Твердотопливный котел с водяным контуром, работающий на дровах, обычно устанавливают в жилых домах. Такие котлы требуют периодической подачи топлива и не могут работать без надзора более 4-8 часов подряд. Их эксплуатацию не рекомендуется оставлять без присмотра.
- Котлы на твердом топливе для отопления частного дома
- Монтаж дровяных котлов в системе отопления
- Установка котлов длительного горения на дровах своими руками
Котлы на твердом топливе для отопления частного дома
Базовые модели котлов длительного горения с водяным контуром на дровах для дома различают по материалу изготовления, конструкции топки, теплообменника, дымохода, способу загрузки и сжигания топлива.
Дровяной котел длительного горения с водяным контуром оснащают трубчатым (вертикальным) регистром или теплообменником рубашечного типа. Корпусная конструкция практически исключает возможность вскипания воды в системах с естественной циркуляцией.
В основу твердотопливного котла заложен принцип длительного и экономичного сжигания топлива
Стальной дровяной котел длительного горения для отопления дома имеет малую тепловую инертность. Котловой контур из жаропрочной стали выдерживает резкие скачки температуры и давления в системе. Недостаток материала — чувствительность к коррозии, которую усиливает температурное напряжение металла. Межремонтный период работы агрегата из стали – 15 лет.
Стенки чугунного теплообменника дровяного котла для отопления частного дома с батареями нагреваются и остывают долго. Хрупкий сплав не предназначен для критических перепадов рабочих параметров системы.
Твердотопливный котел в полуавтоматическом режиме
Преимущество чугуна обусловлено аморфностью материала к кислородной коррозии. Срок работы котла с чугунным теплообменником, при правильной эксплуатации агрегата, достигает 25 лет.
Принцип работы агрегата длительного горения — принудительное, последовательное, направленное сверху вниз тление древесины, при котором выделяется метан, угарный газ и водород. Недостаток кислорода замедляет скорость распространения пламени. Дополнительная тепловая энергия образуется при сжигании топочного газа. Поток уходящих продуктов горения омывает поверхность теплообменника на выходе из котла. Конструкция позволяет загрузку дров один раз в сутки.
Таблица 1. Цена котлов длительного горения на твердом топливе:
| Марка котла (страна производитель) | Цена, рублей |
| Zota Mix — 32 (Россия) | |
| Stropuva Mini S8 (Прибалтика) | |
| Твердотопливный котел длительного горения ОРОР Н 412 (Чехия) |
Обратите внимание! Средняя цена котлов длительного горения на дровах для дома составляет 50 тысяч рублей. Качество последних отечественных разработок твердотопливных котлов составляют достойную конкуренцию зарубежным аналогам.
Пиролизные котлы длительного горения
Пиролизные агрегаты — одна из разновидностей котлов длительного горения. Поэтапное разделение процесса горения повышает эффективность и продлевает время работы газогенератора. Топку пиролизного котла разделяет специальная форсунка. В первом отсеке, под действием высоких температур, закладка дров выделяет горючий газ. Второй служит для дожига продуктов разложения древесины. В зольнике образуется минимальное количество золы, а дымоход не обрастает отложениями сажи.
Газогенераторные установки предназначены для систем отопления жилых домов, площадь которых больше 100 м².
Таблица 2. Цена пиролизных котлов длительного горения с водяным контуром:
| Марка | Цена, рублей |
| Твердотопливный пиролизный котел МС-16 (Россия) | |
| Стальной пиролизный котел Buderus Logano S171-22 W (Чехия) | |
| Твердотопливный пиролизный котел Буржуй — К СТАНДАРТ-20 (Россия) | |
| Газогенераторный котел КО12 (Россия) |
Пиролизные дровяные котлы работают до двух суток на одной загрузке топлива. Стоимость продукта зависит от марки производителя, мощности и степени оснащения агрегата автоматикой.
Мощность котла подбирают в соответствии с конструктивными характеристиками дома (площадь, суммарные тепловые потери) и климатической зоной места проживания. Как правило, КПД самодельного котла длительного горения на дровах не превышает 80% (т.е. пятая часть тепла от сгорания топлива теряется в котле).
Недостаток тепловой мощности стимулирует работу генератора в режиме интенсивного горения. Постоянные пиковые нагрузки приводят к перерасходу дров, превышению теплопотерь в два раза и преждевременному износу котла.
Устройство котла на твердом топливе
Расчет размеров топки для котла длительного горения на дровах
Вид древесины, форма и длина дров определяет размер и эквивалентную площадь топочной камеры. Удельная и объемная плотность загрузки, теплота, которую дрова выделяют при сгорании — справочные значения. Расчет объема загрузки поможет вычислить расход топлива за сезон, организовать места хранения топлива.
Важно! Качество дров влияет на процесс горения. Большое содержание смол в дровах хвойных пород и высокая влажность свежесрубленной древесины снижает КПД котла. Неполное сгорание сырых дров приводит к отложению сажи и смол на поверхности водяного контура, стенках топки и дымохода. Металл окисляется, хуже передает тепло, быстро прогорает.
Таблица 3. Объемная теплота сгорания древесины разных пород:
| Вид древесины (влажность не более 20%) | Теплотворная способность, кВтч/кг | Удельная плотность дров, кг/м³ | Объемная плотность, кг/дм³ | Температура горения, °С |
| ель | 4,3 | 450 | 1,4 | 600 |
| сосна обыкновенная | 4,3 | 520 | 1,6 | 660 |
| береза | 4,2 | 650 | 1,9 | 890 |
| дуб | 4,2 | 720 | 2,0 | 900 |
Рассмотрим пример расчета объема загрузочной камеры дровяного котла.
Исходные данные:
- мощность котла 10 кВт;
- объем одной загрузки должен обеспечить работу агрегата в течение суток;
- топливо — березовые дрова, длина поленьев 0,60÷0,65 м;
- влажность древесины 20%.
Статья по теме:
Варианты отопления загородного дома: выбор котла. Преимущества и недостатки водяного отопления от печи на дровах. Особенности твердотопливных, газовых, электрических агрегатов: описание и цены.
При сгорании 1 кг березовых дров выделяется 4,2 кВт тепловой энергии. Заданную мощность (10 кВт) обеспечит сжигание 2,4 кг дров в час (10/4,2 = 2,381).
Кубометр березовых дров весит 650 кг. Часовой расход топлива составит ≈ 0,004 м³/ч (2,4/650 = 0,0037).
Вес закладки, который должен выдержать колосник с форсункой ≈ 60 кг (2,381х24 = 57,144).
Березовые дрова ложатся неплотно, поэтому объем закладки увеличится в 1,9 раза — до 0,008 м³/ч (0,004х1,9 = 0,0076).
По условию – загрузка 1 раз в 24 часа, соответственно объем топлива 0,2 м³ (0,008х24 = 0,192).
Следует тщательно продумать выбор дров для твердотопливного котла
Если принять во внимание длину поленьев 0,6÷0,65 м, то оптимальная глубина топки составит 0,7 м.
Примем высоту закладки топлива 0,6 м. Ширина топки 0,5 м (0, 2/0,7/0,6 = 0,476).
Рабочий размер топки дровяного котла для отопления дома (площадь 80 м², березовые дрова) — 0,7х0,6х0,5 м. Общие габариты готового котла увеличатся вдвое, если учесть толщину обшивки, размер теплообменника, воздушной и камеры дожига, зольника, каналов для удаления дымовых газов.
Регулируемое и сбалансированное горение уменьшит скорость естественного распространения пламени. Ограниченная подача первичного и вторичного воздуха в топку обеспечит недостаток кислорода и продлит время работы самодельного котла в 1,8 раза. Благодаря этому можно уменьшить расчетный расход дров и, следовательно, размеры агрегата.
Твердотопливный котел на дровах является хорошей альтернативой газовому отоплению
Самодельный котел длительного горения на дровах с вертикальной топкой (Бубафоня)
Котлы длительного горения своими руками монтируют из листовой стали (толщина 4÷6 мм), толстостенных труб (Ду 300 мм) и цилиндрических емкостей подходящего размера. Простейшую конструкцию («Слобожанка» или «Бубафоня») собирают из газового баллона или бочки. Принцип устройства копирует прибалтийский котел «Стропува».
Емкость вертикальной топки используют для направленного сверху вниз горения дров. Процесс сопровождает равномерное уплотнение загрузки, выделение и дожиг древесных газов, и отвод продуктов горения в дымоход.
Первичный воздух к зеркалу горения подают по вертикальной трубе. Статичную или телескопическую конструкцию монтируют в верхней стенке котла. Ось поршня проходит по центру цилиндрической топки. Зазор между воротником и трубой подачи первичного воздуха оформляют приварным бортиком, который обеспечивает свободный ход штока и минимальный подсос воздуха в воздушную камеру для дожига древесных газов.
Чертеж металлической печи с топкой длтельного горения
Сжигание пиролизных газов увеличивает КПД котла. Крышка-заслонка в верхней части трубы регулирует забор воздуха. Снизу приварен диск с лопастями, которые рассекают поток воздуха в зоне горения. Материал для распределителя выбирают с учетом теплоемкости. Диаметр диска немного меньше размера топки.
Конструктивные пропорции котла «Бубафоня»:
- оптимальный диаметр корпуса 300÷800 мм;
- высота котла – в диапазоне 3÷5 диаметров;
- толщина стенок 4÷6 мм;
- диаметр диска меньше поперечного сечения топочной камеры на 10%;
- толщина диска обратно пропорциональна диаметру (тяжелый блин продавит зону горения и затушит пламя, легкий — приведет к эффекту обратного горения);
- изогнутые лопасти образуют направленный турбулентный поток воздуха для сжигания пиролизных газов;
Самодельный котел длительного горения «Бубафоня» с вертикальной топкой
- диаметр трубы подачи воздуха принимают как 0,55 от S (площади поперечного сечения выходного патрубка дымохода);
- зазор между трубой и воротником не превышает 2,5 мм;
- высота трубы для забора воздуха (в нижнем положении) поднимается над воротником на 150 мм.
Площадь сечения патрубка дымохода на выходе из котла длительного горения определяют по эмпирическим формулам:
S = 1,75хN (м²), где
S — площадь сечения выходного патрубка (см² или м²);
N — тепловая мощность котла (кВт/ч);
1,75 — коэффициент, полученный эмпирическим путем (м²ч/кВт).
Чертеж печи длительного горения
N = m*qw (кВт/ч), где
m — масса дров одной загрузки (кг);
qw — удельная теплоотдача дров определенной влажности (кВт/кг).
Массу загрузки для самодельных котлов длительного горения на дровах определяют по рабочему объему топки (Vk) и удельному весу дров (md):
m = Vk*md (кг), где
Vk = πD²/(4*hт) (дм³), где
hт — высота загрузочной камеры.
Таблица 4. Сбалансированный размер элементов в системе распределения первичного воздуха для котла Бубафоня:
| Диаметр топки котла, мм | Толщина диска, мм | Высота направляющих ребер распределителя воздуха, мм |
| 300 | 8-10 | 40 |
| 400 | 6-8 | 50 |
| 600 | 4-6 | 60 |
| 800 | 80 |
Обратите внимание! Поместить трубчатый теплообменник в топочную камеру невозможно. Требуется внешний цилиндрический корпус большего диаметра или конструкция, которую встраивают в дымоход.
Принцип работы и чертежи пиролизных котлов своими руками
Самодельные пиролизные агрегаты устанавливают для отопления домов большой площади. Конструкция топки, форсунки и дымовых каналов усложняет сборку самодельных газогенераторов. Принудительная циркуляция теплоносителя и подача воздуха в зону горения означают зависимость работы котла от внешних факторов. Снизить риск аварийной поломки котла позволяет шибер для сброса тепловой энергии и теплообменник рубашечного типа.
Схема самодельного газогенератора с принудительной подачей воздуха в зону горения: 1 – корпус котла; 2 – загрузочная дверца; 3 – дверца зольника; 4 – а вентилятор подачи воздуха в зону горения; 5 – камера загрузки и зона первичного горения топлива; 6 – технологическое отверстие для прочистки каналов дымохода; 7 – камера сгорания древесных газов; 8 – рубашка теплообменника; 9 – канал отвода дымовых газов; 10 – выпускная горловина дымохода; 11 – регулировочный шибер дымохода (11а — ручка шибера); 12 – выходной патрубок в распределительный трубопровод; 13 – обратный патрубок, по которому остывший теплоноситель поступает из системы отопления; 14 – гильза узла контроля (термоманометр); 15 – люк для прочистки дымовых каналов
Корпус котла сварен из толстостенной (4÷5 мм) листовой стали. Загрузка дров — фронтальная. Тепловое излучение передается своду котла, боковым стенкам камеры и нагревает воздух, поступающий в зону горения. Плотность и герметичность топочной камеры обеспечивает затвор с отражателем и поворотным болтом на загрузочном и зольном люках. Воздух в топочную камеру подается принудительно, вентилятором.
Рубашка теплообменника полностью охватывает топку и частично камеру дожига пиролизных газов. Зазор (3÷5 см) заполнен водой. Теплообмен задней стенки увеличен: с одной стороны теплообменник граничит с топкой, другая стенка рубашки соприкасается с каналом дымохода. Встроенный по ходу движения дымовых газов теплообменник понижает температуру уходящих дымовых газов до 100оС. Внутренний объем котлового контура принимают 5÷25 % от суммарной емкости системы отопления.
Патрубок подачи теплоносителя в систему потребителя расположен сверху. Врезка обратного трубопровода — снизу. Охлаждение возвратного теплоносителя ниже 65°С, опасно выпадением на стенках теплообменника кислотного конденсата, который разрушает сталь. При небольшой мощности котла температуру между подающей и обратной линией выравнивают с помощью установки перепускного клапана. Котловой контур большого дома дополняют элеваторным узлом и циркуляционным насосом.
Колосниковая решетка в самодельных котлах длительного горения служит опорой топливной загрузки. Раскаленные дрова лежат на колосниках, обложенных шамотом. Дюзы в теле колосника служат форсункой, через которую горючий газ поступает в зону догорания топлива.
Пепел и зола просыпаются в зольник. Маломощным котлам, с равномерным распределением тепловой нагрузки по зеркалу, подходят стандартные колосники из литого чугуна.
Схема отопления котлом в частном доме
Продукты сгорания попадают в каналы и через горловину дымохода выходят из котла (формула площади сечения горловины дымохода приведена в примере выше). Регулировочный шибер дымохода открывают при необходимости.
Конструкция позволяет дозагрузку топлива без полного тушения котла или форсированный сброс тепловой энергии при отключении электричества. Раскаленный древесный газ уходит из топки в обход камеры дожига и дымоходных каналов.
Сечение и высота дымохода предусматривает работу энергонезависимого самодельного котла на естественной тяге. Нормальную тягу пиролизного котла обеспечит высота дымовой трубы 6 м.
Полученные данные отражают на масштабном чертеже котла длительного горения своими руками, по которому определяют объем и ориентировочную сумму на приобретение расходного материала.
Схемы устройства пиролизных котлов разных типов
Важно! Если самостоятельно разобраться с расчетом параметров котла не получается, то следует обратиться за помощью профессионалов. Специализированные интернет ресурсы предлагают для изготовления своими руками пиролизного котла длительного горения чертежи. Видео уроки, с детальными пояснениями монтажа, прилагаются к комплекту технической документации.
Монтаж дровяных котлов в системе отопления
Самостоятельное изготовление котла подразумевает наличие навыков и опыта в производстве сварочных, электромонтажных и слесарных работ. Пригодится знание физики, теплотехники, материаловедения, правил монтажа систем отопления.
Необходимо соблюдение приемов и методов техники безопасности. Для сборки котла необходимо оборудованное помещение и инструмент.
Материал для изготовления пиролизного котла:
- листовая сталь толщиной 6, 5 и 4 мм (топка, рубашка теплообменника и корпус);
- уголок со сторонами полок 50 мм (ребра жесткости каркаса);
Двухконтурный твердотопливный котел с накопительным баком для горячей воды
- труба стальная (обвязка теплообменника с системой отопления);
- подходящий по размеру чугунный колосник или прут круглый диаметром 20 мм;
- кирпич шамотный;
- вентилятор центробежный;
- готовые дверцы с отражателем, креплением, ручкой и запором;
- группа безопасности (температурный датчик, манометр).
Сварные детали маркируют мелом (место соединения, № детали, размеры). Специализированные организации предлагают услуги по резке материала по месту его приобретения.
Инструменты для изготовления котла:
- сварочный аппарат постоянного тока;
- электроды (диаметром 3÷5 мм);
- электрическая дрель;
Схема подключения отопительного котла
- угловые шлифовальные машинки (под большой 230 мм и малый 125 мм круг);
- штангенциркуль, рулетка, уровень.
Сборку котла начинают с внутреннего корпуса. Качество сварных швов должно обеспечить прочность и плотность конструкции, которая находится в непосредственном контакте с теплоносителем.
Установка котлов длительного горения на дровах своими руками
Пиролизный котел для автономной системы отопления располагают в отдельном специально приспособленном, защищенном от возгораний, помещении. Котельную оборудуют системой приточной вентиляции. Агрегат должен быть удален от стен на расстояние не менее 20 см.
Нормативное значение веса для самодельных котлов длительного горения на дровах — 250 кг/м². Соблюдение условия допускает установку агрегата на ровной устойчивой поверхности без фундамента. Площадь места установки выносят за проекцию корпуса агрегата на 15 см (перед топочной дверцей 30 см).
Устройство стального твердотопливного котла Buderus Logano
Пол застилают асбестом или базальтовым картоном, (толщина 4÷6 мм). Сверху кладут лист оцинкованного кровельного железа (толщина 2 мм). Прямой контакт пола с корпусом исключают опорные конструкции — ножки котла.
Поверхность дымохода обязательно покрывают теплоизоляцией. Утепление предотвратит резкий перепад температур и образование конденсата в дымоходе. Толщина слоя утеплителя зависит от температуры уходящих дымовых газов. Желательно использовать сэндвич-трубу из нержавеющей стали, стойкой к агрессивной среде. При отсутствии естественной тяги устанавливают дымосос.
Эстетика кустарного производства уступает дизайну заводских моделей, но самостоятельно собранный агрегат отвечает требованиям конкретной системы отопления. Не стоит забывать, что изготовление по готовым чертежам (видео) своими руками котла длительного горения, снизит затраты на его обустройство как минимум в 2 раза.
Как экономно топить печь дровами?
Экономное топление печи дровами включает в себя оптимизацию способа разведения огня, выбора подходящего дровяного топлива и эффективное управление процессом сгорания. Вот несколько советов, которые могут помочь вам экономно использовать дрова при топлении печи:
-
Выбор качественных дров: Используйте сухие и хорошо высушенные дрова. Влажные дрова требуют больше энергии для их прогревания и высыхания, что может снизить эффективность сгорания.
-
Правильное разжигание: Разжигайте огонь снизу вверх, размещая мелкие дрова или спички снизу и уложив более крупные сверху. Это позволит создать хороший поток воздуха, необходимый для начала горения.
-
Оптимальная вентиляция: Регулируйте вентиляцию печи, чтобы обеспечить достаточное количество кислорода для сгорания дров. Перебор с вентиляцией может привести к быстрому и неэффективному сгоранию топлива.
-
Используйте топливо правильного размера: Размер дров влияет на процесс сгорания. Используйте дрова разных размеров: мелкие для разжигания и крупные для поддержания огня.
-
Следите за загрузкой: Перегруженная печь может затруднить поток воздуха и ухудшить качество сгорания. Не загружайте печь слишком плотно.
-
Умение сбережения тепла: Постепенно добавляйте дрова в печь по мере уменьшения температуры. Это позволит поддерживать равномерное и длительное горение.
-
Умение затухания огня: Если дрова загорелись ярко, а затем начали гореть медленнее, это может быть признаком того, что огонь уже далеко зашел. В таком случае, лучше добавить дров и поддержать огонь, чем пытаться выжать все тепло из последних углей.
-
Регулярная чистка: Регулярно чистите печь от золы и недогоревшей древесной смолы. Чистая печь обеспечивает более эффективное сгорание.
-
Изолированные двери: Если у вашей печи есть дверь, убедитесь, что она хорошо закрывается и уплотнена. Это поможет предотвратить утечку тепла и улучшит процесс сгорания.
-
Планируйте топку с учетом потребностей: Разбивайте топку на более короткие и более длительные сессии в зависимости от того, сколько тепла вам нужно получить в данный момент.
Следуя этим советам, вы сможете максимально эффективно использовать дрова при топлении печи и сэкономить на топливе.