Схема твердотопливного котла: чертежи, размеры, как сделать устройство из кирпича своими руками

Читайте в новой статье 👆 ✅ какие есть особенности отопления твердотопливным котлом ☛ какие могут возникнуть проблемы при неправильной обвязке ⭐ какие основные схемы подключения оборудования. Подробнее ►►►

Конструкция и принцип работы твердотопливных котлов

Классический твердотопливный котёл представляет собой модульную конструкцию, собранную в одном корпусе.

20141209214448.jpg

Основные элементы конструкции:

1. Теплообменник является одной из важнейших деталей котла, с его помощью осуществляется передача тепловой энергии разогретого дымового газа непосредственно теплоносителю. Скорость прохождения газа регулируется дымососом. В среднем срок эксплуатации теплообменника составляет около 20 лет. Для изготовления может применяться сталь или чугун.

Стальной теплообменник обходится дешевле, однако быстрее изнашивается. Желательно поддерживать температуру теплоносителя не ниже 65° С, чтобы не допускать образования конденсата. К преимуществам стального теплообменника можно отнести его устойчивость к резким перепадам температур.

Чугунный теплообменник более долговечен, меньше подвержен образованию коррозии и требует поддержания температуры теплоносителя от 50° С и выше.

2. Топочная камера с дверцей предназначена для загрузки и сжигания топлива.

3. Колосниковая решётка должна иметь высокую теплокоррозийную устойчивость, для изготовления часто применяется сплав железа и графита (серый чугун). Решётка обеспечивает доступ воздуха для поддержания горения, равномерное распределение топлива, а также отсев несгоревших остатков в зольник.

4. Люк для прочистки верхних ходов.

5. Регулятор температуры может быть как механическим (регулятор тяги), так и автоматическим (микропроцессорный контроллер).

Для более комфортной и безопасной эксплуатации котла могут применяться дополнительные устройства: регулятор тяги, газовая горелка для розжига, термостатический клапан для предотвращения перегрева и другие.

Работа котла начинается с розжига, в процессе которого происходит быстрое повышение температуры с 30-35° С до 500-600° С за 5-10 минут. В это же время температура теплообменника возрастает до 40-70° С в зависимости от настроек системы. На следующем этапе температура в топке достигает 1000-1300° С в зависимости от применяемого топлива, а теплоноситель прогревается до рабочей температуры. На данном этапе важно не допустить превышения температуры 95° С, что достигается посредством регулировки поступления воздуха в камеру сгорания при помощи задвижки. На заключительном этапе топливо полностью прогорает, и образуются тлеющие угли, после чего происходит постепенное затухание и снижение температуры.

Большинство современных котлов оснащаются датчиком предназначенным для автоматического поддержания температуры в диапазоне от 65° С до 90° С. Датчик соединяется с заслонкой, которая регулирует доступ воздуха в топочную камеру для поддержания процесса горения.

Общие сведения

Из-за высокой стоимости дизельного топлива и электричества, а также дополнительных расходов на подключение газового оборудования во многих случаях выбор делают в сторону котла на твердом топливе. В результате получается обзавестись отопительной системой, на работу которой не влияет наличие или отсутствие внешних энергоносителей. Как правило, большая часть приборов данного типа не нуждаются в электрической энергии, или же потребляют ее в очень небольших количествах.

принцип работы котла длительного горения

Чаще всего твердотопливными котлами комплектуются индивидуальные системы отопления в отдаленных районах, испытывающих серьезные затруднения с подачей магистрального газа. Существуют целые области нашей страны, где в качестве основного обогревающего агрегата используются дровяные котлы.

Твердотопливные котлы

   Ни для кого не секрет, что частный дом – будь то дача или альтернатива квартире – требует внимания и содержания. Жизнь в частном доме всегда приятнее стен квартиры, расположенной в многоэтажном доме с общим двором, запахом города и прочими недостатками. Но в числе первых задач, которые возникают с самого начала и являются актуальными на протяжении всего периода эксплуатации дома – это его обогрев.

Твердотопливный котел - Фото 01

Твердотопливный котел — Фото 01

   Подбор системы отопления может оказаться гораздо сложнее, чем это кажется на первый взгляд. Необходимо правильно подойти к вопросу, учитывая индивидуальные особенности конкретного дома, изучив различные варианты и подводные камни. Сердцем такой системы является котел, с которого, собственно, и нужно начинать решение своего вопроса.

   Наиболее актуальным сегодня является решение с использованием твердотопливного котла. Приобретение такого вида оборудования является лучшим советом в ситуации с отоплением частного дома. Это оправдано рядом факторов, которые делают твердотопливный котел незаменимым агрегатом.

Вступление

В твердотопливном котле отопления в качестве источника тепловой энергии применяется твердое топливо: каменный уголь, древесина и ее отходы. Ориентировочная мощность твердотопливного котла рассчитывается из следующего принципа. Чтобы отопить 10 кв. метров утепленного дома с высотой потолка 3 метра нужен 1 киловатт мощности котла. Более точный расчет мощности котла отопления производится исходя из толщины стен, количества и размера окон в доме.

drovyanoe otoplenie doma

Преимущества и недостатки котлов на твёрдом топливе

Применение твердотопливных котлов в системах отопления и горячего водоснабжения имеет ряд преимуществ:1. Главным преимуществом котлов на твёрдом топливе является возможность их автономной работы. Работа котла не зависит от наличия электричества, газа или других внешних источников энергоснабжения, что позволяет эксплуатировать его в удалённых районах, а также использовать в качестве дублирующего источника тепла в случае отключения электроэнергии или возникновении проблем с подачей газа.

2. Применяемые виды топлива (уголь, торф, пеллеты и другие) обходятся намного дешевле использования газа, электроэнергии или дизельного топлива. Однако стоит учитывать дополнительные расходы на доставку, погрузочно-разгрузочные работы и хранение.

3. Максимальный КПД у стандартных котлов может достигать 84,9%.

4. Простое устройство котла существенно повышает его надёжность и продлевает срок службы.

5. Большинство моделей котлов может работать на разных видах топлива.

6. Стоимость твердотопливного котла ниже газового или электрического аналогичной мощности.

К недостаткам твердотопливных котлов можно отнести потребность в отдельном помещении для установки котла и хранения запасов топлива. Эксплуатация более трудоёмка, так как требует регулярной ручной загрузки топлива, вычистки золы и сажи.

Особенности конструкции

Для понимания принципа работы твердотопливного котла предлагается рассмотреть его конструкцию, в состав которой входит несколько элементов.

Топка

Это название применяется к камере, где происходит сгорания топлива. Обычно она выполняет также роль теплообменника. Конструкция топки состоит из портала для подачи топлива, зоны выведения продуктов сгорания, колосника, емкости для сбора золы и воздушного отверстия. Когда твердое топливо сгорает, это способствует нагреванию стенок топки. В дальнейшем тепловая энергия передается воде в специальной рубашке, которая окружает топку со всех сторон.

Устройство и принцип работы твердотопливного котла

Традиционные твердотопливные котлы работают по принципу прямого сжигания. В середине корпуса расположена камера сгорания, над ней располагается теплообменник. Нагретая в теплообменнике вода поступает в отопительную систему и обогревает помещение. Внизу корпуса находятся зольник для сгораемого  топлива и поддув.

Устройство твердотопливного котла

Виды твердотопливных котлов отопления

Разделим твердотопливные котлы отопления по следующим характеристикам:

  • По виду топлива;
  • По принципу сжигания топлива;
  • По зависимости от электричества.

Классические твердотопливные котлы

Стандартные твердотопливные котлы имеют предельно простую конструкцию, что обуславливает довольно низкую стоимость и простоту эксплуатации. Такие котлы имеют объёмное топочное отделение и неприхотливы к виду и качеству топлива. Полная энергонезависимость позволяет применять их в условиях отсутствующего или нестабильного электроснабжения.

Простота конструкции имеет и отрицательные стороны – сравнительно низкий КПД, необходимость частой загрузки топлива, механическая регулировка температуры теплоносителя, чувствительность к уровню влажности топлива и другие. Также требуется довольно частая очистка котла – накопление золы снижает производительность котла и может привести к перегреву и поломке. При эксплуатации таких котлов следует учитывать их большую инерционность – возможно только постепенное и относительно медленное снижение или повышение температуры, быстрый разогрев или выключение котла невозможны. Учитывая невысокую цену, такие котлы целесообразно применять в качестве запасного варианта на случай перебоев с поставками электроэнергии или газа.

Как правильно подключить прибор к отопительной сети

В описанной конструкции чаще используют принудительную схему обвязки посредством двух патрубков. Первый подключают к подающему контуру, а второй — к обратному.

Фото 11

Порядок действий выглядит следующим образом:

  • Оба патрубка обвязывают льняной паклей. Обмотку покрывают герметиком.
  • Сверху устанавливают уголок, прикручивают бочонок с ниппелем.
  • Все детали плотно стыкуют и подключают к крану, участки с резьбой обрабатывают герметиком.
  • Водяной контур подсоединяют к трубам для циркуляции теплоносителя посредством муфты и гайки.

Перед запуском отопительной системы выполняют тестовую проверку, чтобы убедиться в отсутствии протечек.

От теории к практике

Чаще желающие смастерить оборудование своими руками останавливают выбор на вертикальном твёрдотопливном котле. Процесс изготовления будет рассмотрен на примере твёрдотопливного котла для отопления дома площадью 100 м2. Эта система состоит из семи радиаторов и разводки системы водопровода.

Итак, делаем теплообменник:

Устройство и принцип работы твердотопливного котла

  1. изготавливаем вертикальные основания теплообменника. Для этого берём четыре профильные трубы длиной по 30 см каждая, которые будут располагаться со стороны камеры сгорания;
  2. в них газовым резаком делаем по четыре отверстия диаметром 5 см. Неровности убираем угловой шлифовальной машинкой (болгаркой). Должно получиться восемь отверстий;
  3. в трубах, которые будут находиться в задней части оборудования, проделываем четыре отверстия диаметром 40 мм и четыре диаметром 50 мм. Все они должны располагаться со стороны соединения с передними стойками. В результате должно получиться по восемь отверстий;
  4. в профильной трубе длиной 500 мм вырезаем отверстие для крепления патрубка, через который будет происходить вывод отработанной воды;
  5. в верхней части задней стойки делаем отверстие для подачи воды в систему.

После чего приступаем к сборке теплообменника. Вертикальные основания соединяются профильной трубой. Для этого её кладём на установленные перпендикулярно поверхности основания. Места соединения провариваем сваркой. Всю эту конструкцию с обратной стороны соединяем профильной трубой с отверстиями для отвода воды. В результате получаем переднюю стенку теплообменника.

Устройство и принцип работы твердотопливного котла

Далее вертикальные основания устанавливаем перпендикулярно, и свариваем четырьмя трубами круглого сечения. Получается задняя стенка теплообменника. Переднюю и заднюю стенки соединяем между собой. Для этого надо подвести продольные трубы к отверстиям и проварить их, а затем к конструкции привариваем патрубки для подачи и вывода воды. Стыки завариваем с использованием кусочков металла и проверяем прочность теплогенератора.

После проверки прочности сварки закрываем пробкой патрубок для отвода воды, а в отверстие для подвода заливаем воду. Проверяем герметичность сварочных соединений на видимые протечки.

Изготовление корпуса тоже потребует усилий. Для этого из листов жаропрочной стали вырезаем восемь стенок – 2 передние, 2 задние и 4 боковые. Площадь каждой из них должна быть 850 х 300 мм. Все замеры производим метровой линейкой, отрезаем материал болгаркой. После чего вырезаем две пластины размером 450 х 450 мм: одну для днища, другую для верхней плиты котла.

Устройство и принцип работы твердотопливного котла

Делаем два отверстия под дверки в передней стенке: первое — на уровне колосника для поджигания топлива и очистки камеры сгорания, а второе – немного выше по уровню для загрузки топлива. В работе используем дрель и болгарку. Из листа нарезаем рёбра жёсткости длиной 80 см.

Система дымоудаления

Принцип работы твердотопливного котла объясняет образование внутри топки значительного количества дыма. Для удаления продуктов горения используют теплоизолированные трубы, проложенные от котла за пределы дома.

5 Особенности монтажа

Прежде чем устанавливать дровяной котел, необходимо ознакомиться с инструкцией. Но в основном при монтажных работах нужно соблюдать следующие условия:

  • если оборудование имеет мощность более 50 кВт, то для него придется обустраивать отдельное помещение с минимальной площадью 8 м², а высота потолков должна быть не меньше 2,2 м;
  • в комнате предварительно монтируется принудительная вентиляция;
  • стандартный прибор с небольшой мощностью разрешается использовать в общей комнате, но с учетом наличия приточно-вытяжной системы вентиляции;
  • подвальное помещение, где находится отопительная установка, должно быть сухим и отапливаемым.

Перед тем как приступить к установке конструкции, нужно определиться с местоположением. Площадка должна быть ровной и комфортной для обслуживания. Также нужно обеспечить удобный доступ к узлу водоподготовки и фильтрации.

Дровяной котел устанавливают на абсолютно ровную поверхность из бетона или керамогранита. Стены вокруг оборудования предварительно покрывают негорючим материалом. Сами монтажные работы осуществляются при строгом соблюдении пожарных требований и с проведением обязательной качественной изоляции всех греющихся деталей.

Дата: 25 сентября 2020

Правила организации твердотопливного отопления

Основным отличием, которым обладает система отопления с твердотопливным котлом закрытого типа, является тип используемого топлива. В качестве энергоносителя применяют уголь, дрова, торф или топливные брикеты. Все они характеризуются большой энергоемкостью и как следствие – интенсивным выделением тепла.

Устройство и принцип работы твердотопливного котла

Для того чтобы сделать отопление твердотопливным котлом своими руками понадобится ознакомиться с правилам его организации. Они напрямую зависят от выбранной схемы, системы разводки труб и применяемого теплоносителя.

Характерной особенностью является правильный монтаж отопления с твердотопливным котлом. Источник тепловой энергии и топливо должны находиться в разных помещениях, и кроме правил установки соблюдаются меры безопасности эксплуатации отопления.

К основным правилам проектирования и практической реализации схемы систем отопления на твердотопливных котлах и печах являются следующие:

  • Использование негорючих материалов. При установке печи или котла пол, стены и потолок в области дымохода должны быть огнеупорными. Т.е. при возможном воздействии высоких температур эти материалы не должны самовозгораться или тлеть;
  • Стабилизация работы. Главной опасностью при функционировании твердотопливного котла для водяного отопления является перегрев воды в теплообменнике. Для предотвращения этого в котле или печи предусматривают возможность регулирования подачи воздуха, необходимого для поддержания процесса горения дров. Это может быть система задвижек, подключенных к механическому температурному регулятору;
  • Приточно-вытяжная вентиляция. Классическая схема монтажа отопления от твёрдотопливного котла предусматривает воздухообмен в помещении, где уставлено оборудования. При его работе в комнату будут неизбежно попадать продукты сгорания. Приточно-вытяжная вентиляция удалит их, тем самым предотвратив опасную для человека концентрацию СО2.

Устанавливать заводские или самодельные твердотопливные котлы отопления следует в отдельных котельных. Исключения составляют модели с небольшой мощностью, которые оборудованы варочной поверхностью. Но и в этом случае на кухне нужно обеспечить все меры безопасности.

Основные правила по обустройству котельных, в которых будут установлены двухконтурные твердотопливные котлы отопления, описаны в СНиП II-35-76. Перед монтажом оборудования нужно ознакомиться с этим документом.

Пеллетные котлы

Для работы таких котлов применяется специальный вид топлива – пеллеты. Пеллеты производятся в основном из отходов деревообрабатывающей промышленности методом прессования. Склеивание древесных частиц происходит без применения химических добавок: под воздействием температуры древесина выделяет лигнин, который и служит связующим веществом. При сгорании одной тонны пеллет выделяется 3500 кВт/ч тепловой энергии, что в полтора раза больше, чем в процессе сгорания аналогичного количества дров или древесной щепы. Влажность составляет всего 8-12%. Пеллеты представляют собой сыпучий гранулированный материал, что существенно облегчает процесс траспортировки и хранения и являются экологически чистым продуктом, не выделяя в процессе горения токсических веществ.
20141209214327.jpg

Конструктивной особенностью пеллетных котлов является обязательное наличие ёмкости (загрузочного бункера) для хранения и подачи пелет в камеру сгорания посредством шнекового механизма. При этом время непрерывной работы котла зависит исключительно от объёма бункера и составляет в среднем от 3-7 суток.

В зависимости от модели котла могут применяться различные способы сжигания пеллет. Ретортная горелка представляет собой стальную или чугунную чащу на поверхность которой снизу подаётся топливо. В зону горения осуществляется подача воздуха поддерживающего процесс горения и предотвращающего перегрев горелки. Могут использоваться как подвижные, так и неподвижные ретортные горелки. Подвижные (оборотные) позволяют эффективно сжигать топливо с большим содержанием золы, влаги и пыли.

КПД пеллетных котлов может составлять до 95% в зависимости от качества топлива и модели котла. Работа большинства котлов полностью автоматизирована и безопасна.

Пеллетные котлы являются энергозависимыми, так как для функционирования шнекового механизма, автоматического розжига и системы подачи воздуха необходимо наличие электроэнергии.

Разновидности твердотопливных котлов

Принцип действия твердотопливных котлов позволяет им быть частью различных современных схем. Речь идет как о самых простых одноконтурных приборах, так и о мощнейших многофункциональных агрегатах с высокой производительностью. Существует несколько способов классификации твердотопливного оборудования.

твердотопливный котел принцип работы

По материалу изготовления:

  1. Из стали. Стоимость на стальные приборы ниже, чем на чугунные. К тому же они более просты в обслуживании: чистка проходит без особых проблем. Из недостатков можно выделить чувствительность моделей к температуре в обратной трубе: она должна быть не менее +60 градусов. Это предусматривает использование специальных клапанов для поддерживания необходимого температурного режима путем подмешивания в обратку горячей воды из подающей трубы.
  2. Из чугуна. Отличаются более высокой долговечностью, однако требуют сложный уход. Использование чугунных твердотопливных котлов рекомендуется в случае их непрерывного использования. Приобретение сверхнадежного чугунного агрегата только для аварийных случаев является непрактичным решением. С подобными задачами в состоянии справиться более дешевые стальные модели.

Твердотопливные котлы по степени энергозависимости

Эксплуатация котла отопления сопровождается дополнительными технологическими процессами. Циркуляция воды, отвод дыма и продуктов горения, регулирование температуры. Если технологические процессы не требуют потребление электроэнергии, а производятся вручную, такой твердотопливный котел называют энергонезависимымЭнергозависимый котел требует наличие электропитания в доме. К энергозависимым котлам относится большинство современных моделей котлов. Источник питания нужен для насосов, принудительной вентиляции, систем регулирования.

©Obotoplenii.ru

Другие стать раздела: Котлы отопления

  • Подключение электрического котла отопления
  • Виды твердотопливных котлов отопления
  • Основные типы котлов отопления
  • Что такое конденсационный котел отопления
  • Автоматика отопительных котлов
  • Котел на жидком топливе, конструкция и работа
  • Двухконтурный настенный газовый котел

Расчёт мощности и основные принципы монтажа котлов на твёрдом топливе

При расчёте требуемой мощности котла нужно учитывать множество факторов – погодные условия для конкретной климатической зоны, степень утепления дома, герметичность стеклопакетов, тип применяемых радиаторов (стальные, алюминиевые, чугунные), наличие тёплого пола и многое другое. Очень приблизительный расчёт мощности можно сделать исходя из потребности 1 кВт на 10 м² при высоте потолков 3 метра, однако такие данные пригодны только для предварительного выбора модели котла, окончательный расчёт должен проводиться только специалистом.

Установка твердотопливного котла наиболее целесообразна в негазифицированных регионах и регионах где могут иметь место перебои с подачей электрической энергии. От того, насколько правильно смонтирован котёл и сделана его обвязка зависит эффективность и надёжность всей системы отопления в доме. Для оборудования топочной выделяется отдельное помещение, обязательно оборудованное системой приточно-вытяжной вентиляции. Монтаж котла производится на ровное бетонное или кирпичное основание на расстоянии не ближе 70 см от стен помещения. Преимущественно котёл используется в комплекте с теплоизолированным накопительным баком. Бак служит для защиты системы от перегрева, позволяет адаптировать различные источники тепла (котёл на твёрдом топливе, электрический котёл, газовый котёл или другие) в одну систему с системой отопления, оптимизирует работу котла, повышая его КПД и снижая расход топлива. Вода в таком баке может сохранять температуру в течение нескольких дней и применяется как для систем отопления, так и для бытовых нужд. Также могут применяться бойлеры косвенного нагрева, оборудованные как спиралевидными теплообменниками для использования тепловой энергии котла, так и электрическим тэном для нагрева воды в летнее время. Важным элементом обвязки котла является расширительный бак, предназначенный для компенсации излишков воды возникающих в процессе нагревания. Объём бака должен составлять не менее 1/10 общего объёма воды в системе.

На выходе из котла устанавливается группа безопасности, состоящая из манометра, автоматического воздухоотводчика (для предотвращения завоздушивания системы и возникновения воздушных пробок) и предохранительного клапана.

Особенностью твердотопливных котлов является невозможность контролировать подачу топлива, соответственно довольно высока вероятность перегрева. С целью предотвращения перегрева применяется охлаждающий теплообменник. Некоторые модели стальных котлов оснащены им изначально, в остальных случаях он устанавливается на выходе из котла перед системой отопления. При разогреве котла до 95° С срабатывает термостатический клапан и в теплообменник подаётся холодная вода из водопровода или специально предназначенной для этого ёмкости. После охлаждения котла и снижения температуры клапан закрывается.

Другим, более простым, способом борьбы с перегревом является применение сливного клапана. В случае превышения допустимого значения температуры горячая вода перенаправляется в канализацию, а в систему отопления подаётся холодная вода из водопровода.

При установке твердотопливного котла нужно учитывать его инерционность, затухание топлива и снижение температуры происходит постепенно. Учитывая, что за принудительную подачу теплоносителя отвечает циркуляционный насос, должна быть предусмотрена установка аккумуляторной батареи для его бесперебойной работы в случае отключения электрического снабжения. В противном случае неравномерный прогрев различных участков может вывести из строя всю систему отопления.

Эффективная и производительная работа котла во многом зависит от хорошей тяги и правильно рассчитанного и установленного дымохода. При выборе дымохода нужно обратить внимание на его высоту, диаметр, длину разгонного участка и качество утепления трубы. Высота и диаметр трубы рассчитываются исходя из мощности котла, при недостаточной высоте трубы дымовые газы будут плохо вытягиваться, а в худшем случае поступать в обратном направлении, в помещение. Обычно минимальная длина трубы указывается в инструкции к котлу, а диаметр соответствует выходному отверстию котла. Утепление трубы не позволяет дымовым газам остывать слишком быстро, при остывании тяга может ухудшиться. Для изготовления дымоходов применяется преимущественно труба из оцинкованной нержавеющей стали диаметром 120, 150 или 200 мм. Также производятся дымоходные трубы квадратного сечения. Такая труба слабо подвержена коррозии под воздействием атмосферных осадков и конденсата, удобна в сборке и установке, а также имеет привлекательный внешний вид что позволяет устанавливать её по фасаду дома. В нижней части дымохода оборудуется кран для слива конденсата и лючок для прочистки.

По желанию заказчика котлы могут дополнительно оборудоваться системами автоматической подачи топлива из загрузочного бункера. В этом случае может применяться только мелкоразмерное топливо.

Для подключения и обвязки котла могут применяться только металлические трубы (медные, стальные и другие), использование полипропиленовых, металлопластиковых и труб из сшитого полиэтилена недопустимо.

Плюсы и минусы твердотопливного котла

Отопительные котлы на твёрдом топливе выгодно отличаются от альтернативных моделей:

Фото 12

  • дрова стоят дешевле газа и электроэнергии;
  • на растопку идут и древесные отходы — стружка или опилки;
  • помещение прогревается равномерно и остывает дольше;
  • котёл легко подключить и к ГВС, и к отопительной сети;
  • оборудование экологично и имеет высокий КПД до 85%.

Недостаток конструкции в необходимости постоянно следить за тем, чтобы котёл не перегревался. Дрова подкладывают вручную по мере прогорания топлива. Одной загрузки в котёл в среднем хватает на 2—4 часа. Кроме того, котёл нуждается в регулярной чистке из-за быстрого скапливания сажи в дымоходе и на стенках корпуса.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...