Схема для сборки твердотопливного котла своими руками

Содержание:

Гравитационный контур
1 Характеристика твердотопливного оборудования
Принцип работы
Подключение котла при наличии коллектора
Инструкция по изготовлению
- Дымоход и отражатель
Типовые схемы обвязки
Схема обвязки ТТ котла с естественной циркуляцией
Особенности изготовления и выбор материалов
- Материалы и инструменты для изготовления оборудования
- Рекомендации по изготовлению оборудования
Комплектация обвязки

Гравитационный контур

Рассмотрим контур с естественной циркуляцией — гравитационный. При составлении плана избегаем изгибов, стараемся минимализировать количество колен, чтобы не создавать лишних сопротивлений. Исходя из размеров патрубков используемого котла подбираем диаметр труб для контура. Стандартный вариант — не более 1,5 дюймов.

Теплоноситель циркулирует внутри гравитационного контура без помощи насоса за счет создаваемой разницы температур. В случае, если из-за отключения электричества или по другой причине циркуляция горячей воды остановится, твердотопливный котел закипит. Чтобы избежать этой опасной ситуации используется дополнительный гравитационный контур — с целью предупредить аварию в случае остановки насоса.

Иногда температура твердотопливного котла возрастает и может превысить границу в 100 градусов. По этой причине контур обвязываем из металлических труб. Добавляем в намеченный контур насос. Для этого планируем обходной путь, где устанавливаем предохранительный лепестковый обратный клапан на выделенный участок гравитационного контура. Выбираем клапан, обладающий минимальным сопротивлением. Переходник со стандартным сопротивлением может препятствовать циркуляции теплоносителя.

В штатном режиме циркуляционный насос создает давление на клапан, поддерживая его в закрытом состоянии. При этом вода беспрепятственно циркулирует по обычному пути. В момент остановки насоса котел продолжает нагревать воду, но встроенный клапан сработает и не пропустит воду по основному кругу.

1 Характеристика твердотопливного оборудования

Схема сборки вертикальных жалюзи

Газовые магистрали и стабильное электроснабжение в России до сих пор есть не в каждом регионе. Кроме того, электроэнергия стоит недешево. За городом нередко происходят сбои в подаче электричества, а возможность воспользоваться газом существует не всегда. Именно поэтому установка твердотопливных котлов отопления в частном доме имеет массу достоинств:

1. Можно использовать именно те теплоносители, которые доступны в конкретном регионе и стоят недорого, например, уголь, дрова, отходы древесины, торф и т. д.
2. Котлы, работающие на твердом топливе, самые дешевые среди оборудования этой категории.
3. Существует большой ассортимент таких аппаратов, к каждому из которых можно докупить нужные вспомогательные детали и автоматику, если это необходимо.
4. Для монтажа твердотопливного агрегата не нужно получать разрешение администрации, в отличие от газовых котлов.

Однако каждая система имеет не только плюсы, но и минусы. К недостаткам такого оборудования относят:

1. Пожароопасность. Она больше касается дизельных и газовых устройств, но при проблеме с проводкой может возникнуть и с электрическим котлом. Схема подключения твердотопливного котла обладает такой же опасностью, как и все другие разновидности систем.
2. Нужно контролировать, сколько теплоносителя находится в топке. Нельзя просто включить твердотопливное оборудование и забыть о его работе. В пеллетные котлы и устройства длительного сгорания можно подкладывать теплоноситель реже, но такие системы отличаются меньшей автономностью.
3. Процессом горения топлива сложно управлять, в то время как в газовых и электрических моделях можно просто отключить электроэнергию или перекрыть газ.

Принцип работы

Как сделать тепловой насос для отопления дома своими руками: принцип работы и схемы сборки

Принцип действия этого оборудования основан на нагревании воды в системе при помощи тепла от сжигания топлива. Подробно процесс работы представлен такими этапами:

в камеру сгорания загружается топливо. К слову, в виде него могут использоваться торфяные брикеты, уголь, дрова, пеллеты, опилки и прочее;
нагретый воздух поднимается вверх и выводится через дымоход;
в процессе движения этот воздух нагревает теплообменник, а он осуществляет нагрев воды;
нагретая вода вытесняет из системы холодную — происходит циркуляция и остывшая вода возвращается в область теплообменника.

Объём камеры сгорания должен соответствовать номинальной мощности оборудования или же максимальной отапливаемой площади. Это прямая зависимость.

На практике ещё придётся учитывать сезонность, пики потребления горячей воды, функциональную сложность системы отопления или горячего водоснабжения. Камера отвода горячих газов выполняет функции выходного коллектора, который выводит продукты горения по дымоходу.

Подключение котла при наличии коллектора

Компрессор своими руками: подбор материалов и инструментов для сборки в домашних условиях + пошаговая инструкция по изготовлению и сборке своими руками

Две приведенные выше схемы появились достаточно давно. Они делятся, в зависимости от способа сборки контура, на тройниковые, коллекторные и смешанные.

Сегодня первый вариант постепенно вытесняется более инновационным — коллекторным. Его главное преимущество — это высокая эффективность. Но для реализации придется вложить немалую сумму.

Такого рода разводка предполагает установку позади пеллетного котла особого водосборника — коллектора для отопления. Каждая труба, радиатор или кран, подключаемые к системе обогрева постройки, присоединяются к этому элементу.

Устанавливается коллектор в специально оборудованный шкаф. К нему поступает горячая вода сразу же после нагрева котлом. Только после этого теплоноситель распределяется по трубопроводу.

Достоинства этой схемы очевидны:

владелец дома получает возможность отдельно контролировать каждый отопительный контур;
в любой точке системы обогрева поддерживается стабильное водяное давление;
к одному радиатору от коллектора отходит только одна труба, соответственно, они могут быть меньшего диаметра.

Важно понимать, что такой уровень комфорта обойдется дорого. Ведь к каждому отдельному узлу системы отопления придется прокладывать собственный трубопровод. Как результат, это приведет к необходимости увеличения бюджета, большему расходу фитингов, труб и прочей арматуры

Как результат, это приведет к необходимости увеличения бюджета, большему расходу фитингов, труб и прочей арматуры.

Организация коллекторной разводки — это сложная и щепетильная процедура. Поэтому лучшим решением будет доверить работу квалифицированным специалистам, что позволит избежать ошибок и дополнительных финансовых трат

Инструкция по изготовлению

Приступая к производственному процессу, необходим начать с подготовки всего самого необходимого:

Трубы со следующими диаметрами – 30 см, 5-6 см, 10 см (толщина стенок каждой – не менее 3 мм)
Стальной лист по толщине более 4 мм
Болгарка
Аппарат для сварки
Ручные инструменты

Располагать котел рекомендуют на выровненной твердой поверхности. Если такая установка будет монтироваться дома в котельной, следует подумать об обустройстве фундамента, несколько слов о котором будет сказано позже.

Приступаем к изготовлению котла:

Берется подходящая по характеристикам труба и отрезается кусок от 70 до 100 см. Малая длина не позволит загрузить достаточное количество дров, большая – сделает закладку крайне неудобной
Теперь необходимо соорудить распределитель. Чтобы он свободно двигался, его диаметр делается на 15-25 мм меньше основной трубы

В центре круга требуется просверлить отверстие диаметром 15 мм – через него будет поступать воздух в камеру горения. Чтобы диск плотно не прилегал к паленьям и оставалось пространство для циркуляции воздуха, необходимо приварить ко внутренней его стороне крыльчатку – несколько пластин высотой до 5 см

Труба диаметром 5-6 см приваривается по центру регулятора, при этом ее высота делается на 10-15 см больше котла
Как упоминалось ранее, вверху рекомендуется сделать заслонку, которая позволит регулировать тягу в любой момент, тем самым контролируя процесс тления
Внизу болгаркой вырезается дверца, посредством которой будет удаляться зола

Также в нижней части котла надежно приваривается дно
Вверху необходимо пустить горизонтальную дымоходную трубу диаметром 8-10 см и длиной не более 40 см (именно она пропускается внутри теплообменника)

Завершающий штрих конструкции – крышка для котла, в которой вырезано отверстие под воздухозаборную трубу. Она должна как можно плотнее запирать камеру

Хорошей альтернативой дровам является брикеты отопления — смотрите наш обзор

Дымоход и отражатель

Стенки котла будут постоянно раскаляться и излучать тепловую энергию. Если установка монтируется для отопления небольшого помещения, следует расположить вокруг нее отражатели – они будут распределять поток, увеличивая поступления тепла во внутрь.

Если печь будет располагаться в помещении с постоянным пребыванием людей, следует подумать об их безопасности. Один из вариантов решения вопроса – обложить конструкцию кирпичной кладкой.

Дымоход можно сделать из трубы 20 мм. Горизонтальный прямой участок должен на 5-10 см быть больше диаметра топочной. Выводить его на улицу необходимо с минимальным количеством перегибов – 2 по 45 градусов.

Несколько других особенностей:

Дымоход рекомендуется делать разборным, чтобы 2-3 раза в сезон его можно было без труда почистить от копоти
Соединяться участки дымохода должны в направлении, противоположном движению газа
Все конструкции и предметы, которые подвержены легкому воспламенению, должны быть отнесены на безопасное расстояние

Возводим фундамент

Можно предположить, что печь длительного горения на дровах будет постоянно разогреваться до высоких температур. Простой выровненный пол для не нее является не самым лучшим решением – следует возвести фундамент.

Основание можно выложить из жженого кирпича или бута. Они не раскаливаются под действием повышенных температур. Все те, кто желает сделать более основательный фундамент, могут залить цельную монолитную плиту.

Котел можно также установить на ножки, которые легко варятся из швеллера. Они прячутся от глаз за кирпичной кладкой.

Использование котла

Поступать в котел длительного горения на дровах воздух должен, в отличие от классической печи, в определенном количестве. Чтобы этого достичь, закладку необходимо делать в полном объеме, стараясь не оставлять свободных полостей. Рекомендуется к поленьям добавлять опилки, пеллеты, торф или сгораемый мусор.

Закладывать топливо необходимо по следующей инструкции:

Снять крышку и удалить регулятор с бака
Заложить плотно топливо
Разбрызгать поверху горючую жидкость
Установить регулятор, накрыть крышкой и открыть заслонку
Брось в воздушную трубу лучину и когда начнется тления заслонку прикрыть

Подводим итоги

Простой котел длительного горения на дровах готов. У становить такую конструкцию можно в любом неотапливаемом помещении: от небольшого гаража до мастерской. Если все было сделано правильно – сомневаться в эффективности и высоком КПД не придется.

Типовые схемы обвязки

Для правильной обвязки отопления необходимо разработать индивидуальный проект, поскольку каждое жилое помещение и котельная индивидуальны, хотя имеют ряд схожих черт. Такие проекты основываются на типовых схемах, отражающих общие для всех, принципиальные позиции монтажа систем в различных условиях.

Система открытого типа с естественной циркуляцией

Такая схема, по-другому гравитационная, является наиболее распространенной. Имеет свои преимущества и недостатки.

Положительные стороны:

Эффективная работа.
Простота монтажа.
Относительно низкая стоимость.
Высокая безопасность.
Автономность.

Так как вода при нагревании имеет свойство расширяться, при гравитационной схеме обязательна установка расширительного бака, собирающего излишки теплоносителя.

Отрицательные стороны:

Сложность в управлении.
Необходимость в постоянном контроле системы.
Повышенный расход топлива.

В открытой системе ввод обратки в котел должен быть ниже радиаторов минимум на 0,5 метра.

Закрытая система с естественным движением теплоносителя

В отличие от открытой, здесь необходимо установить мембранный бак на обратном трубопроводе. Для эффективного функционирования его размер должен превышать на 10 % объем теплоносителя в целом по системе.

Для возможности сброса излишнего давления из трубопроводов (более 2 атм.) следует установить предохранительный клапан, подключив его к канализации.

Система с принудительной циркуляцией

Система с принудительной циркуляцией отличается тем, что имеет в своем составе насос. Это обеспечивает равномерность температуры на всех участках. Кроме того, применение циркуляционного оборудования позволяет минимизировать уклоны трубопроводов.

Для сохранения работоспособности отопления в случаях посадки напряжения или поломки насосов необходимо предусматривать обводные линии в обход оборудования. Циркуляционный насос устанавливается на обратке из соображений безопасности, а также повышения степени надежности и долговечности работы.

Схема с буферной емкостью

Схема обвязки твердотопливного котла отопления с теплоаккумулятором применяется для поддержания постоянной температуры в системе (ТТК плохо управляются, требуя неустанного контроля за количеством топлива и тягой) и во избежание закипания рабочей жидкости.

Теплоаккумулятор представляет собой герметично выполненный бак, установленный между котлом и потребителем. Принцип работы устройства заключается в том, чтобы аккумулировать избыток тепла в собственном объеме, отдавая его в систему при необходимости.

Температура теплоносителя регулируется посредством узла смешения, представляющего собой трехходовой клапан с датчиком температуры.

Обвязка с трехходовым клапаном

Для дополнительной защиты отопительного котла от перегрева предусматривается контур для аварийной подачи холодной воды в теплообменник либо в установленный внутри оборудования специальный змеевик.

Работа данного узла осуществляется благодаря оборудованию трехходовым вентилем и датчиком температуры внутри теплообменного аппарата. Сброс нагретой воды происходит в канализацию.

С установкой бойлера косвенного нагрева

Обвязка твердотопливного котла с бойлером косвенного нагрева подходит для любой схемы подключения. Бойлер служит для нагрева холодной воды в целях горячего водоснабжения.

Подключение водонагревателя к системе происходит параллельно со всеми приборами, использующими горячую воду

Здесь важно помнить, что для увеличения эффективности его работы, следует предусмотреть трехходовой кран, перекрывающий отвод воды из агрегата, если та еще не нагрелась

Коллекторная схема

Коллекторы служат для одновременного параллельного подключения нескольких веток отопления. Например, при подсоединении к одному агрегату теплого пола, радиаторов отопления на нескольких этажах (для каждого отдельная ветка) и т. д.

Несмотря на очевидное усложнение, использование коллекторов (гребенок) открывает широкие возможности для регулировки системы, повышения эффективности и надежности.

Схема обвязки ТТ котла с естественной циркуляцией

Перебои с электричеством в нашей стране нередки, причем обычно они случаются в самую плохую погоду. Поэтому во многих селах и деревнях предпочитают делать системы отопления с естественной циркуляцией — гравитационные. Они работают независимо от наличия электроэнергии, так что дом без тепла не останется.

Подключение котла на твердом топливе в гравитационную систему отопления

Приведенная на схеме обвязка твердотопливного котла для гравитационной системы — самый простой из возможных вариантов. В системе обязательно наличие расширительного бака. Он необходим для компенсации теплового расширения: во время нагрева объем теплоносителя увеличивается, и он вытесняется в расширительный бак. В системах с естественной циркуляцией расширительный бак ставят открытого типа. Это обычная емкость, в которой находится некоторое количество теплоносителя (около половины объема или меньше). Чтобы теплоноситель меньше испарялся, на бак ставят крышку. А чтобы одновременно еще и отводить воздух из системы, поднимают его в самую высокую точку системы.

Принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией

В системах этого типа теплоноситель движется благодаря уклону труб. Для обеспечения циркуляции котел должен находиться в самой нижней точке, все отопительные приборы — выше него. Кроме этого, приходится использовать трубы большого сечения — чтобы снизить сопротивление при движении теплоносителя.

От котла труба поднимается вверх, затем, постепенно понижаясь, труба подачи обходит все отопительные приборы. Обратка подключается с обратным уклоном — к котлу. Работает схема так: нагретый теплоноситель за счет высокой температуры поднимается вверх по вертикальной трубе, с небольшим уклоном идет подача (немного выше уровня радиаторов). Эта часть называется разгонная петля. Далее по наклонной трубе подачи, за счет силы гравитации и набранной скорости, обходит все отопительные приборы.

Основной принцип работы естественной циркуляции — перепад высот и разница температур

Проходя по трубам и радиаторам теплоноситель остывает. Остывший теплоноситель имеет большую массу, чем горячий. Более холодный теплоноситель стремится вниз, создавая давление. За счет этого и происходит циркуляция — нагретый теплоноситель стремится вверх, холодный — вниз. Но система работает только при правильно подобранном диаметре труб и их уклоне.

Что еще необходимо

В приведенной выше схеме есть масса недостатков:

Нет предохранительного клапана — это устройство ставят на выходе котла. С его помощью происходит сброс лишнего теплоносителя при его закипании. Если этот клапан не установить, возможен разрыв труб, радиаторов, теплообменника, расширительного бака (если он закрытого типа).
Нет воздухоотводчика. Если система открытого типа (расширительный бак в этом случае просто емкость с крышкой), воздух может выходить через расширительный бак. Но при разветвленной системе необходимы дополнительные устройства для отведения воздуха на радиаторах.

Указанные два устройства обязательны, но еще желателен манометр и термометр. Они нужны для контроля за системой. Термометров желательно иметь два — на выходе и на входе котла. Чтобы можно было оценить эффективность работы системы, подстроить и отрегулировать теплоотдачу радиаторов.

Недостатки

Основное достоинство гравитационной схемы обвязки твердотопливного котла — независимость от наличия электроэнергии. Недостатков намного больше:

Невысокая эффективность и невозможность регулировки. Скорость движения теплоносителя в таких системах невысокая. Поэтому добиться высокой эффективности не получается. Регулировать ее тоже нет возможности. Так что подстроиться под погодные условия невозможно.
Каждый раз когда система разогревается ( утром, например), температура теплоносителя в обратке очень низкая. Из-за этого образуется конденсат, разъедающий теплообменник. И бороться с этим нет возможности.
Неэстетичность исполнения. Для обеспечения циркуляции трубы подачи должны располагаться выше радиаторов. Обвязка твердотопливного котла в гравитационной системе делается трубой 32 мм или более. Иногда подачу тянут над ними — на уровне метра (или чуть выше) от пола, иногда — пускают под потолком. А трубы имеют немалый диаметр, так что вид тот еще.

Все эти недостатки приводят к тому, что системы отопления с естественной циркуляцией делают все реже. Люди предпочитают сделать резервированное электропитание (поставить аккумуляторные батареи или/и генератор) и иметь более удобную и регулируемую систему отопления.

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

Материалы:

Пластины из жаростойкой стали толщиной 4-5 мм для создания топки .
Стальные листы толщиной 2-3 мм для изготовления корпуса.
Стальные трубы для теплообменника, длина и диаметр которых рассчитываются индивидуально.
Металлические трубы для дымохода.
Арочная плита и решетка колосника.
Дверца камеры сгорания зольника.
Жароустойчивый кирпич.
Раствор цемента.

Инструменты

Сварочное оборудование с запасом электродов.
Устройство для газовой резки.
Болгарка с дисками.
Аппарат для сгибания труб.
Уровень, рулетка, маркер.

Комплектация обвязки

В состав обвязки входят следующие элементы:

Мембранный расширительный бачок. Предназначен для компенсации скачков объема теплоносителя во время нагревания. Такая необходимость возникает в закрытых отопительных системах. Внутри емкости имеется эластичная мембрана, разделяющая ее пополам. В одной половине находится воздух или азот (в таком случае стенки бака не подвергаются коррозии). Когда объем теплоносителя увеличивается, это провоцирует сжимание газа: как результат, общее давление в системе остается практически на прежнем уровне. Стандартный объем расширительной емкости – 10% от количества теплоносителя. Для грубого расчета обычно используется соотношение 15 л/киловатт мощности отопительного котла.
Предохранительный клапан. Выполняет сброс лишнего теплоносителя, когда давление в контуре поднимается до опасных значений. Как результат, трубы и радиаторы сохраняются от разрыва. Для отвода воды в канализацию предусмотрена дренажная трубка. Если этот клапан срабатывает регулярно, это свидетельствует о недостаточной вместительности расширительного бачка.

Воздухоотводчик. При возникновении воздушных пробок они выводятся наружу в автоматическом режиме. Речь идет о воздушных скоплениях, образовавшихся в системе в результате слива теплоносителя. Из-за них возникают гидравлические шумы и дополнительные препятствия для нормальной циркуляции в режиме небольшого гидравлического напора.
Манометр. Контролирует рабочее давления в контуре. Его иногда заменяют термоманометром, дополнительно фиксирующим температуру. На шкале устройства должна иметься разметка до 4 атмосфер.
Открытый расширительный бак. Заменяет собой расширительный бачок, воздухоотводчик и предохранительный клапан в открытом контуре. В этом случае система не сталкиваются с проблематикой избыточного давления. Для подключения сообщающегося с атмосферой бака к системе ГВС используется кран: это обеспечивает подпитку контура.
Бойлер косвенного нагрева. Внутри этой теплоизолированной емкости с теплообменником происходит подготовка горячей воды. Подача тепла осуществляется посредством протекающего через теплообменник теплоносителя из системы отопления. Этот элемент входит в схему обвязки газового одноконтурного котла отопления, подключение бойлера косвенного нагрева должно выполняться специалистами.

Циркуляционный насос. Благодаря ему осуществляется принудительная циркуляция теплоносителя через отопительный контур

При подборе подходящей помпы обращают внимание на уровень создаваемого им напора и производительность. Показатель потребляемой мощности в современных моделях регулируется в пределах 50-200 Вт

Благодаря этому скорость движения теплоносителя можно менять, в зависимости от ситуации.

Гидрострелка. К этой емкости с патрубками можно коммутировать несколько отопительных контуров. Ее задача – объединять подающие и обратные трубы. В результате появляется возможность сводить вместе системы с разной температурой и скоростью движения теплоносителя, сглаживая их взаимное влияние.

Фильтр грубой очистки. Внутри отстойника с фильтрующей сеткой происходит задержка находящихся в воде крупных частиц. Чаще всего речь идет о песке и окалинах. В результате предотвращается забивание тонких трубок теплообменника в газовом котле.
Двух- и трехпроходные термостатические смесители. Благодаря им появляется возможность создавать рециркуляцию теплоносителя, температура которого на порядок уступает показателям в основном контуре. Для управления затвором смесителя используется термоголовка. Клапан меняет свое положение, реагируя на температуру чувствительного элемента.