Как устроен дровяной котел для отопления частного дома

Совмещение котла с отопительной водяной системой

Система труб и радиаторов, подсоединенная к водяному контуру, позволяет равномерно распределить тепло по всей площади строения. В качестве простейшего вида теплообменника может выступать водяной резервуар, когда непосредственно снизу под ним расположен источник тепла. Но такой нагрев малоэффективен, так как нагрев жидкости будет осуществляться только снизу.

Гораздо действеннее в плане передачи тепловой энергии будет так называемая «водяная рубашка». Более сложный вид водяного контура представляет собой двойные верх и стенки по всему контуру котла, внутри которых происходит циркуляция теплоносителя. За счет постоянного циркулирования вода не застаивается, а толщина в 3-5 см между стенками дает возможность жидкости прогреваться максимально быстро.

Еще один не менее эффективный тип водяного контура — сваренный из стальных толстых труб, изогнутых волнами по стенам и верху топочной камеры по типу «змеевика». Теплоноситель медленно движется по трубам, диаметр которых 5-6 см, обеспечивая отличную теплопередачу

К тому же данный тип контура имеет важное преимущество — улучшенную ремонтопригодность

Блок управления и контроля

Котлы оборудованы специальными системами для регулирования температуры воды в водяном контуре. Самая простая система строится на работе термостата — при достижении требуемой температуры прикрывается заслонка поддувала и таким образом уменьшается приток воздуха. Как только вода остынет, система сработает в обратном порядке.

Более усовершенствованные системы контроля работают с включением точнейших температурных датчиков и принудительной электрифицированной воздухоподачи. При монтаже принудительной вентиляции осуществляется верхняя подача воздуха, за счет чего топливо сжигается практически полностью. Котельное оборудование данного типа нуждается в подключении к электросети, но при отсутствии электричества не в состоянии работать.

Оборудование циркуляционным насосом может спасти систему от ее полного размораживания. Оставленный в зимний период без присмотра котел, израсходовав все топливо, будет не в силах долго поддерживать температурный уровень воды в системе, в результате чего она со временем замерзнет. В такого рода критической ситуации система управления включит циркуляционный насос, что приведет к циркуляции теплоносителя — в небольшие морозы проточная вода не замерзнет.

Что должно быть в составе водяной системы отопления

Схема водяного отопления частного дома, она же жидкостная, предполагает использование в системе жидкого теплоносителя, который «доставляет» тепло от отопительного котла к радиаторам или теплому полу, постоянно циркулируя в системе.

Иными словами теплоноситель «бегает по кругу», нагреваясь в котле и отдавая свое тепло в отопительных приборах.

Для обеспечения работы такой системы используется множество другого оборудования, которое делает работу системы более гибкой (дифференцированный обогрев различных зон), безопасной (защита от превышения давления и утечки теплоносителя из системы), автоматизируют процесс управления отоплением дома.

Структурная схема водяной системы отопления выглядит так:

Структурная схема системы водяного отопления

Водяные системы отопления могут быть:

• с естественной циркуляцией теплоносителя;
• с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Системы с естественной циркуляцией теплоносителя

В системе с естественной циркуляцией теплоносителя в качестве движущей силы выступает явления разности плотности нагретой и холодной жидкости (теплоносителя) в подающей и обратной трубе соответственно.

Система с естественной циркуляцией теплоносителя

При нагревании теплоносителя в котле его плотность уменьшается, и она вытесняется вверх по вертикальной трубе, вытесняемая более плотной холодной жидкостью, возвращающейся по обратной трубе.

При этом теплоноситель проходит путь от котла по вертикальному стояку к расширительному баку открытого типа, растекается далее по горизонтальным стоякам по радиаторам отопления и возвращается в котел по обратной трубе.

В таких системах важными параметрами являются: диаметр труб (особенно центрального подающего стояка), а также их уклон.

Преимуществом такой системы можно назвать ее энергонезависимость (при использовании простого твердотопливного котла), а в списке недостатков мы назовем отсутствие возможности регулирования теплорежимов различных помещений, повышенный расход топлива, необходимость использования металлических труб большого диаметра.

Системы с принудительной циркуляцией теплоносителя

Такая система дополнена еще и циркуляционным насосом, который «в принудительном порядке» создает движущую силу, приложенную к теплоносителю.

«Принудительная» система отопления

К преимуществам такой системы можно отнести возможность раздельного и гибкого (дифференцированного) регулирования мощности каждого радиатора или теплого пола с помощью ручных или автоматических вентилей, что позволяет более экономично использовать энергоносители для работы котла. В такой системе можно использовать пластиковые трубы, что существенно снижает стоимость материалов и облегчает монтажные работы, а сами пластиковые трубы можно «спрятать» в стены.

Недостатком такой системы является только ее «энергозависимость» от наличия в доме электричества для обеспечения работы насоса. В некоторых случаях используют комбинированную систему отопления.

Видео. Как работает котел на отработке

Павел Воробьёв главный редактор

Автор публикации 22.06.2018

Водяные отопительные системы впервые были использованы в термах Древнего Рима. Спустя несколько десятков веков эти гениальные изобретения стали привычны и доступны всем желающим.

Как устроены

Одним из таких чудес термотехники является отопительный котел. Принцип работы водогрейного котла сводится к тому, что теплоноситель нагревается в нем до 115 градусов и передает это тепло системе обогрева здания. Вода переходит в парообразное состояние при температуре 100 градусов, поэтому для предотвращения закипания в котле поддерживается повышенное давление.

Чем выше давление в агрегате, тем лучше: вероятность возникновения пристеночного закипания снижается, а значит, накипи образуется меньше. Поэтому на входе устанавливается насос, который перекачивает остывшую воду внутрь.

Различают следующие модификации водогрейных агрегатов:

• Газотопливные
• Жидкотопливные
• Электрические
• Твердотопливные

Независимо от того, на каком топливе работает система, принцип работы водогрейного котла один и тот же: горючее сжигается в топке, а через ее стенки жар передается воде, циркулирующей по отопительным трубам. Конструкция создана таким образом, чтобы обеспечить максимально полное сгорание топлива и оптимальную теплопередачу.

Горелки водогрейных котлов различаются в зависимости от типа используемого топлива. Они могут быть встроенными атмосферными, или сменными наддувными. Встроенные горелки обуславливают использование только определенного вида топлива. Более удобны заменяемые горелки, поскольку позволяют переходить с одного типа горючего на другой.

Как используются

Функционально водогрейные котлы подразделяют на:

Назначение одноконтурных агрегатов – только теплоснабжение. Вода проходит по трубам, батареям, и снова возвращается в котел.

Область применения генераторов этого типа становится все шире. Благодаря наличию не одного, а нескольких входов-выходов теплоносителя, котел дополнительно способен обеспечить работу бойлеров, водяных теплых полов, теплообменника бассейна и др.

Двухконтурные отопительные системы предназначены не только для отопления, но и для проточного горячего водообеспечения помещения. Их конструкция предусматривает наличие встроенных теплообменников пластинчатого типа, с помощью которых двухконтурные котлы способны круглосуточно и практически неограниченно снабжать дом горячей водой.

Принцип работы моделей с водяными контурами

Процесс нагрева воды осуществляется исключительно в период топливного горения. Основное топливо — уголь либо дрова. При этом одной загрузки достаточно на 3–4 часа, более длительный период горения топлива обеспечит газогенераторный (пиролизный) твердотопливный котел.

Чем выше качество котла, эффективность процессов теплообмена в водяном контуре и чем точнее контроль температуры теплоносителя, тем ниже себестоимость каждого добытого киловатта тепла. Специальная конструкция водяного контура позволяет максимально эффективно нагревать основной теплоноситель при работе котла.

Стенка в водяной рубашке способна аккумулировать получаемую тепловую энергию. За счет этого отопительный прибор быстро нагревает воду, а также поддерживает высокую температуру на протяжении продолжительного времени. Котельное отопительное оборудование с водяным контуром одинаково эффективно работает как в системе с естественной, так и с принудительной циркуляцией.

Как сделать котел на отработке с водяным контуром своими руками

Для того чтобы самостоятельно выполнить данный агрегат, необходимо запастись следующими материалами:

Схема котла на отработке с водяным контуром

• листовой металл для бака (толщина 4 мм);
• листовой металл для крышки (толщина 6 мм);
• труба для дымохода;
• насос для масла;
• вентилятор;
• стальные переходники;
• термостойкий герметик;
• металлические уголки для опор.

• болгарка с кругом для резки металла;
• карандаш и строительная рулетка;
• дрель со сверлом по металлу;
• молоток и набор ключей;
• сварка с электродами.

Чтобы облегчить работы по выполнению котла, можно взять уже готовые бочки для пропана или кислорода.

Котел на отработке схема

Схема сборки агрегата будет выглядеть следующим образом:

1. Корпус котла нужно разделить на 2 части. В верхней части нужно будет смонтировать водяную рубашку, а нижнюю часть подключить к радиаторам отопления. Нижняя часть в обязательном порядке должна быть отделена от верхней, к которой подключается напорная труба.

Перед выполнением работ необходимо определиться с местом, где будет размещен котел. Необходимо удостовериться, что рядом не находится легко воспламеняющихся вещей и сам корпус котла не перекрывает движение, не мешает работе.

Числовые параметры котла

Шаг 1. Подготовка основания и стен

Под котел на отработке с водяным контуром лучше всего выполнить бетонную стяжку. Можно также облицевать плиткой пол и стену, к которой примыкает конструкция котла.

Стены должны быть из негорючего материала

Если стены деревянные, то между ними и агрегатом необходимо проложить асбестовое полотно.

Шаг 2. Изготовление основного бака котла (внутреннего)

Этот корпус представляет собой бак с водяной рубашкой, каналом для подачи кислорода и трубкой, по которой течет масло на чашу.

В днище этого корпуса необходимо выполнить дверцу для извлечения чаши и поджигания масла.

1. Начертить схему котла.
2. Отмерить на листовом металле размеры бака и вырезать с помощью болгарки.
3. Вырезаем днище бака.
4. Соединяем лист металла таким образом, чтобы получилась труба диаметром в 60 см.
5. Прикрепляем днище.

Надежно свариваем основание

Шаг 3. Изготовление внешнего кожуха трубы

• Длина внешней трубы должна быть на 5 мм меньше высоты наружной.
• Вырезаем с помощью болгарки в трубе отверстие для дымохода, дверцы, патрубки подачи (вверху трубы) и отверстие для возврата теплоносителя (в нижней части).
• Надеваем внешнюю часть трубы на внутреннюю и герметично привариваем основания.

Чаша с приваренным днищем

Монтаж водяной бани

Шаг 4. Изготовление канала для подачи воздуха

• Отмерить на листовом металле трубу диаметром 6-8 см и вырезать с помощью болгарки. Длина трубы превышает на 10-15 см общую конструкцию.
• Отмеряем от одного конца 50 см и выполняем отверстие.
• Теперь выполняем канал для подачи масла, который будет находиться внутри трубы для подачи воздуха. Для этого берем отрезок трубки длиной 8 см (d=1 см) и привариваем к другому концу трубки такого же диаметра, но длиной 50 см под углом 130-150 0 .
• Аккуратно устанавливаем трубку для подачи масла в трубу для подачи воздуха.
• Сбоку выполняем врезку под компрессор. Подключаем насос подачи подачи топлива и циркуляционный насос.
• Размещаем чашу в котел.
• Фиксируем дверцу.

Шаг 5. Установка дымохода

После того, как сам котел надежно установлен на основание, приступаем к монтажу дымохода, длина которого должна быть 3,5-4 м.

Собираем дымоход из сэндвич труб

При этом старайтесь выполнять вертикальную трубу без горизонтальных участков.

• Соединяем выходящий патрубок котла с трубой дымохода.
• В зависимости от того, какая схема вывода дымохода: через стену или кровлю, выполняем разметку. Если через стену проводим трубу через перекрытие.

Проводим дымоотвод через стену

Наружное крепление дымоотводящей трубы

Вывод дымоход над крышей

Шаг 6. Подключение водяного контура

Если котел будет использоваться в качестве подсоединения к радиаторам для отопления большого помещения, необходимо сначала проложить всю сеть батарей по помещению.

Для подсоединения котла к радиатору используем трубу диаметром 43 мм.

• Берем небольшую металлическую емкость (бак для воды) с толстыми стенками, и надежно фиксируем с помощью болтов к котлу. Можно в качестве крепления использовать сварку.

Соединяем котел с системой

Варианты монтажа водяных систем отопления

Если неподготовленный человек будет рассматривать все существующие варианты монтажа систем водяного отопления, особенно с естественной циркуляцией, он может «утонуть» в изобилии информации.

В рамках данной статьи мы остановимся на наиболее часто используемой схеме монтажа водяного отопления, доступной для повторения человеком без опыта таких работ.

Наиболее эффективным на сегодняшний день считается водяное отопление в частном доме, выполненное по двухтрубной системе монтажа водяного отопления, в которой «горячая» жидкость подается по одной (подающей) трубе, а «холодная» отводится по другой (обратной).

Двухтрубная схема монтажа с принудительной циркуляцией

Такая схема позволяет соединять отопительные приборы (радиаторы, контуры теплого пола) параллельно с независимым ручным или автоматическим (термостат тут «нада», однако) регулированием потока жидкости, проходящей через них. В таких системах отопления удобно использование специальных устройств — коллектором, к которым подключаются все «потребители» тепла.

Использование коллекторных узлов в системе отопления

Более подробно о системах монтажа отопительных водяных систем читайте в статье «Схема отопления частного дома»

Особенности конструкции

Котельное оборудование данного типа, по сути, является несколько видоизмененным вариантом стандартных котлов — в конструкцию дополнительно входит водяной контур.

1. топку;
2. колосник;
3. зольную камеру;
4. водяной контур.

Если одноконтурные модели предназначены только лишь для обогрева помещений, то двухконтурные используются и для отопления здания, и для снабжения его горячей водой.

Загрузка топлива может осуществляться вручную либо автоматически. Второй вариант предполагает наличие в котле резервуара, куда засыпается топливо каждые 3-7 дней. Но модели более дорогостоящие, чем с ручной подкидкой топлива, поэтому менее распространенные.

К тому же для подачи подходит только топливо, прошедшее специальную подготовку — уголь до 2,5 см либо так званый «эко-горошек». Некоторые модели оборудованы встроенными электротенами, которые запускаются в работу при прекращении подачи топлива — таким образом обеспечивается их непрерывная работа.

Особенности монтажа

Для обогрева жилища малой квадратуры целесообразно выполнить монтаж непосредственно в самом доме. Также котельная может быть оборудована как отдельно стоящее здание или внутри других хозяйственных построек.

В таком случае отопительная труба прокладывается всегда под землей обязательно ниже уровня промерзания грунта, обеспечивается теплоизоляция. В котельной температура воздуха должна быть на уровне 10 град., отдельно следует позаботиться об оборудовании качественной вентиляции.

Напольное покрытие на месте установки должно быть негорючим, ровным и твердым. Для повышения прочности пола котел устанавливается на тонкой стяжке из бетона. Перед отопительным агрегатом обязательно укладывается лист металла площадью не менее 1 кв. м.

При монтаже следует точно придерживаться всех рекомендаций, приведенных в инструкции по эксплуатации котельного оборудования, касательно основных параметров дымоходов: сечения и высоты. Места соединения дымохода с дымовой трубой обязательно заполняются термостойким герметиком или обмазываются раствором глины.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Водогрейный котел содержит топку, зольник, обрамляющий их корпус в виде водяной рубашки, внутренняя стенка которой соединена с полыми водяными перегородками, образующими зигзагообразный газовый канал, каждая из которых соединена с водяной рубашкой котла с трех сторон, систему создания разряжения в топке котла, подвод сетевой воды внизу, вывод горячей воды вверху, при этом в корпусе выполнены окна, отличающийся тем, что упомянутая водяная рубашка является внутренней, а корпус котла снабжен внешней водяной рубашкой с наружной стенкой в форме цилиндра, усеченного по хорде с лицевой стороны и с внутренней стенкой в форме параллелепипеда, выполняющей одновременно роль внешней стенки внутренней водяной рубашки, между стенками внешней водяной рубашки котла на одинаковом расстоянии от боковых стенок внутренней водяной рубашки закреплены металлические перегородки, причем в пространство котла, отсеченное перегородками, подведены нагнетательные металлические трубки для подачи горячей воды от патрубка горячей воды с помощью насоса, установленного на верхней крышке котла, полые водяные перегородки расположены на одинаковом расстоянии между собой и внутренней стенкой внутренней водяной рубашки, внутренняя водяная рубашка котла и полые водяные перегородки имеют одинаковую толщину, при этом во внешней водяной рубашке расстояние между внутренней стенкой и перегородкой равно толщине внутренней водяной рубашки, а расстояние между верхней стенкой внутренней водяной рубашки и общей крышкой котла больше нее не менее чем в 2 раза, полые водяные перегородки выполнены с горизонтальной нижней стенкой и с верхней стенкой, расположенной под углом не менее 3° к горизонтали и имеют длину, которая больше не менее чем в 3,5 раза расстояния между полой водяной перегородкой и внутренней стенкой внутренней водяной рубашки котла, система создания разрежения в топке котла включает терморегулятор, соединенный с воздушной заслонкой на дверке топки, зигзагообразный газовый канал котла соединен с дымоходом через конфузор, который большей стороной присоединен к задней стенке котла, а меньшей к дымоходу, при этом на верхней крышке котла равномерно установлены стяжки.

2. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что металлические перегородки образуют с двух сторон котла щель с днищем котла высотой не менее 30 мм.

3. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что нагнетательные металлические трубки для горячей воды подведены в центре закрытого металлическими листами пространства внешней водяной рубашки, отсеченного перегородкой.

4. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что нагнетательные металлические трубки для подвода горячей воды опускаются не менее чем на 2/3 высоты перегородки.

5. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что угол сужения конфузора составляет не менее 15°.

6. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что терморегулятор соединен с воздушной заслонкой на дверке топки про помощи рычага и, например, цепочки.

7. Способ изготовления водогрейного котла, заключающийся в заготовке деталей, блоков и затем сборке котла, отличающийся тем, что заготавливают плоские детали из стальных листов расчетной толщины для изготовления всего котла, на плоских деталях вырезают посадочные места и отверстия, затем собирают полые водяные перегородки, которые являются основой для сборки всего котла, так как к ним затем присоединяют и жестко закрепляют постепенно все остальные детали до получения полной конструкции котла, соединение плоских деталей выполняют путем сварки в горизонтальном положении.