Делаем котёл отопления своими руками

Добавил(а): Дмитрий Шварц 9 февраля

Самодельный отопительный котёл

Помимо покупки отопительных котлов, представленных на рынке известными и не очень мировыми или отечественными производителями, всегда существует возможность сделать котёл отопления собственными руками. И сэкономить при этом на целом списке опций, без которых вполне может обойтись ваша система отопления. Всё, что нужно для этого — знание устройства и принципа работы выбранного вами типа котла, материалы, инструмент и аппаратура, а также практические навыки работы с ними.

Основные типы отопительных котлов

При желании можно соорудить практически любой тип отопительного котла. Главное — сделать правильный выбор, а для этого нужно знать основные преимущества и недостатки наиболее востребованных видов отопительного оборудования. Итак, котлы отопления бывают:

Напольный газовый котёл

Изготовлением котлов этого типа заниматься самостоятельно не рекомендуется: к газовому оборудованию предъявляются технические требования, которые вам вряд ли удастся удовлетворить в кустарных условиях.

Бытовой электрический котёл

Довольно высокая популярность этой категории отоплительных котлов объясняется простотой конструкции и сравнительно невысокими требованиями к безопасности при монтаже и в эксплуатации.

Огромный недостаток электрических котлов — высокие цены на электроэнергию. Вследствие этого такое оборудование используют для обеспечения периодического отопления, например, дачи или гаража.

Самодельный жидкотопливный котёл

Конструкция такого котла не отличается высокой сложностью. Однако стоимость и тонкости настройки форсунок, подающих топливо в камеру сгорания, заставят любого как минимум дважды подумать, прежде чем приступать к созданию отопительного агрегата, работающего на мазуте или дизеле.

1. Твердотопливные

Котёл длительного горения своими руками

Представители этого типа оптимально подходят для отопления как частных домов, так и различных объектов объектов коммерческого или промышленного сектора. Высокий КПД и универсальность в применении обеспечивают твердотопливным котлам наиболее высокий спрос на рынке.

По принципу действия твердотопливные котлы различаются на дровяные, пиролизные, длительного горения и пеллетные. Наиболее популярным для самостоятельного изготовления вариантом являются котлы длительного горения, тогда как пиролизные и пеллетные из-за высокой стоимости отдельных компонентов используются гораздо реже.

От чего зависит конструктивное исполнение?

На то, какой будет конструкция отопительного котла, влияет несколько условий:

• стоимость и доступность материалов;
• вид топлива;
• способ циркуляции теплоносителя.

Наибольшую долговечность демонстрирует жаростойкая нержавеющая сталь. Впрочем, именно она имеет на рынке самую высокую цену, а её обработка является довольно сложной задачей, с которой не справиться без специальной аппаратуры. То же касается и чугуна, который, впрочем, стоит куда дешевле нержавейки. Традиционно для изготовления котлов отопления используют листовую сталь толщиной от 4 мм – этот вариант сравнительно лёгок в обработке и, главное, вполне надёжен и долговечен.

Чтобы обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя, необходимо использовать контуры отопления и связующую арматуру большого диаметра, а накопительную ёмкость размещать на высоте. Если такой возможности нет, вам придётся использовать циркуляционный насос – он позволит уменьшить диаметр труб. Впрочем, насосная система котла отопления является энергозависимой, что необходимо учитывать при выборе конструкции и функциональных возможностей агрегата.

Патрубки, которыми будет снабжён ваш котёл, должны иметь диаметр не менее 32 мм – для их изготовления подойдёт толстостенная стальная труба. Контур отопления следует выполнять из оцинкованной стали, не забыв о герметизации резьбовых соединений.

Конструктивные особенности твердотопливных отопительных котлов

Самодельный котёл на дровах

Наиболее дешёвым вариантом для самостоятельного изготовления является дровяной котёл. Конструктивно такой агрегат представляет собой две ёмкости, помещённые одна в другую. Внутренняя выполняет функцию топки, внешняя – нагревательного бака. Конструкция дровяного котла действительно проста, а работать он сможет не только с дровами, но и другими видами твёрдого топлива.

Конструкция дровяного котла включает:

• стальную топку (с дверцей);
• зольник (с дверцей);
• колосники топки;
• сажесборник;
• дымоход;
• шиберную задвижку;
• входной и выходной патрубки;
• ножки;
• чугунную крышку.

Устройство твердотопливного котла

Большой минус дровяного котла – низкий КПД, то есть огромный расход дров или постоянная нехватка тепла в доме.

Пиролизные котлы являются более дорогими в изготовлении: они имеют две камеры сгорания – для топлива и для пиролизного газа, а некоторые их компоненты и сами по себе стоят весьма недёшево. Тем не менее такое оборудование пользуется огромным спросом в виду его экономичности – оно полностью окупается на протяжении всего 3-4 сезонов.

Классическая схема пиролизного котла включает:

• камеру сжигания с форсункой;
• газифицирующую камеру;
• систему подачи воздуха;
• дымоходную систему;
• загрузочную камеру;
• водный теплообменник;
• систему циркуляции теплоносителя;
• датчики температуры и давления;
• регуляторный клапан.

Принцип работы пиролизного котла

Пеллетные котлы изобретены в конце XX века. Они функционируют на прессованных опилках, а их основной принцип действия заключается в передаче тепла от газа, выделяемого при сгорании последних, который нагревает теплоноситель в теплообменнике.

Котёл отопления на пеллетах своими руками

Конструкция пеллетного котла включает:

• корпус;
• топочную камеру с воздушным окном и дверцей очистки;
• теплообменник с водяным контуром;
• дымоудалитель;
• теплоизоляционную прокладку;
• автоматику контроля и управления.

В пеллетных котлах лучше всего использовать чугунные теплообменники: они имеют более высокий показатель теплоотдачи и не подвержены коррозии.

Как сделать электрический котёл?

Главным элементом электрического отопительного агрегата является термоэлектрический нагреватель (ТЭН) – он необходим для преобразования электроэнергии в тепло. Корпус электрокотла может быть выполнен из любого материала, а узлы, необходимые для его работы – регуляторы, датчики и пр. – можно купить в любом специализированном магазине.

Устройство электрического котла отопления

Конструктивно электрический котёл состоит из:

• ТЭНа;
• расширительного бачка;
• циркуляционного насоса;
• предохранительного клапана;
• фильтрационного узла.

Принцип работы электрического котла отопления

Теплоноситель в системе может циркулировать как естественным образом, для чего необходимо предусмотреть перепад высоты между радиаторами и баком котла, так и принудительным с помощью насоса. Наиболее простой вариант электрокотла – установка ТЭНа непосредственно в систему отопления. Если такая конструкция не подходит, можно сконструировать электрический котёл со съёмным патрубком – это даст возможность оперативно добраться до ТЭНа при необходимости ремонта или замены.

Оптимальным решением для обогрева, скажем, небольшого коттеджа является отдельно расположенный электрический котёл небольших размеров. Труба такого котла будет иметь диаметр около 220 мм, а длина корпуса – не более полуметра, что позволяет установить его практически в любом месте, разумеется, с учётом правил безопасности.

Корпус электрокотла должен быть герметичным. Он снабжается отверстием для поступления нагретого теплоносителя в отопительную систему, а также патрубком для обратной подачи остывшей воды.

Альтернативные варианты для самостоятельного изготовления

Помимо твердотопливных и электрических котлов для самостоятельного изготовления подходит целый ряд альтернативных отопительных агрегатов:

1. Индукционные котлы

Представляют собой трансформаторы, состоящие из первичной и вторичной обмотки. В таком котле электроэнергия на внешней обмотке преобразовывается в вихревой ток, а созданное магнитное поле передаётся на внутреннюю, которая отдаёт энергию теплоносителю.

1. Конденсационные котлы

Сохраняют тепловую энергию конденсата, поэтому считаются более эффективными, чем газовые и даже твердотопливные. Конденсация пара происходит в теплообменнике со специальной конструкцией – именно она обеспечивает таким котлам 15-20% преимущество по КПД перед традиционным газовым оборудованием.

1. Жидкотопливные котлы

Такие агрегаты испаряют отработку, после чего сжигают её пары. Получаемая таким образом энергия передаётся на теплообменник, который нагревает тепловой агент отопительной системы. Оборудование этого типа имеет два существенных недостатка – низкий КПД и большое количество выделений в атмосферу.

1. Комбинированные котлы

Это оборудование является универсальным в применении, однако для его самостоятельного изготовления понадобиться недюжинная сноровка и отличные знания принципов работы различных видов отопительной техники. Отдельные компоненты таких агрегатов могут стоить достаточно дорого, но в целом комбинированные котлы способны окупиться за не более чем 5-6 сезонов.

При изготовлении котла любого типа необходимо руководствоваться требованиями правил безопасности и действующих в отношении выбранной вами категории отопительного оборудования стандартов.

Самодельный котел для отопления частного дома

Высокая стоимость центрального отопления вынуждает многих владельцев частных объектов устанавливать самодельный котел в системе отопления.

Для отопления больших объектов, таких как многоэтажный жилой дом или коттедж для постоянного проживания, лучше устанавливать заводской котел для отопления дома с системой защиты и управлением тепловыми режимами.

А вот для небольших домиков, гаражей и теплых мастерских вполне возможно сделать котел своими руками. Это может быть, как простая печь для бани на дровах и с баком для воды или сложный котел длительного горения.

Важно при этом выбрать правильный вид топлива. А вот самодельные устройства для работы на газовом и жидком топливе к эксплуатации не допускаются.

Стоит ли проектировать газовый котел самому

Самодельный газовый котел в эксплуатацию допущен не будет, даже если его сборка будет совершенной и ничуть не хуже заводской, этого требуют от контролирующих органов нормативы по правилам безопасной эксплуатации газового оборудования.

Поэтому выбирая вид топлива для самодельного котла, от газа и печного топлива нужно отказаться сразу. Твердотопливные котлоагрегаты с использованием угля, дров, паллет и электрокотлы считаются самыми безопасными отопительными агрегатами, их вполне возможно изготовить самостоятельно.

Самодельный отопительный котел обойдется владельцу намного дешевле заводского, но работать он будет менее экономично и с более низким КПД. Для того чтобы повысить эти показатели, необходимо будет увеличить поверхность нагрева котла, для чего устанавливают дополнительно к водяной рубашке теплообменный аппарат.

Также на эффективность теплопередаче в котле влияет скорость циркуляции теплоносителя. При естественной циркуляции устанавливают расширительный бак и трубы большого диаметра. Тем не менее лучший гидравлический режим можно обеспечить с помощью принудительной циркуляции, установив в контур отопления на линии обратки перед котлом циркуляционный насос.

Варианты оптимальных самодельных отопительных котлов

Прежде чем выбрать модель, чтобы изготовить самодельные котлы, нужно знать тепловую нагрузку отапливаемого помещения. Д

ля центральных районов России она определяется по простому соотношению 1 кВт на 10 м2 жилой площади, для северных районов это соотношение будет выше, а для южных ниже примерно на 30 %. Далее устанавливают вид топлива и режим горения.

Топливо должно быть достаточным и дешевым для данной местности, его транспортировка не должна представлять сложность для пользователя, а рядом с источником отопления должно быть складское помещение для хранения не менее 30-ти дневного его запаса.

Режим работы источника выбирается по возможной загрузке: 1 раз/час,1 раз/24 часов,1 раз/48 часов. При выборе твердотопливного котла также потребуется уделить внимание системе дымоотвода и вентиляции в топочной.

При выборе варианта с электронагревом потребуется также установить часовую нагрузку отопления по выше обозначенному соотношению и обратить внимание на мощность электрического питания котла и систему защиты, чтобы имеющаяся электрическая линия способна была обеспечить безаварийную его работу.

Твердотопливный котел

Это самый оптимальный вариант котла, его можно изготовить универсальным для разных видов твердого топлива от угля до паллет. Принцип работы такого самодельного котла очень простой. Топливо вручную загружают в топку сбоку или сверху, в зависимости от выбранной конструкции и поджигают.

Горячие дымовые газы, полученные в результате горения топлива, поднимаются в верх в дымовую трубу, омывая поверхности теплообменного аппарата, который выполняется в виде водяной рубашки или развитого трубного пучка.

Внутри теплообменника циркулирует нагреваемая вода, которая поступает в приборы отопления и передает тепло путем конвекции воздуху в помещении, после чего остывает и возвращается в котел для следующего цикла нагрева. В более простых конструкциях котла, часть тепла в помещение поступает также за счет теплопередачи от горячего корпуса.

Для того чтобы в твердотопливном котле эффективно протекали все процессы получения тепловой энергии, он оборудуется следующими конструктивными элементами:

1. Корпус из жаропрочной стали не менее 5 мм, может быть круглого и квадратного сечения. Многие пользователи для корпуса используют стальную трубу большого диаметра для центральной системы отопления или газовый баллон.
2. Камера сгорания, в которой идет процесс химического превращения топлива в тепло, работает в наиболее сложных температурных условиях и требует тщательного расчета, поскольку маленькая или большая камера не сможет обеспечить качественный теплосъем с 1 кг топлива, процесс сгорания будет идти либо с недожогом, либо с пережогом топлива.
3. Камера отвода дымовых газов, по конструкции является продолжением топочного пространства и служит переходной зоной для вывода отработанных газов в дымовую трубу или дымоход.
4. Внутренний теплообменник с входным и выходным патрубком для циркуляции воды в отопительном контуре.
5. Приборы безопасности и управления режимами: первичные датчики температур, датчики давления и сигнализатор аварийного состояния в котле. Твердотопливный котел невозможно сразу остановить, пока не выгорит все топливо, но процесс горения можно приглушить, перекрыв подачу воздуха в топку, все это может выполняться вручную или автоматически, если в схеме агрегата присутствует дутьевой вентилятор и насос для циркуляции теплоносителя.

Индукционный котел

Такие модели котлоагрегатов продемонстрировали свою энергоэффективность, при простой конструкционной схеме и доступных расходных материалах, что позволяет такую модель обогревателя собрать дома.

Индукционный котлоагрегат выполнен из сердечника, с функцией теплообменного аппарата, с поверхностью покрытую тороидальной обмоткой, включенной к преобразователю. Ток, протекающий по ней создает переменное ЭМ поле, вследствие чего создаются вихревые токи, омывающие сердечник.

По команде управляющего блока вырабатывается ток требуемых параметров. Под воздействием чего теплоноситель в виде воды, тосола и антифриза греется до требуемой температуры. Разность температур создает условия для естественной циркуляции жидкости без применения электронасоса.

При использовании такого типа электронагрева важным преимуществом по сравнению со стандартным вариантом с применением ТЭНов является отсутствие накипи на греющих поверхности. Это происходит благодаря микро вибрации на поверхностях нагрева, которая не ощущается человеком, поэтому для него не вредна.

Внешняя оболочка котла, выполняется из металлического корпуса, оснащенного тепло- и электрозащитной изоляцией. Самодельный индукционный котел отопления имеет простую тепломеханическую конструкцию и при наличии сварочного преобразователя или индукционной бытовой электроплиты, может быть изготовлен домашним мастером.

Электродный

Котлы с таким принципом действия также относятся к электрическому нагреву, греющий элемент — блок электродов, осуществляющей функцию нагревающего элемента. Технология изготовления такого источника нагрева проста и позволяет выполнить электродный котел своими руками.

Теплоноситель в котле греется с помощью процесса ионизации. Молекулы воды расщепляются на положительные и отрицательные заряженные ионы, которые притягиваются друг к другу с выделением мощного потока тепловой энергии.

Процесс получения тепловой энергии протекает в небольшой ионизационной камере, поэтому жидкость нагревается мгновенно с повышением давления среды и увеличением скорости естественной циркуляции. Поэтому для таких тепловых аппаратов дополнительная установка циркуляционного насоса не требуется.

Использование данной технологии позволяет существенно сокращать габариты электродного котла, выполненного своими руками и повышает его эффективность по сравнению с традиционными ТЭНовыми устройствами.

Изготовление твердотопливного котла длительного горения своими руками

Приступая к сборке котла своими исполнитель должен владеть навыками слесаря, сварщика и электрика, чтобы безопасно выполнить процесс производства и монтажа. У него должны быть средства защиты и заранее приготовленные материалы, инструменты и приспособления.

Чертеж

После того как будет выбран тип котла, потребуется иметь точный чертеж деталей. Он может выполняться самостоятельно, если мастер обладает определенными знаниями и навыками черчения, также можно его взять у знакомого, который смонтировал аналогичный котел отопления частного дома или скачать из интернета. Сегодня в сети достаточно вариантов проверенных конструкций твердотопливных котлов собственного изготовления.

Возможно такой чертеж придется доработать в зависимости от имеющихся расходных материалов, особенно в части изготовления корпуса и теплообменного аппарата. Главное, что нужно сохранить — это расчетную толщину металла, минимально допустимые габариты, поверхность нагрева теплообменника, диаметр отверстия для выхода дымовых газов, чтобы котел раньше времени не перегорел.

Материалы

Перед тем как сделать котел подготавливают рабочее место, обычно это мастерская, и складируют в ней необходимые материалы. Для создания котлоагрегата на твердом топливе потребуются такие расходные материалы:

• стальной лист более 5 мм для корпуса, труба или использованный газовый баллон;
• лист нержавейки 5 мм для топливоподачи;
• стальной уголок, с размерами по чертежу;
• колосниковая решетка, сталь или чугун;
• водопроводные трубы, для высокой температуры с диаметрами по чертежу;
• дверца для зольника;
• проволока, метизы и электроды;
• воздушная заслонка или регулятор тяги.

Инструменты

Мастеру потребуется большой перечень инструментов:

• Спецодежда сварщика с защитными средствами;
• сварочный инверторный аппарат;
• болгарка с дисками по металлу;
• электрическая дрель со сверлами по металлу;
• набор слесарных инструментов;
• набор измерительных инструментов.

Делаем котел своими руками

Для выполнения корпуса твердотопливного котла длительного горения я выбрал старый газовый баллон, предварительно тщательно промыл его от остатков газа, если есть какие-то сомнения, рекомендую приобрести уже подготовленный баллон в газовой службе.

Далее на баллоне отрезал его верхнюю часть ниже места изгиба. После подготовке корпуса выполнение котла производил по следующей инструкции:

1. Из нержавеющего листа 5 мм, вырезал круг, с диаметром на 20 мм меньше внутреннего диаметра корпуса, чтобы он в дальнейшем мог свободно перемещаться вдоль него, продвигая топливо.
2. В середине полученного листа просверлил отверстие 100 мм корончатым сверлом.
3. К данному отверстию приварил трубу подходящего диаметра с высотой на 100 мм выше корпуса котла. Тщательно выполнил швы, чтобы они были герметичными и аккуратными. Если аккуратно не получилось, можно обработать болгаркой или напильником. Таким образом будет изготовлена конструкция в виде поршня, которая под собственным весом будет продвигать топливо вниз топочной камеры.
4. К нижней части поршня приваривают 4 металлических уголка, для создания воздушных каналов, подающих воздух к устью горения.
5. Вырезал еще один круг, но теперь большего диаметра чем корпус на 5 см, в середине вырезал отверстие 100 мм для поршня, эта деталь будет выполнять роль крышки котла. Одетая на поршень она герметично закроет корпус котла, тем самым создаст камеру горения.
6. Трубу вверху оборудовал заслонкой для регулирования объема, подающего воздуха.
7. Края крышки тщательно обработал напильником.
8. К корпусу котла приварил специальные ручки для перемещения, а к нижней части корпуса — ножки из металлического уголка.
9. Внизу корпуса вырезал место под дверцу зольника и установил ее на петлях.
10. Дымоход приварил в верхней части котла из трубы диаметром 100 мм.
11. Перед тем как поставить котел, его нужно выставить на ровную бетонную или кафельную поверхность и подсоединить по газовой части к дымовой трубе.

Изготовление самодельного индукционного котла отопления

С точки зрения сложности изготовления, данный отопительный котел более простой, но нуждается в особом устройстве — инверторе с выходным сигналом, имеющем частоту 20-50 кГц. Для домашних мастеров это не стало преградой, в качестве такого устройства они стали успешно применять сварочный инвертор или даже простую недорогую бытовую индукционную плиту.

Схема

Теплотехническая схема работы такого агрегата не является сложной: источник тока инвертор, сосуд для нагрева воды с патрубками на вход и выход циркуляционного теплоносителя и трубной системы с приборами отопления.

Для защиты от перегрева устанавливается термодатчики и терморегуляторы, которые передают электрический сигнал на отключающий автомат по току.

Электрическая схема функционирования индукционного устройства более сложная, самостоятельно ее можно выполнять, только если исполнитель обладает соответствующими инженерными знаниями. В противном случае электросхему лучше взять из интернета.

Материалы для работы

Для создания индукционного агрегата своими силами понадобится:

1. Полипропиленовая труба Ф 50 мм из полипропилена.
2. По 2 муфты и переходников с Ф 50 мм на диаметр, который соответствует трубам отопления.
3. Паяльник для сварки пластиковых труб.
4. Мелкоячеистая сетка из стекловолокна или металла.
5. Проволока нержавеющая Ф 7 мм.
6. Сварочный инвертор с током не мене 15 А, имеющего плавную регулировку нагрузки.
7. Медный провод (эмаль), 2 мм2 из расчета 1 мм2 мм на 8 А.
8. Провод изолированный с клеммной колодкой для включения обмотки к инверторному устройству.
9. Тройник для включения аварийного сброса и 2 шаровидных вентиля.
10. Полоски текстолита для закрепления обмоточной проволоки.
11. Эпоксидный клей для изолирования обмотки.
12. Корпус устройства, можно выполнить самому из токонепроводящего материала.

Процесс изготовления

Пошаговая инструкция индукционного котла своими руками:

1. На пластиковую трубку 50 мм эпоксидкой закрепил 4 текстолитовые полоски 10 мм, отойдя от края конструкции на 100 мм и намотал на них тороидальную обмотку для уменьшения ЭМ поля.
2. Крайние витки закрепил в пазы трубы.
3. Намотал 80 витков проволоки с интервалом 0,5 мм.
4. Внутрь трубки вставил нержавеющую сетку и утрамбовал пространство кусочками нержавеющей проволоки, которые будут греться вихревым током.
5. Закрыл нагреватели с другой стороны такой же сеткой.
6. Установил на концах трубы переходники и арматуру, для того чтобы связать котел систему отопления, а на выходе из котла установил предохранительно-сбросной клапан.
7. Обработал обмотку эпоксидным клеем для электроизоляции.
8. Прикрепил выводы зажимными клеммами.
9. Второй конец провода через клеммы подключил к инвертору.
10. Установил котел в шкаф, зафиксировав его на кронштейнах из токонепроводящего материала.

Перед тем как приступить к изготовлению самодельных котлов отопления для частного дома, нужно помнить, что они являются объектами повышенной опасности, поэтому при производстве потребуется тщательно выполнить все нормы безопасности и технологические нормативы.