Саморобні котли опалення: конструювання та схеми

У статті ми розберемося, як може бути влаштований саморобний опалювальний котел, і наведемо декілька прикладів працюючих конструкцій.

ЗАГАЛЬНІ ПРИНЦИПИ

Всі саморобні опалювальні котли для дому засновані на загальному принципі: паливо, що згоряє, віддає своє тепло теплообміннику, який, у свою чергу, нагріває теплоносій – в більшості випадків звичайну воду.

На ефективність роботи котла впливають два основні фактори:

• Конструкція теплообмінника. Чим більше площа теплового контакту топки і ємності з теплоносієм, тим більше тепла в одиницю часу передається то згоряючого палива воді.
• Повнота згоряння палива. Якщо при недостатньому припливі кисню разом з продуктами горіння випаровуються піролізний газ, який може віддати багато тепла при згорянні, або пари рідкого палива – очевидно, конструкція потребує доопрацювання.

Зверніть увагу: практичний наслідок першого пункту – температура продуктів згоряння повинна бути мінімальною.

Чим вона нижча, тим вище ККД котла. Крім того, низька температура в димоході означає його довговічність і безпеку експлуатації котла в цілому. Кращі саморобні твердопаливні котли мають температуру на виході не більше 120-150 градусів.

 
РЕАЛІЗАЦІЯ

Зрозуміло, що на конструкцію зробленого своїми руками котла опалення будь-якого типу накладає відбиток два фактори:

1. Доступність матеріалів. Жаростійкі сорти нержавіючої сталі, ясна річ, куди довговічніші, ніж звичайний сталевий лист. Однак застосовується зазвичай саме останній – просто тому, що його куди легше купити, та й коштує він куди дешевше.
2. Можливість обробки. Литу піч з чавуну довільної конструкції просто не створити в гаражі або підвалі – необхідне для цього обладнання буде, ввічливо кажучи, дорожче, ніж готова чавунна піч.

 
Саме тому традиційний матеріал – листова сталь товщиною до 5 міліметрів, традиційні способи її обробки – різання болгаркою або газовим різаком і електрозварювання.
 
Конструкція котла залежить, ясна річ, від типу застосовуваного палива.
 
Крім того, на неї накладає відбиток спосіб циркуляції теплоносія в контурі:

• Для того, щоб нагрівання води забезпечило циркуляцію за рахунок природної конвекції, потрібна велика висота водяного бака і більший діаметр як патрубків, так і самих контурів опалення – і подачі, і обратки. Чим нижче діаметр – тим більше опір руху води і тим нижче шанси отримання прийнятною швидкості циркуляції без циркуляційного насоса.
• Наявність насоса дозволяє обійтися меншим діаметром труб і меншою висотою бака. Однак тут нас чекає пастка: якщо при гріючому котлі подача електрики припиниться і циркуляція зупиниться, великі шанси отримати розірваний паром котел.

 
Звідси загальні для всіх типів котлів рекомендації:

1. І патрубки, якими оснащується опалювальний котел, і самі контури опалення краще виконати трубою діаметром не менше 1 1/4 дюйма (32 мм).

2. Оскільки при зупинці циркуляційного насоса швидкість циркуляції води сповільниться, її температура буде рости.

 

Раз так – краще виконати контур опалення не з металопластику або тим більше поліпропілену з їх обмеженою стійкістю до високих температур, а з оцинковки з герметизацією різьб льоном з суриком або фарбою.
 
ДРОВ'ЯНИЙ КОТЕЛ

Саморобний котел опалення на дровах в найпростішому варіанті представляє собою два циліндри різного діаметру, поміщені один в одного. У внутрішньому – топка, зовнішній – бак для води. Для зменшення об’єму зварювальних робіт береться готова товстостінна труба великого діаметру.

Зрозуміло, можливі різноманітні комбінації форм і розмірів залежно від наявних у вашому розпорядженні матеріалів. Можна, наприклад, зварену з листа прямокутну топку помістити всередину циліндричного водяного баку; можна і помістити в топку змійовик або теплообмінник у вигляді ряду поперечних або поздовжніх труб.

Величезна перевага таких котлів – універсальність. Дров'яний – не зовсім точна назва; правильніше буде сказати, що вони працюють на твердому паливі. В топку з рівним успіхом можна закладати і дрова, і пелети, та брикети сухого торфу, і вугілля.

Крім того, саморобний твердопаливний котел простий у виготовленні. Однак зворотний бік цієї простоти – досить низький ККД. Помітний виграш в цьому плані має наступна схема.
 
ПІРОЛІЗНИЙ КОТЕЛ
 
При температурі від 200 до 800 градусів і нестачі кисню дерево розкладається з виділенням тепла на деревний кокс і піролізний газ. Потім до гарячого піролізного газу достатньо підмішати повітря, щоб змусити його запалати – теж з виділенням великої кількості тепла.

В результаті:

• ККД стає вище і досягає в кращих котлах 92%.
• Котел на одній закладці дров може працювати до 12 годин проти 4 у традиційних котлів.
• Паливо згорає з мінімальною кількістю твердого залишку.
• Горіння газу легко регулювати автоматично. В результаті ступінь автоматизації роботи котла для опалення приватного будинку мало відрізняється від електричних і газових моделей.
• Зворотний бік використання роздільного згоряння твердої і газоподібної фракцій – вимоги до низької вологості дров. При вологості вище 30% піролізний газ з великою кількістю водяної пари погано горить.
• Велика частина саморобних котлів працює тільки на дровах, що забезпечують більш низьку в порівнянні з вугіллям температуру згоряння.
• Ціна матеріалів для піролізного котла буде куди вище, ніж у традиційного твердопаливного котла з однією топкою. Однак він окупиться в найближчі три-чотири опалювальних сезони.

КОТЕЛ НА ВІДПРАЦЬОВАНОМУ МАСЛІ

Цікава конструкція котла на відпрацюванні, випаровується масло перед його згорянням. Після розпалювання, коли котел виходить на робочу температуру, масло, що капає в розпечений піддон, миттєво перетворюється на горючі гази, які при згорянні нагрівають теплообмінник.

В якості палива без будь-якої модифікації може використовуватися і солярка.

ЕЛЕКТРИЧНИЙ КОТЕЛ

Саморобний електрокотел для опалення конструктивно найбільш простий. ТЕН поміщається всередину труби, яка ставиться вертикально. Знизу підводиться патрубок з зворотного трубопроводу, зверху підключається подача – і, загалом-то, котел готовий.

Як завжди, є нюанси.

• Електрокотли при поточних цінах на електрику – найбільш дорогий вид опалення.
• Інструкція з техніки електричної безпеки забороняє підключати котли потужністю понад 7 КВт до 220 вольтів. А 380 є далеко не скрізь.

Окремо стоять індукційні котли. Саморобний індукційний котел опалення в найпростішому варіанті представляє собою товстостінну пластикову трубу, навколо якої намотана сотня витків емальованого дроту, приєднаного до зварювального інвертору зі струмом на виході близько 15 ампер.

Всередину поміщаються ті елементи, які будуть нагріватися вихровими струмами – рубаний сталевий пруток або обрізки товстого дроту.
 
Потім знизу підключається зворотний трубопровід, що зверху подає, контур заповнюється водою – і можна подавати живлення. Циркуляційний насос в даному випадку не потрібний, конвекція нагрітої води забезпечить циркуляцію.
 
Увага: пробні включення без теплоносія за кілька секунд розплавлять пластик.

ВИСНОВОК

Додаткову інформацію про саморобні котли опалення ви знайдете у відео в кінці статті. А якщо вас цікавлять альтернативні джерела енергії. Успіхів у творчості!