Для водяного опалення приватного будинку розроблено багато конструкцій опалювальних приладів. Своєю ефективністю і невибагливістю в обслуговуванні виділяються шахтні котли. Їх вартість досить висока, тому багато умільці повторюють в домашніх умовах заводські моделі або виготовляють за власним проектом.
Шахтний котел – конструкція і принцип дії
Шахтний котел тривалого горіння відрізняється від інших тривалістю горіння і особливостями будови. Часто підкидати паливо не потрібно, він має паливну камеру великого обсягу, горіння повільне. Розроблено два види шахтних котлів: зі звичайним горінням і піролізний. Кожен має подібне пристрій з двох камер: в одній спалюється паливо, в другій влаштований теплообмінник.
Шахтний котел зі звичайним згорянням більш простий по влаштуванню. Половину всього обсягу займає топка висотою майже на весь агрегат, але невеликої ширини і глибини. Збоку або зверху знаходиться люк для завантаження палива. Топковий відділення при погляді зверху всередину нагадує шахту, звідси така назва. Під топкової камерою знаходиться зольник, відокремлений від неї колосником. Через зольниковой дверку відкривається доступ не тільки до нього, а й до топки. Шибером, розташованим під дверцятами, регулюється надходження повітря.
Шахтний котел не вимагає особливого контролю за рахунок своєї тривалості горіння
Друга важлива частина – камера з теплообмінником, наповненим водою або, якщо котел не використовується для водяного опалення, жаротрубний. Гази надходять в неї з топливника через отвір і виходять через димохід, попутно нагріваючи теплообмінник. З нього вода по трубах надходить в систему або гаряче повітря прогріває приміщення.
Піролізний котел шахтного типу має схожу конструкцію, але виготовляється з деякими додатковими елементами:
- 1. Камерами, в яких згорає і догорає чадний газ. Розташовуються знизу теплообмінного простору, стінки обкладені шамотною цеглою.
- 2. Кілька труб з великою кількістю маленьких дірочок. Через них подається повітря для камер згоряння і догорання.
- 3. Вгорі біля стінки розташовані засувки для поділу двох камер.
Принцип дії піролізного котла дещо інший. При топці обмежують надходження повітря, повільне горіння викликає утворення великої кількості газів, які надходять в додаткові камери і згоряють. В котлах спалюють будь-яке тверде паливо: вугілля, дрова, пелети. Однією закладки вугілля вистачає для п’яти діб, дров – не більше тридцяти годин. За рахунок повного згоряння такі котли мають високий ККД – до 90%.
Пристрій тривалого горіння – класична схема
Пропонована конструкція має потужність 22 кВт, ККД 75%. Працює на дровах 10 годин без довантаження, на вугіллі – добу. Топка має обсяг 83 літра до нижнього краю завантажувального отвору. Котел обладнується автоматикою польського виробництва: блоком управління з термодатчиком KG Elektronik SP-05 і вентилятором DP-02. Загальний вигляд показаний на кресленні.
Працює пристрій наступним чином:
- 1. У топливник завантажуються дрова і підпалюють. Дверцята закриваються герметично.
- 2. На блоці управління виставляється необхідна температура нагріву, не менше 50 °. Натискається кнопка блоку і вентилятор починає нагнітати повітря.
- 3. Коли досягається виставлена температура, припиняється подача повітря вентилятором. Дрова повільно тліють, тепла дають дуже мало.
- 4. Через деякий час температура падає. Вентилятор знову включається і триває горіння.
Електронний блок регулює процес горіння, який відбувається при максимальній ефективності. Тління практично відсутня, застосовуються режими інтенсивного горіння і очікування.
На наступному малюнку показаний вид зсередини.
Тверде паливо спалюється за класичною схемою: тепло безпосередньо передається на стінки водяної сорочки і звід бака. У нього вмонтовано теплообмінник, що забирає тепло від газів. В топку черех повітропровід знизу подається підігріте повітря. Паливо, завантажене в великих кількостях, забезпечує тривалий час роботи котла. В очікуванні, коли відключається вентилятор, повітря повністю перекривається гравітаційної заслінкою, що спрацьовує від автоматики, природна тяга перекривається.
Креслення демонструє задню частину з жаротрубним теплообмінником.
Виготовлення опалювального приладу – послідовність складання
При складанні своїми руками користуємося кресленнями, дотримуємося вказаних розмірів. Послідовність така:
- 1. Вирізаємо з 4-міліметрового металу корпус: днище, бічні стінки, кришку, дверні прорізи. Все прихоплюється до днища, яке випускається в сторони, як на кресленні. Усередині зварюванням закріплюємо куточки, які послужать поличкою для колосника.
- 2. Стики ретельно проварюємо і приступаємо до водяній сорочці з металу 3 мм. Вона відступає від стінок корпусу 20 мм і, щоб встановити її, приварюють на корпус сталеві смуги. До них приварюють обшивку.
- 3. Установка жарових труб зверху котла. Прорізаємо отвори в тильній і передній стінках, вставляємо кілька труб, заварюємо на торцях.
- 4. Вирізаємо дверцята, приварюють зсередини дві смуги, між ними укладаємо азбест для ущільнення. Колосники розміром 360 × 460 мм нарізаємо з куточків і приварюють до поличках зовнішнім кутом.
- 5. У стінки бака врізати штуцери на подаючий і зворотний трубопроводи, патрубок димового каналу. Вваривать повітропровід з профільної труби 40 × 60 мм. До нього через фланець буде кріпитися вентилятор. Повітряний вхід здійснюємо через задню стінку.
- 6. Приварювати дверні петлі і закладки для кріплення декоративного каркаса. Бак котла обгортали базальтовим утеплювачем, закріплюємо шнуром. Кріпимо каркас саморізами до закладок, встановлюємо дверцята.
Результат складання твердопаливного котла тривалого горіння
На повітропровід встановлюємо вентилятор, електронний блок зверху котла, а датчик ховаємо під утеплювач.
Шахтний піролізний котел – особливості пристрою
Котли з додатковими камерами для повного спалювання газів, що утворюються в процесі топки, ефективніше класичних котлів тривалого горіння. Гази виділяються при високій температурі і, завдяки особливому пристрою котла, повністю згоряють, даючи додаткове тепло. Дрова використовуються тільки дуже сухі, на мокрому паливі система не працює. Використання дровянних пелет дозволяє автоматизувати їх подачу.
Приступаючи до виготовлення опалювального котла, слід ретельно вивчити схему, зрозуміти роботу, ознайомитися з робочими кресленнями. У будь-яку конструкцію можна внести деякі зміни, які не стосуються принципового пристрою. Зміни пов’язані, як правило, з зовнішніми розмірами, підключенням і викликаються конкретними умовами. Пропонуємо креслення піролізного котла потужністю 40 кВт, який можна взяти за основу для самостійного виготовлення.
На схемі позначені: A – контролер; B – завантажувальні дверцята; C – зольник; D – димоотсоса; E – місце установки датчика; F – патрубок для установки запобіжного клапана; G – труба гарячої води; H – захисний теплообмінник – холодна вода; K – теплообмінник – гаряча вода; L – обратка; M – розширювач.
Щоб зробити котел, знадобиться:
- листовий метал товщиною 4 мм;
- труба товстостінна діаметром 32 мм, 57 мм, 159 мм;
- профільна труба 30 × 60 мм і 40 × 80 мм;
- електронний блок управління, вентилятор.
Кількість матеріалів розраховуємо виходячи з конкретних розмірів вироби. Для більшої наочності розгляньте вид корпусу піролізного котла зсередини.
При першому пробному запуску визначаємо ККД конструкції, найлегше це робиться по диму: якщо не відчувається запах чадного газу, ККД високий. Замість підводу води іноді використовують котел з повітряним обігрівом. Така система вигідна для дач, де господарі бувають наїздами, і воді в системі опалення загрожує розморожування. Гаряче повітря подається по трубах, а надходить самопливом від статі. Встановлюємо шахтний котел на міцному бетонному фундаменті.
Варіант з цегли і металу – дешевше і простіше
Полегшить і здешевить створення шахтного котла з нижнім горінням застосування цегли. З металу робимо тільки теплообмінник вертикального типу. Його можна виготовити
- з листового матеріалу;
- з листів металу з врізкою труб;
- тільки з труб.
Найбільша ефективність чисто трубного теплообмінника, але він і найважчий у виготовленні. Зовнішній вигляд показаний на малюнку, розміри підбираються виробником.
На міцному бетонному фундаменті викладаємо поддувальную камеру, встановлюємо колосник. Ставимо теплообмінник, робимо навколо нього кладку стін з якісної цегли. При кладці встановлюємо дві дверки. Нижня дверцята ставиться так, щоб можна було підпалити паливо і очистити топку і піддавали від золи. Можна встановити дві окремі дверки замість однієї великої. Верхня дверцята служить для завантаження дров, вугілля, її можна розташувати на лицьовій частині котла, а можна зверху у вигляді люка.
На малюнку внизу показаний загальний вид шахтного котла зі стінками з цегли.
Кілька зауважень по кладці цегляних стін котла і монтажу. Достатньою буде товщина облицювання в півцеглини. Теплообмінник виставляємо, щоб вихід гарячої води виявився в найвищій точці. Це запобіжить створення повітряних пробок, поліпшить циркуляцію води. Кладка проводиться з перев’язкою швів, піднімається на 2-3 см вище обмінника. Димову трубу викладаємо з цегли або встановлюємо з металу.