Самодельные котлы отопления: принципы конструирования и примеры схем

В статье мы разберемся, как может быть устроен самодельный отопительный котел, и приведем несколько примеров работающих конструкций.  

Общие принципы

Все самодельные отопительные котлы для дома основаны на общем принципе: сгорающее топливо отдает свое тепло теплообменнику, который, в свою очередь, нагревает теплоноситель — в большинстве случаев обычную воду.

Внешний вид и схема работы определяются доступностью материалов и тем, какой вид топлива у вас дешевле.

На эффективность работы котла влияют два основных фактора:

• Конструкция теплообменника. Чем больше площадь теплового контакта топки и емкости с теплоносителем, тем больше тепла в единицу времени передается то сгорающего топлива воде.
• Полнота сгорания топлива. Если при недостаточном притоке кислорода вместе с продуктами горения улетучиваются пиролизный газ, который может отдать много тепла при сгорании, или пары жидкого топлива — очевидно, конструкция нуждается в доработке.

Обратите внимание: практическое следствие первого пункта — температура продуктов сгорания должна быть минимальной.
Чем она ниже, тем выше КПД котла. Кроме того, низкая температура в дымоходе означает его долговечность и безопасность эксплуатации котла в целом.
Лучшие самодельные твердотопливные котлы имеют температуру на выходе не больше 120-150 градусов.

Реализация

Понятно, что на конструкцию сделанного своими руками котла отопления любого типа накладывает отпечаток два фактора:

1. Доступность материалов. Жаростойкие сорта нержавеющей стали, понятное дело, куда долговечнее, чем обычный стальной лист. Однако применяется обычно именно последний — просто потому, что его куда легче купить, да и стоит он куда дешевле.
2. Возможность обработки. Литую печь из чугуна произвольной конструкции просто не создать в гараже или подвале — необходимое для этого оборудование будет, вежливо говоря, дороже, чем готовая чугунная печь.

Решения могут быть самыми неожиданными — фантазии есть где разгуляться.

Именно поэтому традиционный материал — листовая сталь толщиной до 5 миллиметров, традиционные способы ее обработки — резка болгаркой или газовым резаком и электросварка.

Конструкция котла зависит, понятное дело, от типа применяемого топлива.

Кроме того, на нее накладывает отпечаток способ циркуляции теплоносителя в контуре:

• Для того, чтобы нагрев воды обеспечил циркуляцию за счет естественной конвекции, нужна большая высота водяного бака и больший диаметр как патрубков, так и самих контуров отопления — и подачи, и обратки.
  Чем ниже диаметр — тем больше сопротивление движению воды и тем ниже шансы получения приемлемой скорости циркуляции без циркуляционного насоса.
• Наличие насоса позволяет обойтись меньшим диаметром труб и меньшей высотой бака.
  Однако здесь нас поджидает ловушка: если при греющем котле подача электричества прекратится и циркуляция остановится, велики шансы получить разорванный паром котел.

Отсюда общие для всех типов котлов рекомендации:

1. И патрубки, которыми оснащается отопительный котел, и сами контуры отопления лучше выполнить трубой диаметром не меньше 1 1/4 дюйма (32 мм).

Диаметр трубы на выходе из теплообменника — 32 мм.

2. Поскольку при остановке циркуляционного насоса скорость циркуляции воды замедлится, ее температура будет расти.

Раз так — лучше выполнить контур отопления не из металлопластика или тем более полипропилена с их ограниченной устойчивостью к высоким температурам, а из оцинковки с герметизацией резьб льном с суриком или краской.

Дровяной котел

Самодельный котел отопления на дровах в самом простом варианте представляет собой два цилиндра разного диаметра, помещенные друг в друга. Во внутреннем — топка, внешний — бак для воды. Для уменьшения объема сварочных работ берется готовая толстостенная труба большого диаметра.

Разумеется, возможны разнообразные комбинации форм и размеров в зависимости от имеющихся в вашем распоряжении материалов. Можно, к примеру, сваренную из листа прямоугольную топку поместить внутрь цилиндрического водяного бака; можно и поместить в топку змеевик или теплообменник в виде ряда поперечных или продольных труб.

Этот самодельный дровяной котел отопления сделан из толстостенной трубы большого диаметра и помещенного внутрь нее прямоугольного топливника. Пространство между ними заполнено водой.

Огромное достоинство таких котлов — универсальность. Дровяной — не совсем точное название; правильнее будет сказать, что они работают на твердом топливе. В топку с равным успехом можно закладывать и дрова, и пеллеты, и брикеты сухого торфа, и уголь.

Кроме того, самодельный твердотопливный котел прост в изготовлении. Однако оборотная сторона этой простоты — довольно низкий КПД. Заметный выигрыш в этом плане имеет следующая схема.

Пиролизный котел

При температуре от 200 до 800 градусов и недостатке кислорода дерево разлагается с выделением тепла на древесный кокс и пиролизный газ. Затем к горячему пиролизному газу достаточно подмешать воздух, чтобы заставить его воспламениться — тоже с выделением большого количества тепла.

В результате:

• КПД становится выше и достигает в лучших котлах 92%.
• Котел на одной закладке дров может работать до 12 часов против 4 у традиционных котлов.
• Топливо сгорает с минимальным количеством твердого остатка.
• Горение газа легко регулировать автоматически. В результате степень автоматизации работы котла  для отопления частного дома мало отличается от электрических и газовых моделей.
• Оборотная сторона использования раздельного сгорания твердой и газообразной фракций — требования к низкой влажности дров. При влажности выше 30% пиролизный газ с большим количеством водяных паров плохо горит.
• Большая часть самодельных котлов работает только на дровах, обеспечивающих более низкую по сравнению с углем температуру сгорания.
• Цена материалов для пиролизного котла будет куда выше, чем у традиционного твердотопливного котла с одной топкой. Однако он окупится в ближайшие три-четыре отопительных сезона.

Возможные конструкции и чертежи самодельных котлов отопления легко найти в интернете и модифицировать, исходя из имеющихся материалов.

Котел на отработанном масле

Любопытна конструкция котла на отработке, испаряющего масло перед его сгоранием. После розжига, когда котел выходит на рабочую температуру, капающее в раскаленный поддон масло мгновенно превращается в горючие газы, которые при сгорании нагревают теплообменник.

Схема корпуса котла этого типа с указанием размеров.

В качестве топлива без какой-либо модификации может использоваться и солярка.

Электрический котел

Самодельный электрокотел для отопления конструктивно наиболее прост. ТЭН помещается внутрь трубы, которая ставится вертикально. Снизу подводится патрубок с обратного трубопровода, сверху подключается подача — и, в общем-то, котел готов.

Как всегда, есть нюансы.

• Электрокотлы при текущих ценах на электричество — наиболее дорогой вид отопления (см. также настенные электроконвекторы отопления).
• Инструкция по технике электрической безопасности запрещает подключать котлы мощностью свыше 7 КВт к 220 вольтам. А 380 есть далеко не везде.

Простейший электрокотел: корпус из трубы, один ТЭН и естественная циркуляция теплоносителя.

Особняком стоят индукционные котлы. Самодельный индукционный котел отопления в самом простом варианте представляет собой толстостенную пластиковую трубу, вокруг которой намотана сотня витков эмалированного провода, подсоединенного к сварочному инвертору с током на выходе около 15 ампер.

Внутрь помещаются те элементы, которые будут нагреваться вихревыми токами — рубленный стальной пруток или обрезки толстой проволоки.

Затем снизу подключается обратный  трубопровод, сверху подающий, контур заполняется водой — и можно подавать питание. Циркуляционный насос в данном случае не нужен, конвекция нагретой воды обеспечит циркуляцию.

Внимание: пробные включения без теплоносителя за несколько секунд расплавят пластик.

На фото наглядно демонстрируется электромагнитная индукция. Стальной сердечник нагревается вихревыми токами.

Заключение

Дополнительную информацию о самодельных котлах отопления вы найдете в видео в конце статьи. А если вас интересуют альтернативные источники энергии, то см. солнечное отопление. Успехов в творчестве!