Как выбрать твердотопливный котел для отопления частного дома

Отопление частного дома своими руками сделать не так уж сложно. Сначала нужно решить, какое топливо доступно. В большинстве регионов — твердое. Поэтому при выборе системы отопления для дома в первую очередь имеет смысл обратить внимание на твердотопливные котлы. Их называют твердотопливными по типу используемого источника тепла – дрова, пеллеты, уголь, щепа, брикеты из опилок, соломы, шелухи.

Разновидности самодельных котлов на твердом топливе для отопления частного дома

Котлоагрегаты, собранные самостоятельно, обойдутся дешевле заводских серийных аналогов, но коэффициент полезного действия у них ниже. Принцип работы отопителя основан на том, что сгорающее топливо выделяет тепло, которое через теплообменник нагревает циркулирующую воду. В этом самодельные конструкции ничем не отличаются от фабричных.

Существенные минусы отопительного оборудования, изготовленного кустарным способом? — отсутствие теплотехнических расчётов и гарантии. В первом случае сложно подогнать мощность отопителя для обогрева имеющейся площади. При нехватке тепловой энергии в доме будет холодно, а при избытке экономичность и КПД не достигнут желаемого предела.

Разновидности самодельных котлов на твердом топливе для отопления частного дома

В случае с оборудованием серийного производства домовладелец может быть уверен, что техника будет работать, а если нет — её всегда можно вернуть или заменить. За эффективность самодельной конструкции отвечает только тот, кто её сделал и смонтировал. В случае неисправности ремонтировать котлоагрегат придётся самостоятельно.

Перед сборкой отопителя следует определиться с его конструкцией. Последняя зависит от принципа действия или того, как и какое топливо будет сгорать в топке. По этому критерию выделяют несколько типов отопителей:

  1. Дровяные. Наиболее простая конструкция котла, которую легко сделать самостоятельно. Однако использование энергонасыщенного топлива в нём недопустимо.
  2. Пиролизные. Самая сложная и дорогая в реализации конструкция. В ней допускается сжигание любого твёрдого топлива, а эффективность получения тепловой доходит до максимальных показателей, за счёт чего достигается наибольшая экономичность.
  3. Длительного горения. Наиболее подходящие конструкции, пригодные к изготовлению частным образом. Они менее материалоёмкие, экономичные и не требуют частой загрузки топлива.
  4. Пеллетные. В них сгорают специальные гранулы, изготавливаемые из прессованных пиломатериалов. В его конструкции используются сложные дорогостоящие механизмы, что делает самостоятельное изготовление неактуальным.

К сведению!

При самостоятельном изготовлении котла можно взять за основу требования ГОСТ 33014-2014. В нём указаны основные конструкционные особенности оборудования, приведены марки сталей, из которых допустимо собирать корпус, а также принципы обеспечения безопасности при получении тепла.

Разновидности самодельных котлов на твердом топливе для отопления частного дома

На конструктивное исполнение отопителя влияет цена и доступность материалов, тип горючего и характер движения теплоносителя в водяной рубашке. Наиболее долговечна жаропрочная нержавеющая сталь. Но она самая дорогая из возможных аналогов, её сложно обрабатывать и сваривать. Для удешевления производства можно взять более толстую углеродистую сталь обыкновенного качества.

Если планируют использовать систему отопления с естественной циркуляцией, обязательно используют соединительные патрубки с большим проходным сечением. Когда конструкция отопителя не позволяет установить арматуру нужного диаметра, применяют циркуляционный насос, обеспечивающий необходимое движение жидкости. Это позволит уменьшить размер труб, но необходимо предусмотреть возможность аварийного расхолаживания в случае прекращения подачи электроэнергии.

Схема твердотопливного котла

Твердотопливные котлы состоят из загрузочной камеры для топлива и камеры сгорания (у пиролизных котлов также присутствует камера дожигания), теплообменника, системы управления, датчиков температуры и контроля, каналов подачи воздуха, дымохода, а также зольной камеры Особенностью теплообменника у твердотопливных котлов является его расположенность на большой площади (а не в одном месте в виде большой емкости, как например, у многих газовых котлов), часто теплоноситель циркулирует внутри всей поверхности котла или между его камерами, получая тепло от всех его элементов, что обеспечивает повышение эффективности нагрева. В такой конструкции котла важно наличие теплоизоляции для сохранения температуры теплоносителя. В простых твердотопливных котлах камера сгорания и загрузочная представляют собой единую топку, в современных и дорогих моделях – два различных элемента, позволяющих при помощи различных устройств постепенно подавать топливо в камеру сгорания, тем самым увеличивая время работы котла на одной загрузке. Также в камерах сгорания качественных котлов применяются технологии циркуляции для обеспечения полного сгорания топлива, что увеличивает КПД и уменьшает выбросы несгоревших остатков топлива в атмосферу. Для повышения длительности горения топлива производители оснащают котлы различными каналами подачи воздуха, механическими и автоматическими регуляторами этой подачи, а также встроенными вентиляторами. В современных моделях для регулировки мощности котла применяются датчики, отслеживающие температуру теплоносителя. Такой датчик механически соединен с заслонкой и в случае, если температура теплоносителя становится выше заданной, то заслонка автоматически прикрывается и процесс горения топлива в котле замедляется. Когда же температура снижается, то заслонка вновь открывается. Для защиты котла на твердом топливе от перегрева изготовители часто предусматривают охладительный контур. При его наличии безопасность работы котла существенно повышается Для облегчения обслуживания твердотопливного котла отопления ряд производителей используют зольники и боксы для пепла с возможностью дополнительного спрессовывания и стопроцентного наполнения, что помогает существенно увеличить время между чистками. У дорогих моделей котлов также существует автоматическая система очистки стенок котла от летучей золы и мельчайших остатков топлива. Помимо очистки зольника котлы твердотопливные требуют и периодической чистки дымохода.

Принцип работы и устройство твердотопливного котла

Твердотопливный котел – напольный энергетический агрегат цилиндрической или прямоугольно-параллелепипедной формы. Предназначен для сжигания угля, дров, брикетов, пеллет и других аналогичных материалов с целью производства горячей воды для систем отопления и (опционально) ГВС.

В большинстве случаев состоит из следующих элементов:

1. Топка с дверцей;

2. Колосник;

3. Зольник со створкой;

4. Водяная рубашка;

5. Шторка;

6. Теплообменник;

7. Дымоход;

8. Заслонка;

9. Блок управления;

10. Cистема защиты;

11. Входной и выходной патрубок.

Имея одинаковое принципиальное устройство, модели в большей или меньшей степени отличаются между собой в зависимости от видов, к которым принадлежат.

Принцип работы котла:

1. Вручную или автоматически загружается топливо,

2. Загруженное топливо поджигается;

3. Огонь от дров, угля или брикетов посредством теплообменника нагревает теплоноситель;

4. Полученная горячая вода естественным или принудительным (с помощью насоса) способом циркулирует в системе отопления – при 2 контурах подается еще и к смесителям;

5. Продукты горения выводятся через дымоход.

В случае с пиролизной версией горение происходит при минимальном количестве кислорода, как следствие, выделяется газ, который дополнительно сжигается во вторичной камере. При варианте с модификацией длительного горения сжигание происходит не снизу вверх, а сверху вниз, в результате процесс становится продолжительней, а дрова или брикеты подкладываются реже.

Теплоаккумуляторы в системе

Для повышения эффективности отопления частного домовладения зачастую используют теплоаккумуляторы. Это связано с тем, что твердотопливный котел с наибольшей отдачей работает только на максимальной мощности, поскольку именно в таком случае он может на все 100% сжечь топливо и продукты распада – тяжелые соединения, образующиеся при горении. В то же время работа на пике мощности приводит к нестерпимой жаре. Приходится проветривать, то есть «обогревать» улицу.

Поэтому будет правильно установить теплоаккумулятор, который «накопит» нерастраченное тепло. В момент, когда топливо закончится, включится циркуляционный насос, который направит горячую воду из ёмкости в систему. Включение насоса контролирует датчик температуры, анализирующий температуру воды в контуре отопления. При ее падении до нижних заданных пределов, в систему отопления добавляется более горячий теплоноситель. В конечном счете экономия составляет до 20 %, она быстро окупает затраты на дополнительное оборудование.

Выбирая теплоаккумулятор, важно правильно рассчитать его объём. Чем он больше, тем габаритнее изделие. Для расчёта следует помнить, что на 1 кВт мощности котла требуется запас жидкости, равный 25-40 литров. Отсюда следует, что типовой котёл мощностью 15 кВт, обычно сопровождает емкость 370 л. В идеале нужно прибавить запас 20%. В итоге получаем, что для котла 15 кВт потребуется теплоаккумулятор ёмкостью 450-500 л.

Очевидно, что оборудование может не пройти в проём с установленной стандартной дверью. Поэтому ширину проёма выбирают заранее, с учётом габаритов изделий.

Характеристики газовых отопителей

Основным топливом агрегатов служит природная смесь газов на основе метана, получаемая из магистральных трубопроводов. Когда требуется организовать автономное газовое отопление, возможен переход на пропан-бутановую сжиженную смесь, подаваемую из газгольдера или рампы с баллонами.

По способу установки агрегаты бывают настенные и напольные, причем последние обычно не нуждаются в электричестве. Навесные теплогенераторы представляют собой мини-котельные, укомплектованные расширительным баком, циркуляционным насосом и блоком электронного управления.

Характеристики газовых отопителей

Справка. Напольные котлы импортного производства (например, чешские Protherm) предлагаются в двух исполнениях – без подключения к домовой электросети и энергозависимые. Первые оснащены только горелкой и автоматикой безопасности, конструкция вторых аналогична настенным «собратьям».

Читайте также:  Почему газовый котел часто включается и сразу выключается

По способу сжигания топлива и эффективности газовые отопители делятся на 3 категории:

  1. Атмосферные, открытая камера сгорания, КПД — до 90%. Воздух подается к горелке естественным путем из котельной, отдавшие тепло газы выбрасываются в традиционный дымоход.
  2. Турбированные (наддувные), камера сжигания полностью закрыта, КПД — 93%. Воздух нагнетается вентилятором, дым уходит на улицу через двустенную коаксиальную трубу.
  3. Конденсационные агрегаты используют скрытую теплоту горения углеводородов, поэтому КПД достигает 96—97%. Конструкция похожа на турбированный котел, но закрытая камера и горелка отличается цилиндрической формой.

Турбированная модель подвесного котла, оснащенного пластинчатым теплообменником для нагрева воды

Характеристики газовых отопителей

Все указанные отопители могут снабжаться водяным контуром ГВС. Для этой цели применяется 2 типа теплообменников – отдельный пластинчатый из нержавеющей стали и медный кожухотрубный (вмонтирован внутрь основного нагревателя).

Дополнение. Основные теплообменники напольных версий котлов изготавливаются из чугуна или стали. В настенных агрегатах предусматриваются медные ребристые радиаторы.

Цена котлов растет в порядке перечисления – атмосферные аппараты считаются недорогими, затем идут отопители с турбиной, Стоимость конденсационной техники примерно вдвое выше обычных теплогенераторов (одного производителя).

Низкотемпературные конденсационные аппараты хорошо подходят для нагрева теплых полов

Характеристики газовых отопителей

Плюсы газовых котлов:

  • аппараты довольно экономичны и надежны в работе;
  • высокая степень автоматизации – домовладельцу не нужно уделять аппарату внимание;
  • простота эксплуатации, обслуживание – 1 раз в году;
  • в котельной чисто, уровень шума – низкий;
  • для наддувной модели не придется строить классический дымоход – труба выводится горизонтально сквозь стену.

По недостаткам: сами газовые теплогенераторы безупречны, проблема в другом – подведение магистрали к частному дому и получение необходимых разрешений. Первая услуга стоит немалых денег, вторая отнимает массу времени. Промежуточный вариант – устройство автономной подачи сжиженного газа от баллонов либо подземной емкости.

Газ или дрова, или еще раз о выборе источника тепла

Современные газовые котлы при прочих равных условиях наиболее комфортны и технологичны. Но для корректного сравнения с твердотопливными нужно считать:

  •  Стоимость проекта и всех согласований
  •  Стоимость работ по прокладке труб от ближайшей магистрали
  •  Стоимость килокалории тепла и эксплуатационных расходов
  •  Стоимость топлива за срок эксплуатации

Даже если отопление частного дома делать своими руками, установка газового котла обойдется как минимум в 1,5 раза дороже твердотопливного. Явным преимуществом газового котла является автономность, твердотопливного – низкая цена эксплуатации и безопасность. Компромиссным вариантом могут быть комбинированные котлы отопления. Они могут сжигать разные типы топлива без переналадки. Дрова нагревают помещение, газ — поддерживает нужную температуру от затухания до следующей загрузки.

Что нужно для работы?

В первую очередь мастерская, то есть место, где вы будете заниматься изготовлением основных узлов и сборкой агрегата. Кроме того, вам понадобится довольно обширный список инструментов, в который можно смело включать:

  • сварочная маска, краги и спецодежда;
  • бытовой инверторный сварочный аппарат и электроды;
  • дисковая пила с набором дисков для резки металла;
  • электродрель с набором свёрл по металлу;
  • рулетка, угольники, строительный уровень.

Для сборки котла на твердом топливе понадобятся следующие материалы:

  • листы стали толщиной от 5 мм;
  • металлические уголки;
  • чугунная колосниковая решётка;
  • стальные водопроводные трубы различного диаметра;
  • дверцы для зольной и топочной камеры;
  • дроссельные заслонки печного типа.

Перед тем, как приступать к изготовлению элементов и узлов котла, необходимо выполнить конструктивные расчёты, определиться с принципиальной схемой и нарисовать чертёж котла, не забыв указать все его конструктивные составляющие и их главные параметры.

Дымоотвод твердотопливного котла: внутри и снаружи здания

И самое главное: соблюдайте технику безопасности как в процессе работы, так и по отношению к качеству исполнения твердотопливного котла. Малейшая оплошность с вашей стороны может стать причиной серьёзных проблем, в т.ч. повышенного риска возникновения пожара.

Типы отопительных котлов

Интересующий нас тип котлов производится только в напольном исполнении — уж слишком велика его масса. И если не учитывать уже описанные позиции, то это обычные твердотопливные котлы. Логика подсказывает, что мощность таких моделей зависит от прямого назначения топливного агрегата. Здесь есть устройства с минимальными параметрами — 7 киловатт, а есть и с максимальными — до 95 киловатт. Такие колы в основном используются для отопления небольших домов. Но есть и более мощные установки, к примеру, с 200-киловаттной мощностью. Они применяются для обогрева домов площадью более 2000 квадратных метров.

Читайте также:  Вентиляция в частном доме: схема и монтаж

В производстве котлов применяются сталь или чугун, но даже сталь у разных производителей отличается, что будет влиять на стоимость прибора. К примеру, жаростойкий металл в разы дороже, чем низкосортный, а, соответственно, и стоить такой котел будет больше. В некоторых моделях используется шамотный кирпич, которым обкладывают топку. Это увеличивает не только стоимость агрегата, но также его прочность и долговечность. Кстати, подобные модели могут быть одноконтурными и двухконтурными.

Отопительные котлы монтаж

Это не газовое оборудование, поэтому его можно устанавливать своими руками. Правда, есть несколько важных предупреждений от специалистов:

Выбор отопительного котла на твердом топливе

При постройке, ремонте дома – проектирование и расчет отопления одна из важнейших задач.

Необходимо учесть множество факторов, таких как: климат региона, утепление здания, синергетическую зависимость от коммунальных предприятий, тип системы отопления, вид и доступность топлива.

В этой статье мы постараемся очень кратко, тезисно, не сильно углубляясь в техническую часть рассказать о варианте отопления твердотопливным оборудованием, о типах твердотопливных котлов и о ассортименте.

Подсчет силы действия твердотопливных котлов

Величина может зависеть от общего объема здания, которое собираются отапливать.

Нужная для отопления мощность зависит от нескольких факторов: площадь здания, теплоизоляция и наивысшая высота здания. Рассчитать мощность можно по специальной формуле.

Допустим нужен для здания площадью 150 кв.м, с хорошей теплоизоляцией, потолки 2,5 м. Хорошая теплоизоляция коэффициент в 40, плохая – 60.

150х40х2,5=15 000 Вт (15 кВт)

На чем работают твердотопливные котлы?

Топливо бывает разным. Это могут быть: торф, антрацит, бурый уголь, кокс, топливные брикеты, дрова, и т.д. Срок работы зависит от используемого материала для горения. У них разная калорийность. Следует применять топливо, указанное основным. Теплообменник проработает долго.

Полезный размер камеры для загрузки топлива

Выбор отопительного котла на твердом топливе

Критерий показывает, с какой частотой нужно подходить с целью пополнения запаса горючего. Чем больше показатель – тем лучше. Больше загрузочная камера у котлов с верхней загрузкой топлива. Когда оно загружается через дверцу спереди, расположение равномерным слоем займет много времени и сил.

Камера для загрузки котлов бывает разной:

  • Всего выполняется 2 этапа. Первое горение (в камере искусственно делается недостаток кислорода, как следствие создается синтез газ), второе горение – синтез газ догорает во второй камере. Лучше использовать древесину твердых пород – это основное топливо. Топливо сгорает на протяжении от 6 до 10 часов. КПД до 90%.
  • В качестве горючего используют гранулированную и прессованную древесину или пиллеты. Они сами благодаря шнеку подсовывают в зону сгорания то топливо, которое у такого котла есть пневмоподача топлива, то его можно загружать один раз на весь сезон. Все автоматизировано.
  • Подобные твердотопливные котлы выделяют тепло от 12 часов до 2х суток. Горение происходит с верха до самого низа. Топливо тлеет, а не горит.

Какой металл лучше для отопительного котла?

Какой материал лучше не знает никто. Производители делают разные теплообменники. Важно учитывать критерии твердотопливного котла и как он будет использоваться. Чугунный котел не теряет КПД от сажи на нем.

Покрывается в ходе использования сухой ржавчиной химического возникновения. Минусом можно назвать то, что если холодная вода попадает на горячий чугунный теплообменник – он может треснуть. С резким перепадом температур лучше быть аккуратнее.

Стальной котел более гибкий и сможет перенести перепад температур. Сталь быстрее нагревается и быстрее остывает.

Если слишком частый перепад температур, то сталь может треснуть в местах сварки. Такой котел, к сожалению, придётся выбросить. В чугунном котле эту часть мастер может просто заменить.

Использование электричества

Некоторые котлы не зависят от электричества: классические стальные и чугунные, некоторые длительного горения. Местность, где часто могут быть отключения электричества – самое то. Зависят от электричества любые котлы, которые имеют электронную панель управления и вентилятор, доставляющий воздух в камеру сгорания, это: пиролизные, большинство длительного горения, пеллетные.

Недостатки котлов, работающих на твёрдом топливе

Несмотря на явные преимущества, каждый владелец частного дома может столкнуться с недостатками, которыми обладают все виды твердотопливных котлов длительного горения. В большинстве случаев они связаны с особенностями эксплуатации теплогенератора, среди которых выделяется:

  • Необходимость частой подгрузки топлива;
  • Выделение дыма в котлах с верхней загрузкой;
  • Необходимость постоянного поддержания температуры воды;
  • Длительность и трудоёмкость прогрева при холодных запусках;
  • Частота обслуживания.
Недостатки котлов, работающих на твёрдом топливе

Однако, большинство владельцев загородных домов, прежде чем выбрать бытовые теплогенераторы на твёрдом топливе, предпочитают ознакомиться с этими недостатками. Более того, преимущества зачастую перекрывают их. Однако пренебрежение минусами в будущем может привести к серьёзным последствиям.