Как сделать железный котел
Делаем твердотопливный котел своими руками
Несмотря на кажущуюся сложность, изготовление твердотопливного котла своими руками, вполне осуществимый проект, позволяющий сократить расходы на приобретение оборудования, практически вдвое. Потребуется правильно подобрать тип оборудования, конструкцию и выполнить все необходимые нюансы, связанные с производственным процессом.
При соблюдении рекомендаций, можно получить котел, практически не отличающийся теплотехническими характеристиками от модели, собранной в заводских условиях.
Выбираем тип изготавливаемого котла
Практически все самодельные котлы отопления на твердом топливе для частного дома, являются просто хорошей копией того оборудования, что выпускается на заводах отечественных и зарубежных производителей. Хотя полностью воссоздать технологический процесс без специального оборудования невозможно, при изготовлении используются схемы и чертежи уже готовых моделей.
При выборе типа котла, обращают внимание на КПД, требования, предъявляемые к качеству топлива и другие характеристики. Все популярные конструкции, делятся на два вида, по особенностям расположения топочной камеры.
Шахтный с вертикальной загрузкой
Такая конструкция, впервые стала использоваться в котлах длительного горения отечественных производителей. В устройстве шахтного оборудования имеются следующие особенности:
Шахтный твердотопливный котел работает по принципу длительного горения, с применением газогенерации или пиролиза. Изготовление модели данного типа трудоемко и требует проведения грамотных теплотехнических расчетов. На выходе, получается котел с КПД около 88%, неприхотливостью к качеству дров (допускается влажность до 42%).
Горизонтальный с боковой загрузкой
Конструкция с боковой загрузкой является классической и чаще всего, именно ее выбирают при самодельном изготовлении твердотопливного котла. По внутреннему устройству, модель напоминает обычную дровяную печь.
Самодельный твердотопливный отопительный котел с водяным контуром, использующий боковую загрузку, имеет следующие особенности:
Котлы с боковой загрузкой и горизонтальной топкой, имеют простую конструкцию, наиболее подходящую для самостоятельного производства.
Определяем тип горения топлива
Длительность горения топлива в самодельном твердотопливном котле, зависит от выбранной конструкции агрегата. Принято различать два основных используемых принципа работы:
При наличии необходимых инженерных навыков, возможно изготовить агрегат, способный проработать от одной закладки в течение нескольких суток.
Обычное классическое горение
Изготовление котла на твердом топливе с классическим горением своими руками, отличается простотой. Конструкция напоминает ту, что используется в дровяных печах и состоит из следующих частей:
В котлах, в качестве водяного контура, зачастую используется обычный змеевик. Особенностями внутреннего устройства классических твердотопливных котлов является:
Затраты на изготовление классического твердотопливного котла меньше, чем на производство пиролизной модели, практически вдвое.
Длительное горение с пиролизом
Сделать своими руками твердотопливный котел длительного горения возможно, но, для этого потребуется провести грамотные теплотехнические расчеты и подобрать подходящий чертеж. Процесс пиролиза невозможен без двух составляющих:
Чтобы обеспечить необходимые условия, устанавливается механический регулятор горения, а также, обкладывают камеру сгорания, шамотным кирпичом, для уменьшения теплопотерь. Подробные рекомендации относительно изготовления, находятся в статье «Изготовление пиролизного котла своими руками», расположенной на сайте.
Из какого металла лучше сделать котел
От выбора металла, зависит время эксплуатации котла. При производстве в заводских условиях, существуют строгие требования, относительно типа используемого материала для каждой части котла. Строгие требования предъявляются к составу металла, толщине стали и другим характеристикам.
Подобным нормам, должен соответствовать и материал, используемый при самостоятельном изготовлении агрегата. При выборе учитывают эксплуатационные особенности, термическое и механическое воздействие и многие другие аспекты. Для производства котла применяют сталь и чугун.
Чугун
Чугун имеет хорошие теплотехнические характеристики: устойчив к перегреву и выгоранию, долгое время сохраняет тепло. Срок эксплуатации котла, изготовленного из данного металла, составляет не менее 25 лет. Недостатком чугуна является подверженность к гидравлическим и механическим ударам, растрескивание нагретой поверхности при резком охлаждении.
Изготовление котла из чугуна в домашних условиях, невозможно. Теплообменник и другие части котла, производятся литьевым методом в плавильнях. Создать подобные условия и изготовить чугунные детали, нереально.
Сталь
В отличие от чугуна, сталь хорошо поддается обработке. Для производства, применяется металл, раскатанный в листы. Марки используемой стали, в зависимости от изготавливаемого узла:
Сталь удобна в обработке, но имеет недостатки, связанные с эксплуатацией:
Тип теплообменника самодельного котла
От того, как сконструирован теплообменник, зависит КПД и остальные теплотехнические характеристики котла: время прогревания помещения, возможность работы в режиме пиролиза и т.п. Устройство рассчитывается для максимальной аккумуляции вырабатываемого тепла с наименьшими теплопотерями и передачи энергии теплоносителю.
В котлах используется две базовых конструкции теплообменника, отличающихся показателями энергоэффективности. Традиционно, это «водяная рубашка» и змеевик.
Внешняя водяная рубашка
Если необходимо увеличить КПД, уменьшить вероятность перегрева теплоносителя, за счет более равномерного прогрева, используется теплообменник в виде водяной рубашки.
Принцип «рубашки» основан на том, что жидкая среда, буквально окружает всю топочную камеру. Независимо от интенсивности горения и степени горения огня, осуществляется нагрев теплоносителя. В моделях длительного горения пиролизного типа, теплообменник дополнительно окружает ломаный дымовой канал, что увеличивает КПД, приблизительно на 5%.
У данной конструкции есть свои недостатки:
При изготовлении в домашних условиях, теплообменник «водяная рубашка», требует больших материальных затрат и высокого качества проведения сварных работ. Некачественные сварочные швы, дадут течь уже через несколько недель эксплуатации и приведут к остановке агрегата.
Встроенный змеевик
В классических моделях котлов, в виде теплообменника, чаще всего используют обычную изогнутую трубку – змеевик. Нагрев осуществляется проточным способом. Теплоэффективность встроенного змеевика меньше чем у водяной рубашки.
Данное решение имеет следующие особенности:
Установка встроенного змеевика требует меньших материальных затрат. Водяной контур данного типа, проще в обслуживании, но имеет меньшую теплоэффективность.
Из чего лучше сделать колосники
В стальных котлах, традиционно используются металлические колосники. Сталь не лучшим образом реагирует на чрезмерный нагрев. Поэтому, после нескольких лет эксплуатации, решетку приходится менять. При усовершенствовании твердотопливного котла, стальные колосники часто заменяют на чугунные.
Преимуществ у данного решения несколько:
Колосники из чугуна, несколько увеличивают общий вес котла, что необходимо учитывать при выборе материала.
Материалы для внешней теплоизоляции котла
При сжигании твердого топлива, рабочая температура нагрева, достигает 550°С, у пиролизных агрегатов, превышает 600°С. Теплоизоляция котла, служит для обеспечения безопасности эксплуатации и снижения теплопотерь к минимуму.
При проведении изоляционных работ используют следующие материалы:
Правильная краска для покраски корпуса котла
Окрашивание корпуса выполняется порошковыми термостойкими красками. Главными требованиями, предъявляемыми к ЛКМ, являются:
Современные лакокрасочные материалы, способны выдерживать прямое воздействие огня без потери защитных свойств. При выборе, ориентируются на порошковые краски, прямо предназначенные для окрашивания котлов.
Изготовление твердотопливного котла требует тщательного планирования и теплотехнических расчетов, использования грамотных чертежей, а также, правильного подбора комплектующих и расходных материалов. При соблюдении рекомендаций, у котла, изготовленного своими руками, будут хорошие теплотехнические характеристики и параметры.
Самодельные котлы для отопления частного дома: рекомендации по изготовлению
Порядок проверки и запуска прибора
Запускать самодельный котел можно после заполнения системы теплоносителем и стравливания воздуха
Самодельный котел запускает только при заполнении системы водой, осмотра проводки и соединений. При наличии принудительной циркуляции для равномерного прогревания теплоносителя устанавливается насос. В системах с естественной циркуляцией на участке выхода на обратку делают небольшой уклон. Пережатые или порванные кабели электролинии заменяют или повторно изолируют, чтобы ТЭН не вышел из строя. Для защиты от колебаний напряжения монтируют УЗО.
Отопительный агрегат очищают от пыли и грязи, а затем окрашивают жаростойким средством. Перед нанесением краски требуется отшлифовать и загрунтовать поверхность. Покрытие наносится в 2 слоя.
Воду подают в коммуникации так, чтобы не было пробок воздуха. Для контроля завоздушивания пользуются краниками на радиаторах. Далее включают котел в сеть, ожидают прогрева. Температуру воды проверяют мультиметром.
Принцип действия и преимущества
Практика использования твердотопливных установок с водяным контуром показывает, что самым простым и приемлемым вариантом является изготовление и применение для отопления дома классических самодельных устройств прямого горения на дровах.
Самодельные твердотопливные установки для обогрева частного дома – хорошая альтернатива дорогостоящему газовому и электрическому оборудованию
Преимущества самодельной установки
Помимо экономии средств, выбор в пользу самодельной установки имеет и другие преимущества:
Правильно обустроенная отопительная система, практичный, надежный и экономичный котел, изготовленный собственноручно, на долгие годы обеспечат комфорт и уют в вашем доме
Принцип действия базового отопительного агрегата
Принцип действия простой: дрова закладываются в топку, поджигаются и горят при естественной тяге дымохода. Тепло отдается водяной рубашке и теплообменнику. Интенсивность горения регулируется при помощи дверцы зольника, в народе называемого поддувалом. Количество воздуха, поступающего через колосниковую решетку в топку, дозируется открыванием этой самой дверцы. Схема работы теплообменника такова: сквозь дымогарные трубы проходят дымовые газы высокой температуры, отдающие тепло омывающей их воде. Классическая базовая конструкция отличается:
Объем камеры сгорания определяется методом расчета под свои условия или на основании готового расчета по мощности агрегата, отапливаемой площади и т.д. Частью камеры сгорания является камера отвода горячих газов, через которую происходит их подача к дымоходу для дальнейшего выведения.
Схема устройства классического отопительного котла достаточно проста. Это наиболее доступный вариант для изготовления своими руками
Общие принципы и возможности реализации идеи
Любой котел, неважно будь то самодельный водяной котел отопления, либо самодельный котел отопления в печь, предусматривает наличие следующей конструкции: есть топливо, которое при сгорании отдает свое тепло теплообменнику, который затем нагревает теплоноситель (как правило, это обычная вода). Эффективность работы такой простой конструкции зависит от двух главных факторов:
Эффективность работы такой простой конструкции зависит от двух главных факторов:
Для того, чтобы собрать котел, необходимо учесть два важных нюанса:
Самодельные конвекторы
Для отопления своего жилища можно легко сделать конвектор своими руками используя подходящие материалы. Это может быть водяной конвектор. Идея состоит в том, что устанавливаются специальные оребренные трубы в контур отопления. Теплоноситель отдает тепло, а воздух быстро нагревается, благодаря оребрению, и конвекционными потоками обогревает помещение.
Электрический конвектор тоже легко создается своими руками. Достаточно сделать корпус с отверстиями для движения воздуха, а в нем поместить воздушный ТЭН. Главный недостаток такой конструкции — сушка воздуха.
Масляный радиатор имеет достаточно простую конструкцию и ее легко можно повторить своими руками.
Для корпуса обычно используют старые батареи, можно использовать газовый баллон, радиатор автомобиля и т. д. Все зависит от фантазии конструктора. Емкость нужно будет заполнить маслом, а нагревательные элементы (ТЭНы) вмонтировать в корпус. Масло можно использовать как трансформаторное, так и машинное. Обязательно нужно установить терморегулятор и выключатель.
Сложности при изготовлении, как сделать котел экономичнее
Правилами запрещено подведение газа в подвалы и цокольные этажи здания, поэтому хозяин должен выделить отдельное помещение в доме, соответствующее нормам, иначе установку агрегата не одобрят в службах.
Попытка сэкономить на автоматике отопительного оборудования приводит к перегреву системы отопления и даже разрыву трубопроводов.
Перегрев возникает также из-за отсутствия циркуляции. В этом случае, проверяют насос, фильтр и термостат перегрева.
Неверные подсчёты требуемой мощности приведут к тому, что получаемого от котла тепла будет не хватать для обогрева помещений.
Если при разогреве котла не поднимается давление, то может быть нарушена герметичность системы и нужно подтянуть соединения, после чего немного добавить давления.
Проблемы могут возникнуть, если при составлении проекта не учитывались особенности конкретного объекта: скачки напряжения в сети, низкое качество топлива, недостаточное давление газа, не организована правильная вентиляция или не выдержаны рекомендации по допустимым расстояниям от котла до другого оборудования и стен. При ремонте придётся провести модернизацию инженерных работ.
Принцип работы
По сути, традиционный твердотопливный котел работает как обычная печка. Здесь также есть топка, в которой горят дрова (уголь, пеллеты и другие виды твердого топлива). Выделяемая энергия нагревает теплоноситель, расположенный в емкости над камерой сгорания.
Нагрев теплоносителя в этой конструкции производится и от внутреннего блина, и от дымохода, который пронизывает насквозь емкость с водой. При этом корпус котла также нагревается, что создает аккумулирующий эффект, сдерживающий быстрое остывание при выключении агрегата.
Нагретый теплоноситель поднимается вверх и выходит через верхний патрубок в подающий контур системы отопления. Охлажденный теплоноситель поступает в котел через нижний патрубок, соединенный с обратным контуром.
Виды отопительных котлов
В первую очередь необходимо определиться, какой котел нужен для вашего дома. Это будет зависеть от того топлива, которое будет использовано для растопки. Отсюда и классификация:
Электрические
Любой из этих котлов можно изготовить своими руками. Самый простой из них – электрический. По сути, это бак, в который вмонтирован ТЭН. Из бака еще выходят два патрубка, соединяемые с контурами подачи и обратки. Нет ни дымохода, ни камеры сгорания, все просто.
всем хороши, но есть у них два недостатка. Первый: электроэнергия – самое дорогое топливо. Второй: при падении напряжения в сети (а это случается с завидным постоянством) котел перестает работать корректно. Снижается его мощность, падает температура теплоносителя.
Газовые
Конструкции остальных видов более сложные. И они все практически схожи между собой с некоторыми отличиями. Что касается газового котла, то для его установки потребуется разрешение газовой службы.
Представители этой организации могут такой отопительный агрегат не принять к установке. В первую очередь потребуют провести его опрессовку в своей лаборатории.
Котлы на жидком топливе
Эксплуатация этого варианта связана с большими трудностями. Во-первых, придется строить отдельно стоящий склад около дома, где будет храниться топливо. В нем все должно соответствовать требованиям пожарной безопасности.
Во-вторых, от склада до котельной придется тянуть трубопровод. Его обязательно утепляют. В-третьих, в котле этого типа устанавливается специальная горелка, которую надо отрегулировать. Сделать это не так просто в плане настройки.
Твердотопливные
Именно этот вид котлов сегодня своими руками чаще всего производят домашние мастера. Для небольших дач и коттеджей это оптимальный вариант. Тем более дрова на сегодняшний день самый дешевый вид топлива.
О том, как сделать котел, работающий на твердых видах топлива, для отопления дома и будем говорить ниже.
Особенности изготовления и выбор материалов
Кроме знаний, навыков, чертежей и схем, для изготовления отопительного оборудования необходимо запастись материалами и инструментами. Что необходимо для изготовления оборудования?
Материалы и инструменты для изготовления оборудования
Рекомендации по изготовлению оборудования
Самодельные котлы для отопления частного дома обычно изготавливаются из металла. В домашних условиях сделать чугунную топку почти невозможно, покупка новой обойдется дорого. Многие домовладельцы заказывают их мастерам, специализирующимся на изготовлении отопительного оборудования. Чтобы в будущем не столкнуться с дефектами в работе отопления, рекомендуется принимать участие в процессе. Закупка материалов и комплектующих, сборка котла отопления, установка и испытание готового устройства должны проходить в вашем присутствии.
Так как в камере сжигания твердотопливного устройства очень высокая температура, ее изготавливают из дорогостоящей легированной жаропрочной стали (нержавейки) 5 мм толщины. В целях экономии и упрощения сварочных работ вместо нержавейки нередко используются обычные толстые листы стали. Такие изделия недолговечны, а от температурных перепадов стальные стены могут деформироваться.
Надежная и эффективная самодельная твердотопливная установка обойдется дешевле заводской
Водяная рубашка изготавливается из обычного металла Ст 20 3 мм толщины. Такую сталь используют в производстве труб для горячей воды и пара. Поэтому для теплообменника подойдут дымогарные трубы диаметром 48—76 из этой же марки стали. Конструкция рубашки должна быть максимально жесткой. Это качество обеспечивается за счет приваривания к наружным стенкам топки ребер жесткости с шагом 120—150 мм. Внешние стенки резервуара также привариваются к ребрам.
Дверцы поддувала и топки должны быть двухслойными. Между металлическими слоями необходимо вложить теплоизоляционный слой из асбеста, базальтового волокна или их комбинации. Эти же материалы можно использовать для утепления корпуса. Петли на дверцах делаются регулируемыми, а притворы – герметизируются асбестовым шнуром. Чтобы не обжигать руки, запорные рукоятки оснащаются эбонитовыми или текстолитовыми насадками.
Виды котлов
Если с выбором водяного отопления в доме определиться легко из-за практического отсутствия конкурентов, то выбирать котёл не так-то просто. Существует несколько разновидностей таких агрегатов. Вот основные из них:
В данном видео рассмотрим отопление дома:
Кроме основного топлива, на конструкцию оборудования подобного типа сильно влияет способ циркуляции воды. Он может быть двух видов:
Виды котлов на дровах
Такие агрегаты бывают с автоматической и ручной загрузкой топлива. Второй тип оборудования работает на пеллетах. Их помещают в специальный бункер, дальше они подаются в топку. Котел способен работать в автоматическом режиме продолжительный период.
К устройству при желании подключают электрическое оборудование, что позволяет минимизировать участие людей в отопительном процессе. Приборы функционируют параллельно, при этом электрокотел поддерживает определенную температуру воды.
Существует альтернативный вариант – применение теплоаккумулятора. Он предполагает работу системы теплоснабжения в автоматическом режиме, при котором в течение дня в специальной емкости накапливается тепло, расходуемое в ночное время.
Дровяные агрегаты с ручной загрузкой бывают трех видов:
Преимущества и недостатки
У газового отопления имеются свои плюсы и минусы.
Газ – один из дешевых видов энергоносителей. Именно поэтому использование нагревателей на этом топливе стало популярным. К достоинствам использования оборудования на газу относят:
Недостатки у подобного оборудования также имеются:
Раскрой деталей и установка котла
Чтобы увеличить теплоотдачу, рекомендуется обложить самодельный котел огнеупорным кирпичом
Перед началом сборки самодельных дровяных котлов понадобится выполнить чертеж с учетом особенностей системы отопления для частного дома. Изделия имеют вид 2-х отсеков, расположенных «матрешкой». Внешний короб является камерой сгорания, внутренний – резервуаром для нагрева воды. Элементы между собой не сообщаются.
Подготовка деталей выполняется так:
Создание котла из трубы
Теплообменник из металлической трубы, соединенной сварными швами
Котел на дровах или угле выполняется из трубы и имеет П-образную форму. На верхней части находится штуцер, на нижней – обратка. Агрегат легко сделать, если соблюдать пошаговые рекомендации:
Выполнение электрической модели
Схема сборки ТЭНа своими руками
Электрокотел своими руками для отопления дома изготавливается с применением таких материалов и инструментов:
Алгоритм создания агрегата электрического типа состоит из следующих этапов:
Как подключить отопительное оборудование
Эффективность работы самодельного дровяного оборудования обеспечивается хорошей естественной тягой из дымохода. Чтобы рабочая тяга была достаточной, труба должна иметь высоту не менее 5 – 6 м, а диаметр патрубка в корпусе котла примерно 150 мм в диаметре. Для упрощения розжига в камере сжигания, в обход теплообменника, на наружной боковой стенке делается канал прямой тяги с рукояткой и заслонкой.
При эксплуатации немаловажная роль отводится правильной обвязке отопительного прибора. При работе гравитационной системы отопления, для которой нет необходимости в электричестве, проблем никаких не будет. И все же лучше, если при разгоне котла, во избежание образования конденсата на внутренних стенках топки, холодная вода из системы не попадет в рубашку.
Конденсат, смешиваясь с золой, оседает на поверхности и образует плохо счищающийся черный налет. Поэтому будет лучше, если на выходе теплоносителя из агрегата сделать байпас с трехходовым термостатическим клапаном, настроенным на 55 или 60 градусов. В таком случае циркуляция теплоносителя происходит по малому кругу, до температуры нагрева 60⁰. После этого термостат начнет добавлять из системы холодную воду.
Для предохранения оборудования, работающего с электрическим насосом, в водяную рубашку врезается предохранительный клапан
Если отопительная система в частном доме функционирует с насосом, то возникает опасность, что при отключении электричества котел закипит. Чтобы его защитить, нужно выполнить ряд мероприятий:
Разновидности котлов отопления
Для изготовления котла нужен опыт проведения сварочных работ
Ассортимент отопительных агрегатов позволяет подобрать установку по финансовым возможностям и личным предпочтениям владельцев
При выборе устройства целесообразно обращать внимание на тип топлива
Специфика твердотопливных моделей
В сельской местности или при желании сэкономить на топливе можно устанавливать дровяной, брикетный, угольный агрегат. В линейку твердотопливных моделей также входят котлы на опилках и коксе. Все устройства отличаются экологичностью и безопасностью. По принципу работы бывают:
При самостоятельном изготовлении модели на твердом топливе нужно организовать дымоход с качественной тяги, место под топливо.
Характеристики электрокотлов
Электрический котел можно сделать своими руками из старого газового баллона
Электрический тип отопителей отличается компактностью, бесшумной работой, доступной стоимостью. Изделия различаются по типу нагревающих элементов:
Особенности газовых устройств
Газовый отопитель можно подобрать по нескольким параметрам:
Котлы отопления на жидком топливе
В качестве жидкого топлива используется солярка, масло, бензин
Дизельный отопительный агрегат устанавливается на даче, в загородном или частном доме в соответствии с требованиями пожаробезопасности. Он находится в специальном помещении с качественной вентиляцией или мощной вытяжкой. Для хранения жидкого топлива используются специальные емкости. Преимущества жидкотопливных вариантов – высокие показатели мощности и производительности.
Изготовление корпуса
Итак, в первую очередь подготавливаются детали будущего агрегата. Из трубы 425 мм будет изготавливаться корпус отопительного прибора. Для небольшого отопительного котла высота в 1,0-1,2 м с учетом небольшого диаметра – это оптимальный вариант.
Режем трубу по этим размерам с помощью газового резака. Края обрабатываем болгаркой.
Отверстия для топки и поддувала
Теперь необходимо в корпусе вырезать два отверстия: под топку и для поддувала. Они должны быть прямоугольными. Для топки подойдет размер 20х10 см, для поддувала 20х3 см. Они располагаются один над другим, топочное отверстие выше.
Расстояние от края трубы до поддувала в пределах 5-7 см. Между отверстиями расстояние – 5 см. Края отверстия обрабатываются болгаркой. Вырезанный кусок стенки трубы для топки будет использован в качестве дверцы. Его края также зачищаются.
Отверстия для патрубков
С помощью резака вырезаются еще два отверстия под патрубки подачи и обратки диаметром 25 мм. Отверстия располагаются друг напротив друга. При этом отверстие обратки вырезают сбоку котла над топкой: от топочного отверстия на расстоянии 15 см.
На расстоянии 5 см только от верхнего края корпуса вырезается отверстие для подачи теплоносителя. Тут же к этим отверстиям можно приварить два сгона.
Принципы самостоятельного конструирования
Конструирование котла условно можно разбить на четыре части: теоретические расчеты, составление схемы будущего котла (или коррекция имеющейся схемы), приобретение необходимых компонентов и непосредственно сборка и налаживание.
Ключевым моментом в самостоятельном конструировании является расчет параметров будущего котла. По известным формулам, рассчитывается объём отапливаемого пространства в кубометрах. Следующим этапом будет расчет выходной мощности котла, независимо от типа топлива. При расчете мощности необходимо использовать поправочный коэффициент, учитывающий теплоизоляцию помещения.
Зная необходимую мощность можно определяться с типом топлива и соответственно с конструкцией котла.
Конкретные схемы и расчеты в статье не приводятся — это материал отдельной брошюры. Формат этого материала предусматривает лишь предварительное ознакомление и теоретическое обоснование для самостоятельного моделирования. Даётся общее направление поиска необходимой для конструирования справочной информации.