Такий твердопаливний котел своїми руками може виготовити навіть новачок. Для цього знадобиться болгарка і навички роботи з нею, а також уміння проводити зварювальні та пічні роботи (кладку цегли). Хоча можна підготувати всі елементи теплообмінника котла, підігнати, а самі зварювальні роботи доручити досвідченому зварнику. Так як в твердопаливних котлі буде циркулювати вода зварювальні шви повинні бути якісними.
Існує безліч конструкцій твердопаливних котлів і теплообмінників до них, які можна виготовити своїми руками. Кожна конструкція має свої переваги і недоліки. У даній статті ми розглянемо виготовлення різних теплообмінників для твердопаливних котлів з цегли. Від повністю металевих їх відрізняє те, що з металу виготовляється тільки теплообмінник (реєстр, змійовик), а сам корпус - з цегли.
Вам будуть запропоновані кілька конструкцій, в тому числі перший теплообмінник, який я виготовив своїми руками, коли довелося міняти твердопаливний котел заводського виготовлення. Протягом вже п'яти сезонів опалення він довів свою ефективність, в крайньому випадку, працює не гірше твердопаливного котла заводського виготовлення, який був до нього. Крім того, така конструкція котла дозволяє топити дровами як короткими так і досить великої довжини - до 70 см
Такий котел доцільно встановити в сільському будинку або на дачі, тому що ця конструкція передбачає установку плити для приготування їжі або кормів для тварин. Якщо ж немає необхідності в установці плити можна над теплообмінником спорудити звід з цегли або встановити "глуху" плиту і закласти її цеглою. Цегла виконуватиме роль акумулятора тепла і ще деякий час буде віддавати його в систему, коли паливо в котлі вже згорить.
Можна такий теплообмінник встановлювати і в опалювальних печах для підвищення їх ККД і підключення їх до водяного опалення будинку. Існують горизонтальні і вертикальні різновиди таких котлів і відповідно, теплообмінників до них, які ми і розглянемо нижче.
Основою конструкції пропонованого твердопаливного котла є прямокутний теплообмінник (реєстр) з труб прямокутного профілю 60х40 мм і круглих, діаметром 40 і 50 мм з товщиною стінки 3-5 мм. Труби прямокутного профілю використовуються для полегшення стику труб, так як круглі труби стикувати набагато складніше.
Теплообмінник монтується в корпус (топливник) з цегли, краще вогнетривкого або тугоплавкого.
Виготовлення такого теплообмінника своїми руками починаємо з заготовки відрізків необхідної довжини їх труб прямокутного і круглого профілю.
Рис.1 Горизонтальний теплообмінник (варіант 1): 1 - труби 60х40х4 мм; 2 - труби 50х5 (4-3) мм; 3 - труби 40х4 (3) мм; 4 - труба виходу нагрітої води 50х5 (4) мм; 5 - труба входу холодної води (обратки) 50х5 (4) мм;
Розміри: а - 360 мм; б - 400 мм; в - 300 мм; г - 800 мм.
У відрізках труб, які будуть служити вертикальними стійками вирізаємо круглі отвори під труби. У передніх (від топкової дверки) стійках вирізаємо за допомогою газового різака або звичайного зварювального по 4 отвори під труби діаметром 50 мм, а в задніх стійках - по 4 отвори 50 мм (в межі шириною 60мм) і по 4 отвори по 40 мм (в грані, шириною 40 мм). Крім цього вирізаємо отвори 50 мм під труби для підведення холодної (обратки) в нижній передній частині котла і відведення гарячої води з верхньої частини котла в мережу опалення будинку. Роботу цю необхідно виконати акуратно, щоб отвори вийшли по можливості рівними. Все напливи, що утворилися при різанні, необхідно видалити за допомогою болгарки.
Після того, як отвори будуть готові, зварює передню і задню частини котла. Для цього стійки і труби необхідно виставити перпендикулярно на рівній поверхні. Коли ця робота буде закінчена, приварюють бічні труби, стежачи за перпендикулярністю граней. Роботу цю найкраще, проробляти удвох: один утримує труби в необхідному положенні, а інший виконує зварювальні роботи.
Після того, коли бічні труби будуть на місці, приварюють відрізки труб для підведення і відведення води і заварюємо торці труб прямокутного профілю, які залишилися не закритими, за допомогою вирізаних заздалегідь шматочків металу 60х40 мм.
Після закінчення зварювальних робіт, перш ніж монтувати теплообмінник, необхідно перевірити його на герметичність. Для цього можна закрити нижній отвір для води будь-яким способом, а через верхнє залити в котел воду, попередньо встановивши конструкцію вертикально. Якщо протікання не буде, теплообмінник можна монтувати.
Саморобний теплообмінник з листової сталі і труб - варіант 2
При наявності листового металу, товщиною 3-5 мм можна виготовити теплообмінник для твердопаливного котла або пічного водяного опалення наступної конструкції:
Рис.2 Теплообмінник з листової сталі і труб (варіант 2): 1 - труба обратки діам. 50 мм; 2 - профільна труба 60х40 мм; 3 - виходить труба 50 мм; 4 - труба 60х40 мм; 5 - труби діаметром 32-40 мм; 6 - боковини з листової сталі товщиною 3-5 мм; 7 - перемичка з труби 60х40 мм.
Розміри теплообмінника можуть бути змінені, в залежності від необхідної потужності котла.
Готовий теплообмінник (варіант 1 або 2) монтується в корпус з цегли, кладка якого виконується, за тими ж правилами, що і кладка печей або кухонних плит. Розміри цегляного корпусу розраховуються так, щоб забезпечити зазор між цеглою і теплообмінником не менше 1 см.
Розміри теплообмінника і всього котла можуть змінюватися, в залежності від площі будинку, яку необхідно опалювати. Тут наведені розміри котла для будинку площею 90-100 м 2 в системі опалення якого 6 стандартних (7 секцій) чавунних радіаторів, двухтрубная розводка виконана з ухилами сталевими трубами діаметром від 50 до 25 мм (зовнішній діаметр). Схема обв'язки котла вибирається залежно від складності системи, кількості контурів і використовуваного додаткового обладнання.
Кладка стін котла виконується на бетонному фундаменту, який споруджується за розміром котла. При кладці цього твердопаливного котла сам теплообмінник необхідно виставити так щоб він був встановлений не горизонтально а з підйомом до точки виходу гарячої води. За допомогою рівня виставляємо котел так, щоб всі крапки верхньої частини теплообмінника були нижче точки виходу води - різниця між самою нижньою точкою (передній правий верхній кут) і верхньою точкою виходу води повинна бути не менше 1 см. Це робиться для запобігання створенню повітряної пробки в котлі при заповненні системи водою та поліпшення циркуляції.
Кладка цегли ведеться за всіма правилами, з дотриманням перев'язки швів. Цегляна стіна такого котла повинна бути на 2-3 см вище труб теплообмінника. Верхня частина такого котла закривається стандартної чавунною плитою, яка встановлюється так, щоб її при необхідності легко можна було зняти, для того щоб періодично очищати котел від сажі, для запобігання зниженню його ККД.
Димову трубу можна викласти з того ж цегли або встановити металеву. Димова труба такого твердопаливного котла виводиться в уже існуючий димовий канал або споруджується окремо.
На відміну від двох попередніх теплообмінників горизонтального типу, цей варіант передбачає розміщення теплообмінника більше у вертикальній площині. Такий котел на твердому паливі більш доцільно споруджувати, якщо він буде використовуватися тільки для опалення, або ж на нього можна встановити плиту з одного конфоркою. У першому випадку димова труба може споруджуватися прямо на котлі або ж збоку (поруч), у другому випадку - тільки збоку, так як зверху буде встановлена плита.
Теплообмінник такого котла можна виготовити з листової сталі, товщиною 3-5 мм. Чим більше товщина металу, тим довше котел буде нагріватися і охолоджуватися, а також служити.
Мал. 3 Теплообмінник для вертикального саморобного котла: 1 - корпус з металу товщиною 3-5 мм; труби діаметром 40-50 мм; 3 - вхідна труба (обратка); 4 - виходить труба (з нагрітою водою); 5 - місце розташування колосникових грат.
Як можна підвищити ефективність
Щоб поліпшити циркуляцію води і підвищити ефективність її нагрівання в такому твердопаливному котлі, що виготовляється своїми руками, введення "обратки" можна здійснити в передній частині котла, приварив для цього внизу до обох бічних полицях трубу квадратного 50х50 мм або прямокутного профілю 40х60 мм. Труба приварюється знизу до полиць, так щоб її верх був на рівні поду (колосникових грат) котла, так як це виконано в горизонтальних котлах (рис.1,2).
Щоб підвищити тепловіддачу такого саморобного котла бічні полиці можна виконати з труб. При цьому внизу і вгорі до задньої полиці горизонтально приварюються відрізки труби 60х40 мм, а між ними вертикально встановлюються і приварюються труби діаметром 32-40 мм. Під вертикальні труби попередньо вирізують отвори. Така конструкція котла трохи складніше, але підвищує ефективність його роботи.
Рис.4 Теплообмінник для вертикального твердопаливного котла з труб
Установка теплообмінника (регістра) і кладка топливника
Теплообмінник такого котла встановлюється за рівнем на міцний бетонний фундамент, на якому попередньо викладається з цегли (звичайної глиняної або вогнетривкої) за розміром котла піддувальна камера і над нею встановлюється решітка.
Після установки теплообмінника, навколо нього здійснюється кладка стін топливника з вогнетривкої (найкраще) або якісного глиняної цегли - в 1/2 цегли.
Під час кладки монтуються дві дверки (на фото внизу):
- нижня - на рівні колосникових грат, для очищення від золи і відходів, а також для підпалювання палива знизу;
- верхня - для завантаження дров або вугілля і чищення верхньої частини топливника.
Можна для підпалювання палива і чищення піддувала встановити дві різні дверки, як на рис.5.
Паливо в такий котел можна укладати як горизонтально (короткі поліна), так і вертикально. У порівнянні з горизонтальними такий твердопаливний котел дозволяє збільшити час горіння палива і зменшити втрати тепла з верхньої поверхні.
Рис.5 Вертикальний твердопаливний котел своїми руками - зовнішній вигляд: 1 - цегляна кладка; 2 - димова труба; 3 - верхня топкова дверцята для завантаження палива; 4 - нижня топкова дверцята - для підпалювання палива; 5 - піддувальна дверцята (замість двох дверцят 4 і 5 можна встановити одну); 6 - виходить труба; 7 - обратка.
Особливості споруди димової труби
Димова труба твердопаливного котла повинна мати висоту не менше 5 м від рівня колосникових грат. Труба може споруджуватися або встановлюватися безпосередньо на котлі, як насадна або ж бути приставних, спорудженої на фундаменті поруч з котлом.
На рис.5 зображено котел з верхньою димарем без плити для приготування їжі. Якщо ж є необхідність її встановити, то фундамент влаштовується з розрахунком кладки димаря збоку.
Кладку труби необхідно вести одночасно з кладкою стін котла, товщиною в 1/2 цегли або ж можна встановити металеву, керамічну або асбоцементную димову трубу.
Котел шахтного типу з цегли
Мал. 6 Котел шахтного типу з цегли.
Недолік всіх твердопаливних котлів в тому, що частина тепла несеться в димову трубу, знижуючи їх ефективність - особливо при прямій і високою димарі. Щоб зменшити втрати тепла, і збільшити ККД котлів на твердому паливі можна скористатися способами, які я застосував у своєму будинку.
Перший спосіб - використання енергії димових газів для додаткового нагріву приміщення
Для цього необхідно, щоб твердопаливний котел знаходився в підвальному приміщенні або в цокольному поверсі будинку і перепад висоти між подом топливника котла і верхнім зрізом димової труби був досить великий - не менше 7 м.
Для використання тепла, яке несеться в димову трубу, в кімнаті або між кімнатами зводиться опалювальна піч або опалювальний щиток. Твердопаливний котел розташовується так, щоб він знаходився під піччю або щитком. Конструкція опалювальної печі виконується так, що через її димооборотамі проходять димові гази з котла. При виході з топливника печі встановлюється засувка, яка закривається при топці котла і відкривається, коли необхідно протопити піч, наприклад в міжсезоння, коли котел ще не топиться або в іншому випадку.
Мал. 7 Варіант розташування твердопаливного котла (горизонтального) в будинку: 1 - теплообмінник; 2 - корпус котла; 3 - плита або 14 - звід з цегли (як варіант); 4 - обратка; 5 - циркуляційний насос; 6 - запірні крани; 7 - труба з нагрітою водою (подає); 8 - топливник печі; 9 - піч; 10 - засувки; 11 - перекриття; 12 - розширювальний бак системи опалення; 13- димові канали печі; 15 - топкова дверцята; 16 - піддувальна камера.
Якщо замість печі спорудити опалювальний щиток, то тут взагалі ніяких проблем, тому що він являє собою лише димові канали. Довжина димових каналів розраховується, як і при кладці печі.
При такому варіанті димові канали печі або щитка акумулюють частина тепла димових газів з котла, а в наслідку віддають їх в приміщення. Навіть коли радіатори опалення вже охололи, стінки печі ще довго випромінюють тепло, яке б просто пішло назовні.
Другий спосіб - використання енергії газів для нагріву води
Крім цього, на твердопаливному котлі можна встановити саморобний водонагрівач, вода в якому буде нагріватися гарячими газами, що виходять з котла, через металеву димову трубу. Простіше за все такий водонагрівач виготовити з двох відрізків металевих труб діаметром 300-400 мм і 100-110 мм. Внутрішня труба служить одночасно димарем твердопаливного котла і нагрівальним елементом, передаючи енергію димових газів воді.
Третій спосіб - примусова циркуляція теплоносія
Цей спосіб дозволяє підвищити ККД котла на твердому паливі, який встановлений в системі опалення з природною циркуляцією на 20-25%. Для цього необхідно паралельно вмонтувати у вже діючу систему циркуляційний насос за допомогою байпаса, який дозволяє перемикати опалення на природну і примусову циркуляцію, в залежності від того є електроенергія чи ні.