Одним із недоліків традиційних твердопаливних котлів та печей є невеликий обсяг первісного завантаження палива і, як наслідок, короткочасне його горіння. Для того, щоб збільшити тривалість горіння в таких пристроях, доводиться постійно стежити за процесом горіння і додавати в міру згоряння нові порції палива. Це забирає багато часу. Тому, в наш час стають все більш популярними твердопаливні опалювальні котли тривалого горіння, які дозволяють звели.ти інтервал часу між завантаженнями палива і можуть довго працювати, не вимагаючи до себе постійної уваги. Щоправда, вартість таких агрегатів високої якості промислового виготовлення досить висока. Тому часто народні умільці виготовляють твердопаливні котли тривалого горіння своїми руками. Вони, як правило, простіші за конструкцією і обходяться набагато дешевше і можуть бути різними за конструкцією, формою, розмірами і матеріалом. У цій статті ми розгляньм кілька видів конструкцій таких котлів, їх особливості, а також з чого та як їх можна зробити самостійно.

Чим казан тривалого горіння відрізняється від звичайного

Головною відмінністю практично всіх конструкцій котлів тривалого горіння є великий обсяг завантажувальної камери, в яку міститься значно більше палива, ніж у звичайний котел, що забезпечує можливість його роботи тривалий час без дозавантаження. Як правило, у більшості конструкцій ця камера є і камерою спалювання палива, тобто паливником, хоча форма, розміри та розташування її можуть бути досить різними. Практично великий обсяг палива і є тим головним фактом.ором, який визначає тривалість горіння. Крім цього, в такому агрегаті повинні бути створені умови для можливості повільного, але повного згоряння палива та способи регулювання цього процесу. Деяким чином впливає на тривалість горіння палива та спосіб його спалювання, але, як правило, він не є визначальним.

Пристрій агрегату

Коротко суть роботи та влаштування твердопаливного піролізного котла тривалого горіння можна звести до наступного:

1. Два металеві циліндричні корпуси різного розміру скріплюються між собою. Найменший – це топка, де відбувається згоряння твердих частинок. Більший – зовнішня оболонка котла.
2. Простір, що залишився, між корпусами заповнюється водою. Вона виконує функції теплоносія.
3. У малу трубу встановлюється розподільник повітря і ділить її на дві частини. В одному розділі відбувається спалювання паливних частинок, в іншому – спалювання піролізного газу. Розподільник виготовляється у вигляді телескопічної труби, до одного кінця якої прикріплений невеликий диск із лопатями. Це дозволяє рівномірно розподілити гази, що виділяються у процесі спалювання палива. Через розподільник повітря у відсік згоряння подається кисень, необхідний підтримки горіння.
4. У міру прогорання шарів палива розподільник переходить нижче і додає повітря на нижченаведені рівні.
5. У разі, якщо процес контролюється автоматичними керуючими системами, необхідно забезпечити підключення пристроїв до електромережі.

Для виготовлення котла, який працює на твердому паливі, необхідно розробити креслення або схему. На ній відображається зразковий зовнішній вигляд агрегату з дотриманням усіх пропорцій, деталей та елементів.

Види твердопаливних котлів тривалого горіння

Для того, щоб краще розібратися в існуючих конструкціях котлів тривалого горіння і вибрати найкращий варіант для самостійного виготовлення, розглянемо які основні види їх існують в даний час. За способом спалювання палива можна виділити такі конструкції:

• З традиційним спалюванням знизу-вгору, паливо в яких підпалюється знизу, а гарячі продукти згоряння проходять через усю камеру згоряння і видаляються в димову трубу у верхній її частині, шляхом нагрівання теплоносія в теплообміннику, яким є самі стінки камери і, можливо, додаткові регістри ;
• Шахтного типу, з нижнім горінням палива, в яких продукти згоряння видаляються не через камеру завантаження, як у попередньому випадку, а в сусідню, де розміщується теплообмінник і далі йдуть в димову трубу;
• З верхнім спалюванням палива (згори-вниз), у яких паливо підпалюється зверху та поступово згоряє до дна. Такий спосіб вимагає спеціального пристрою (телескопічної труби, що опускається в міру згоряння палива) для подачі повітря до місця горіння.
• З піролізним або газогенераторним спалюванням палива, при якому тверде паливо (найчастіше дрова) спалюються при високій температурі та обмеженій подачі первинного повітря. При цьому відбувається не класичне горіння палива, а суха перегонка їх у газ, який потім спалюється в камері допалу в присутності вторинного повітря. Варто зазначити, що піролізні котли є більш складними з точки зору самостійного виготовлення, тому їх конструкції будуть розглянуті в іншихцієї грн.ики.

За формою твердопаливні котли тривалого горіння, виготовлені своїми руками, можуть бути:

• прямокутними, які зазвичай виготовляються з листового заліза;
• круглими, що виготовляються із труб великого діаметру, старих балонів або бочок.

За видом матеріалу, з якого вони виготовляються, можна виділити котли:

• Металеві, виготовлені виключно з листового металу та труб;
• Металеві з футеруванням вогнетривким матеріалом;
• Цегляні з металевим теплообмінником усередині.

Котел із верхнім горінням палива

На пострадянському просторі дані теплогенератори відомі у двох різновидах:

1. Прибалтійські агрегати (Stropuva) та їх похідні від інших виробників.
2. Дров’яні печі типу Бубафоня.

Невідомо, який із обігрівачів з’явився раніше, але піч Бубафоня здобула широку популярність як обігрівач для дач, гаражів та інших будівель із низькими вимогами до естетики виробу. Чого не можна сказати про котли верхнього горіння, хоча багато хто з них чомусь вважають єдино можливою версією твердопаливних теплогенераторів тривалого спалювання. Насправді, їхній єдиний козир той самий – паливник великих розмірів.

Принцип дії подібних котлів полягає в горінні палива, пригніченого вантажем, у напрямку зверху донизу. Причому повітря подається в зону спалювання теж зверху, телескопічною трубою, з’єднаною з вантажем. Робоча схема агрегату показана малюнку:

Оригінальна схема котла, взята із сайту /
У процесі експлуатації котлів Stropuva виявилося безліч недоліків, про що свідчать і відгуки власників на форумах:

1. Не можна підкинути в топку полін, доки не згорить попередня закладка. Фізично це можливо, але тоді принцип верхнього спалювання порушиться, полум’я охопить усі шари палива.
2. При роботі на свіжій тирсі та іншому дрібному смітті залишки палива «зависають» на стінках.
3. Ефективність ТТ-котла не надто висока, оскільки в ньому немає теплообмінника. Через камеру нагрівання повітря та великого паливника для теплообмінника не залишилося місця.

Більше критичних недоліків теплогенератор не має, а дещо в саморобній версії можна виправити за своїм розумінням. Наприклад, поставити днище та колосники, організувавши зольну камеру. Позбутися недоліку з довантаженням теж можна, якщо поставити між завантажувальним і зольним отвором додаткові дверцята. Ця ідея модернізації котла верхнього спалювання належить іншому нашому експерту – Володимиру Сухорукову, про що він розповідає у своєму відео:

Підготовка матеріалів

Круглий корпус створює деякі незручності у виготовленні, але й квадратним його не зробиш — паливо «зависатиме» по кутах. Є проблема і зі складанням телескопічної труби з вантажем, так що цю частину краще взяти від печі Бубафоня. Креслення котла тривалого горіння, яке можна порівняти за розмірами з класичною версією, виглядає так:

Перед тим як зробити котел, підбираємо матеріали за кресленням:

• труба DN 400 зі стінкою 5 мм – на паливник;
• те ж, DN 50 – на подачу повітря та водяні патрубки;
• те саме, DN 100 – для димоходу;
• заготовка з листа завтовшки 10 мм круглої форми з діаметром 38 см;
• смуга 40 х 4 мм – для розподільників повітря;
• арматура діаметром 16-20 мм періодичного профілю – на колосники;
• базальтова вата товщиною 3 см та щільністю 100 кг/м³;
• тонколистовий метал із полімерним покриттям.

Вибір матеріалу водяної сорочки залежить від способу її монтажу, адже у домашнього майстра навряд чи знайдуться в запасі вальці, здатні надати металу товщиною 3 мм форми циліндра. Варіанти такі (наведені нижче на схемі):

1. Схема 1. Взяти тонкостінну трубу більшого діаметра, хоча знайти таку непросто, а звичайна сильно обтяжить котел.
2. Схема 2. Два листи металу зігнути у 2 місцях під кутом 60°, а потім зварити дві половинки разом. Знадобиться прес – листогиб.
3. Схема 2. Варити сорочку із 6 аркушів – сегментів на кліпсах.
4. Схема 3. Зварити прямокутний короб, через що збільшиться об’єм котлового бака.

Також знадобиться листовий метал 3 мм на обрамлення дверей, дно з кришкою та повітряну заслінку.

Виготовлення теплогенератора

Виробництво робіт починається з вирізування заготовок та прорізів у стінці труби за розмірами на кресленні. З вирізаних частин робляться дверцята, до них додаються навіси та покупні ручки. З арматури вариться колосникові грати, показані на фото:

Загалом алгоритм збирання котла верхнього горіння виглядає так:

1. У круглій заготовці для вантажу прорізати отвір, вставити трубу і обварити.
2. До нижньої частини вантажу приварити 6 зігнутих смуг, що служать розподільниками повітря.
3. Прикріпити до топки днище, встановити всередину колосники.
4. Вирізавши отвір по центру кришки повітряної труби, приладнати її до топливника. Перед цим потрібно поставити трубу із вантажем на місце.
5. Приварити патрубок димоходу.
6. Змонтувати водяну сорочку за обраною схемою, герметично обварити усі стики.
7. Виконати врізання патрубків для теплоносія.
8. Виконати утеплення та обшивку котла, встановити дверцята.
9. Поставити на верх повітряної труби заслінку.

Для розподілу повітря достатньо шести смуг
Встановити автоматику і наддув на котел верхнього горіння важко, оскільки до труби, що рухається, вентилятор не приставиш. Потрібно змайструвати гнучкий рукав, а для датчика температури передбачити занурювальну гільзу. Вкласти його під утеплювач не можна, тому що зона горіння в даному виді нагрівників постійно зміщується.

Проводити випробування котла краще, звичайно, на вулиці

Який вид та конструкцію вибрати для самостійного виготовлення

Вибір виду та конструкції твердопаливного котла тривалого горіння для виготовлення його своїми руками залежить від наявності навичок роботи та самого матеріалу. Для хорошого зварювальника не важко зварити котел з листів або труб, а людині, знайомій з пічними роботами, легше буде спорудити цегляний котел, вмонтувавши в нього готовий металевий теплообмінник. Те саме стосується складності конструкції. Необхідно порівнювати її зі своїми можливостями та здібностями. В іншому випадку кращедоручити цю роботу спеціалістам.

Нижче ми розглянемо пристрій та конструкційні особливості деяких видів твердопаливних котлів тривалого горіння, які нескладно виготовити своїми руками.

Дров’яний котел із традиційним спалюванням палива знизу-вгору

Пристрій такого твердопаливного котла тривалого горіння є найпростішим, що має значення при виготовленні своїми руками. Він може бути циліндричної або прямокутної форми і, відповідно, бути виготовлений із труб діаметром 400-600 мм або листової сталі. Така конструкція є топливником заввишки 1м і більше, оточеним зовні «водяною сорочкою».

Особливістю пристрою цього котла є те, що завантажувальні дверцята знаходяться зверху, а димова труба збоку. Це дозволяє, по-перше, змінювати його висоту, а отже, і обсяг завантажувальної камери (він же і паливник), чим можна регулювати, тривалість горіння та його теплову потужність. По-друге, таке розташування завантажувальних дверей дозволяє заповнювати котел не тільки короткими полінами, але і колодами досить великої довжини (але не більше висоти камери), встановлюючи їх вертикально. Топливо підпалюється знизу через спеціальні дверцята. Після того, як воно загориться, за допомогою регулювання подачі повітря через піддувальні дверцята регулюється швидкість, а значить і тривалість горіння. Конструкція досить проста, але через відносно невелику площу теплообмінника (практично це тільки стінки камери згоряння) витрата палива в такому котлі дещо більша, ніж в інших, складніших котлах тривалого горіння.

Мал. 1 Твердопаливний котел тривалого горіння з традиційним спалюванням палива знизу-вгору

Котел тривалого горіння шахтного типу

Свою назву такі котли отримали у зв’язку з особливістю завантажувальної камери – вона є конструкцією («шахтою») висота якої значно більша, ніж розміри поперечного перерізу. Завантаження палива здійснюється зверху. Саме паливо підпалюється знизу, але вогонь і продукти його згоряння виходять не через камеру завантаження, як у попередньому випадку, а в сусідню, де і розташовується теплообмінник.

Найчастіше теплообмінник у таких казанах виготовляють у вигляді прямокутника з листового металу, в який врізані труби для проходу вогню та гарячих газів – вогнетрубний варіант. Хоча можуть бути конструкції з водотрубним теплообмінником, коли по її трубах протікає теплоносій. У теплообміннику вогонь та димові гази віддають свою теплову енергію теплоносія та виходять у димову трубу.

Рис. 2 Схема простого шахтного твердотопливного котла

Котел тривалого горіння зверху-вниз

Конструкція такого котла відрізняється тим, що горіння палива в ньому відбувається зверху-вниз, тобто паливо, завантажене в камеру згоряння, підпалюється зверху і поступово вигоряє до дна. Цей принцип використовується у відомій багатьом пічці “бубафоня”, тільки в котлі є ще можливість нагрівання теплоносія для системи водяного опалення.

Щоб забезпечити цей процес у конструкцію агрегату включено телескопічну трубу, за допомогою якої здійснюється подача повітря до місця горіння палива. А щоб повітря розподілялося рівномірно, на кінці труби приварений розподільний «млинець» з лопатями. Повітряна труба, яка при завантаженні палива піднімається вгору, в міру згоряння палива, під своєю вагою опускається і забезпечує безперервну подачу повітря до місця горіння.

Щоб забезпечити кращі умови згоряння палива, повітря попередньо підігрівається в камері підігріву, розташованої у верхній частині камери згоряння. Подача повітря, а відповідно швидкість горіння, регулюється засувкою на вході в камеру підігріву. Але можлива і простіша конструкція такого котла – без камери підігріву, тоді засувку, що регулює подачу повітря, влаштовують безпосередньо на верхньому торці труби.

Теплообмінник такого котла, як правило, є «водяною сорочкою» навколо камери згоряння, але, для підвищення ефективності теплопередачі, у верхній частині можуть бути встановлені додаткові регістри з труб. Завантаження палива здійснюється через верхні бічні дверцята, а видалення золи та залишків палива – через нижню.

Мал. 3 Схема котла тривалого горіння зі спалюванням палива зверху-вниз

Деякі подібні конструкції припускають наявність бічних дверцят, практично на всю висоту камери згоряння, що суттєво спрощує процес чищення котла, але ускладнює виготовлення.

Такі котли, як правило, круглого перерізу (фото вгорі). Виготовити своїми руками їх можна з двох труб великого діаметру (400-500 мм) і менших труб діаметром: для камери підігріву повітря – 250-300 мм, димоходу – 120-150 мм і телескопічної труби 60-90 мм. Крім цього необхідна буде листова сталь завтовшки не менше 4 мм.

Цегляні котли тривалого горіння

Одним з недоліків більшості котлів тривалого горіння, виготовлених повністю з металу, є їхня досить велика вага, тому що розміри завантажувальної камери, а відповідно, і самого котла досить великі. І щоб встановити їх на місце іноді доводиться використовувати вантажопідйомні механізми і навіть розбирати дах котельні або необхідно виготовляти такий котел на місці. Ті ж проблеми можуть виникати і при демонтажі такого котла, якщо він прогорів або з інших причин.

Такого недоліку може бути позбавлений котел, корпус і паливник якого складений з цегли, а металевим є теплообмінник, виготовлений з труб або листової сталі. Найбільш підходяща форма перерізу таких котлів прямокутна. Цегляна кладка ведеться з урахуванням правил пічних робіт. Таким чином, може бути виготовлений, наприклад, той же котел з традиційним спалюванням палива або шахтного типу (рис. 4).

Мал. 4 Цегельний котел шахтного типу

Пристрій та розміри такого твердопаливного котла тривалого горіння можуть бути підібрані з урахуванням індивідуальних особливостей системи опалення вашого будинку та розмірів котельні. Крім того, такий котел може бути споруджений безпосередньо в будинку і якщо він буде фанерований якісною цеглою, він може стати невід’ємною частиною інтер’єру.

Якщо у вас є деякі навички пічних робіт, скласти такий котел нескладно, при цьому виконати цю роботу можна навіть одному. Котел споруджується одразу на тому місці, де він буде експлуатуватися, а при необхідності, також просто може бути розібраний.

Що потрібно для виготовлення котла

Малювання

Креслення котла тривалого горіння для виготовлення своїми руками (для збільшення масштабу необхідно натиснути на креслення)

Матеріали

• Металева труба товщиною 3мм та діаметром 300 мм;
• Металева труба діаметром 60 мм;
• Димова труба діаметром 100 мм;
• Аркуш металу 4мм;

Інструмент

• УШМ «болгарка»;
• Зварювальний апарат.

Завантаження палива та робота котла

Паливо, що завантажується в котел тривалого горіння, має бути укладене дуже щільно, щоб унеможливити утворення проміжків. Це дозволить завантажити максимально можливу кількість палива та збільшити час його горіння. Як паливо можна крім дров використовувати вугілля, брикети торфу і навіть побутове сміття здатне горіти.

Паливо в котел завантажується так:

• з казана знімається кришка;
• витягується повітророзподільник;
• заповнюють котел паливом до місця, де приварена димова труба;
• повертають на колишнє місце розподільник повітря і накривають котел кришкою;
• заслінка, що регулює подачу повітря в зону горіння, під час розпалювання палива має бути повністю відкрита.

Про ступінь згоряння дров можна дізнаватися за положенням розподільника повітря, який опускатиметься вниз у міру того, як паливо, згоряючи, буде зменшуватися в обсязі.

Варто відзначити, що не тільки від об’єму котла залежить тривалість горіння, а й того, який вид палива використовується в кожному конкретному випадку.

Правильне встановлення та експлуатація котла гарантує його безпеку, тому крім опалення будинку його можна використовувати для обігріву інших підсобних приміщень.

Увага!Для встановлення котла має бути підготовлена ​​рівна горизонтальна поверхня.