зашивают оцинковкой.

К тому же необходимо сделать правильный фундамент, ведь аппарат обладает большой массой, которая существенно увеличивается после закладки большого количества топлива. Обычно его делают из армированного бетона, заполняя щебнем. Потом к котлу присоединяют заранее подготовленный своими руками дымоход и подключают его к водяному контуру.

Схема подключения к водяному контуру:

Использование котла

Для твердотопливных котлов могут использоваться разные виды топлива:

  • каменный и бурый уголь;
  • антрацит;
  • древесинные брикеты с дровами;
  • горючие сланцы с торфом.

Для древесины характерен высокий выход летучих веществ при сгорании. Каменный уголь представляет собой наиболее популярное топливо. Горючие сланцы применяются для твердотопливного отопления сравнительно редко, что объясняется их высокой зольностью.

Сначала в топку необходимо загрузить выбранный вид топлива. Если для растопки используется каменный уголь, то пополнять его во время горения запрещается. Однако в случае использования древесины, в топку нужно добавлять дрова. Нельзя при этом широко открывать дверцы, чтобы не обжечься.

Лучше брать абсолютно сухое топливо, потому что влага может ухудшить его качества.

В аппарат любого вида топливо загружают только через дверь в верхней части оборудования.

Цены на котлы и стоимость изготовления

Сегодня на рынке представлен достаточно широкий ассортимент твердотопливных котлов длительного горения. Благодаря этому можно подобрать модель с наиболее подходящими характеристиками и по доступной цене. Так, минимальная стоимость котла составляет около 25000 рублей, а максимальная может превышать 50000 рублей.

Однако при недостаточном количестве средств можно заказать изготовление котла мастеру либо заняться этим самостоятельно. Последний вариант обойдется наиболее выгодным с экономичной точки зрения. Ведь материалы стоят сравнительно дешево, а схемы не представляют собой ничего сложного. Заготовки могут обойтись примерно в 10-15 тысяч рублей.

Схемы твердотопливных котлов

В нынешние времена мало кто из домовладельцев готов приобретать отопительную технику, не разобравшись досконально, за что он платит свои кровные. Это касается и твердотопливных котлов, чей ассортимент достаточно широк. Но одному человеку достаточно знать технические характеристики оборудования, а другому важно понять принцип работы того или иного теплогенератора. Представляем вашему вниманию существующие на данный момент схемы твердотопливных котлов с описанием их работы. Они могут различаться в деталях у разных изделий, но на общий принцип это не повлияет.

Классические твердотопливные котлы

Это самый распространенный вид отопительных установок, сжигающих твердое топливо, их еще называют котлами прямого горения. В силу простоты конструкции данные агрегаты – самые дешевые из всех и потому приобретаются домовладельцами чаще всего.

Также популярны они и среди мастеров – самодельщиков, оттого и чертежи по изготовлению традиционных теплогенераторов отыскать несложно. Агрегаты можно условно разделить на 2 типа:

  • энергонезависимые, работающие на естественной тяге дымохода;
  • наддувные, с принудительным нагнетанием воздуха.

Первые функционируют по принципу обычной печи, только «одетой» в водяную рубашку. Объемная топливная камера располагается над зольником, отделяемая от него колосниками. Воздух из помещения поступает в топку через заслонку в дверце зольника и колосниковую решетку. Его количество регулирует термостат с цепным приводом, ориентирующийся на температуру воды в рубашке котла и управляющий воздушной заслонкой механически. Для лучшего восприятия процесса ниже показана схема твердотопливного котла:

Дымовые газы, выделяющиеся в топке, проходят через жаровые трубы теплообменника, омываемые снаружи водой. В зависимости от конструкции отопителя, продукты горения могут совершить 2 или 3 хода по газоходам, интенсивно обмениваясь теплом с водяной рубашкой. Отдав свою теплоту, газы покидают агрегат посредством дымохода.

Примечание. В приведенной схеме теплогенератора жаровые трубы расположены горизонтально. Есть модели и с вертикальными газоходами, но решающего значения это не имеет.

Энергонезависимые твердотопливные агрегаты не могут похвастать высоким КПД, максимум – 70%. Длительность горения зависит от объема топливника и режима работы, хотя настоятельно рекомендуется использовать их совместно с теплоаккумулятором. Второй тип котлов – более продуктивный, их КПД достигает 75% за счет принудительной подачи воздуха вентилятором. Устройство такой установки хорошо отражает схема работы твердотопливного котла, представленная ниже:

Котлы длительного горения

Данные агрегаты по эффективности не лучше традиционных, их показатели примерно такие же: у атмосферных котлов – до 70%, у наддувных – до 75%. А вот продолжительность горения с одной закладки дров или угля у них и вправду увеличена. Это достигается благодаря следующим техническим решениям:

  • увеличенные размеры топливной камеры, куда вмещается вдвое больше дров, нежели в обычный котел;
  • способ сжигания нетрадиционный – сверху вниз.

Такие теплогенераторы имеют цилиндрическую форму, поскольку реализовать идею в прямоугольном корпусе вряд ли возможно. Топка наполняется дровами доверху, разжигается сверху, а затем на них с помощью телескопической трубы опускается груз с отверстием для прохода воздуха. По мере прогорания груз опускается, из-за чего воздух все время подается непосредственно в зону пламени. На иллюстрации ниже изображена схема твердотопливного котла длительного горения:

Воздух проходит по телескопической трубе тоже сверху вниз, побуждаемый естественной тягой дымохода либо нагнетаемый вентилятором. Конструкцией не предусмотрен теплообменник, процесс нагрева теплоносителя происходит напрямую, хотя дымовые газы тоже успевают отдать часть своего тепла. Благодаря описанному способу сжигания котел и система отопления могут работать с одной загрузки древесины до 12 часов, а угля – до 2 суток.

Пиролизные котлы

Принцип действия данных теплогенераторов основан на раздельном сжигании в двух камерах, сообщающихся между собой через форсунку из огнеупорного кирпича. В первичной камере, расположенной сверху, тлеют дрова при ограниченной подаче воздуха вентилятором. В результате происходит процесс пиролиза, иначе – газификации, при котором выделяется смесь горючих газов. Она перемещается во вторую камеру, где и дожигается при поступлении вторичного воздуха. Рабочая схема пиролизного котла, работающего на твердом топливе, выглядит следующим образом:

Дымовые газы из вторичной топки попадают в жаротрубный теплообменник в виде вертикальных газоходов, окруженных водяной рубашкой. Там они остывают, передавая тепло воде, и покидают котел через дымоходный патрубок. Производительностью вентилятора управляет электронный блок – контроллер, ориентируясь на показания датчиков давления и температуры.

В целом теплогенератор имеет неплохие показатели эффективности – порядка 80%, но при этом агрегат существенно дороже классического. Кроме того, котел показывает высокий КПД только при работе на сухих дровах, хотя это утверждение справедливо и для других твердотопливных агрегатов.

Котлы на пеллетах

Эта группа теплогенераторов – самая прогрессивная из всех, хотя и самая дорогая. Недешево обойдется как сам отопитель, так и его установка с подключением. Но пеллетные котлы стоят своих денег: они эффективны (КПД – до 85%), полностью автоматизированы и лишены инертности, присущей остальным твердотопливным «собратьям». Поскольку запаса топлива в бункере хватает на 3—7 дней работы, то их можно смело отнести к агрегатам продолжительного горения.

Конструктивно установки схожи с газовыми отопителями, поскольку снабжаются горелками двух типов: ретортной и факельной. На рисунке представлен чертеж твердотопливного котла длительного горения на пеллетах с разными типами горелок:

Организация теплопередачи здесь такая же, как и в других теплогенераторах, — с помощью жаротрубных теплообменников. Высокая эффективность достигается за счет другого: сухого качественного топлива и контролируемого автоматикой сжигания. Но если попадутся влажные либо рыхлые пеллеты, то и КПД агрегата резко снизится.

Для справки. По такому же принципу действуют и автоматические угольные котлы, только горелки в них бывают одного типа – ретортные.

Немного о контурах для ГВС

В силу своих особенностей любые твердотопливные отопители мало приспособлены для прямого нагрева воды на нужды ГВС. Тем не менее некоторые производители все же встраивают в свои изделия второй контур в виде змеевика. При этом схема двухконтурных твердотопливных котлов бывает разной, змеевик может располагаться внутри водяной рубашки и прогреваться от теплоносителя. В других моделях его помещают внутрь топливника либо над ним.

Оптимальный вариант – не помещать теплообменник внутрь дровяного теплогенератора, а готовить воду в бойлере косвенного нагрева, что будет служить одновременно и тепловым аккумулятором. Но приобрести подобное оборудование не всем под силу, поэтому пользователям все еще интересны двухконтурные агрегаты, хотя обеспечить все потребности в горячей воде они вряд ли смогут. Ниже представлена схема установки котла функцией подогрева воды для ГВС:

Заключение

Как видите, устройство и принцип работы теплового оборудования на твердом топливе может весьма различаться. Необходимо отметить, что для удобства схемы различных котлов представлены в порядке удорожания конструкции. Вам остается только обработать эту информацию и сделать для себя правильный выбор.

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector