Самодельный котёл для водяного отопления

Как спроектировать и на что обратить внимание

Возведение печи начинается с проектировки. Сначала разрабатывается и изготавливается теплообменник, затем, исходя из его размеров, происходит укладка печи. Главная задача – сделать кирпичный котёл максимально производительным. Для этого требуется соблюдение нескольких условий:

• продукты горения должны покидать печь с минимальной температурой. Количество тепла, отдаваемого газами внутри печи, определяет КПД конструкции;
• рекомендуется располагать теплообменник вне топливного резервуара, так как топка – это самое горячее место в печи. Соответственно, теплообменник будет забирать тепло. В свою очередь, это снизит КПД печи;
• водяной поток в теплообменнике нужно направить таким образом, чтобы он протекал навстречу теплу. Это обеспечит более эффективный нагрев, за счёт сохранения температур между средами;

Для изготовления теплообменника, лучше всего использовать жаростойкую нержавейку. Можно использовать и более дешевый вариант: коррозионно-нестойкую сталь, но это скажется на качестве конструкции.

Когда месторасположение печи определено и заложен фундамент, можно приступать к порядовке конструкции с котлом. Порядовка представляет собой план установки кирпичей, который позволит определить, где должны находиться: поддувало, топливный резервуар, панель для варки, дымоход и так далее.

Вы можете найти подробный план в интернете. Множество специалистов (и просто умелых печников) выкладывают свои схемы и чертежи в свободный доступ.

Как вариант — установка колпакового дымохода, с размещенным в нем теплообменником, который выполнен в форме регистра (трубы, сваренные в один большой контур).

Такая схема позволит:

• задерживать газы из печи в колпаке;
• обеспечивать бесперебойное горение в топливном резервуаре;
• создать естественную циркуляцию тепла.

От чего зависит конструктивное исполнение?

На то, какой будет конструкция отопительного котла, влияет несколько условий:

• стоимость и доступность материалов;
• вид топлива;
• способ циркуляции теплоносителя.

Естественная циркуляция теплоносителя Принудительная циркуляция теплоносителя Двухтрубное отопление с прямоточной циркуляцией теплоносителя Двухтрубное отопление со встречной (тупиковой) циркуляцией теплоносителя

Наибольшую долговечность демонстрирует жаростойкая нержавеющая сталь. Впрочем, именно она имеет на рынке самую высокую цену, а её обработка является довольно сложной задачей, с которой не справиться без специальной аппаратуры. То же касается и чугуна, который, впрочем, стоит куда дешевле нержавейки. Традиционно для изготовления котлов отопления используют листовую сталь толщиной от 4 мм – этот вариант сравнительно лёгок в обработке и, главное, вполне надёжен и долговечен.

Чтобы обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя, необходимо использовать контуры отопления и связующую арматуру большого диаметра, а накопительную ёмкость размещать на высоте. Если такой возможности нет, вам придётся использовать циркуляционный насос – он позволит уменьшить диаметр труб. Впрочем, насосная система котла отопления является энергозависимой, что необходимо учитывать при выборе конструкции и функциональных возможностей агрегата.

Патрубки, которыми будет снабжён ваш котёл, должны иметь диаметр не менее 32 мм – для их изготовления подойдёт толстостенная стальная труба. Контур отопления следует выполнять из оцинкованной стали, не забыв о герметизации резьбовых соединений.

Теплообменник для котла на дровах

Если твердотопливный отопительный прибор оборудовать теплообменником в виде водяной рубашки, горизонтального или вертикального трубопровода, КПД системы повышается на 10-15%. В качестве теплоносителя может выступать не только вода, а и другие жидкости с достаточной теплоемкостью.

Раздельный, пластинчатый теплообменник котла

Котел с водяной рубашкой представляет собой топку, которая размещается в бочке. Если используется горизонтальный трубопровод, труба с горячим теплоносителем или подача должна быть приподнята над холодной трубой или обраткой.

При вертикальном размещении теплообменник может находиться как строго вертикально, так и под небольшим уклоном. Лучше всего размещать трубопроводы в шахматном порядке, чтоб увеличить продуктивность отопительной системы дома.

Для изготовления современных регистров для теплообменника используют жаропрочную сталь, которая обладает высокой теплопроводностью.

Виды дровяных печей по материалу изготовления

Печи на дровах, оставаясь по-прежнему отличным источником тепла, хорошо вписались в современные системы отопления частных домовладений. Дровяные печи можно разделить по материалу изготовления на следующие основные группы:

• кирпичные (каменные);
• чугунные;
• стальные.

Кирпичные дровяные печи

Кирпичные печи наиболее долговечные и дорогие в возведении. Хорошая печь стоит не дешево, да и опытного мастера по ее монтажу найти не просто. Для строительства такой печки используются шамотные и огнеупорные красные кирпичи, как и при кладке дровяного камина, специальные мастики для кладки, чугунные дверцы, колосники, и задвижки для дымоходной трубы. Кирпичная печь достаточно долго нагревается, но и продолжительное время сохраняет тепло в помещении.

Чугунные дровяные печи

Чугунные печи используются обычно как дополнительный источник тепла. Производители создают из чугуна не только источники тепла, но и красивейшие изделия, отлично вписывающиеся в интерьер любого дома. Нагретый чугун превосходно держит тепло, а наличие варочной поверхности позволяет приготовить пищу или согреть воду для бытовых нужд.

Металлическая дровяная печь

Металлическая дровяная печь может быстро поднять температуру в помещении, используя при этом минимум топлива, но тонкая сталь, из которой они собираются, не позволяют продержаться теплу долго. Самым простым видом металлической печи является всем известная «буржуйка», которую часто используют для обогрева небольших дачных домиков или гаражей.

Как уже было сказано выше, сама печь обогревает только то помещение, в котором она находится. Для того чтобы осуществить перенос тепла и в другие помещения, существует два способа – организация воздушного отопления с системой воздуховодов, либо водяного отопления от печи с теплообменником, трубной разводкой и радиаторами отопления. Воздушное отопление проще в обустройстве, но имеет ряд недостатков, которые в совокупности перевешивают в сторону использования традиционного водяного контура отопления.

К недостаткам воздушного обогрева можно отнести:

• монтаж воздуховодов, по которым распространяется теплый воздух, необходимо осуществлять на этапе строительства дома, так как они достаточно громоздкие;
• необходимость монтажа вентиляторов с регулятором интенсивности потока, которые улучшают циркуляцию воздуха, но издают шум. Рушить эту проблему может установка печи с вентиляторами в подвале дома.
• Необходимость установки дополнительных воздушных фильтров для исключения переноса пыли.

Достоинство воздушного отопления, которое в то же время является и недостатком – низкая инерционность. То есть помещения начинают прогреваться сразу после растопки печи, но также быстро они и охлаждаются.

К еще одному достоинству воздушного отопления можно отнести отсутствие радиаторов отопления. Воздуховоды, как правило, прячутся под потолком строения, а пространство под окнами остается свободным.

В большинстве случаев, владельцы домов с печным отоплением делают выбор в пользу водяного контура отопления частного дома, поэтому разберем детально этот вариант.

Правила безопасности

Используя печи дровяного отопления, всегда соблюдайте правила техники безопасности

Никогда не оставляйте печи длительного горения в течении долгого времени без контроля, не забывайте вовремя отчищать зольную камеру и подкладывать дрова в топку
Уделяйте внимание задвижкам канала дымохода. держите их в открытом положении, пока не начнете разжигать печь
Используйте только в холодное время года, ее использование летом нецелесообразно. Значительное перегревание может привести к поломке, и тогда придется ремонтировать печь

причем серьезно. Высокая температура может послужить причиной разрушения стен печи. Именно поэтому стоит избегать чрезмерно высоких температур и использования агрегата в теплое время года

Значительное перегревание может привести к поломке, и тогда придется ремонтировать печь. причем серьезно. Высокая температура может послужить причиной разрушения стен печи. Именно поэтому стоит избегать чрезмерно высоких температур и использования агрегата в теплое время года.

Установка котла на дровах

Но прежде чем начать монтаж своими руками, тщательно выберите место и рассчитайте параметры теплообменника

Также обратите внимание на то, что объем рубашки теплообменника должен быть обязательно увеличен с целью улучшения работоспособности котла, но при всем этом, внутренний объем должен остаться неизменным

Наиболее эффективная работа обеспечивается за счет генераторного режима. Чтобы сделать котел максимально огнеупорным вы можете, завершив установку, своими руками покрасить его дополнительным слоем краски. которая к тому же может сочетаться с интерьером вашего дома, чтобы он мог еще лучше с ним сочетаться.

Главное, что вам нужно знать, если вы решили делать своими руками систему водного отопления на дровах. что значительно легче создать водяной контур. если дома еще нет печи длительного горения. а вот если печь уже установлена, то придется разбирать печную кладку в некоторых местах.

Традиционная печь и водяное отопление

водяное отопление.тепло сохраняется

Устройство печи с водяным отоплением отличается от обычной печи наличием теплообменника, установленного в топливнике. К регистру подключается самая простая водяная система. По конструкции теплообменник может быть разным, но в любом случае он должен хорошо прогревать теплоноситель и обеспечивать качественную циркуляцию. Для производства регистров используются металлические трубы или листовая сталь.

Особой популярностью система печного водяного отопления пользуется у жителей сел и деревень, где нет газового трубопровода. В этом случае усовершенствованное печное отопление является единственной возможностью обогреть дом в холодное время года. Такое отопление работает даже во время отключения электричества.

Многие владельцы печного водяного отопления для улучшения циркуляции теплоносителя и повышение КПД системы устанавливают циркуляционные насосы. Комбинированная установка расширительного бака и насоса позволяет бесперебойно работать всей системе отопления в любых условиях. Главное растопить топку и периодически добавлять топливо для поддержания оптимальной температуры в системе.

Устройство печного отопления, совмещенного с водяным, обходится владельцу дома намного дешевле, чем приобретение котла фабричного производства.

Недостатки использования печного отопления с водяным контуром:

• для поддержания в доме оптимальной температуры печь протапливают каждый день;
• при использовании данного типа обогрева помещения невозможна установка печи в подвальном помещении так, как это делается при использовании заводского твердотопливного котла;
• необходимо четко соблюдать правила монтажа всей системы, чтобы обеспечить достаточную циркуляцию теплоносителя;
• высокие температурные перепады при работе топки резко ограничивают выбор материала для теплообменника, в печах можно устанавливать лишь регистры из металлических труб или листовой стали;
• данный вид отопления не может быть устроен только с использованием принудительной циркуляции.

Если вы являетесь владельцем небольшого строения, но очень хочется установить в доме печное отопление, прекрасным выходом станет приобретение заводской печи.

Схемы твердотопливных котлов длительного горения с водяным контуром

Устройства отличаются размерами, методами сжигания топлива, продолжительностью горения одной закладки материалов, особенностями циркуляции воды, конструкцией, сложностью автоматики (либо её отсутствием), спецификой обслуживания. Внешне модели разных производителей отличаются дизайном.

Фото 1. Устройство твердотопливного котла длительного горения. Стрелками указаны основные части конструкции.

Существует несколько схем отопительных устройств, работающих на твёрдом топливе. Но у этих агрегатов общий принцип работы и базовые элементы конструкции. Схема включает следующие детали и устройства:

• корпус (термоизолирующий кожух);
• люк для загрузки топлива;
• отделение для воды (водяной рубашки);
• камеру сгорания (топку);
• колосник;
• поддувало;
• зольник;
• заслонки, дверцы люков, шиберы;
• отверстие для дымовой трубы.

Комбинированный котел

Этот самодельный котел для водяного отопления представляет собой сочетание твердотопливного и электрического котлов. Последний расположен так, что его патрубок обратки одновременно является аналогичным патрубком комбинированного котла.

Во время работы горения дров теплоноситель просто омывает ТЭН и выходит из электрокотла в теплообменник. который находится внутри топочной камеры. Электрическая часть комбинированного котла является дополнительной и используется тогда, когда сгорели все дрова. ТЭН подбирают так, чтобы такой его характеристики, как мощность, хватало для поддержания минимальной температуры воды, циркулирующей по системе.

Изготовление твердотопливного пиролизного котла Строение, принцип работы и изготовление пиролизного котла Изготовление электрического котла для отопления дома Печь с котлом водяного отопления

Сборка отопительного агрегата

В первую очередь к блину 412 мм приваривается дымоход. Затем внутри корпуса на высоте 30-35 см от топочного отверстия необходимо приварить временные упоры. Это может быть проволока или арматура. На них сверху опускается блин с дымоходом.

Основные стыки

А вот теперь самый важный момент – надо сварить между собой блин и корпус котла. Проварить шов надо обязательно с двух сторон и сделать это необходимо качественно. Этот стык есть сопряжение топки и водяного бака.

Далее на торчащий из котла дымоход надевается блин 425 мм. Здесь необходимо хорошо проварить два стыка: между внешними краями блина и корпусом котла, между дымоходом и металлическим кругом.

Топочный отсек

Следующий этап касается топочной камеры. С обратной стороны от дымохода внутрь корпуса вставляется готовая решетка из арматуры.

Затем из уголка 25 мм вырезаются болгаркой несколько кусков, которые привариваются внутрь котла между топочным отверстием и поддувалом. Это будут упоры, на которые ляжет решетка.

Нижняя часть корпуса

И последнее. Необходимо приварить блин 425 мм к нижнему краю корпуса, приварить к нему четыре ножки из трубы 25 мм высотою по 5 см. Далее привариваются петли, на которые навешивается дверца топки.

Конструкция для задвижки поддувала

Конструкция может быть разной: в виде обычной дверцы, в виде шибера (это заслонка, которая перемещается в плоскости отверстия), в виде поворотной заслонки с отверстиями в корпусе. Продаются готовые изделия, которые просто привариваются по месту.

Можно сварить цельную конструкцию своими руками и прикрепить ее к котлу. Из всех предложенных вариантов самый простой – это или дверца, или шибер.

Достоинства и недостатки отопления от печи

Печи с водяным контуром легко сделать самостоятельно, но можно приобрести в магазине уже готовые приборы отопления. Модели характеризуются следующими достоинствами:

1. Печи с водяным контуром не нужно подключать к электросетям. Они не используют газ в качестве топлива. Приборы работают на угле, торфе и дровах, которые относятся к возобновляемым видам топлива.
2. Печное водяное отопление полностью автономно, при этом его можно совмещать с другими системами.
3. Регулировка осуществляется ручной заслонкой.
4. Стенки печи массивные, они передают тепло, нагревая воздух и окружающие предметы. Помещение отапливается равномерно за счет использования теплоносителя. Он проходит по трубам, нагревая их и радиаторы.
5. Отопление частного дома не потребует больших расходов. Уголь, торф и древесина доступны всем.
6. Печи не только отапливают помещение, их используют для приготовления пищи и нагрева воды.
7. Приборы, передняя часть которых закрыта стеклом, позволяют созерцать открытое пламя. Камины создают в домах комфортную атмосферу.
8. Конструкция печи массивная, в холодное время года она накапливает большое количество тепловой энергии. Остывание печи происходит постепенно, поэтому она еще долго время нагревает помещение после того, как прогорит топливо. Летом процессы протекают противоположным образом. Если печь в деревянном доме построена на отдельном фундаменте, в теплый сезон она выводит излишек тепла в землю, работая в качестве кондиционера.
9. Природное топливо, на котором работает печь, умеренно загрязняет окружающую среду.
10. В качестве теплоносителя используется вода. Она имеет объемную теплоемкость, что позволяет передавать тепло на большие расстояния. Вода имеет доступную стоимость. Она не горит, не токсична.

Но печи с водяным контуром имеют и недостатки. За ними необходимо постоянно наблюдать, вовремя закладывать дрова и регулировать тягу. Следует чистить дымоход и выносить золу.

Мощная кирпичная печь имеет большие размеры, поэтому ее ставят на прочное основание. Она занимает полезную площадь комнаты, из-за этого большие конструкции устанавливают в просторных помещениях. Такая печь имеет низкий КПД.

При установке печи нужно сооружать дымоход. Тяга должна быть сильной, тогда топливо интенсивно горит, а дым быстро выводится наружу. Трубу изолируют от деревянных элементов кровли и перекрытий. Установив в доме печь, необходимо поддерживать запас топлива, вовремя утилизировать золу и шлак. Это добавляет работы хозяевам частного дома.

Главным недостатком водяного отопления можно назвать то, что вода быстро замерзает. Превращаясь в лед, она расширяется, повреждая приборы. Соединяясь с воздухом, она способствует появлению коррозии на металлических элементах системы отопления. Если вода жесткая, внутри радиаторов и труб образуется накипь.

Сооружаем своими руками

Если ваша печь кирпичная. то для нее водяной котел тоже можно соорудить своими руками, да и саму печь выложить из кирпичей тоже. В качестве водонагревателя для него можно взять простой радиатор из чугуна. Подобную модель можно отыскать при демонтаже старых пятиэтажных «хрущевок», если в вашем городе они идут под снос.

Каждый из радиаторов имеет емкость порядка полутора литров. При соединении друг с другом двенадцати таких радиаторов, то вы получите в итоге мощный нагреватель на 18 литров площадью три квадратных метра. Однако такие масштабы подойдут далеко не для всех помещений, а вот для отопления объемной русской бани это будет один из наиболее приемлемых вариантов.

Перед тем как вы будете устанавливать саму конструкцию, разберите радиаторы. затем их следует тщательно почистить. Чтобы удалить все имеющиеся на них загрязнения, сделайте горячий раствор на основе шестипроцентной соляной кислоты и им промойте радиаторы, затем их следует сполоснуть холодной водой. Теперь меняем межсекционные прокладки, поскольку температура может быть более шестисот градусов. При таком температурном режиме картон не сможет выдержать удара, что спровоцирует течку радиатора. Поэтому в качестве прокладки возьмите шнур из асбеста, предварительно пропитав его олифой.

Теперь монтируем котел в кирпичную печь. и это не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Но есть некоторые моменты, о которых стоит упомянуть особо. Во-первых, труба для водяного котла для кирпичной печи должна быть оснащена бесшовной трубой с большим диаметром, это позволит распределить воду максимально эффективно. Во-вторых, ни в коем случае трубы нельзя паять встык, чтобы не допустить появления дефектов, из-за которых котел может впоследствии протекать.

Также следует с краев труб снять фаску, перед варкой убедитесь, что кольца расположены друг от друга примерно в 5 см. Нередко котел в кирпичной печке может сильно протекать, если такое вдруг случится, зачистите места протекания при помощи болгарки и промойте их.

Котлы длительного горения с водяным контуром на дровах

Прежде, чем покупать такой агрегат, рассмотрите свои возможности по обеспечению его соответствующим топливом. Разные марки твердотопливных котлов работают с различными его видами и, зачастую, очень требовательны к качеству. Некоторые модели могут работать с несколькими видами топлива, но такая универсальность либо сильно скажется на показателях длительности его горения от загрузки до загрузки, либо усложнит процесс обслуживания, либо радикально повлияет на КПД котла. А скорее – на все упомянутые характеристики сразу.

Отсюда и отзывы их владельцев: от умеренно положительных, до крайне негативных.

Самый большой спрос в России существует на котлы длительного горения с водяным контуром c загрузкой обычными дровами.

Это объясняется несколькими факторами:

• такие котлы часто встраиваются в контуров водяного отопления домов взамен или одновременно с газовыми;
• системы конвекционного водяного отопления домов больше знакомы и привычны российскому потребителю;
• наличие больших запасов древесины в РФ и, соответственно, относительно невысокая стоимость дров, или вообще доступ к бесплатному ресурсу: отходы деревообрабатывающего производства, деревянная тара и прочее;
• более простые способы хранения и содержания запасов топлива, чем того же угля или топливных брикетов.

Сразу оговоримся, что лучшие модели таких агрегатов способны работать на одной загрузке дров в идеальных условиях от 10 – 12 часов до суток, в зависимости от емкости топливника, и съедают от 40 до 80 кг дров. Именно этим параметром и обеспечивается длительность их горения. Но не только им. Существует ряд технических решений, позволяющих до 3-х раз увеличить время работы такого твердотопливного котла в сравнении с традиционным. А именно:

1. Сгорание древесины происходит не сразу по всей высоте закладки, а в заданной области (только сверху или снизу). Это обеспечивается герметизацией котла и дозированной подачей кислорода в необходимую его область.

Нагнетается он при помощи улитки с саморегулирующейся заслонкой.

Она управляется блоком автоматики.

Без такого наддува котел работает в режиме тления топлива, что увеличивает время его полного прогорания. Правда, длительное его пребывание в таком режиме приводит к ускоренному сажеобразованию, что вызывает необходимость более частой чистки как самого котла, так и дымохода. При падении температуры ниже заданной, срабатывает включение надувочного вентилятора и горение усиливается.

2. В процессе прогорания дров образуются: древесный уголь и дымовые газы. На принципе дожигания их смеси с кислородом построены т.н. пиролизные котлы.

В них дымовой газ из зоны горения дров отводится в топку, по пути смешиваясь с нагнетаемым кислородом, где и дожигается, что:

• существенно повышает КПД котла (до 90 – 95%);
• уменьшает сажеобразование;
• минимизирует зольные отходы;
• экономит денежные средства владельца.

Часто топки пиролизных котлов футеруют шамотным кирпичом из-за высокой температуры дожига (порядка 1200°С).

3. Отводимые в дымоход продукты сгорания проходят через систему дымооборотов котла, подключенных к водяному контуру отопления дома, в котором циркулирует теплоноситель (зачастую им выступает вода).

Иногда теплообменник представляет собой водяной бак с вваренным в него большим количеством труб, через которые выводятся газы, отдавая свое тепло воде.

Во-первых, предлагаемый производителями примерный расчет мощности твердотопливного котла, в котором на каждые 10 кв.м. площади дома должен выделяться 1 кВт, желательно увеличить вдвое, иначе ни о каком долгом горении речи быть не может – котел будет работать на максимуме своих возможностей, и пожирать топливо в режиме постоянного наддува.

Во-вторых, такие котлы работают с подключением к электросети, обеспечивающей работу блока управления, улитки-вентилятора и циркуляционного насоса в системе отопления (как минимум). Поэтому для их корректной работы лучше всего предусмотреть установку блока бесперебойного питания, с аккумулятором большой емкости.

Теплообменник

Немаловажна надежность котла – на это влияет материал изготовления теплообменника. Чугун долговечен, может прослужить до 20 лет, но может повредиться от механических ударов и резких перепадов температур. Сталь устойчива к таким нагрузкам, но прослужит стальной теплообменник около 6 лет. Для частных домов рекомендуют чугун.

Помимо этого различают пластинчатые и трубчатые теплообменники:

• Пластинчатые встречаются чаще всего, отличаются дешевизной и высокой площадью теплоотдачи. Недостаток – требования к чистоте воды. В контур обязательно включается система водоочистки.
• Трубчатые обладают небольшой площадью теплоотдачи на единицу веса, что компенсируется массивной конструкцией и медным исполнением, а это существенно повышает цену.

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.