Обслуживание и ремонт

Котел в печи водяного отопления. Твердотопливные котлы своими руками из кирпича и металла

Твердотопливные котлы своими руками из кирпича с водяным контуром можно изготовить с теплообменниками разной формы и конструкции из отрезков труб или полос листового железа. С некоторыми вариантами таких котлов можете ознакомиться в данной статье.

Как сделать кирпичный твердотопливный котел своими руками

Такой твердотопливный котёл своими руками может изготовить даже новичок. Для этого понадобится болгарка и навыки работы с ней, а также умение проводить сварочные и печные работы (кладку кирпича). Хотя можно подготовить все элементы теплообменника котла, подогнать, а сами сварочные работы поручить опытному сварщику. Так как в твердотопливном котле будет циркулировать вода сварочные швы должны быть качественными.

Существует множество конструкций твердотопливных котлов и теплообменников к ним, которые можно изготовить своими руками. Каждая конструкция имеет свои преимущества и недостатки. В данной статье мы рассмотрим изготовление разных теплообменников для твердотопливных котлов из кирпича. От полностью металлических их отличает то, что из металла изготавливается только теплообменник (регистр, змеевик), а сам корпус - из кирпича.

Вам будут предложены несколько конструкций, в том числе первый теплообменник, который я изготовил своими руками, когда пришлось менять твердотопливный котёл заводского изготовления. На протяжении уже пяти сезонов отопления он доказал свою эффективность, в крайнем случае, работает не хуже твердотопливного котла заводского изготовления, который был до него. Кроме того, такая конструкция котла позволяет топить поленьями как короткими так и достаточно большой длинны - до 70 см

Такой котёл целесообразно установить в сельском доме или на даче, потому что эта конструкция предусматривает установку плиты для приготовления пищи или кормов для животных. Если же нет необходимости в установке плиты можно над теплообменником соорудить свод из кирпича или установить "глухую" плиту и заложить её кирпичом. Кирпич будет выполнять роль аккумулятора тепла и ещё некоторое время будет отдавать его в систему, когда топливо в котле уже сгорит.

Можно такой теплообменник устанавливать и в отопительных печах для повышения их КПД и подключения их к водяному отоплению дома. Существуют горизонтальные и вертикальные разновидности таких котлов и соответственно, теплообменников к ним, которые мы и рассмотрим ниже.

Горизонтальный твердотопливный котел своими руками (теплообменник)- вариант 1

Основой конструкции предлагаемого твердотопливного котла является прямоугольный теплообменник (регистр) из труб прямоугольного профиля 60х40 мм и круглых, диаметром 40 и 50 мм с толщиной стенки 3-5 мм. Трубы прямоугольного профиля используются для облегчения стыка труб, так как круглые трубы стыковать намного сложнее.

Теплообменник монтируется в корпус (топливник) из кирпича, лучше огнеупорного или тугоплавкого.

Изготовление такого теплообменника своими руками начинаем с заготовки отрезков необходимой длинны их труб прямоугольного и круглого профиля.

Рис.1 Горизонтальный теплообменник (вариант 1): 1 - трубы 60х40х4 мм; 2 - трубы 50х5(4-3) мм; 3 - трубы 40х4(3) мм; 4 - труба выхода нагретой воды 50х5(4) мм; 5 - труба входа холодной воды (обратки) 50х5(4) мм;
Размеры: а - 360 мм; б - 400 мм; в - 300 мм; г - 800 мм.

В отрезках труб, которые будут служить вертикальными стойками вырезаем круглые отверстия под трубы. В передних (от топочной дверки) стойках вырезаем с помощью газового резака или обычного сварочного по 4 отверстия под трубы диаметром 50 мм, а в задних стойках – по 4 отверстия 50 мм (в грани шириной 60мм) и по 4 отверстия по 40 мм (в грани, шириной 40 мм). Кроме этого вырезаем отверстия 50 мм под трубы для подвода холодной (обратки) в нижней передней части котла и отвода горячей воды из верхней части котла в сеть отопления дома. Работу эту необходимо выполнить аккуратно, чтобы отверстия получились по возможности ровными. Все наплывы, образовавшиеся при резке, необходимо удалить с помощью болгарки.

После того, как отверстия будут готовы, свариваем переднюю и заднюю части котла. Для этого стойки и трубы необходимо выставить перпендикулярно на ровной поверхности. Когда эта работа будет закончена, привариваем боковые трубы, следя за перпендикулярностью граней. Работу эту лучше всего, проделывать вдвоём: один удерживает трубы в необходимом положении, а другой выполняет сварочные работы.

После того, когда боковые трубы будут на месте, привариваем отрезки труб для подвода и отвода воды и завариваем торцы труб прямоугольного профиля, которые остались не закрытыми, с помощью вырезанных заранее кусочков металла 60х40 мм.

После окончания сварочных работ, прежде чем монтировать теплообменник, необходимо проверить его на герметичность. Для этого можно закрыть нижнее отверстие для воды любым способом, а через верхнее залить в котёл воду, предварительно установив конструкцию вертикально. Если протечек не будет, теплообменник можно монтировать.

Самодельный теплообменник из листовой стали и труб - вариант 2

При наличии листового металла, толщиной 3-5 мм можно изготовить теплообменник для твердотопливного котла или печного водяного отопления следующей конструкции:

Рис.2 Теплообменник из листовой стали и труб (вариант 2): 1 - труба обратки диам. 50 мм; 2 - профильная труба 60х40 мм; 3 - выходящая труба 50 мм; 4 - труба 60х40 мм; 5 - трубы диаметром 32-40 мм; 6 - боковины из листовой стали толщиной 3-5 мм; 7 - перемычка из трубы 60х40 мм.

Размеры теплообменника могут быть изменены, в зависимости от необходимой мощности котла.

Монтаж теплообменника и кладка корпуса твердотопливного котла своими руками (варианты 1 и 2)

Готовый теплообменник (вариант 1 или 2) монтируется в корпус из кирпича, кладка которого выполняется, по тем жеправилам, что и кладка печей или кухонных плит. Размеры кирпичного корпуса рассчитываются так, чтобы обеспечить зазор между кирпичом и теплообменником не менее 1 см.

Размеры теплообменника и всего котла могут изменяться, в зависимости от площади дома, которую необходимо отапливать. Здесь приведены размеры котла для дома площадью 90-100 м 2 в системе отопления которого 6 стандартных (7 секций) чугунных радиаторов, двухтрубная разводка выполнена с уклонами стальными трубами диаметром от 50 до 25 мм (наружный диаметр). Схема обвязки котла выбирается в зависимости от сложности системы, количества контуров и используемого дополнительного оборудования.

Кладка стенок котла выполняется на бетонном фундамента, который сооружается по размеру котла. При кладке этого твердотопливного котла сам теплообменник необходимо выставить так чтобы он был установлен не горизонтально а с подъёмом к точке выхода горячей воды. С помощью уровня выставляем котёл так, чтобы все точки верхней части теплообменника были ниже точки выхода воды – разница между самой нижней точкой (передний правый верхний угол) и верхней точкой выхода воды должна быть не менее 1 см. Это делается для предотвращения создания воздушной пробки в котле при заполнении системы водой и улучшения циркуляции.

Кладка кирпича ведётся по всем правилам, с соблюдением перевязки швов. Кирпичная стенка такого котла должна быть на 2-3 см выше труб теплообменника. Верхняя часть такого котла закрывается стандартной чугунной плитой, которая устанавливается так, чтобы её при необходимости легко можно было снять, для того чтобы периодически очищать котёл от сажи, для предотвращения снижения его КПД.

Дымовую трубу можно выложить из того же кирпича или установить металлическую. Дымовая труба такого твердотопливного котла выводится в уже имеющийся дымовой канал или сооружается отдельно.

Вертикальный самодельный твердотопливный котел из кирпича своими руками

В отличие от двух предыдущих теплообменников горизонтального типа, этот вариант предусматривает размещение теплообменника больше в вертикальной плоскости. Такой котел на твердом топливе более целесообразно сооружать, если он будет использоваться только для отопления, или же на него можно установить плиту с одной конфоркой. В первом случае дымовая труба может сооружаться прямо на котле или же сбоку (рядом), во втором случае - только сбоку, так как сверху будет установлена плита.

Теплообменник такого котла можно изготовить из листовой стали, толщиной 3-5 мм. Чем больше толщина металла, тем дольше котел будет нагреваться и остывать, а также служить.

Рис. 3 Теплообменник для вертикального самодельного котла: 1 - корпус из металла толщиной 3-5 мм; трубы диаметром 40-50 мм; 3 - входящая труба (обратка); 4 - выходящая труба (с нагретой водой); 5 - место расположения колосниковой решётки.

Как можно повысить эффективность

Чтобы улучшить циркуляцию воды и повысить эффективность её нагревания в таком твердотопливном котле, изготавливаемом своими руками, ввод "обратки" можно осуществить в передней части котла, приварив для этого внизу к обеим боковым полкам трубу квадратного 50х50 мм или прямоугольного профиля 40х60 мм. Труба приваривается снизу к полкам, так чтобы её верх был на уровне пода (колосниковой решетки) котла, так как это выполнено в горизонтальных котлах (рис.1,2).

Чтобы повысить теплоотдачу такого самодельного котла боковые полки можно выполнить из труб. При этом внизу и вверху к задней полке горизонтально привариваются отрезки трубы 60х40 мм, а между ними вертикально устанавливаются и привариваются трубы диаметром 32-40 мм. Под вертикальные трубы предварительно вырезаются отверстия. Такая конструкция котла немного сложнее, но повышает эффективность его работы.

Рис.4 Теплообменник для вертикального твердотопливного котла из труб

Установка теплообменника (регистра) и кладка топливника

Теплообменник такого котла устанавливается по уровню на прочный бетонный фундамент, на котором предварительно выкладывается из кирпича (обыкновенного глиняного или огнеупорного) по размеру котла поддувальная камера и над ней устанавливается колосниковая решетка.

После установки теплообменника, вокруг него осуществляется кладка стенок топливника из огнеупорного (лучше всего) или качественного глиняного кирпича - в 1/2 кирпича.

Во время кладки монтируются две дверки (на фото внизу):

нижняя - на уровне колосниковой решетки, для очистки от золы и отходов, а также для поджигания топлива снизу;
верхняя - для загрузки дров или угля и чистки верхней части топливника.

Можно для поджигания топлива и чистки поддувала установить две разные дверки, как на рис.5.

Топливо в такой котел можно укладывать как горизонтально (короткие поленья), так и вертикально. По сравнению с горизонтальными такой твердотопливный котел позволяет увеличить время горения топлива и уменьшить потери тепла с верхней поверхности.

Рис.5 Вертикальный твердотопливный котел своими руками - внешний вид: 1 - кирпичная кладка; 2 - дымовая труба; 3 - верхняя топочная дверка для загрузки топлива; 4 - нижняя топочная дверка - для поджигания топлива; 5 - поддувальная дверка (вместо двух дверок 4 и 5 можно установить одну) ; 6 - выходящая труба; 7 - обратка.

Особенности сооружения дымовой трубы

Дымовая труба твердотопливного котла должна иметь высоту не менее 5 м от уровня колосниковой решетки. Труба может сооружаться или устанавливаться непосредственно на котле, как насадная или же быть приставной, сооруженной на фундаменте рядом с котлом.

На рис.5 изображен котел с верхней дымовой трубой без плиты для приготовления пищи. Если же есть необходимость её установить, то фундамент устраивается с расчетом кладки дымовой трубы сбоку.

Кладку трубы необходимо вести одновременно с кладкой стенок котла, толщиной в 1/2 кирпича или же можно установить металлическую, керамическую или асбоцементную дымовую трубу.

Котел шахтного типа из кирпича

Также из кирпича можно соорудить котел так называемого шахтного типа. Его конструкция отличается тем, что топливо загружается через люк в высокую загрузочную камеру (шахту - отсюда и название котла). Оно поджигается снизу, через нижнюю дверку, а горячие продукты сгорания выходят через другую камеру, в которой расположен теплообменник. Чаще всего для таких котлов используют прямоугольные теплообменники из листового металла с врезаными в них 2-3 рядами вертикальных труб, через которые проходит пламя и горячие дымовые газы, нагревая таким образом теплоноситель (как на видео внизу). Длительность горения такого котла можно регулировать высотой шахты (загрузочной камеры) и регулировкой подачи воздуха.

Рис. 6 Котел шахтного типа из кирпича.

Как повысить КПД твердотопливного котла, в том числе и изготовленного своими руками

Недостаток всех твердотопливных котлов в том, что часть тепла уносится в дымовую трубу, снижая их эффективность – особенно при прямой и высокой дымовой трубе. Чтобы уменьшить потери тепла, и увеличить КПД котлов на твердом топливе можно воспользоваться способами, которые я применил в своём доме.

Первый способ - использование энергии дымовых газов для дополнительного нагрева помещения

Для этого необходимо, чтобы твердотопливный котёл находился в подвальном помещении или в цокольном этаже дома и перепад высоты между подом топливника котла и верхним срезом дымовой трубы был достаточно большой – не менее 7 м.

Для использования тепла, которое уносится в дымовую трубу, в комнате или между комнатами возводится отопительная печь или отопительный щиток. Твердотопливный котёл располагается так, чтобы он находился под печью или щитком. Конструкция отопительной печи выполняется так, что через её дымообороты проходят дымовые газы из котла. При выходе из топливника печи устанавливается задвижка, которая закрывается при топке котла и открывается, когда необходимо протопить печку, например в межсезонье, когда котёл ещё не топится или в другом случае.

Рис. 7 Вариант расположения твердотопливного котла (горизонтального) в доме: 1 - теплообменник; 2 - корпус котла; 3 - плита или 14 - свод из кирпича (как вариант); 4 - обратка; 5 - циркуляционный насос; 6 - запорные краны; 7 - труба с нагретой водой (подающая); 8 - топливник печи; 9 - печь; 10 - задвижки; 11 - перекрытия; 12 - расширительный бак системы отопления; 13- дымовые каналы печи; 15 - топочная дверка; 16 - поддувальная камера.

Если вместо печи соорудить отопительный щиток, то здесь вообще никаких проблем, так как он представляет собой только дымовые каналы. Длина дымовых каналов рассчитывается, как и при кладке печи.

При таком варианте дымовые каналы печи или щитка аккумулируют часть тепла дымовых газов из котла, а в последствии отдают их в помещения. Даже когда радиаторы отопления уже остыли, стенки печи ещё долго излучают тепло, которое бы просто ушло наружу.

Второй способ - использование энергии газов для нагрева воды

Кроме этого, на твердотопливном котле можно установить самодельный водонагреватель, вода в котором будет нагреваться горячими газами, выходящими из котла, через металлическую дымовую трубу. Проще всего такой водонагреватель изготовить из двух отрезков металлических труб диаметром 300-400 мм и 100-110 мм. Внутренняя труба служит одновременно дымовой трубой твердотопливного котла и нагревательным элементом, передавая энергию дымовых газов воде.

Третий способ - принудительная циркуляция теплоносителя

Этот способ позволяет повысить КПД котла на твердом топливе, который установлен в системе отопления с естественной циркуляцией на 20-25%. Для этого необходимо параллельно вмонтировать в уже действующую систему циркуляционный насос с помощью байпаса, который позволяет переключать отопление на естественную и принудительную циркуляцию, в зависимости от того есть электроэнергия или нет.

Видео

Самодельные котлы на твердом топливе изготавливают разнообразной конфигурации из кусков труб или стальных листов и кирпича. Рассмотрим подробнее некоторые распространенные конструктивные решения.

Работа будет по силам даже начинающему домашнему мастеру. При выполнении работ придется столкнуться со сварочными работами и кладкой кирпича. А перед этим резка стальных заготовок при помощи болгарки. Но можно обойтись и без навыков сварщика. Для этого своими руками приготовить все детали металлической конструкции, а соединить их руками опытного сварщика. Полученные сварочные швы должны обладать герметичностью и прочностью, чтобы не образовалось порывов циркулирующей по трубам жидкости.

Вариантов твердотопливных котлов из кирпича своими руками очень много и у каждого есть свои плюсы и минусы. Конструкции представленных котлов объединяет то, что у них металлический теплообменник и кирпичные стенки.

Сделанный своими руками котел прошел испытание в течение нескольких лет, доказав свою надежность. Работает он эффективно, не уступаю промышленным образцам. Строение его дает возможность закладывать в топку поленья длиной до 70 см. Его хорошо применять в частном доме, т.к. на него можно поставить чугунную варочную поверхность, которая может применяться для готовки еды или кормов.

Если такой нужды нет, то над змеевиком можно сделать кирпичный свод или поверх плиты сделать кирпичный аккумулятор тепла. Он сможет какое-то время подогревать воду в системе даже после прогорания топлива. Самодельный теплообменник можно встроить и в простую отопительную печь для того, чтобы сделать контур водяного отопления. Котел из кирпича может быть вертикальным и горизонтальным.

Теплообменник горизонтального типа из труб

В его основе лежит регистр в форме прямоугольника. Он сделан из металлических труб со стенкой от 3 до 5 мм:

Прямоугольного сечения 6×4 см.
Круглых диаметром 4 см.
Круглых диаметром 5 см.
Теплообменник встраивается в котел. Желательно, чтобы он был сделан из шамотного кирпича.

Этапы изготовления:

Регистр горизонтального типа из стали и труб

Если имеются листы стали толщиной от 3 до 5 мм, то змеевик можно сделать преимущественно из них. Понадобятся и трубы размером 4-5 см.

Конструкция выглядит аналогично предыдущему варианту с одним изменением: угловые стойки и продольные трубы заменены пустотелыми стенками. Каждая из них состоит из двух металлических листов, которые разведены на 40-50 мм при помощи полоски стали, приваренной по периметру.

Кладка котла и установка в него горизонтального теплообменника

Теплообменник, сделанный своими руками по любому из вариантов, устанавливается в кирпичный котел. Последний кладется по тому же принципу, что и кирпичная печь.

При расчетах стоит учесть, что нужно оставить расстояние между внутренней поверхностью топки и змеевиком не менее 10 мм.

Размеры твердотопливного котла должны быть пропорциональны объему помещений, которые должны быть им отоплены. Имеющиеся в статье величины приведены в расчете на дом с площадью 90-100 кв. м. с 6 радиаторами из чугуна и разводкой из 2 труб (25-50 мм).

Выбирать и проектировать обвязку котла следует исходя из множества факторов:

Сколько в системе контуров.
Насколько сложная система.
Имеется ли еще какое-либо оборудование.

Весь котел должен стоять на прочном основании из железобетона. Размер фундамента подбирается исходя из габаритов печи. Во время кладки котла на твердом топливе, теплообменник должен быть выставлен таким образом, чтобы выходящая труба была самой высокой точкой. Перепад высот должен быть не менее 10 мм. Это необходимо для того, чтобы в котле не образовалась пробка из воздуха во время заполнения водой. Также такой уклон позволит улучшить циркуляцию жидкости.

Кирпичную кладку ведут своими руками, соблюдая правила перевязки швов. Трубы должны находиться примерно на 2-3 см ниже, чем сама кирпичная стена. Чтобы предотвратить понижение КПД, нужно чтобы поверх котла была съемная чугунная плита для более удобной чистки. Дым выводят в отдельную или коренную трубу. Труба может быть кирпичная или металлическая.

Вертикальный котел для твердого топлива

У такого котла есть небольшая разница с другими теплообменниками: он должен быть расположен вертикально. Можно сделать котел с одноконфорочной плитой или без конфорок, только лишь для отопления помещения. В первом случае дымоход располагается сбоку, а во втором случае его можно соорудить над топкой.

Смастерить теплообменник своими руками можно из листа металла толщиной от 3 до 5 мм. От толщины стали зависит не только продолжительность нагрева, но и срок службы.

Способы повышения КПД

Сделать движение воды по трубам лучше, а ее нагрев в теплообменнике эффективнее можно несколькими доработками:

Поступление в регистр холодной воды лучше организовать в самом низу передней части. Для реализации этого проекта к полкам, расположенным сбоку внизу, приваривают профильную трубу. Верхняя ее часть должна быть на одном уровне с колосником у котла.
Увеличить отдачу тепла от пламени можно следующим путем: верхнюю и нижнюю обвязку теплообменника сделать из профильной трубы, а вертикальные участки из круглой.

Кладка топки и монтаж вертикального теплообменника

Змеевик котла монтируется на надежном основании из бетона. Но сначала на фундаменте нужно своими руками выложить зольник (поддувало), на котором будет стоять колосник. Установив теплообменник, приступают к кладке стенок топки из шамотного или печного камня. Толщина стенок равняется половине кирпича. Устанавливаются дверки:

Внизу у решетки колосника. Через нее чистят топливник от золы, а также используют для розжига.
Через верхнюю загружают топливо и тоже используют для удаления золы.

Твердое топливо допускается закладывать в котел в любом положении. Конструкция котла увеличивает время сгорания и уменьшает теплопотери. Высота дымохода от основания печи должна быть не менее 5 м.

Кирпичный котел шахтного типа

Шахтные конструкции котлов имеют свои особенности:

Загрузочная камера расположена вертикально и имеет большую высоту.
Топливо горит только в нижней части шахты.
Горячий воздух и дым выходят через вторую камеру, где стоит змеевик из листа металла с находящимися между стенками рядами труб.

Некоторые мои заказчики хотят установить в кирпичную печь теплообменник для водяного отопления. В основном это делается в таких случаях:

1. Когда нужно обогреть больше 2-х комнат, а расположить печь так, чтобы поверхности печи выходили во все комнаты нет возможности. Вторую печь делать не хочется.

2.Печь хотят небольшого размера, чтобы занимала меньше площадь, а обогреть нужно весь дом.

3.Котел для резервного отопления (когда отключают электроэнергию).

Во всех котлах, которые я делал теплообменник установлен в топке.

Когда меня спрашивают какой котел лучше поставить в печь я обычно рекомендую такой

Изготавливает такие котлы, а также трубчатые в Иркутске компания Теплотен .

Часто бывает, что заказчик привозит готовый котел, и просит установить его в печь.

Некоторые из таких котлов я и хочу здесь продемонстрировать:

А вот этот теплообменник в момент его обкладки кирпичем

Это тоже П-образный теплообменник, к нему в верхней части добавлены еще трубы, соединяющие противоположные щеки. Этот теплообменник сильно охлаждает топку и дрова в нем плохо горят

Это фото кладки котла

А это уже трубчатые теплообменники

Если такой теплообменник монтировать в печь с варочной плитой, то плита плохо греет. Чтобы плита грела лучше в верхней части теплообмениика не должно быть труб, загораживающих плиту. Например так

Вот трубчатый теплообменник, установленный вдоль одной стенки топливника

Здесь снята варочная плита для ремонта топки

Приходилось устанавливать и такой теплообменник

Параллельно теплообменнику подключен электрокотел

Эту печь с камином я делал 6 лет назад. Она почти не работала. Дом использовали как дачу и жили только летом. В этом году у дома поменялись хозяева. Новые хозяева решили делать перепланировку. На месте кухни должна быть ванная комната. От печи решили избавиться, оставили только камин.

Самый большой недостаток котлов с теплообменником, установленным в топке, это то, что не получается добиться оптимальной температуры для сжигания дров. Теплообменник сильно охлаждает топку и получается не полное сгорание топлива и сильное образование сажи в дымоходе.