Котлы с длительностью горения одной закладки топлива до 7 суток

Принцип действия

Конструктивные особенности котлов видны сразу по положению дверцы топки. Она расположена вверху загрузочной камеры. Практически весь объем занимает топка. Еще одна особенность «долгоиграющих» теплогенераторов в использовании зольника. Он не служит для создания тяги, а выполняет чисто утилитарные функции: через него убираются остатки продуктов сгорания топлива. Поскольку поддувало не нужно, дверца зольника закрывается наглухо. Поступление воздуха происходит из камеры, находящейся вверху котла. Воздушная камера выполняет роль не только нагнетателя, но и рекуператора: благодаря конструкционному решению отходящие дымовые газы нагревают стенки камеры, подающей воздух, в топку он поступает разогретым. Заслонка расположена вверху.

Порционную подачу воздуха обеспечивает распределитель. Размер трубки, соединяющей воздушную камеру и распределитель, регулируется за счет телескопической конструкции. После оседания очага горения распределитель тоже оказывается ниже первоначального уровня. Поэтому воздух постоянно поступает в зону воспламенения. После сгорания всего загруженного угля или дров распределитель возвращается в первоначальное положение с помощью прицепленного троса. Конец его выведен на стенку топлива, укреплен кольцом. По положению кольца легко определить уровень топлива. При полном сгорании кольцо рывком возвращается вниз – регулятор, порционно подающий воздух в камеру сгорания, занимает исходную позицию.

В конструкцию любого котла обязательно входит теплообменник. В моделях с торговой маркой «Неделька» водяная рубашка охватывает всю площадь боковых поверхностей. За счет такого расположения теплообменника повышается эффективность.

Соединительные патрубки, подающие и принимающие теплоноситель, врезаются в систему обогрева дома, создаётся замкнутый отопительный контур. Верхний соединительный штуцер, расположенный вверху, подающий, через него вода заливается в теплообменник котла. Из нижнего штуцера теплоноситель поступает в систему обогрева самотеком. Под давлением верхних слоев. Так обеспечивается циркуляция.

Определение с параметрами проекта

Точного определения данному понятию нет. Соответствующее оборудование появилось, как ответ на требования потребителей повысить уровень комфорта в процессе эксплуатации, увеличить выработку тепла в расчете на единицу использованных энергетических ресурсов.

Основным недостатком классических котлов является необходимость регулярного добавления топлива в топку. Сложности создают также следующие факторы:

• высокая интенсивность горения;
• сложность оперативной регулировки и контроля этого процесса;
• неполное использование тепла, которое удаляется вместе с дымом через систему вентиляции.

Для поддержания работы обычного котла лучше иметь рядом достаточный запас дров

Разные конструкции

Для решения отмеченных выше задач используют различные решения. Чтобы не закладывать часто новые порции топлива увеличивают размеры топки. Сделать процесс горения равномерным помогает размещение сверху прижимного устройства, дозированная подача воздуха.

Схема типичного котла этого класса

Создать чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками будет проще после подробного изучения стандартной конструкции:

• В начальном положении прижимное устройство (10) находится в верхнем положении.
• Через дверцу (6) в топку загружают крупную партию дров.
• После поджигания происходит регулируемый механическим приводом (16) процесс горения.
• Свежий воздух подается нагнетателем через телескопическую полую внутри штангу. Он распределяется равномерно через прижимной диск (10).
• Подача кислорода сверху обеспечивает постепенное сгорание топлива, слоями.
• Золу после завершения цикла удаляют через нижнюю дверцу (13).
• Для поднятия диска (10) в верхнее положение используют лебедку (2) с электроприводом.

Недостатком данной конструкции является невозможность произвольной закладки дров в топку. Существенное преимущество – повышенная до 24 часов и более длительность одного рабочего цикла.

В следующей конструкции топливо можно подкладывать по мере необходимости. Здесь использована технология пиролиза. Она характерна дозированной подачей кислорода и низкой интенсивностью горения. Тлеющие дрова выделяют горючий газ. Он сгорает в дополнительной камере.

Пиролизный котел

Эта установка полноценно использует топливо. В продуктах сгорания содержится минимальное количество сажи. Сложной является оптимальная регулировка рабочих процессов.

Газовые и дизельные агрегаты лишены упомянутых недостатков по причине простоты дозирования соответствующих видов топлива. Подобный результат можно получить, если использовать специальным образом спрессованные гранулы из отходов деревообработки, шелухи семечек, иного горючего сырья.

Пеллетный котел

В данном варианте гранулы (пеллеты) засыпают в бункер, откуда они подаются шнековым механизмом в топку. Понятно, что такая конструкция позволяет при необходимости быстро увеличивать и уменьшать подачу топлива. Гибкое изменение производительности котла пригодится для оптимизации работы при изменении внешней температуры, подключении дополнительных потребителей. С гранулами не слишком сложно работать при транспортировке, хранении.

Теплообменник для подогрева воды

Повышают эффективность котлов с помощью сложных структур выходных узлов. В таких конструкциях повышается температура теплоносителя. Аналогичные функции выполняют полые стенки корпуса.

Чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками

Прежде чем искать соответствующую документацию, необходимо точнее определиться с конструкцией. Предпочтительной является первая схема твердотопливного котла длительного горения, своими руками ее будет создать проще.

Принципиальная схема котла

Для отопления сравнительно небольшого частного дома с общей площадью 150-250 м. кв. достаточно будет следующих размеров:

Чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками

При высоте чуть более 1,5 метра и ширине около 40 см не сложно будет найти подходящее место для установки. Но надо учитывать необходимость создания технологических проходов для обслуживания. Понадобится свободное пространство сверху для монтажа лебедки и другого оборудования.

Конструкторскую документацию можно создать без соблюдения стандартов

Для реализации частных проектов не обязательно соблюдению ГОСТов. Но чем подробнее получился чертеж твердотопливного котла длительного горения своими руками, тем проще будет исключить ошибки на ранних стадиях.

При удалении большого количества ржавчины перед окраской может понадобиться респиратор

Монтаж котла

Для расположения котла выбирается теплое нежилое помещение площадью более 5 кв.м, в котором у вас будет свободный доступ к котлу с трех сторон. Помещение должно быть изолированным от жилой части дома, чтобы запахи из котельной не проникали в комнаты. Чтобы котел хорошо горел, в котельной должна быть естественная вентиляция. В идеале котел нужно установить на фундамент и исключить его близость к горючим материалам, но если такой возможности нет, то под котлом и перед ним необходимо установить огнезащитную прокладку.

Далее котел монтируется в систему отопления, которая уже установлена в доме. Необходимо тщательно загерметизировать все места соединения котла с отопительной системой и зафиксировать датчик температуры на трубе подачи в систему. Удобнее всего это сделать с помощью термочехла, который уже имеется в комплекте оборудования для котла. Установите контроллер и вентилятор и убедитесь, что заслонка вентилятора поднимается свободно. 

После установки необходимо заполнить систему и котел теплоносителем, уложить на колосниковую решетку котла картон или дрова и засыпать уголь в котел. Далее проверьте, чтобы все люки были герметично закрыты, поставьте температуру не ниже 60 градусов и выходите на улицу — проверить, идет ли дым из трубы. Через полчаса откройте отверстие для слива — при первом запуске образуется много конденсата, его необходимо слить.

Распространённые проблемы и их решение

Неисправности в работе котла чаще возникают по причине нарушений, допущенных при:

• выборе дымохода;
• сварке труб «рубашки»;
• резьбовом соединении;
• расчёте наклона теплообменника.

Если после загрузки сырья в котёл появляется дым, то проблема заключается в тяге. Она же препятствует нормальному горению топлива в котле.

Внимание! Перед строительством необходимо получить консультацию инженера для расчёта высоты и диаметра конструкции. При образовании смолистых выделений в котле рекомендуют:

При образовании смолистых выделений в котле рекомендуют:

• увеличить рабочую температуру до 75 или более градусов;
• почистить внутренние стенки камеры;
• поддерживать температуру воды в обратке на уровне от 55 и более градусов 3-ходовым клапаном.

Сырые или недостаточно калорийные дрова часто мешают равномерному сжиганию и обогреву помещения.

Полезные советы по изготовлению ТТ котла

• Если вы хотите  сделать ТТ котел  универсальным  с позиции  использования сырья, то для топочной камеры используйте трубу из жаропрочной легированной стали.

  Можно значительно сократить расход  на строительство  агрегата, если  взять бесшовную стальную  трубу 20 марки.

• Прежде чем устанавливать котел на место, которое определено  под этот агрегат, проведите первую растопку на улице, оборудовав котел  временным  дымоходом. Так вы убедитесь в надежности конструкции  и  увидите, правильно ли собрали  корпус.
• Если в качестве  основной камеры  вы будет  использовать газовый баллон, то учитывайте, что  такой агрегат  вам  обеспечит  горение  на 10-12 часов из-за небольшого количества закладываемого топлива. Итак небольшой объем пропанового баллона уменьшится после  срезания крышки и зольника. Чтобы  увеличить  объем  и  обеспечить  большее время горения, необходимо использовать  два баллона. Тогда  объема топочной камеры точно  хватит  на обогрев большого помещения, и не нужно  будет  закладывать дрова каждые 4-5 часов.

• Чтобы дверца зольника плотно закрывалась, не давая доступа воздуху, нужно ее хорошо герметизировать. Для этого по периметру дверцы проложите асбестовый шнур.

  Если  вы будет  выполнять  в котле дополнительную  дверцу, которая позволяет «дозагружать» топливо  не снимая крышки, ее тоже нужно  плотно герметизировать с помощью асбестового шнура.

Для эксплуатации ТТ котла, схему которого мы прилагаем  ниже подходит  любое твердое топливо:

• каменный и бурый уголь;
• антрацит;
• дрова;
• древесные пеллеты;
• брикеты;
• опилки;
• сланцы с торфом.

По качеству топлива особых  указаний нет – подойдет любое. Но  учитывайте, что при большой влажности топлива, котел  не даст большой коэффициент полезного действия.

Преимущества и недостатки твердотопливных котлов верхнего горения

Котлы с верхним горением уже более 15 лет обеспечивают пользователей теплом. За это время они полностью подтвердили свою эффективность, которая обеспечивается следующими факторами:

• когда происходит закладка топлива, распределитель поднимается вверх, а после розжига опирается на дрова и опускается по мере их прогорания;
• в месте поступления воздуха, происходит неполное окисление углеводородов. Газ с частицами пепла переносится в верхнюю часть топочной камеры. Там к нему присоединяется кислород, в результате чего он дожигается и отдает оставшееся тепло;
• в начале камеры для сжигания газа, находится регулятор тяги. С его помощью автоматически определяется температура воды и регулируется скорость сгорания летучих соединений.

Котлы имеют следующие преимущества:

• длительное время работы и минимальное количество загрузок;
• энергонезависимость за счет работы с естественной циркуляцией и природной тяги;
• универсальность некоторых агрегатов в плане топлива: уголь, дрова, стружки, торф и др.;
• небольшое количество топлива способно обеспечить высокую эффективность работы;
• автоматизированная непрерывная работа котла для снабжения горячей водой и теплом;
• отсутствие сложных механизмов делает эксплуатацию котла простой даже для новичков;
• высокий уровень безопасности;
• длительный срок службы от 10-15 лет и более.

Котел верхнего горения имеет высокий уровень безопасности

Недостатки твердотопливных котлов с верхней загрузкой:

• высокая стоимость по сравнению с другими установками;
• чувствительность к изменениям температуры теплообменника. Возможно появление конденсата и окисление стальных элементов;
• повышенная зольность может засорять зону горения и снижать уровень теплоотдачи;
• необходимо регулярно вручную прочищать дымоход и зольник;
• неудобная закладка дров из-за конструктивных особенностей;
• нельзя загружать топливо больших размеров, например, не колотые дрова;
• топливо должно быть полностью сухим, поэтому нужно продумывать условия его хранения;
• неполная загрузка делает неудобным розжиг, т.к. топка достаточно глубокая;
• нельзя проводить дозагрузку, если процесс уже запущен;
• опорная балка и диск, служащие перегородкой между зонами горения твердого топлива и газа быстро выходят из строя.

Как видите, твердотопливные котлы верхнего горенияне лишены минусов, поэтому прежде, чем приобретать такое устройство, хорошо взвесьте все за и против.

Популярные схемы твердотопливных котлов и их особенности

Проекты ТТ котлов в основном различают по:

• направлению сжигания топлива;
• материалу;
• дополнительным функциям.

Чаще используют чертежи котлов с верхним или нижним горением. Котлы строят из кирпича и/или металла. При необходимости, систему оборудуют варочной панелью.

С верхним горением

Стандартные модели котлов имеют вертикальную цилиндрическую конструкцию с теплообменником, устроенным по типу «водяной рубашки».

Фото 1. Три твердотопливных котла верхнего горения. Устройства имеют цилиндрическую форму.

Кислород в котёл подаётся сверху вниз через телескопическую трубу. В таком же направлении в котле происходит и сгорание топлива.

По мере прожигания дров, подвижный распределитель постепенно опускается под воздействием собственного веса. Под давлением начинается тление следующей части древесной массы в закладке. Топливо сжигается поэтапно и выделяет большой объем газа.

Нижнего горения

В конструкции котла чаще используют две камеры:

• Топочная с вертикальной или горизонтальной закладкой. В ней происходит сжигание дров.
• Секция дожига. Здесь углекислый газ, выделяемый древесиной, сгорает полностью, нагревая воздух и теплоноситель.

Поэтапное сжигание топлива в традиционных схемах твердотопливных котлов обеспечивает обратная тяга. Пламя охватывает только нижний слой. По мере его прогорания, верхний объем закладки опускается на место углей, а последние ссыпаются в зольник. В котлах из чугуна устанавливают «рубашку» вокруг камеры закладки, в стальных используют «змеевик».

Справка. Чтобы исключить потерю энергии в твердотопливных котлах, секцию дожига отделывают шамотным кирпичом. Устанавливать вентилятор для принудительной тяги при сборке необязательно.

С варочной поверхностью

Технически приборы напоминают обычную дровяную печь. Котлы выполняют сразу несколько функций:

• отапливают помещение посредством конвекции или теплоносителя;
• греют воду проточным способом при наличии соответствующего контура и подключения к сети ГВС;
• выполняют функцию плиты.

Фото 2. Твердотопливный котёл с варочной поверхностью. Конфорки устройства изготовлены из чугуна.

Учитывая склонность стали к деформации, под варочную поверхность в котле используют чугун. Для изготовления теплообменника котла подходит любой металл достаточной прочности. Конструкцию регистра выполняют по схеме змеевика или «водяной рубашки». Панель под плиту оборудуют непосредственно над камерой сгорания топлива.

Из кирпича, его размеры

Устройства этого типа котла представляют собой обычную печь с теплообменником внутри. Есть два варианта установки регистра в котле:

• В системе дожига. Из-за меньшей температуры нагрева воды, такой метод чаще применяют в хозяйственных и подсобных помещениях малой площади.
• В зоне горения закладки. В этом случае необходимо увеличить габариты камеры. Основа для регистра — жаростойкая сталь толщиной от 3 миллиметров и более.

Котлы работают по принципу пиролиза. Продукты горения выводятся за счёт естественной тяги через дымоход.

Типовая конструкция котла включает:

• бункер — камеру для закладки топлива;
• колосники для подачи воздуха в топку;
• теплообменник в виде трубчатого змеевика или накопительной ёмкости;
• дымоход для выведения газов;
• механический регулятор тяги.

В бытовых котлах на 25 кВт используют детали следующих размеров:

• контроллер контура — 1039 мм;
• загрузочный люк — 1190 мм;
• дверца зольника — 430 мм;
• дымосос — 618 мм;
• муфта — 1289 мм;
• аварийный патрубок — 1101 мм;
• подающая магистраль контура — 1126;
• подведение холодной воды — 765;
• выход в сеть — 880 мм;
• обратка — 41 мм;
• расширительный бак — 990 мм.

Размер элементов котла напрямую зависит от мощности оборудования.

Справка. Кирпич — слабый проводник тепла. Он сохраняет энергию с минимальными потерями, хорошо нагревает воздух и воду в регистре.

Схема №9

Вот мы и подошли достаточно плавно к главной схеме обвязки твердотопливного котла в системе отопления, которая позволит обвязать и использовать твердотопливный котел максимально грамотно и эффективно. Главное отличие схемы — наличие теплоаккумулятора. Объем теплоаккумулятора для отапливаемой площади дома до 200 квадратных метров будет находиться в пределах от 800 до 2000 литров. Точная цифра зависит от того, как часто вы планируете подходить к котлу, чтобы добавить топливо.

Явное преимущество этой схемы в том, что, используя теплоаккумулятор, тепло можно накапливать в системе и расходовать постепенно, растягивая его на несколько суток при условии, что система настроена и отбалансирована по производимой и потребляемой мощности. Кроме того, тепловой аккумулятор позволяет обеспечить максимальную безопасность работы: при аварийном отключении насосов и вентиляторов котла тепло естественным образом будет уходить из котла в аккумулятор, накапливаться там, предохраняя таким образом котел от перегрева и выкипания.

Есть определенные данные об исследованиях, которые говорят о том, что при использовании твердотопливного котла без теплоаккумулятора его КПД будет в районе 42-44%, а в паре с теплоаккумулятором — КПД может достигать 85%, то есть тех величин, о которых заявляют производители котельного оборудования.

Информация заимствована у Youtube канала Termostar MD. Оригинал видео приложен ниже. Не забудьте подписаться на данный канал, если интересна тема отопления.

Подписывайтесь так же на наш Youtube, группу , . Там много полезного и интересного контента!

Модели котла Неделька

Популярностью пользуются четыре модели: КО-60, КО-90, КО-110, КО-150, отличающиеся друг от друга весом, мощностью и соответственно площадью отапливаемого помещения, а также другими параметрами.

Плюсы и минусы

Самым важным для потребителей качеством котлов длительного горения остается временной интервал между заправками топки.

Достоинством котлов «Неделька» является прежде всего его надежность. Она во многом обусловлена простотой конструкционного решения. Еще одно неоспоримое преимущество – возможность применения низкокачественного топлива с повышенной влажностью.

Максимальная эффективность теплообмена достигается при использовании в качестве горючих материалов:

• бурого угля;
• антрацита.

При их отсутствии в топку можно закладывать:

• пеллеты;
• брикеты;
• дрова – максимальный размер указывается в инструкции по эксплуатации.

Минусы использования таких котлов – габариты. Семидневный запас топлива надо куда-то складывать, поэтому в зависимости от мощности теплогенераторы длительного горения занимают значительное пространство в доме.

Вторая эксплуатационная неприятность – большой процент сажи в продуктах сгорания. Она обладает способностью оседать на стенках топки. При использовании влажного топлива образуется конденсат, взаимодействуя с сажей, вода образует угольную кислоту. Поэтому сажу необходимо периодически счищать. При использовании качественного топлива данная проблема минимизируется, а коэффициент полезного действия котла повышается. При загрузке в топку строительных отходов, особенно смолосодержащих остатков, влажного опила, объем сажи значительно увеличивается.

Виды по способу сжигания топлива и конструкционным особенностям

Горение — процесс быстрого разложения древесины на газы с последующим окислением углерода до углекислоты. Оптимальное горение всегда выделяет большое количество тепла. Увеличить время и эффективность горения древесины можно различными способами.

Колосниковые

Горение происходит на колосниковых решётках, через которые проходит воздух. Топливо горит во всём объёме, интенсивность пламени регулируется подачей воздуха через зольную дверцу.

В режиме длительного горения такой котёл неэффективен, так как горение замедляется задержкой подачи воздуха.

Бо́льшая часть разложившейся до пиролизных газов древесины не сгорает и оседает на стенках дымохода в виде сажи. Оптимальным вариантом использования такого котла является режим форсированного горения и накопление тепловой энергии в теплоаккумуляторе.

Пиролизные

Пиролизный котёл обеспечивает длительное горения одной закладки дров благодаря послойному разложению дров на пиролизные газы с последующим сгоранием. Горение в такой топке происходит не по всей массе загрузки, в камере газификации горит только нужное количество топлива. Тепло получается при сжигании пиролизных газов и улавливается теплообменником на дымоходе. Использование пиролиза возможно только в довольно узком диапазоне мощности, к этому параметру стоит отнестись очень щепетильно.

Фото 2. Внутреннее устройство и принципы работы твердотопливного котла длительного горения пиролизного типа.

Существенным недостатком пиролизных котлов является их энергозависимость. Для поддержания горения газов и разложения твёрдого топлива воздух нагнетается вентиляторами. Этот недостаток сопровождается несомненным достоинством — благодаря принудительной подаче воздуха есть возможность точно регулировать температуру теплоносителя при устойчивом горении. Оборудование автоматизируется, при бункерной подаче топлива (опилок, пеллет) достигается феноменально долгое время автономной работы.

Большое преимущество пиролизных котлов — их относительная всеядность. При некоторых регулировках и конструктивных особенностях пиролиз происходит на шелухе, соломе, опилках. пеллетах, кусковой древесине, коре.

Верхнего горения

Революционный взгляд на увеличение длительности горения на одной закладке — заставить гореть топливо не во всём объёме снизу вверх, а послойно, сверху вниз.

Фото 3. Внешнее и внутреннее устройство твердотопливного котла с верхним типом горения. Стрелками указаны части прибора.

Устройство простое: камера сгорания заполняется дровами, воздух подаётся через дифференцированную систему воздуховодов. Горение происходит только сверху закладки, при достаточной подаче воздуха топливо сгорает полностью.

Конструктивные особенности котла определяют вид используемого топлива. По возможности, закладка должна быть плотной, чтобы угольки не проваливались вниз и не образовывали новых очагов горения. Оборудование работает на крупных кусках древесины, но их придётся пересыпать опилками, щепой, пеллетами. Главное — равномерное распределение топлива по площади камеры.

Топить углем или торфобрикетами невозможно, т. к. это топливо с высокой зольностью. А также из-за повышенного образования золы нельзя применять влажную древесину.

Шахтного типа

Усовершенствованная конструкция котлов верхнего горения. Воздух подаётся через специальный телескопический воздуховод, на котором установлен «блин» груза.

Топливо сгорает постепенно сверху вниз, прижатое массивным раскалённым металлом. Пламя раздувается подаваемым непосредственно в зону горения воздухом.

Конструкция блестяще реализована в изделиях фирмы «Стропува», многократно скопирована и усовершенствована тысячами конструкторов и народных умельцев.

Конструкция привлекает внимание поразительной гибкостью настроек, простотой, долговечностью, феноменальным КПД и длительностью горения. Котёл работает самостоятельно, без применения вентиляторов и воздуходувов. Загрузка топлива должна быть максимально равномерной

Котёл прекрасно работает на любой сухой древесине: щепа, опилки, солома, кусковые дрова, небольшие поленья, пеллеты. На пеллетах время горения значительно увеличивается, соответственно загрузка котла требуется реже

Загрузка топлива должна быть максимально равномерной. Котёл прекрасно работает на любой сухой древесине: щепа, опилки, солома, кусковые дрова, небольшие поленья, пеллеты. На пеллетах время горения значительно увеличивается, соответственно загрузка котла требуется реже.