Водяной котел отопления для дома чертежи. Как сделать отопление в частном доме — подробное руководство

Правильно организовать отопление дома – задача не из простых. Понятно, что лучше всего с ней справятся специалисты – проектировщики и монтажники. Привлекать их к процессу можно и нужно, но вот в каком качестве - определять вам, хозяину дома. Вариантов три: нанятые люди выполняют весь комплекс мероприятий или же часть этих работ, либо выступают консультантами, а отопление вы делаете своими руками.

Независимо от того, какой вариант отопления будет выбран, надо хорошо представлять себе все этапы процесса. Данный материал – поэтапное руководство к действию. Его цель - помочь вам решить задачу по устройству отопления самостоятельно или со знанием дела проконтролировать нанятых специалистов и монтажников.

Элементы системы отопления

В подавляющем большинстве случаев частные жилые дома обогреваются водяными системами отопления. Это традиционный подход к решению вопроса, имеющий неоспоримое достоинство – универсальность. То есть, тепло доставляется во все помещения посредством теплоносителя, а уж нагревать его можно с помощью различных энергоносителей. Их перечень мы рассмотрим далее, при выборе котла.

Водяные системы также дают возможность организовать комбинированное отопление с использованием двух или даже трех видов энергоносителей.

Любая система отопления, где передаточным звеном служит теплоноситель, делится на такие составные части:

• источник тепла;
• трубопроводная сеть со всем дополнительным оборудованием и арматурой;
• приборы отопления (радиаторы или греющие контуры теплых полов).

С целью обработки и регулирования теплоносителя, а также производства работ по обслуживанию в отопительных системах применяется дополнительное оборудование и запорно – регулирующая арматура. К оборудованию относятся следующие элементы:

• расширительный бак;
• циркуляционный насос;
• гидравлический разделитель (гидрострелка);
• буферная емкость;
• распределительный коллектор;
• бойлер косвенного нагрева;
• приборы и средства автоматизации.

Примечание. Обязательным атрибутом водяной системы отопления является расширительный бак, остальное оборудование устанавливается по мере необходимости.

Общеизвестно, что при нагреве вода расширяется, а в замкнутом пространстве ее дополнительному объему деваться некуда. Во избежание разрыва соединений от повышенного давления в сети ставится расширительная емкость открытого или мембранного типа. Она и принимает лишнюю воду.

Принудительную циркуляцию теплоносителя обеспечивает насос, а при наличии нескольких контуров, разделенных гидрострелкой или буферной емкостью, используется 2 и более перекачивающих агрегатов. Что касается буферной емкости, то она работает одновременно как гидравлический разделитель и теплоаккумулятор. Отделение котлового контура циркуляции от всех остальных практикуется в сложных системах коттеджей с несколькими этажами.

Коллекторы для распределения теплоносителя ставятся в системах отопления с теплыми полами либо в случаях, когда применяется лучевая схема подключения батарей, об этом мы расскажем в следующих разделах. Бойлер косвенного нагрева – это резервуар со змеевиком, где вода для нужд ГВС подогревается от теплоносителя. Для визуального контроля над температурой и давлением воды в системе устанавливаются термометры и манометры. Средства автоматизации (датчики, терморегуляторы, контроллеры, сервоприводы) не только осуществляют контроль над параметрами теплоносителя, но и регулируют их в автоматическом режиме.

Запорная арматура

Кроме перечисленного оборудования, водяное отопление дома управляется и обслуживается с помощью запорно–регулирующей арматуры, отображенной в таблице:

Когда вы ознакомились, из каких элементов состоит система отопления, можно приступать к первому шагу на пути к цели – расчетам.

Расчет системы отопления и подбор мощности котла

Осуществить подбор оборудования невозможно, не зная количества потребной на обогрев здания тепловой энергии. Определить его можно двумя способами: простым приближенным и расчетным. Первый способ любят использовать все продавцы отопительной техники, поскольку он достаточно прост и дает более-менее корректный результат. Это вычисление тепловой мощности по площади отапливаемых помещений.

Берут отдельную комнату, измеряют ее площадь и полученное значение умножают на 100 Вт. Энергия, необходимая на весь загородный дом, определяется суммированием показателей для всех комнат. Мы предлагаем более точный метод:

• на 100 Вт умножать площадь тех помещений, где с улицей контактирует только 1 стена, на которой имеется 1 окно;
• если комната – угловая с одним окном, то ее площадь надо умножать на 120 Вт;
• когда в помещении есть 2 наружных стены с 2 окнами и более, ее площадь умножается на 130 Вт.

Если считать мощность приближенным методом, то жители северных регионов РФ могут недополучить тепла, а юга Украины – переплатить за слишком мощное оборудование. С помощью второго, расчетного способа выполняется проектирование отопления специалистами. Он более точен, так как дает четкое понимание, сколько теряется тепла через строительные конструкции любого здания.

Прежде чем приступить к вычислениям, дом надо обмерить, выяснив площади стен, окон и дверей. Затем надо определить толщину слоя каждого строительного материала, из коего возведены стены, полы и кровля. Для всех материалов в справочной литературе или интернете следует найти значение теплопроводности λ, выражаемое в единицах Вт/(м · ºС). Его подставляем в формулу для расчета термического сопротивления R (м2 ºС / Вт):

R = δ / λ, здесь δ – толщина материала стены в метрах.

Примечание. Когда стена или кровля сделана из разных материалов, то необходимо рассчитывать значение R для каждого слоя, а потом суммировать результаты.

Теперь можно узнать количество тепла, уходящее сквозь внешнюю строительную конструкцию, по формуле:

• QТП = 1/R х (tв – tн) х S, где:
• QТП – теряемое количество теплоты, Вт;
• S – это измеренная ранее площадь строительной конструкции, м2;
• tв – сюда надо подставить величину желаемой внутренней температуры, ºС;
• tн – уличная температура в самый холодный период, ºС.

Важно! Расчет следует производить для каждой комнаты отдельно, поочередно подставляя в формулу значения термического сопротивления и площади для внешней стены, окна, двери, полов и кровли. Потом все эти результаты надо суммировать, это и будут теплопотери данного помещения. Площади внутренних перегородок учитывать не нужно!

Расход тепла на вентиляцию

Чтобы узнать, сколько тепла теряет частный дом в целом, надо сложить потери всех его комнат. Но это еще не все, ведь надо надо учесть и нагрев вентиляционного воздуха, который тоже обеспечивается системой отопления. Чтобы не вдаваться в дебри сложных расчетов, предлагается узнать этот расход теплоты по простой формуле:

Qвозд = cm (tв – tн), где:

• Qвозд – искомое количество теплоты на вентиляцию, Вт;
• m – количество воздуха по массе, определяется как внутренний объем здания, помноженный на плотность воздушной смеси, кг;
• (tв – tн) – как в предыдущей формуле;
• с – теплоемкость воздушных масс, принимается равной 0.28 Вт / (кг ºС).

Для определения потребности в тепле всего здания остается сложить величину QТП для дома в целом со значением Qвозд. Мощность же котла принимается с запасом на оптимальный режим работы, то есть, с коэффициентом 1.3. Тут надо учесть важный момент: если вы планируете использовать теплогенератор не только для отопления, но и для подогрева воды на ГВС, то запас мощности должен быть увеличен. Котел обязан эффективно работать сразу в 2 направлениях, а потому коэффициент запаса надо принимать не менее 1.5.

На данный момент существуют различные виды отопления, характеризующиеся применяемым энергоносителем или видом топлива. Какое из них выбрать – решать вам, а мы представим все виды котлов с кратким описанием их плюсов и минусов. Для обогрева жилых зданий можно приобрести следующие виды бытовых теплогенераторов:

• твердотопливные;
• газовые;
• электрические;
• на жидком топливе.

Выбрать энергоноситель, а следом и источник тепла вам поможет следующее видео:

Твердотопливные котлы

Делятся на 3 разновидности: прямого горения, пиролизные и пеллетные. Агрегаты популярны благодаря низкой стоимости эксплуатации, ведь по сравнению с прочими энергоносителями дрова и уголь стоят недорого. Исключение – природный газ в РФ, но подключение к нему зачастую обходится дороже, чем все тепловое оборудование вместе с монтажом. Поэтому дровяные и угольные котлы, имеющие приемлемую стоимость, покупаются людьми все чаще.

С другой стороны, эксплуатация источника тепла на твердом топливе очень напоминает простое печное отопление. Нужно затрачивать время и силы, чтобы заготавливать, таскать дрова и загружать их в топку. Также требуется серьезная обвязка агрегата, дабы обеспечить его долговечную и безопасную работу. Ведь обычный твердотопливный котел отличается инерционностью, то есть, после закрытия воздушной заслонки нагрев воды прекращается не сразу. А эффективное использование генерируемой энергии возможно лишь при наличии теплового аккумулятора.

Важно. Котлы, сжигающие твердые виды топлива, вообще не могут похвастать высокой эффективностью. Традиционные агрегаты прямого горения имеют КПД около 75%, пиролизные – 80%, а пеллетные – не более 83%.

Наилучший выбор с точки зрения комфорта – это теплогенератор на пеллетах, отличающийся высоким уровнем автоматизации и практически не имеющий инерционности. Он не требует теплоаккумулятора и частых походов в котельную. Но цена оборудования и пеллет часто делает его недоступным широкому кругу пользователей.

Газовые котлы

Отличный вариант - провести отопление, функционирующее на магистральном газе. В целом водогрейные газовые котлы весьма надежны и эффективны. КПД самого простого энергонезависимого агрегата составляет не менее 87%, а дорогого конденсационного – до 97%. Отопители компактны, хорошо автоматизированы и безопасны в работе. Обслуживание требуется не чаще 1 раза в год, причем походы в котельную нужны только для контроля или изменения настроек. Бюджетный агрегат выйдет гораздо дешевле твердотопливного, так что газовые котлы можно считать общедоступными.

Так же, как и теплогенераторам на твердом топливе, газовым котлам требуется устройство дымохода и наличие приточно-вытяжной вентиляции. Что касается других стран бывшего СССР, то стоимость горючего там значительно выше, чем в РФ, оттого популярность газового оборудования неуклонно снижается.

Электрические котлы

Надо сказать, что электрическое отопление – самое эффективное из всех существующих. Мало того что КПД котлов составляет порядка 99%, так вдобавок они не требуют дымоходов и вентиляции. Обслуживание агрегатов как таковое практически отсутствует, разве что чистка 1 раз в 2-3 года. И самое главное: оборудование и монтаж очень дешевы, при этом степень автоматизации может быть какой угодно. Котел просто не нуждается в вашем внимании.

Сколь приятны достоинства электрокотла, столь же существенен главный недостаток – цена электроэнергии. Даже если пользоваться многотарифным счетчиком электричества, обойти по этому показателю дровяной теплогенератор не удастся. Такова плата за комфорт, надежность и высокий КПД. Ну и второй минус – отсутствие на подводящих сетях необходимой электрической мощности. Такая досадная неприятность может разом перечеркнуть все помыслы об электрическом отоплении.

Жидкотопливные котлы

По стоимости отопительной техники и ее монтажа обогрев на отработанном масле или дизельном горючем обойдется примерно так же, как и на природном газе. Схожи у них и показатели эффективности, хотя отработка по понятным причинам несколько проигрывает. Другое дело, что данный вид отопления смело можно назвать самым грязным. Любое посещение котельной закончится, как минимум запахом солярки либо испачканными руками. А уж ежегодная чистка агрегата – это целое событие, после которого вы измажетесь сажей по пояс.

Применение солярки для отопления – не самое выгодное решение, цена горючего может крепко ударить по карману. Поднялось в цене и отработанное масло, разве что вы имеете какой-нибудь дешевый его источник. Это значит, что ставить дизельный котел есть смысл, когда нет других энергоносителей или в перспективе - подведение магистрального газа. Агрегат легко переходит с солярки на газ, а вот печь на отработке сжигать метан не сможет.

Схемы систем отопления для частного дома

Системы отопления, реализуемые в частном домостроении, бывают одно – и двухтрубными. Различить их несложно:

• по однотрубной схеме все радиаторы присоединяются к одному коллектору. Он является одновременно подачей и обраткой, проходя мимо всех батарей в виде замкнутого кольца;
• в двухтрубной схеме теплоноситель подается к радиаторам по одной трубе, а возвращается – по другой.

Выбор схемы системы отопления для частного дома – дело непростое, здесь точно не помешает консультация специалиста. Мы не погрешим против истины, если скажем, что двухтрубная схема – более прогрессивная и надежная, чем однотрубная. Вопреки расхожему мнению о малых затратах на монтаж при устройстве последней отметим, что она не просто дороже двухтрубной, но и сложнее. Очень подробно данная тема раскрыта на видео:

Дело в том, что в однотрубной системе вода от радиатора к радиатору остывает все сильнее, поэтому необходимо наращивать их мощность за счет добавления секций. Кроме того, раздающий коллектор должен иметь больший диаметр, чем магистрали двухтрубной разводки. И последнее: автоматическое управление при однотрубной схеме затруднено из-за взаимного влияния батарей друг на друга.

В небольшом домике или даче с числом радиаторов до 5 можно смело внедрять однотрубную горизонтальную схему (расхожее название – ленинградка). При большем количестве приборов отопления она нормально функционировать не сможет, потому что последние батареи будут холодными.

Еще один вариант – использовать однотрубные вертикальные стояки в двухэтажном частном доме. Подобные схемы встречаются довольно часто и работают успешно.

Теплоноситель при двухтрубной разводке доставляется ко всем радиаторам с одинаковой температурой, так что наращивать число секций не нужно. Разделение магистралей на подающую и обратную дает возможность автоматически управлять работой батарей посредством термостатических вентилей.

Диаметры трубопроводов меньше, да и система в целом проще. Существуют такие разновидности двухтрубных схем:

тупиковая: сеть трубопроводов делится на ветви (плечи), по которым теплоноситель движется по магистралям навстречу друг другу;

попутная двухтрубная система: здесь обратный коллектор является как бы продолжением подающего, а весь теплоноситель протекает в одном направлении, схема образует кольцо;

коллекторная (лучевая). Самый дорогой способ разводки: трубопроводы от коллектора прокладываются отдельно к каждому радиатору, способ прокладки – скрытый, в полу.

Если взять горизонтальные магистрали большего диаметра и проложить их с уклоном 3-5 мм на 1 м, то система сможет работать за счет гравитации (самотеком). Тогда циркуляционный насос не нужен, схема будет энергонезависимой. Справедливости ради отметим, что без насоса может функционировать как однотрубная, так и двухтрубная разводка. Лишь бы были созданы условия для естественной циркуляции воды.

Систему отопления можно сделать открытой, установив в самой верхней точке расширительный бак, сообщающийся с атмосферой. Такое решение применяется в самотечных сетях, иначе там сделать нельзя. Если же установить на обратную магистраль недалеко от котла расширительную емкость мембранного типа, то система будет закрытой и работать под избыточным давлением. Это более современный вариант, находящий свое применение в сетях с принудительным движением теплоносителя.

Нельзя не сказать о способе обогрева дома теплыми полами. Его недостаток – в дороговизне, поскольку понадобится уложить в стяжку сотни метров труб, в результате чего в каждой комнате получается греющий водяной контур. Концы труб сходятся к распределительному коллектору со смесительным узлом и собственным циркуляционным насосом. Важный плюс – экономичный равномерный прогрев помещений, очень комфортный для людей. Напольные контуры обогрева однозначно рекомендованы к применению в любых жилых зданиях.

Совет. Владельцу небольшого дома (до 150 м2) можно смело порекомендовать брать на вооружение обычную двухтрубную схему с принудительной циркуляцией теплоносителя. Тогда диаметры магистралей будут не больше 25 мм, ветвей – 20 мм, а подводок к батареям – 15 мм.

Монтаж системы отопления

Описание монтажных работ мы начнем с установки и обвязки котла. В соответствии с правилами агрегаты, чья мощность не превышает 60 кВт, могут устанавливаться в помещении кухни. Более мощные теплогенераторы должны располагаться в котельной. При этом для источников тепла, сжигающих разные виды топлива и имеющих открытую камеру сгорания, нужно обеспечить хороший приток воздуха. Также требуется устройство дымохода для отвода продуктов горения.

Для естественного движения воды монтаж котла рекомендуется выполнять таким образом, чтобы его патрубок обратки находился ниже уровня радиаторов первого этажа.

Место, где будет находиться теплогенератор, необходимо выбирать с учетом минимально допустимых расстояний до стен или другого оборудования. Обычно эти промежутки указаны в руководстве, прилагаемом к изделию. Если этих данных нет, то придерживаемся таких правил:

• ширина прохода с лицевой стороны котла – 1 м;
• если не нужно обслуживать агрегат сбоку или сзади, то оставляем промежуток 0.7 м, в противном случае – 1.5 м;
• расстояние до ближайшего оборудования – 0.7 м;
• при размещении двух котлов рядом между ними выдерживается проход 1 м, друг напротив друга – 2 м.

Примечание. При монтаже настенных источников тепла боковые проходы не нужны, надо соблюсти только просвет спереди агрегата для удобства обслуживания.

Подключение котла

Следует отметить, что обвязка газовых, дизельных и электрических теплогенераторов практически одинакова. Тут надо учитывать, что подавляющее большинство настенных котлов оборудовано встроенным циркуляционным насосом, а многие модели – и расширительным баком. Для начала рассмотрим схему подключения простого газового или дизельного агрегата:

На рисунке изображена схема закрытой системы с мембранным расширительным баком и принудительной циркуляцией. Этот способ обвязки встречается наиболее часто. Насос с байпасной линией и грязевиком находится на обратной магистрали, там же стоит расширительная емкость. Давление контролируется с помощью манометров, удаление воздуха из котлового контура происходит через автоматический воздухоотводчик.

Примечание. Обвязка электрического котла, не укомплектованного насосом, осуществляется по такому же принципу.

Когда теплогенератор снабжен собственным насосом, а также контуром для подогрева воды на нужды ГВС, разводка труб и монтаж элементов выглядит следующим образом:

Здесь показан настенный котел с принудительным нагнетанием воздуха в закрытую камеру сгорания. Для удаления дымовых газов служит двустенный коаксиальный газоход, выведенный на улицу горизонтально сквозь стену. Если топка агрегата – открытая, то нужен традиционный дымоход с хорошей естественной тягой. Как правильно установить дымоходную трубу из сэндвич – модулей, изображено на рисунке:

В загородных домах большой площади нередко приходится состыковывать котел с несколькими контурами отопления – радиаторным, теплыми полами и бойлером косвенного нагрева для нужд ГВС. В такой ситуации оптимальным решением будет задействовать гидравлический разделитель. Он позволит организовать независимую циркуляцию теплоносителя в котловом контуре и одновременно послужит распределительной гребенкой для остальных ветвей. Тогда принципиальная схема отопления двухэтажного дома будет иметь такой вид:

По этой схеме на каждом контуре отопления предусмотрен собственный насос, благодаря чему он работает независимо от остальных. Поскольку к теплым полам следует подавать теплоноситель с температурой не более 45 °С, на этих ветвях задействованы трехходовые клапаны. Они подмешивают горячую воду из основной магистрали тогда, когда снижается температура теплоносителя в контурах теплых полов.

С теплогенераторами на твердом топливе дело обстоит сложнее. Их обвязка должна учитывать 2 момента:

• возможный перегрев из-за инертности агрегата, дрова никак не удастся потушить быстро;
• образование конденсата при поступлении в котоловой бак холодной воды из сети.

Чтобы избежать перегрева и возможного закипания, циркуляционный насос всегда ставится на обратке, а на подаче сразу за теплогенератором должна стоять группа безопасности. Она состоит из трех элементов: манометра, автоматического воздухоотводчика и предохранительного клапана. Наличие последнего имеет решающее значение, именно клапан сбросит лишнее давление при перегреве теплоносителя. Если вы решили организовать , то нижеприведенная схема обвязки обязательна для исполнения:

Здесь же байпас и трехходовой клапан защищают топку агрегата от выпадения конденсата. Клапан не пропустит в малый контур воду из системы, пока температура в нем не достигнет 55 °С. Подробную информацию по этому вопросу можно получить, просмотрев видео:

Совет. Твердотопливные котлы в силу особенностей эксплуатации рекомендуется использовать совместно с буферной емкостью – теплоаккумулятором, как это изображено на схеме:

Многие домовладельцы ставят в помещении топочной два разных источника тепла. Их надо правильно обвязать и подключить к системе. На этот случай мы предлагаем 2 схемы, одна из них – для твердотопливного и электрического котла, совместно работающих с радиаторным отоплением.

Вторая схема объединяет газовый и дровяной теплогенератор, подающие тепло на обогрев дома и приготовление воды для ГВС:

Чтобы смонтировать отопление частного дома своими руками, сперва необходимо решить, какие трубы для этого выбрать. На современном рынке предлагается несколько видов металлических и полимерных труб, пригодных для устройства отопления частных домов:

• стальные;
• медные;
• из нержавеющей стали;
• полипропиленовые (ППР);
• полиэтиленовые (PEX, PE-RT);
• металлопластиковые.

Магистрали отопления из обыкновенного «черного» металла считаются пережитком прошлого, поскольку более всего подвержены коррозии и «зарастанию» проходного сечения. Кроме того, самостоятельно выполнить монтаж из таких труб нелегко: нужны хорошие навыки сварочных работ, чтобы осуществлять герметичную стыковку. Тем не менее, некоторые домовладельцы по сей день используют стальные трубопроводы, когда устраивают автономное отопление дома.

Медные или нержавеющие трубы – отличный выбор, только больно уж дорогой. Это надежные и долговечные материалы, не боящиеся повышенного давления и температуры, так что при наличии средств эти изделия однозначно рекомендованы к применению. Медь стыкуется посредством пайки, что тоже требует кое-каких навыков, а нержавейка – с помощью разборных или прессовых фитингов. Предпочтение следует отдавать последним, особенно при скрытой прокладке.

Совет. Для обвязки котлов и прокладки магистралей в пределах котельной лучше всего использовать любой вид металлических труб.

Дешевле всего вам обойдется отопление из полипропилена. Из всех видов ППР труб надо выбирать те, что армированы алюминиевой фольгой либо стекловолокном. Низкая цена материала – единственный их плюс, поскольку монтаж отопления из полипропиленовых труб – дело достаточно сложное и ответственное. Да и по внешнему виду полипропилен проигрывает остальным пластмассовым изделиям.

Стыки трубопроводов ППР с фитингами осуществляются пайкой, причем проверить их качество не представляется возможным. Когда при пайке прогрев был недостаточен, соединение обязательно потечет впоследствии, если же его перегреть, то расплывшийся полимер наполовину перекроет проходное сечение. Причем увидеть это во время сборки не удастся, огрехи дадут знать о себе позже, при эксплуатации. Второй существенный недостаток – большое удлинение материала во время нагрева. Чтобы избежать «сабельных» изгибов, трубу надо крепить на подвижных опорах, а между концами магистрали и стеной оставлять просвет.

Куда проще сделать своими руками отопление из полиэтиленовых или металлопластиковых труб. Хотя цена этих материалов выше, чем полипропилена. Для новичка они наиболее удобны, так как стыки здесь выполняются достаточно просто. Трубопроводы можно закладывать в стяжку или стену, но с одним условием: соединения должны быть сделаны на прессовых фитингах, а не разборных.

Металлопластик и полиэтилен используется как для открытой прокладки магистралей, так и скрытой за любыми экранами, а также при устройстве водяных теплых полов. Недостаток труб из материала PEX – в его стремлении вернуться в первоначальное состояние, отчего проложенный коллектор отопления может выглядеть слегка волнистым. Полиэтилен PE-RT и металлопластик такой «памяти» не имеют и спокойно изгибаются как вам нужно. Подробнее о выборе труб рассказано в видеоролике:

Обычный домовладелец, зайдя в магазин отопительной техники и увидев там широчайший выбор различных радиаторов, может сделать вывод, что подобрать батареи для своего дома не так-то легко. Но это первое впечатление, на самом деле их разновидностей не так уж много:

• алюминиевые;
• биметаллические;
• стальные панельные и трубчатые;
• чугунные.

Примечание. Есть еще дизайнерские приборы водяного отопления самых разнообразных видов, но они дороги и заслуживают отдельного подробного описания.

Секционные батареи из алюминиевого сплава имеют наилучшие показатели теплоотдачи, недалеко от них ушли и биметаллические обогреватели. Разница меж теми и другими в том, что первые сделаны целиком из сплава, а вторые имеют внутри трубчатый стальной каркас. Это сделано с целью использования приборов в централизованных системах теплоснабжения высотных домов, где давление может быть довольно высоким. Поэтому устанавливать биметаллические радиаторы в частном коттедже не имеет смысла вообще.

Следует отметить, что монтаж отопления в частном доме выйдет дешевле, если приобрести стальные панельные радиаторы. Да, их показатели теплоотдачи меньше, чем у алюминиевых, но на практике вы вряд ли ощутите разницу. Что касается надежности и долговечности, то приборы успешно прослужат вам не менее 20 лет, а то и более. В свою очередь, трубчатые батареи стоят значительно дороже, в этом отношении они ближе к дизайнерским.

Стальные и алюминиевые приборы отопления объединяет одно полезное качество: они хорошо поддаются автоматическому регулированию с помощью термостатических вентилей. Чего не скажешь о массивных чугунных батареях, на которые ставить такие вентили бессмысленно. Все из-за способности чугуна долго нагреваться, а затем какое-то время сохранять тепло. Также из-за этого снижена скорость прогрева помещений.

Если затрагивать вопрос эстетики внешнего вида, то предлагающиеся ныне чугунные ретро-радиаторы гораздо красивее любых других батарей. Но и стоят они баснословных денег, а недорогие «гармошки» советского образца МС-140 подойдут разве что для дачного одноэтажного дома. Из вышесказанного напрашивается вывод:

Для частного дома покупайте те приборы отопления, которые вам нравятся больше всего и устраивают по стоимости. Просто учтите их особенности и верно подберите по размерам и тепловой мощности.

Подбор по мощности и способы подключения радиаторов

Подбор количества секций или размер панельного радиатора осуществляется по количеству тепла, потребного для обогрева помещения. Это значение мы уже определили в самом начале, остается раскрыть парочку нюансов. Дело в том, что теплоотдачу секции производитель указывает для разницы температур теплоносителя и воздуха комнаты, равной 70 °С. Для этого вода в батарее должна прогреваться минимум до 90 °С, что случается весьма редко.

Получается, что реальная тепловая мощность прибора будет существенно ниже указанной в паспорте, ведь обычно температура в котле поддерживается на уровне 60-70 °С в самые холодные дни. Соответственно, для надлежащего обогрева помещений требуется установка радиаторов, имеющих не менее чем полуторный запас по теплоотдаче. Например, когда для комнаты нужно 2 кВт теплоты, вы должны взять приборы отопления мощностью не менее 2 х 1.5 = 3 кВт.

В помещении батареи ставятся в местах наибольших тепловых потерь – под окнами или у глухих наружных стен. При этом подключение к магистралям можно осуществить несколькими способами:

• боковое одностороннее;
• диагональное разностороннее;
• нижнее – при наличии у радиатора соответствующих патрубков.

Боковое присоединение прибора с одной стороны чаще всего применяется при его подключении к стоякам, а диагональное – к горизонтально проложенным магистралям. Эти 2 способа позволяют эффективно использовать всю поверхность батареи, что будет нагреваться равномерно.

Когда монтируется однотрубная система отопления, то используется и нижнее разностороннее подсоединение. Но тогда эффективность прибора снижается, а значит, и теплоотдача. Разница в прогреве поверхности проиллюстрирована на рисунке:

Существуют модели радиаторов, где конструкцией предусмотрено присоединение патрубков снизу. Такие приборы имеют внутреннюю разводку и по факту в них реализована односторонняя боковая схема. Это хорошо видно на рисунке, где батарея показана в разрезе.

Много полезной информации по вопросу выбора отопительных приборов можно узнать, просмотрев видео:

5 типичных ошибок во время монтажа

Конечно же, выполняя монтаж системы отопления, можно допустить гораздо больше пяти огрехов, но мы выделим 5 наиболее вопиющих, могущих привести к плачевным последствиям. Вот они:

• неправильный выбор источника тепла;
• ошибки в обвязке теплогенератора;
• неверно выбранная система отопления;
• небрежный монтаж самих трубопроводов и арматуры;
• неправильная установка и подключение приборов отопления.

Котел недостаточной мощности – одна из типичных ошибок. Она допускается при подборе агрегата, призванного не только обогревать помещения, но и готовить воду на нужды ГВС. Если не учесть дополнительную мощность, необходимую для нагрева воды, теплогенератор не будет справляться со своими функциями. В результате теплоноситель в батареях и вода в системе ГВС не нагреется до нужной температуры.

Детали играют не только функциональную роль, но и служат целям безопасности. Например, установка насоса рекомендуется на обратном трубопроводе перед самым теплогенератором, вдобавок на байпасной линии. Причем вал насоса должен находиться в горизонтальном положении. Другая ошибка – установка крана на участке между котлом и группой безопасности, это делать категорически недопустимо.

Важно. При подключении твердотопливного котла нельзя ставить насос перед трехходовым клапаном, а только после него (по ходу теплоносителя).

Расширительный бак берется объемом 10% от общего количества воды в системе. При открытой схеме он ставится в самой верхней точке, при закрытой – на обратном трубопроводе, перед насосом. Между ними должен располагаться грязевик, смонтированный в горизонтальном положении пробкой вниз. Настенный котел присоединяется к трубопроводам посредством американок.

Когда система отопления выбрана неверно, вы рискуете переплатить за материалы и монтаж, а потом понести дополнительные затраты, чтобы довести ее до ума. Чаще всего ошибки встречаются при устройстве однотрубных систем, когда на одну ветвь пытаются «навесить» более 5 радиаторов, которые потом не греют. К огрехам при монтаже системы относится несоблюдение уклонов, некачественные соединения и установка не той арматуры.

Например, на входе в радиатор ставится термостатический вентиль либо обычный шаровой кран, а на выходе – балансировочный вентиль для настройки системы отопления. Если же производится монтаж труб к радиаторам в полу или стенах, то их надо обязательно утеплить, чтобы теплоноситель не остывал по дороге. При стыковке полипропиленовых труб надо скрупулезно придерживаться времени нагрева паяльником, чтобы соединение вышло надежным.

Выбираем теплоноситель

Общеизвестно, что для этой цели чаще всего служит отфильтрованная и по возможности обессоленная вода. Но в определенных условиях, например, периодическом протапливании, вода может замерзнуть и разрушить систему. Тогда последнюю заполняют незамерзающей жидкостью – антифризом. Но следует учитывать свойства этой жидкости и не забыть удалить из системы все прокладки из обычной резины. От антифриза они быстро раскисают и возникает течь.

Внимание! Не всякий котел может работать с незамерзающей жидкостью, что отображается в его техническом паспорте. Это надо проверять при его приобретении.

Как правило, система заполняется теплоносителем напрямую из водопровода через подпиточный вентиль и обратный клапан. В процессе заполнения из нее удаляется воздух через автоматические воздухоотводчики и ручные краны Маевского. При закрытой схеме осуществляется контроль за давлением по манометру. Обычно в холодном состоянии оно лежит в диапазоне 1.2-1.5 Бар, а во время работы не превышает 3 Бар. В открытой схеме надо следить за уровнем воды в баке и отключать подпитку при ее истечении из трубы перелива.

Антифриз в закрытую систему отопления закачивается специальным ручным или автоматическим насосом, снабженным манометром. Чтобы процесс не прерывался, жидкость надо приготовить заранее в емкости соответствующей вместительности, откуда и перекачивать ее в трубопроводную сеть. Заполнять открытую систему проще: антифриз можно просто заливать или закачивать в расширительный бак.

Заключение

Если хорошенько разобраться со всеми нюансами, то становится ясно, что смонтировать систему отопления в частном доме своими силами – вполне реально. Но надо понимать, что это потребует от вас массу времени и усилий, в том числе и для контроля за монтажом в том случае, если вы решите нанять для этого специалистов.

В нашей стране довольно много частных домов, отапливаемых при помощи угля и дров. Классическая печь и твердотопливные котлы мало отличаются друг от друга. Примерно одинаков и их коэффициент полезного действия. Устройство отопительного котла достаточно простое, что позволяет изготовить его в домашней мастерской из доступных материалов с использованием непрофессионального инструмента.

Болеет того в конструкцию оборудования, используемого для обогрева и приготовления пищи можно внести ряд усовершенствований. Эти изменения позволят повысить его эффективность, что приведет к снижению затрат на эти цели. На сайте можно найти множество описаний с видео и фото, иллюстрирующими процесс изготовления котла во всех подробностях.

Такое руководство позволяет наглядно увидеть и представить себе все этапы работы. Подробная письменная инструкция по технологии производства отопительных приборов своими руками хорошо дополняет описательную часть проекта.

Особенности конструкции твердотопливного котла

Это оборудование имеет много общего с обычной печью, но имеет и ряд отличий, касающихся способов отдачи тепла помещению. Классическое устройство котла отопления состоит из перечисленных ниже элементов:

1. бункер для сжигания твердого топлива, оборудованный колосниками для подачи необходимого количества воздуха;
2. емкость для воды, которая является теплоносителем в системе отопления или трубчатый теплообменник;
3. дымоход для создания необходимой тяги и отвода продуктов сгорания;
4. система дроссельных заслонок для регулирования воздушной тяги и перекрытия каналов после полного угасания огня в печи.

Для обеспечения равномерного температурного режима в жилых помещениях система отопления снабжается водяным аккумулятором тепла. Он представляет собой емкость расчетного размера, установленную в верхней части котла и накапливающую тепловую энергию во время активной топки. После прекращения этого процесса жидкость циркулирует в системе и подогревает воздух.

Дополнительный бак, из нержавеющей стали, установленный над аккумулятором тепла, является источником горячей воды для бытовых нужд. Он не является обязательным элементом системы отопления и служит созданию более комфортных условий для проживания в загородном доме или на даче.

Перед началом работ следует составить точные чертежи котла отопления и составляющих его частей. Можно найти типовые устройства в специальной литературе, в периодических изданиях либо в интернете. Однако для более рационально использования жилой площади оптимальна разработка индивидуального проекта отопительного оборудования, что работает на твердом топливе. Для облегчения жизни своим хозяевам созданы .

Материалы и инструменты

Для самостоятельного изготовления котла твердотопливного нам потребуются:

1. лист стальной толщиной не менее 5 мм;
2. уголок металлический;
3. колосниковая решетка чугунная;
4. трубы стальные водопроводные разного диаметра;
5. дверцы для топочного и зольного бункера;
6. дроссельные заслонки печные;
7. лист нержавеющей стали для изготовления аккумулятора тепла и емкости для бытовых нужд;
8. просеянный речной или карьерный песок.

Закупить все необходимые материалы можно в специализированных компаниях, которые занимаются продажей металлопроката. Как правило, отпускные цены в них напрямую зависят от объемов. Разовое приобретение всего необходимого по списку позволит экономить средства семейного бюджета.

Внимательно изучив чертеж котла отопления, приходишь к выводу, что при его изготовлении потребуется проведение сварочных работ. Соответственно список необходимого инструмента будет выглядеть следующим образом:

1. аппарат сварочный инверторного типа или любой иной пригодный для использования в домашних условиях;
2. угловая отрезная машинка достаточно большой мощности, в обиходе этот электроинструмент носит название болгарки;
3. пассатижи и щипцы;
4. дрель электрическая с набором сверл;
5. измерительные приборы: рулетка, угольники и строительный уровень.

Само собой подразумевается, что мастер должен владеть необходимыми навыками проведения сварочных работ. Кроме того, потребуется опыт работы с металлорежущим инструментом и наличие необходимого защитного снаряжения для глаз и кожи рук и лица.

Домашняя технология производства отопительного оборудования

В поисках ответа на вопрос, как сделать котел отопления своими руками достаточно быстро приходишь к убеждению, что ничего особенно сложного в этом нет. При условии грамотной организации производственного процесса. Удобнее отдельные детали делать на верстаке в оборудованной мастерской или ином месте, где можно сделать рабочий стол.

Изготовление деталей корпуса

Основу любого составляет топка, где температура достигает 1000 ⁰С и для ее сборки потребуются материалы с соответствующими характеристиками. Порядок изготовления корпуса следующий:

1. При отсутствии жаропрочных сталей можно обойтись и обычной, но для обеспечения долговечности узла его стенки делаются двойными. Передняя, задняя, боковые и нижняя стенки вырезаются из стального листа при помощи угловой шлифовальной машинки;
2. Чертежи котлов отопления имеют обозначения точных размеров всех деталей, которые переносятся на металлопрокат при помощи измерительного инструмента и большой линейки. Помимо стенок камеры из стальной профильной трубы нарезается необходимое количество для использования их в качестве ребер жесткости. Из стального уголка изготавливаются усилители для стыков между отдельными частями печи;
3. В передней стенке необходимо проделать прямоугольное отверстие, соответствующее по размерам дверцам топочного и зольного бункеров.

Полезный совет: для выполнения сквозного прямоугольного отверстия нужной конфигурации наносим на металл разметку, по углам производим сверление листа при помощи электродрели. Угловой шлифовальной машинкой делаем сквозной порез в средней части и ведем его от центра к краю. Это позволит избежать лишних повреждений листа.

Изготовление емкостей для воды и теплообменников

Эффективная конструкция отопительного котла предусматривает наличие двух баков для воды. Их делают из нержавеющего стального листа, для сварки которого необходимо специальное оборудование и определенная квалификация. Тут лучше довериться профессионалам и заказать эти емкости в специализированной мастерской.

Конструкция теплообменника представляет собой набор из водопроводных труб. При помощи сварочного аппарата они соединяются таким образом, чтобы образовать проточный контур с максимально большой внешней поверхностью. Это обеспечит быструю и наиболее полную теплоотдачу от сгораемого топлива к теплоносителю.

Сборка котла

Конструкция отопительных котлов отличается высокой металлоемкостью, и конечное изделие будет иметь довольно внушительный вес. Исходя из этого, сборку лучше производить на месте установки отопительного оборудования.

Под котлом в обязательном порядке делается фундамент из термостойкого кирпича. На него укладывается днище зольного бункера, по периметру которого ставятся вертикально и соединяются сваркой внутренние стенки котла.

Внутри готового корпуса на заранее приваренные направляющие укладываются колосники и монтируются теплообменники. Снаружи к бункеру привариваются в вертикальном положении ребра жесткости из стального прямоугольного профиля. Теперь изготовление котлов отопления своими руками переходит в заключительную стадию. Нам остается лишь установить наружные стенки и верхнюю плиту.

Между стенками засыпается подготовленный песок, который выполняет двойную функцию и дополнительного аккумулятора тепла и защищает стенки камеры сгорания от перегрева и быстрого прогорания.

Совет: Для засыпки лучше брать промытый песок, не содержащий пыли органических включений. Предварительно его необходимо прокалить на огне, чтобы выжечь всю органику. Если этого не сделать, то в процессе топки котла может появляться неприятный запах.

На верхнюю плиту устанавливаются изготовленные емкости из нержавейки и подключаются к соответствующим контурам. Работа окончена, остается лишь установить на места дверцы камер и котел готов к применению.

Дрова являются наиболее доступным, экологически чистым и недорогим видом топлива, которое использовалось человеком еще с начала времен. Основными преимуществами дровяных отопительных установок являются, энергонезависимость, высокая эффективность при сравнительной простоте в эксплуатации. Несмотря на многообразие газовых и электрических отопительных систем, дровяные котлы отопления и сейчас не утратили актуальности и популярны среди большинства россиян. У дровяных установок есть еще одно неоспоримое преимущество – это простота конструкции, которое позволяет без особого труда сделать котел для отопления дома своими руками. Об этом и пойдет речь в данной публикации.

Конструкция и принцип работы

Прежде, чем перейти непосредственно к инструкции по созданию самодельного твердотопливного котла, необходимо разобраться, как работает дровяная котельная установка.

В простейшем дровяном котлоагрегате с теплообменником, при сгорании дров выделяется тепловая энергия, которая нагревает стенки теплообменника (водяной рубашки) и непосредственно сам теплоноситель. Продукты горения, проходя через сажесборник, выводятся через дымоход. Тяга регулируется положением дверцы зольника и заслонкой дымохода. Теплообменник соединен с системой отопления, в которую входят магистральные трубы, радиаторы и расширительный бак. Циркуляция теплоносителя может осуществляться, как естественным образом, так и принудительно, посредством включения в систему отопления (СО) циркуляционного насоса.

Простота такого котла «компенсируется» низкой эффективностью данной конструкции: большая часть тепловой энергии, в буквальном смысле «вылетает в трубу» вместе с продуктами горения. Но основным недостатком является низкий уровень автоматизации: все операции по загрузке топлива в топку и поддержанию процесса горения необходимо производить вручную. Поэтому наиболее популярными считаются дровяные котельные установки пиролизного горения. Сделать такой отопительный котел своими руками не составит труда для любого домашнего мастера.

Самодельный пиролизный котлоагрегат

Топливо загружается в топливную камеру сразу в полном объеме. В условиях недостатка кислорода в камере газификации происходит тление топлива с выделением пиролизного газа. Тление происходит с выделением тепла, которое расходуется на нагрев теплоносителя в теплообменнике. Пиролизный газ вместе с продуктами горения поступает в камеру дожига, которая в данной конструкции, служит и зольником. Благодаря тому, что доступ кислорода в камеру дожига не ограничен, то сгорание горючего газа происходит с выделением большой температуры, в результате чего эффективность прибора значительно увеличивается. Всю работу пиролизного котла можно условно разделить на четыре этапа:

1. На первом этапе происходит сушка дров и выделение из топлива пиролизного газа.
2. Второй этап работы данной установки – это сгорание смеси вторичного воздуха с горючим газом в камере дожига.
3. Третий этап – проход раскаленных газов через теплообменник.
4. Отвод отдавших «львиную долю» тепловой энергии продуктов горения.

Самодельный твердотопливный котел должен быть оснащен органами управления и автоматикой, которые позволяют максимально упростить и обезопасить его обслуживание. Управлять работой установки можно посредством изменения положения дверцы поддувала (зольника) и заслонки дымоотвода. Автоматика самодельного дровяного котла обычно представлена манометром, воздухоотводчиком и подрывным клапаном (группой безопасности). Достаточно часто, отечественные «Кулибины» оснащают свои отопительные установки: датчиком температуры, благодаря которому происходит включение и выключение вентилятора первичного воздуха, а также датчиками давления в водяном контуре.

Немного отвлечёмся, так как хотим сообщить вам, что нами был составлен рейтинг твердотопливных котлов по модеям. Подробнее вы сможете узнать из следующих материалов:

Подготовка материалов и инструмента

Прежде, чем ответить на вопрос, как сделать твердотопливный котел самому, следует определиться с конструкцией устройства. Наиболее простой вариант – это котлоагрегат классического горения. Другими словами, «Буржуйка» с водяным теплообменником. Более эффективным котлоагрегатом считается установка классического горения, разделенная на две камеры: в нижней будет происходить процесс горения дров; в верхней – нагрев воды для нужд владельца.

После выбора оптимальной конструкции дровяной отопительной установки, следует определиться с размерами устройства. В идеале, следующий этап создания котла отопления своими руками – чертежи, которые можно заказать в специализированной организации.

Важно! Мы заведомо не публикуем чертежи дровяной отопительной установки. Вся информация дана исключительно в ознакомительных целях.

Выбор материала

Если вы владеете искусством сварочных работ и возможностью плазменной разки, то для создания дровяного котла нужно использовать листовой металл, толщиной 3-5 мм. Из металла вырезаются заготовки котла, которые свариваются согласно схеме.

Наиболее простой вариант корпуса – это отрезок толстостенной стальной трубы, толщиной 4-6 мм; длиной 800 – 1000 мм; диаметром 300 мм. Колосники и опоры можно сделать из арматуры, проката или швеллера. Также вам понадобится металл для создания днища котла (толщина 50 мм), крышки (толщина 3-5 мм), воздухораспределителя (толщина 10 мм), петли и задвижки. Кроме этого, необходимо запастись металлической трубой, диаметром 60 мм. Высота трубы должна быть на 50 мм больше высоты корпуса. Для дымохода потребуется стальная труба, диаметром 100 мм.

Для сборки простейшего дровяного котла потребуется инструмент, а именно:

• Сварочный аппарат.
• Мощная углошлифовальная машинка («Болгарка»).
• Дрель и сверла по металлу.

Процесс сборки можно разделить на несколько этапов:

1. Из металла 50 мм следует вырезать круг, соответствующий диаметру корпуса. После сварки он будет днищем дровяного котла.
2. Из металла следует вырезать круг, который имеет на 20 мм меньший диаметр, чем корпус. После чего, в середине круга необходимо просверлить отверстие, диаметром 20 мм. К отверстию следует приварить отрезок воздухораспределительной трубы (d 60мм). С противоположной стороны круга наваривают пластины в форме крыльчатки.
3. Из листового металла, толщиной 3-5 мм вырезается круг, который будет выполнять функцию верхней крышки котла. В середине круга следует сделать отверстие в котором будет свободно перемещаться воздухораспределительная труба (d 60 мм).
4. К верхней части корпуса приваривается дымоход.

Важно! Для правильного дымоотведения необходимо, чтобы отрезок дымоходной трубы, длиной 50 см находился от котла строго горизонтально.

Топливо в такой котел загружается через верхнюю крышку. Загружать пространство топливной камеры необходимо максимально плотно, чтобы не оставалось промежутков. Розжиг производится через верх. Как только топливо разгорится, следует установить воздухораспределитель и верхнюю крышку на штатные места. По мере прогорания диск воздухораспределителя будет опускаться, нагнетая давление в нижней камере. За счет этого, в топливной камере будет снижено количество кислорода, процесс горения перейдет в медленное тление. Вся конструкция данного дровяного котла выглядит следующим образом

Совет: данная схема самодельной котельной установки требует наличия дымохода. Если нет возможности обустройства дымоотводящего канала, а потребность в отопительном устройстве существует, то можно создать простейший индукционный котел отопления своими руками, если под рукой есть сварочный инвертор.

Из медной проволоки сечением 2 мм следует сделать обмотку 50 -100 витков, сердечником которой будет стальная труба. Под воздействием магнитной индукции будет происходить нагрев участка трубы (сердечника) по которому будет перемещаться теплоноситель.

Самодельные твердотопливные установки приобретают необычайную популярность. Связано это с подорожанием энергоносителей. В отличие от электричества и газа, уголь и дрова все еще доступны по цене. Спрос на такое оборудование растет, соответственно возрастает и стоимость. Удорожание приводит к тому, что купить его может не каждый. Альтернативой дорогостоящим моделям могут стать самодельные котлы для отопления частного дома, изготовленные по чертежам, схемам и расчетам уже проверенных на деле устройств. Они дешевле, но в работе не уступают заводским.

Виды твердотопливных установок

Устройства на твердом топливе бывают четырех видов. У каждого из них своя конструкция, КПД, схема и обслуживание. Рассмотрим общую схему и принцип действия каждого из них:

• Классический твердотопливный котел с чугунным или стальным теплообменником и КПД 85%. Принцип работы заключается в том, что дрова или другое твердое топливо загружаются в топку. В процессе горения происходит нагревание воды в баке, которая поступает в систему отопления и ГВС. Для удаления дыма в конструкции предусмотрен дымоход.
• Пеллетный отопительный агрегат с КПД 90% и автоматической подачей топлива системой бункер + шнек, которая является его преимуществом и недостатком одновременно. Дело в том, что такую конструкцию изготовить своими руками сложно.
• Пиролизный котел отличается принципом работы: процесс горения происходит в два этапа. На первом топливо сгорает при недостатке кислорода, в результате чего образуются пиролизные газы, поступающие в другую камеру. В результате их сгорания также выделяется тепло. Это более эффективный и экономичный агрегат с КПД 92%.
• Отопительный теплогенератор длительного горения представляет собой конструкцию, процесс горения в которой происходит в несколько этапов. Большое количество топлива загружается в топку. Сначала оно тлеет при минимальной подаче. Образующиеся газы поступают в камеру сгорания и загораются от кислорода, активно подающегося в нее. Выработке большого количества тепла способствует то, что дрова начинают прогорать сверху.

Пиролизные отопительные установки более эффективны, экономят топливо, но классический вариант с прямым сгоранием дров проще для изготовления своими руками

Принцип действия и преимущества

Практика использования твердотопливных установок с водяным контуром показывает, что самым простым и приемлемым вариантом является изготовление и применение для отопления дома классических самодельных устройств прямого горения на дровах.

Самодельные твердотопливные установки для обогрева частного дома – хорошая альтернатива дорогостоящему газовому и электрическому оборудованию

Преимущества самодельной установки

Помимо экономии средств, выбор в пользу самодельной установки имеет и другие преимущества:

• Профессионально выполненный из качественных материалов и комплектующих теплогенератор выдерживает критические нагрузки при избыточном давлении до 4 Атм. Такие ситуации случаются при закипании воды в рубашке и теплообменнике по причине прекращения циркуляции теплоносителя, возникающего по разным причинам. Последствием высокого давления пара может стать разрыв теплообменника в слабом месте.
• При изготовлении конструкции своими руками есть возможность ее усовершенствования в соответствии с вашими требованиями, своей системой отопления, под доступный вид топлива.
• Модернизацию установки проводят поэтапно. После года успешной эксплуатации базовой модели можно ее автоматизировать, добавив комплект автоматики. Делается это в перерыве между отопительными сезонами. На следующий год вносятся новые, улучшающие систему изменения.

Правильно обустроенная отопительная система, практичный, надежный и экономичный котел, изготовленный собственноручно, на долгие годы обеспечат комфорт и уют в вашем доме

Принцип действия базового отопительного агрегата

Принцип действия простой: дрова закладываются в топку, поджигаются и горят при естественной тяге дымохода. Тепло отдается водяной рубашке и теплообменнику. Интенсивность горения регулируется при помощи дверцы зольника, в народе называемого поддувалом. Количество воздуха, поступающего через колосниковую решетку в топку, дозируется открыванием этой самой дверцы. Схема работы теплообменника такова: сквозь дымогарные трубы проходят дымовые газы высокой температуры, отдающие тепло омывающей их воде.
Классическая базовая конструкция отличается:

• простотой изготовления;
• удобством обслуживания;
• не ограничивает влажность дров;
• ремонтопригодностью, возможностью модернизации и устранения недостатков, обнаруженных при эксплуатации.

Объем камеры сгорания определяется методом расчета под свои условия или на основании готового расчета по мощности агрегата, отапливаемой площади и т.д. Частью камеры сгорания является камера отвода горячих газов, через которую происходит их подача к дымоходу для дальнейшего выведения.

Схема устройства классического отопительного котла достаточно проста. Это наиболее доступный вариант для изготовления своими руками

Особенности изготовления и выбор материалов

Кроме знаний, навыков, чертежей и схем, для изготовления отопительного оборудования необходимо запастись материалами и инструментами. Что необходимо для изготовления оборудования?

Материалы и инструменты для изготовления оборудования

Материалы:

• Пластины из жаростойкой стали толщиной 4-5 мм для создания топки.
• Стальные листы толщиной 2-3 мм для изготовления корпуса.
• Стальные трубы для теплообменника, длина и диаметр которых рассчитываются индивидуально.
• Металлические трубы для дымохода.
• Арочная плита и решетка колосника.
• Дверца камеры сгорания зольника.
• Жароустойчивый кирпич.
• Раствор цемента.

Инструменты

• Сварочное оборудование с запасом электродов.
• Устройство для газовой резки.
• Болгарка с дисками.
• Аппарат для сгибания труб.
• Уровень, рулетка, маркер.

Самодельные котлы для отопления частного дома обычно изготавливаются из металла. В домашних условиях сделать чугунную топку почти невозможно, покупка новой обойдется дорого. Многие домовладельцы заказывают их мастерам, специализирующимся на изготовлении отопительного оборудования. Чтобы в будущем не столкнуться с дефектами в работе отопления, рекомендуется принимать участие в процессе. Закупка материалов и комплектующих, сборка котла отопления, установка и испытание готового устройства должны проходить в вашем присутствии.

Так как в камере сжигания твердотопливного устройства очень высокая температура, ее изготавливают из дорогостоящей легированной жаропрочной стали (нержавейки) 5 мм толщины. В целях экономии и упрощения сварочных работ вместо нержавейки нередко используются обычные толстые листы стали. Такие изделия недолговечны, а от температурных перепадов стальные стены могут деформироваться.

Надежная и эффективная самодельная твердотопливная установка обойдется дешевле заводской

Важно! Дополнительная защита камеры обеспечивается при помощи огнеупорного кирпича. Топка при этом делается большего размера.

Водяная рубашка изготавливается из обычного металла Ст 20 3 мм толщины. Такую сталь используют в производстве труб для горячей воды и пара. Поэтому для теплообменника подойдут дымогарные трубы диаметром 48-76 из этой же марки стали. Конструкция рубашки должна быть максимально жесткой. Это качество обеспечивается за счет приваривания к наружным стенкам топки ребер жесткости с шагом 120-150 мм. Внешние стенки резервуара также привариваются к ребрам.

Обратите внимание! В случае отключения электричества самодельные котлы для водяного отопления частного дома работают в режиме принудительной циркуляции. Жесткость необходима для того, чтобы обшивка рубашки при закипании не раздулась и выдержала давление пара.

Дверцы поддувала и топки должны быть двухслойными. Между металлическими слоями необходимо вложить теплоизоляционный слой из асбеста, базальтового волокна или их комбинации. Эти же материалы можно использовать для утепления корпуса. Петли на дверцах делаются регулируемыми, а притворы – герметизируются асбестовым шнуром. Чтобы не обжигать руки, запорные рукоятки оснащаются эбонитовыми или текстолитовыми насадками.

Как подключить отопительное оборудование

Эффективность работы самодельного дровяного оборудования обеспечивается хорошей естественной тягой из дымохода. Чтобы рабочая тяга была достаточной, труба должна иметь высоту не менее 5 – 6 м, а диаметр патрубка в корпусе котла примерно 150 мм в диаметре. Для упрощения розжига в камере сжигания, в обход теплообменника, на наружной боковой стенке делается канал прямой тяги с рукояткой и заслонкой.

Важно! Диаметр отверстия канала должен совпадать с диаметром дымохода и располагаться напротив его патрубка.

При эксплуатации немаловажная роль отводится правильной обвязке отопительного прибора. При работе гравитационной системы отопления, для которой нет необходимости в электричестве, проблем никаких не будет. И все же лучше, если при разгоне котла, во избежание образования конденсата на внутренних стенках топки, холодная вода из системы не попадет в рубашку.

Конденсат, смешиваясь с золой, оседает на поверхности и образует плохо счищающийся черный налет. Поэтому будет лучше, если на выходе теплоносителя из агрегата сделать байпас с трехходовым термостатическим клапаном, настроенным на 55 или 60 градусов. В таком случае циркуляция теплоносителя происходит по малому кругу, до температуры нагрева 60⁰. После этого термостат начнет добавлять из системы холодную воду.

Для предохранения оборудования, работающего с электрическим насосом, в водяную рубашку врезается предохранительный клапан

Если отопительная система в частном доме функционирует с насосом, то возникает опасность, что при отключении электричества котел закипит. Чтобы его защитить, нужно выполнить ряд мероприятий:

• Врезать в водяную рубашку предохранительный клапан, с помощью которого при превышении давления будет сбрасываться пар.
• Для дальнейшей работы насоса потребуется источник бесперебойного питания и дизельная электростанция. Аккумулятор может работать непродолжительное время, поэтому без электрического генератора не обойтись.
• Для естественной циркуляции воды из бака в котел и предупреждения закипания потребуется установить теплоаккумулирующую емкость. Она поддержит тепло в доме после сгорания дров.

Видео: изготовление твердотопливного котла длительного горения

Недорогой и простой в эксплуатации самодельный котел для водяного отопления на дровах – единственная доступная альтернатива дорогостоящему электричеству и газу. От того, насколько качественно он будет изготовлен и правильно установлен, будет зависеть тепло и комфорт в вашем доме.

«Котел это по правде печь в бочке с водой»… и КПД такого агрегата будет в лучшем случае 10%, а то и 3-5%. Уж какой-никакой, а твердотопливный котел вовсе не печь, а печь на твердом топливе – не водогрейный котел. Дело в том, что процесс сгорания твердого топлива, в отличие о газа или горючих жидкостей, непременно растянут в пространстве и времени. Газ или масло можно полностью сжечь сразу в небольшом промежутке от сопла до диффузора горелки, а дрова-уголь – нет. Поэтому и требования к конструкции котла отопления на твердом топливе иные, чем для отопительной печи, просто так засунуть в нее водогрейку контура отопления в непрерывной циркуляцией нельзя. Почему так, и как должен быть устроен отопительный котел непрерывного действия, и предназначена разъяснить эта статья.

Свой котел отопления в частном доме или квартире становится необходимостью. Газ и жидкое топливо неуклонно дорожают, а взамен в продаже появляется недорогое альтернативное топливо, напр. из отходов растениеводства – соломы, лузки, шелухи. Это только с точки зрения хозяев дома, не говоря уже о том, что переход на индивидуальное отопление позволит избавиться от потерь энергии в магистралях ТЭЦ и проводах ЛЭП, а они отнюдь не малы, до 30%

Газовый котел самому делать нельзя, хотя бы потому, что никто не даст разрешения на его эксплуатацию. Индивидуальные котлы на жидком топливе для отопления жилых помещений применять запрещено вследствие их высокой пожаро- и взрывоопасности при децентрализованном использовании. А вот котел на твердом топливе можно и сделать своими руками, и оформить его официально, точно так же, как отопительную печь. Это, пожалуй, единственное, что у них принципиально общего.

Особенности твердого топлива

Твердое топливо горит не очень быстро, и в видимом его пламени сгорают далеко не все компоненты, несущие тепловую энергию. Для полного догорания дымовых газов необходима высокая, но вполне определенная температура, иначе возникнут условия для протекания эндотермических реакций (напр. окисления азота), продукты которых унесут энергию топлива в трубу.

Почему котел не печь?

Печь – устройство циклического действия. В ее топку загружают сразу столько топлива, чтобы его энергии хватило до следующей протопки. Избыток энергии сгорания загрузки топлива частично используется для поддержания оптимальной для дожигания температуры в газовом тракте печи (ее конвективной системе), а частично поглощается телом печи. По мере прогорания загрузки соотношение этих частей энергии топлива меняется, и внутри печи циркулирует мощный поток тепла, в несколько раз мощнее, чем текущие потребности в нем для обогрева.

Тело печи представляет собой, таким образом, тепловой аккумулятор: основной обогрев помещения происходит за счет ее остывания после протопки. Поэтому отбирать циркулирующее в печи тепло нельзя, от этого тем или иным образом нарушится ее внутренний тепловой баланс, и КПД резко упадет. Можно, и то не во всяком месте конвекционной системы, взять до 5% на подпитку накопительного бака ГВС. Также для печи не нужна оперативная регулировка ее тепловой мощности, достаточно загрузить топлива исходя из требуемой среднечасовой на время между протопками.

Водяной котел, все равно на каком топливе – устройство непрерывного действия. Теплоноситель в системе все время циркулирует, иначе она греть не будет, а котел должен в каждый конкретный момент дать тепла ровно столько, сколько ушло наружу из-за теплопотерь. Т.е., топливо в котел нужно либо периодически подгружать, либо обеспечить оперативную регулировку тепловой мощности в достаточно широких пределах.

Второй момент – дымовые газы. К теплообменнику они должны подойти, во-первых, возможно более горячими, чтобы обеспечить высокий КПД. Во-вторых, они должны быть прогоревшими полностью, иначе энергия топлива осядет на регистре сажей, которую нужно будет еще и чистить.

Наконец, если печь греет вокруг себя, то котел как источник тепла и его потребители разнесены. Для котла необходимо отдельное помещение (котельная или топочная): вследствие высокой концентрации тепла в котле его пожарная опасность намного выше, чем и печи.

Примечание: индивидуальная котельная жилого дома должна иметь объем не менее 8 куб. м, потолок не менее 2,2 м высотой, открывающееся окно не менее 0,7 кв. м, постоянный (без задвижек) приток свежего воздуха, отдельный от прочих коммуникаций дымовой канал и противопожарную развязку от остальных комнат.

Отсюда следуют, во-первых, требования к топке котла:

• Она должна обеспечивать быстрое и полное сгорание топлива без сложной конвекционной системы. Этого можно добиться только в топке из материалов с как можно меньшей теплопроводностью, т.к. для быстрого догорания газов требуется высокая концентрация тепла.
• Сама топка и связанные с ней по теплу части конструкции должны иметь возможно меньшую теплоемкость: все тепло, ушедшее на их нагрев, останется в котельной.

Эти требования изначально противоречивы: материалы, плохо проводящие тепло, как правило хорошо его накапливают. Поэтому обычная печная топка для котла не пойдет, нужна какая-то специальная.

Теплообменный регистр

Теплообменник – важнейший узел отопительного котла, он в основном и определяет его КПД. По конструкции теплообменника и называют весь котел. В бытовых отопительных котлах применяют теплообменники – водяные рубашки и трубчатые, горизонтальные или вертикальные.

Котел с водяной рубашкой – это та самая «печка в бочке», теплообменный регистр в виде бака окружает в нем топку. Котел с рубашкой может быть и довольно экономичным при одном условии: если горение в топке беспламенное. Пламенная твердотопливная топка непременно требует дожигания отходящих газов, а в контакте с рубашкой их температура сразу падает ниже необходимого для этого значения. В результате – КПД до 15% и усиленное осаждение сажи, а то и кислотного конденсата.

Горизонтальные регистры, вообще говоря, всегда наклонные: их горячий конец (подача) должен быть приподнят над холодным (обраткой), иначе теплоноситель пойдет вспять, а отказ принудительной циркуляции немедленно приведет к тяжелой аварии. В вертикальных регистрах трубы расположены вертикально или в небольшим наклоном в сторону. И там, и там трубы, чтобы газы лучше в них «запутывались», располагают рядами в шахматном порядке.

Относительно направлений движения горячих газов и теплоносителя трубные регистры делятся на:

1. Проточные – газы проходят в общем перпендикулярно току теплоносителя. Чаще всего такая схема применяется в горизонтальных промышленных котлах большой мощности ради меньшей их высоты, что удешевляет установку. В бытовых ситуация получается обратная: чтобы регистр как следует уловил тепло, его приходится делать вытянутым вверх выше потолка.
2. Противоточные – газы и теплоноситель движутся вдоль одной линии навстречу друг другу. Такая схема дает наиболее эффективную теплопередачу и наивысший КПД.
3. Поточные – газы и теплоноситель движутся параллельно в одном направлении. Применяется редко в котлах специального назначения, т.к. КПД при этом плохой, а износ оборудования большой.

Далее, теплообменники выполняются огнетрубными и водотрубными. В огнетрубных дымогарные трубы с дымовыми газами проходят сквозь бак с водой. Огнетрубные регистры работают стабильно, а вертикальные дают неплохой КПД даже в поточной схеме, т.к. в баке устанавливается внутренняя циркуляция воды.

Однако, если рассчитать оптимальный для передачи тепла от газа к воде температурный градиент исходя из соотношения их плотности и теплоемкости, то он оказывается примерно 250 градусов. А чтобы протолкнуть этот поток тепла сквозь стенку стальной трубы в 4 мм (меньше нельзя, очень быстро прогорит) без заметных потерь на теплопроводность металла, нужно еще около 200 градусов. В итоге, внутренняя поверхность дымогарной трубы должна быть раскалена до 500-600 градусов; 50-150 градусов – эксплуатационный запас на обводненность топлива и пр.

Из-за этого срок службы дымогарных труб ограничен, особенно в больших котлах. Кроме того, КПД огнетрубного котла невелик, он определяется отношением температур поступающих в регистр горячих газов и выходящих в дымоход. Давать остывать газам ниже 450-500 градусов в огнетрубном котле нельзя, а температура в обычной топке не превышает 1100-1200 градусов. По формуле Карно выходит, что КПД выше 63% не получить, да еще КПД топки не больше 80%, так что всего получается 50%, что совсем плохо.

В малых бытовых котлах эти особенности сказываются слабее, т.к. при уменьшении размеров котла отношение поверхности регистра к объему дымовых газов в нем увеличивается, это т.наз. закон квадрата-куба. В современных пирозизных котлах температура в камере сгорания доходит до 1600 градусов, КПД их топки под 100%, а регистры фирменных котлов в гарантией на 5 и более лет делают только тонкостенными из жаропрочной спецстали. В них газам можно дать остыть до 180-250 градусов, и общий КПД доходит до 85-86%

Примечание: чугун для дымогарных труб вообще непригоден, трескается.

В водотрубных регистрах теплоноситель течет по трубам, помещенным в жаровую камеру, куда поступают горячие газы. Теперь градиенты температур и закон квадрата-куба действуют наоборот: при 1000 градусах в камере внешняя поверхность труб будет нагрета всего до 400 градусов, а внутренняя – до температуры теплоносителя. В итоге – трубы из обычной стали служат долго и КПД котла около 80%

Но горизонтальные проточные водотрубные котлы склонны к т. наз. «бухтению». Вода в нижних трубах оказывается гораздо горячее, чем в верхних. Она и проталкивается на подачу в первую очередь, давление падает, и воду «выплевывают» более холодные верхние трубы. «Бухтение» не только дает шуму, тепла и комфорта столько же, сколько сосед – пьяница и скандалист, но и чревато порывом в системе из-за гидроударов.

Вертикальные водотрубные котлы не бухтят, но, если проектируется водотрубный котел в дом, регистр нужно располагать на опуске дымохода, в том его участке, где горячие газы идут сверху вниз. У поточного, с одинаковым направлением движения газов и теплоносителя, водотрубного котла, КПД резко падает и на трубах возле подачи интенсивно осаждается сажа, а делать обратку выше подачи вообще недопустимо.

О емкости теплообменника

Отношение емкостей теплообменника и всей системы охлаждения берут не произвольно. Скорость передачи тепла от газов к воде не бесконечна, вода в регистре должна успеть принять в себя тепло, прежде чем уйдет в систему. С другой стороны, нагретая внешняя поверхность регистра отдает тепло воздуху, и оно зря пропадает в котельной.

Слишком маленький регистр склонен к вскипанию и требует точной быстрой регулировки мощности топки, что в твердотопливных котлах недостижимо. Регистр большого объема долго прогревается и при плохой наружной теплоизоляции котла или ее отсутствии теряет много тепла, причем воздух в котельной может прогреться выше допустимого по пожарной безопасности и ТУ на котел.

Величина емкости теплообменника твердотопливных котлов колеблется в пределах 5-25% от емкости системы. Это нужно учесть при выборе котла. Напр., для отопления по расчету получилось всего 30 секций радиаторов (батарей) по 15 л каждая. С водой в трубах и расширительным баком полная емкость системы окажется около 470 л. Емкость регистра котла должна быть в пределах 23,5-117,5 л.

Примечание: существует правило – чем больше теплотворная способность твердого топлива, тем больше должна быть относительная емкость регистра котла. Поэтому, если котел угольный, емкость регистра нужно брать ближе к верхнему значению, а для дровяного – к нижнему. Для котлов медленного горения это правило не справедливо, емкость их регистров рассчитывают исходя из наибольшего КПД котла.

Из чего делать теплообменник?

Чугун как материал для регистра котла современным требованиям не удовлетворяет:

• Малая теплопроводность чугуна ведет к низкому КПД котла, т.к. остужать отходящие газы ниже 450-500 градусов нельзя, сквозь чугун в воду не пройдет тепла сколько нужно.
• Большая теплоемкость чугуна также его минус: котел должен быстро отдать тепло в систему, пока оно не улетучилось куда-то еще.
• Чугунные теплообменники не вписываются в современные требования по массогабаритам.

Для примера возьмем секцию М-140 от старой советской чугунной батареи. Площадь ее поверхности – 0,254 кв. м. Для обогрева 80 кв. м. жилой площади нужна поверхность теплообмена в котле примерно 3 кв. м, т.е. 12 секций. Видали вы батарею на 12 секций? Представьте себе, каков должен быть котел, в котором она поместится. А нагрузка от него на пол точно превысит предельную по СНиП, и под котел придется делать отдельный фундамент. В общем, 1-2 чугунные секции пойдут на теплообменник, подпитывающий накопительный бак ГВС, но для отопительного котла вопрос о чугунном регистре можно считать закрытым.

Регистры современных заводских котлов делают из жаропрочной и жаростойкой спецстали, но для их изготовления нужны производственные условия. Остается обычная конструкционная сталь, но она при 400 и выше градусах очень быстро коррозирует, поэтому огнетрубные котлы из стали нужно выбирать для покупки или разрабатывать очень осторожно.

Кроме того, сталь хорошо проводит тепло. С одной стороны, это неплохо, можно рассчитывать простыми средствами получить хороший КПД. С другой, нельзя давать обратке охлаждаться ниже 65 градусов, иначе на регистр в котле выпадет из дымовых газов кислотный конденсат, который может проесть трубы в течение часа. Исключить возможность его осаждения можно 2 способами:

• При мощности котла до 12 кВт достаточно перепускного клапана между подачей и обраткой котла.
• При большей мощности и/или обогреваемой площади более 160 кв. м нужен еще элеваторный узел, а котел должен работать в режиме перегрева воды под давлением.

Перепускной клапан управляется либо электрически от термодатчика, либо энергонезависимо: от биметаллической пластины с тягой, от плавящегося в специальной емкости воска и пр. Как только температура в обратке упадет ниже 70-75 градусов, он подпускает в нее горячую воду из подачи.

Элеваторный узел, или просто элеватор (см. рис.) действует наоборот: вода в котле нагревается до 110-120 градусов под давлением до 6 ати, что исключает закипание. Для этого температуру горения топлива повышают, что увеличивает КПД и исключает выпадение конденсата. А перед подачей в систему горячую воду разбавляют обраткой.

В том и другом случае необходима принудительная циркуляция воды. Тем не менее, стальной котел на термосифонной циркуляции, не требующий электропитания для циркуляционного насоса, создать вполне возможно. Некоторые конструкции будут рассмотрены далее.

Циркуляция и котел

Термосифонная (гравитационная) циркуляция воды не позволяет обогреть помещение площадью более 50-60 кв. м. Дело не только в том, что воде трудно протискиваться по развитой системе труб и радиаторов: если при полном расширительном баке открыть сливной кран, вода хлынет сильной струей. Дело в том, что энергия на проталкивание воды по трубам при этом берется от топлива, а КПД преобразования тепла в движение в термосифонной системе мизерный. Поэтому и КПД котла в целом падает.

Но для циркуляционного насоса нужно электричество (50-200 Вт), которое может пропасть. UPS (источник бесперебойного питания) на 12-24 часа автономной работы очень дорог, поэтому правильно спроектированный котел рассчитывают на принудительную циркуляцию, а при пропадании электроснабжения он должен без постороннего вмешательства переходить в термосифонный режим, когда отопление еле теплится, но все-таки греет.

Как ставят котел?

Из требования минимальной собственной теплоемкости котла непосредственно вытекает его небольшой сравнительно с печью вес и весовая нагрузка от него на единицу площади пола. Как правило, она не превышает минимально допустимых по СНиП для настила пола 250 кг/кв. м. Поэтому установка котла допустима без фундамента и даже разбора настила, в т.ч. и на верхних этажах.

Ставят котел на ровную устойчивую поверхность. Если пол играет, его придется в месте установки котла все-таки разобрать до бетонной стяжки с выносом в стороны не менее 150 мм. Основу под котел застилают асбестом или базальтовым картоном толщиной 4-6 мм, а на него кладут лист кровельного железа толщиной 1,5-2 мм. Далее, если настил разбирался, низ котла обмуровывают цементно-песчаным раствором до уровня пола.

Вокруг выступающего над полом котла делают теплоизоляцию, такую же, как под низом: асбест или базальтовый картон, а на нем – железо. Вынос изоляции в стороны от котла от 150 мм, а перед дверцей топки не менее 300 мм. Если котел допускает догрузку топлива до прогорания предыдущей порции, то вынос перед топкой нужен от 600 мм. Под котел, который ставят прямо на пол, подкладывают только теплоизоляцию, накрытую стальным листом. Вынос – как в предыдущем случае.

Для котла на твердом топливе обязательно нужна отдельная котельная . Требования к ней приведены выше. Кроме того, почти все твердотопливные котлы не допускают регулировки мощности в широких пределах, поэтому для них нужна полноценная обвязка – комплект дополнительного оборудования, обеспечивающий эффективную и безаварийную работу. Мы о ней поговорим далее, но вообще обвязка котла – отдельная большая тема. Здесь упомянем только о непреложных правилах:

1. Монтаж обвязки ведется в противоток воде, от обратки к подаче.
2. По окончании монтажа его правильность и качество соединений проверяют зрительно по схеме.
3. К монтажу системы отопления в доме приступают только после обвязки котла.
4. До загрузки топлива и, если требуется, подачи электропитания, всю систему заполняют холодной водой и в течение суток контролируют все стыки на протечку. В данном случае вода именно вода, а не какой-то другой теплоноситель.
5. Если протечек нет, или по их устранении, котел запускают на воде, непрерывно контролируя температуру и давление в системе.
6. По достижении номинальной температуры контролируют давление в течение 15 мин, оно не должно изменяться более чем на 0,2 бар, этот процесс называется опрессовкой.
7. После опрессовки котел гасят, системе дают полностью остыть.
8. Сливают воду, заливают штатный теплоноситель.
9. Еще раз сутки контролируют стыки на протечку. Если все в порядке – запускают котел. Нет – устраняют протечки, и снова суточный контроль перед запуском.

Выбираем котел

Теперь мы знаем достаточно, чтобы выбрать котел исходя из предполагаемого вида топлива и его назначения. Приступим.

Дровяные

Теплотворная способность дров невелика, у лучших – менее 5000 ккал/кг. Сгорают дрова довольно быстро, выделяя большой объем требующих дожигания летучих компонент. Поэтому на высокий КПД на дровах лучше не рассчитывать, зато их можно найти почти везде.

Дровяной в дом

Домашний дровяной котел может быть только длительного горения, иначе бьет его по всем статьям. Промышленные конструкции, напр. известный КВр, стоят от 50 000 руб., что все-таки дешевле строительства печи, не требуют электропитания и допускают регулировку мощности для обогрева в межсезонье. Как правило, они работают и на угле, и на любом твердом топливе, кроме опилок, но на угле расход топлива будет много выше: теплоотдача с одной загрузки 60-72 часа, а у специализированных угольных – до 20 суток.

Тем не менее, дровяной котел длительного горения может пригодиться в тех местах, где нет регулярной доставки угля и квалифицированного теплотехнического сервиса. Стоит он раза в полтора дешевле угольного, его рубашечная конструкция очень надежна и позволяет построить термосифонную систему отопления площади до 100 кв. м.. В сочетании с тлением топлива тонким слоем и довольно большим объемом рубашки вскипание воды исключено, поэтому обвязки достаточно такой же, как для титана. Подключение котла длительного горения на дровах тоже не сложнее, чем титана, и может быть выполнено самостоятельно неквалифицированным владельцем.

О кирпичных котлах

Схема устройства котла “Благо”

Кирпич – друг печи и враг котла из-за того, что придает конструкции большую тепловую инерцию и вес. Пожалуй, единственный кирпичный котел, в котором кирпич на своем месте – пиролизный «Благо» Беляева, схема на рис. И то, его роль здесь совсем иная: из шамотного кирпича выполнена футеровка камеры сгорания. Теплообменник водотрубный горизонтальный; проблема бухтения решена тем, что трубы регистра – одинарные, плоские, вытянутые в высоту.

Котел Беляева действительно всеяден, причем предусмотрены 2 отдельных бункера для загрузки разных видов топлива без останова котла. На антраците «Благо» может работать несколько суток, на опилках – до суток.

К сожалению, котел Беляева довольно дорог, из-за шамотной футеровки плохо транспортабелен и требует, как и все пиролизные котлы, сложной и дорогой обвязки. Мощность его регулируется в небольших пределах перепуском дымовых газов, поэтому хороший КПД в среднем за сезон он покажет только в местах с продолжительными сильными морозами.

О котлах в печи

Котел в печи, о которых сейчас столько говорят и пишут – водотрубный теплообменник, замурованный в печную кладку, см. рис. ниже. Идея такова: печь после протопки должна отдать тепло более регистру, чем в окружающий воздух. Скажем сразу: сообщения о КПД в 80-90% не то что сомнительны, а просто фантастичны. Лучшая кирпичная печь сама по себе имеет КПД не выше 75%, а площадь ее наружной поверхности будет не меньше 10-12 кв. м. Площадь же поверхности регистра вряд ли более 5 кв. м. Итого в воду уйдет менее половины накопленного печью тепла, а общий КПД будет ниже 40%

Следующий момент – печь с регистром сразу теряет свойство . Топить ее не в сезон с пустым регистром ни в коем случае нельзя. ТКР (температурный коэффициент расширения) металла много больше, чем у кирпича, и раздувшийся от перегрева теплообменник порвет печь на глазах. Тепловые швы делу не помогут, регистр не лист или балка, а объемная конструкция, и его распирает сразу во все стороны.

Есть тут и другие нюансы, но общий вывод однозначен: печь – это печь, а котел – это котел. И плод их насильственного противоестественного союза печной котел жизнеспособным не будет.

Обвязка котла

Котлы, исключающие вскипание воды (рубашечные длительного горения, титаны) не могут быть выполнены на мощность более 15-20 кВт и вытянуты в высоту. Поэтому обогрев своей площади они всегда обеспечивают в термосифонном режиме, хотя и циркуляционный насос, конечно, не помешает. Их обвязка кроме расширительного бачка включает в себя только воздушный дренажный кран в самой верхней точке трубопровода подачи и сливной кран в низшей точке обратки.

Обвязка твердотопливных котлов других типов должна обеспечивать набор функций, с которым лучше разобраться по рис. справа:

1. группа безопасности: дренажный воздушный кран, общий манометр и прорывной клапан для выпуска пара при вскипании;
2. накопительный бак аварийного охлаждения;
3. его поплавковый кран, такой же, как в унитазе;
4. термоклапан запуска аварийного охлаждения с его датчиком;
5. MAG-блок – сливной вентиль, аварийный сливной клапан и манометр, собранные в одном корпусе и подключенные к мембранному расширительному баку;
6. узел принудительной циркуляции с обратным клапаном, циркуляционным насосом и электроуправляемым по температуре трехходовым перепускным клапаном;
7. интеркулер – радиатор аварийного охлаждения.

Поз. 2-4 и 7 составляют группу сброса мощности. Как уже сказано, твердотопливные котлы по мощности регулируются в небольших пределах, и при внезапном потеплении вся система может недопустимо, вплоть до порыва, перегреться. Тогда термоклапан 4 пускает водопроводную воду в интеркулер, а она охлаждает подачу до нормы.

Примечание: хозяйские денежки за топливо и воду при этом тихо-мирно утекают в канализацию. Поэтому котлы на твердом топливе для мест с мягкой зимой и затяжным межсезоньем непригодны.

Группа принудительной циркуляции в штатном режиме перепускает часть подачи в обратку, чтобы ее температура не упала ниже 65 градусов, см. выше. При отключении электропитания термоклапан захлопывается. В радиаторы отопления поступает воды столько, сколько они пропустят в термосифонном режиме, лишь бы в комнатах жить можно было. А вот термоклапан интеркулера полностью открывается (он держится закрытым под напряжением), и избыток тепла опять уносит в сток хозяйские деньги.

Примечание: если вместе с электричеством пропала и вода, котел нужно срочно тушить. Когда вода из бака 2 вытечет, система вскипит.

Котлы со встроенной защитой от перегрева на 10-12% дороже обычных, но это с лихвой окупается упрощением обвязки и повышением надежности котла: избыток перегретой воды здесь выливается в открытый расширительный бак большой емкости, см. рис., откуда она, остыв, стекает в обратку. Система, кроме циркуляционного насоса 7, энергонезависима и переходит в термосифонный режим плавно, но при внезапном потеплении топливо все равно пропадает зря, а расширительный бак нужно устанавливать на чердаке.

Что касается пиролизных котлов, то типовую схему их обвязки приводим только для ознакомления. Все равно, ее профессиональный монтаж обойдется лишь в небольшую часть стоимости компонент. Для справки: один только теплоаккумулятор к котлу на 20 кВт стоит около $5000.

Примечание: мембранные расширительные баки в отличие от открытых устанавливаются на обратку в ее низшей точке.

Дымоходы для котлов

Дымоходы твердотопливных котлов рассчитываются в общем так же, как печные. Общий принцип: слишком узкий дымоход не даст нужной тяги. Для котла это особенно опасно, т.к. он топится непрерывно и угар может пойти ночью. Слишком широкий дымоход приводит к «просвисту»: холодный воздух по нему опускается в топку, выстуживая печь или регистр.

Дымоход котла должен удовлетворять следующим требованиям: расстояние от конька крыши и между разными дымоходами не менее 1,5 мм, вынос вверх над коньком тоже не менее 1,5 м. На крыше должен быть обеспечен безопасный доступ к дымоходу в любое время года. На каждом изломе дымохода вне котельной должна быть прочистная дверца, каждый проход трубы сквозь перекрытия должен быть теплоизолирован. Верхний конец трубы должен быть снабжен аэродинамическим колпаком, для дымохода котла он, в отличие от печного, обязателен. Также для дымохода котла обязателен сборник конденсата.

В целом расчет дымохода для котла несколько проще, чем для печи, т.к. дымоход котла не такой извилистый, теплообменник считается просто за решетчатую преграду. Поэтому можно строить обобщенные графики для разных расчетных случаев, напр. для дымохода с горизонтальным участком (боровом) в 2 м и сборником конденсата глубиной в 1,5 м, см. рис.

По таким графикам можно после точного расчета по местным данным прикинуть, не было ли грубой ошибки. Если расчетная точка где-то около своей обобщенной кривой, расчет правилен. В крайнем случае, придется нарастить или обрезать трубу на 0,3-0,5 м.

Примечание: если, скажем, для трубы высотой в 12 м кривой на мощность меньше 9 кВт нет, это не значит, что 9 кВт котел нельзя эксплуатировать с трубой покороче. Просто для труб пониже обобщенный расчет уже не получается, и считать нужно точно по местным данным.

Видео: пример строительства твердотопливного котла шахтного типа

Выводы

Истощение запасов энергоресурсов и подорожание топлива в корне изменили подход к конструированию бытовых отопительных котлов. Теперь от них, как и от промышленных, требуется высокая экономичность, малая тепловая инерция и возможность оперативного регулирования мощности в широких пределах.

В наше время отопительные котлы по заложенным в них основным принципам окончательно разошлись с печами и разделились на группы под разные климатические условия. В частности, рассмотренные котлы на твердом топливе пригодны для местностей с суровым климатом и продолжительными сильными морозами . Для мест с иным климатом предпочтительнее будут отопительные приборы других типов.