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.
Схема индукционного котла. Фото: oboiman.ru
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:
- Полипропиленовая труба Ф 50 мм из полипропилена.
- По 2 муфты и переходников с Ф 50 мм на диаметр, который соответствует трубам отопления.
- Паяльник для сварки пластиковых труб.
- Мелкоячеистая сетка из стекловолокна или металла.
- Проволока нержавеющая Ф 7 мм.
- Сварочный инвертор с током не мене 15 А, имеющего плавную регулировку нагрузки.
- Медный провод (эмаль), 2 мм2 из расчета 1 мм2 мм на 8 А.
- Провод изолированный с клеммной колодкой для включения обмотки к инверторному устройству.
- Тройник для включения аварийного сброса и 2 шаровидных вентиля.
- Полоски текстолита для закрепления обмоточной проволоки.
- Эпоксидный клей для изолирования обмотки.
- Корпус устройства, можно выполнить самому из токонепроводящего материала.
Процесс изготовления
Пошаговая инструкция индукционного котла своими руками:
- 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.
- Крайние витки закрепил в пазы трубы.
- Намотал 80 витков проволоки с интервалом 0,5 мм.
- Внутрь трубки вставил нержавеющую сетку и утрамбовал пространство кусочками нержавеющей проволоки, которые будут греться вихревым током.
- Закрыл нагреватели с другой стороны такой же сеткой.
- Установил на концах трубы переходники и арматуру, для того чтобы связать котел систему отопления, а на выходе из котла установил предохранительно-сбросной клапан.
- Обработал обмотку эпоксидным клеем для электроизоляции.
- Прикрепил выводы зажимными клеммами.
- Второй конец провода через клеммы подключил к инвертору.
- 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.
Виды водяного газового котла для отопления частного дома
Принцип работы газовых котлов отопления заключается в следующем: образующееся за счёт сгорания газа тепло передаётся жидкости, которая затем перемещается по отопительной системе, нагревая помещение. Есть отличия в устройстве разных видов газовых котлов.
Настенный
К основным частям относятся:
- Горелка — прямоугольная конструкция с расположенными в определённом порядке отверстиями, через которые подаётся газ от форсунок снизу.
- Камера сгорания.
- Теплообменник — один или два. Схема с двумя агрегатами предполагает монтаж первичного устройства в виде медных труб с пластинчатым оребрением над горелкой. Это позволяет передавать тепло газового пламени непосредственно теплоносителю с максимальной эффективностью.
- Вторичный теплообменник обычно выполняется в виде набора тонких металлических пластин, проходя через которые проточная вода нагревается от горячего теплоносителя.
- Газовый клапан, управляемый системой автоматики, регулирует степень подачи топлива.
- Подающий и обратный трубопроводы отопления.
- Мембранный бак.
- Электроблок.
- Вентилятор помогает уходить углекислому газу из агрегата через дымоход.
- Циркуляционный насос.
- Система автоматики — набор датчиков, анализирующих состояние узлов и мест подключения к входным и выходным трассам, и исполнительного устройства, вырабатывающего необходимые сигналы управления.
Напольный
Отличается от настенного способом крепления, а также, поскольку его вес ограничен, производители оснащают его чугунным теплообменником, который является более качественным и надёжным.
Напольные модели — одноконтурные агрегаты с открытой камерой сгорания, в которых минимум различной автоматики и приборов регулирования.
- Горелка.
- Камера сгорания.
- Теплообменник.
- Расширительный бак — в него отводятся излишки жидкости.
- Газовый клапан.
- Электроблок.
- Вентилятор.
- Пластинчатый теплообменник.
- Насос.
- Система автоматики.
Из баллона
- Основой конструкции служит газовый баллон на 50 л (обогревает помещение до 70 кв. м). В баллон погружается поршень с нижней насадкой.
- Насадка представляет собой полую трубу, через которую поступает воздух для горения.
- В нижней части поршня приварен «блин» чуть меньшего диаметра, чем баллон. Приваренные к нему дугообразные лопасти создают вихревой поток над тлеющим топливом.
- Дымоходная труба.
- Верхняя часть баллона после установки на ней ручек используется как крышка.
- Насос обеспечивает принудительную циркуляцию.
Фото 1. Газовый котел, изготовленный из баллона. Прибор подсоединен к водяному контуру отопления.
Советы по изготовлению ТТ-котла своими руками
Для сборки надежного аппарата нужны качественные материалы. Недопустимо пренебрежение техникой безопасности. В работе надо придерживаться плана, следовать инструкциям и чертежу.
Лучшие материалы
Для изготовления топочной камеры котла лучше всего подойдет труба из легированной жаропрочной стали. Это позволит использовать в качестве расходного материала не только дрова, но и другие ресурсы: уголь, опилки, торф.
Для изготовления котла можно использовать трубу из стали.
Корпус лучше сваривать из листовой нержавеющей стали диаметром 5 мм.
Использование газовых баллонов – оправдано ли
Один из способов создания агрегата на твердом топливе – изготовление устройства на основе баллонов от бытового газа, отработавших свой ресурс. Но такая конструкция имеет недостатки.
Без того небольшой объем баллона становится еще меньше после создания зольника и срезания верхней крышки. Загрузку горючего материала придется производить каждые 4-5 часов.
Пробный запуск
После сборки самодельного котла не надо сразу устанавливать его на то место, где планируется его постоянная эксплуатация. Первая растопка должна происходить на улице. Можно соорудить временный дымоход из подручных материалов.
Герметизация элементов
Дверца зольника и другие технологические окна в устройстве не должны пропускать воздух в момент работы агрегата. Для этого необходимо произвести герметизацию прилегающих поверхностей, уложив по периметру асбестовый шнур.
Изготовление шахтного агрегата – порядок действий
Первый этап работ – сборка корпуса КДГ из заготовок толщиной 4 мм. Сначала к днищу самодельной конструкции привариваются боковые стенки, проемы для дверок и крышка свода. Внутри получившейся топки монтируются уголки. На них устанавливаются колосники. Готовое сооружение проваривается по всем имеющимся швам. Оно должно быть герметичным.
Вторая стадия – установка водяного контура (от корпуса он отдаляется на 2 см), собираемого из 3-миллиметровых заготовок, и приваривание к боковым стенкам кусков стальных полосок. Последние необходимы для прикрепления к ним обшивочных листов
Важно! Рубашка не охватывает зольную камеру. Она начинается на уровне колосников
Третий шаг – установка в котловой бак (в верхнюю часть) жаровых труб. Они монтируются в проемы, которые требуется сделать во фронтальной и задней стенках. Концы трубных изделий герметично провариваются. Затем из уголков изготавливаются колосники в виде решетки и дверцы. К последним изнутри прикрепляются два ряда стальной полосы, между которыми размещается уплотнитель притвора – шнур из асбеста. Колосники дополнительно выполняют функцию рассеивателя воздуха, направляемого в зольник вентилятором.
В стенки бака врезаются специальные приспособления – штуцеры. Они дают возможность выполнить подключение обратного и подающего трубопроводов. Ставится воздушный канал (на него сразу монтируют фланец для фиксации вентилятора) и патрубок дымоотводящего тракта. Воздуховод вводится в зольный отсек сзади (примерно посередине).
К корпусу привариваются закладные элементы для установки обшивки КДГ и дверные петли. Самодельный агрегат отделывается сверху и со всех боков утеплителем. Его крепление осуществляется шнуром. Выполняется прикручивание саморезами металлических листов к теплоизолятору и монтаж дверок.
Финал работ – подключение сверху котла модуля управления, монтаж вентилятора на фланце трубы для воздуха, температурного датчика под утеплитель на задней стенке. Установка продолжительного горения готова к использованию.
Монтаж
Установка котла на деревянный пол возможна своими руками без помощи специалиста. Для проведения работ нет необходимости получать специальное разрешение у соответствующих органов. Нужно подготовить специальное, хорошо вентилированное топочное помещение. Его оборудуют согласно требованиям по пожарной безопасности.
Существует ряд требований относительно устройства топки:
- в помещении необходимо установить окно для проветривания;
- установка инженерных коммуникаций (вентиляция, система водоснабжения, канализация).
Площадь остекления зависит от объёма помещения: не менее 0,03 м2 на каждый 1 м3 объёма топочной.
Фундамент
Особенное внимание необходимо обратить на фундамент для котла в бревенчатом доме. При установке напольного агрегата с мощностью до 50 кВт в качестве основания можно использовать цементно-песчаную стяжку, но при монтаже более мощных установок этого будет недостаточно
Понадобится отдельный бетонный фундамент, который будет выступать на 25–30 см от габаритов котельной установки.
При монтаже агрегата предъявляются определённые требования относительно материала пола. Оборудование нельзя устанавливать на горючее деревянное основание. Если нет возможности залить бетонный фундамент, то котёл в брусовом доме устанавливают на подиум из огнеупорного кирпича, листа металла или асбеста. Основание должно выступать от габаритов котла минимум на 15 см с каждой стороны и на 20 см в части топки.
Вентиляция
Повысить эффективность котельной установки, обеспечить нужный уровень горения топлива позволяет правильное устройство приточной вентиляции. Параметры инженерной коммуникации рассчитывают по размерам топочной и мощности установленного оборудования.
Для нормальной работы небольшого котла с мощностью до 35 кВт достаточно пробить небольшое отверстие с сечением 30 × 30 см на противоположной от котла стене в нижнем уровне для обеспечения потоками свежего воздуха. Оборудуют и вытяжное отверстие с сечением 40 × 40 см на расстоянии 30 см от уровня потолка в противоположной части комнаты.
Дымоход
Любое отопительное оборудование, в котором происходит сжигание топлива, должно оснащаться дымоходом. Местоположение этого канала указывается на этапе составления проекта здания. Если дымоход не предусмотрен проектной документацией, его делают самостоятельно из кирпича или специального материала.
Современным вариантом дымохода считаются утеплённые сэндвич-модули, которые выполнены из нержавеющей стали и утеплителя (минеральной ваты). Шахту для отвода отработанных газов собирают из деталей необходимого диаметра. Стандартная высота составляющих 1 м. Существуют определённые требования к дымоходу твердотопливного котла:
- постоянное сечение на всей протяженности трубы;
- диаметр шахты для бытовых моделей в пределах 15–20 см;
- отсутствие наклонов или изгибов;
- запрещено стыкование сэндвич-модулей в пределах плиты перекрытия.
При необходимости можно сместить дымоход, но не более чем на 1 м от стандартного положения. Чтобы предотвратить возможность возгорания кровельных материалов или других строительных конструкций, дымоходы оборудуют искроуловителями.
Подключение агрегата к системе отопления
После установки котла, подготовки вентиляционной системы и устройства дымохода приступают к обвязке отопительного агрегата
Необходимо соблюдать одно важное правило: на теплообменник работающей установки ни в коем случае не должна попадать холодная вода. Через перепад температур на стенках камеры сгорания образуется конденсат, на который оседает сажа и превращается в вязкие устойчивые скопления
Липкий налёт плохо счищается и снижает КПД установленного оборудования.
Уменьшить выделение конденсата помогает стандартная обвязка с трехходовым клапаном и байпасом. Схему настраивают на температуру теплоносителя в пределах +50–55 °С. В результате нагревания вода перемещается по контуру отопительной системы, пока не прогреется до указанных параметров. После этого включается трехходовой клапан, который подмешивает остывшую жидкость с обратки системы отопления.
Во время проведения обвязки твердотопливного котла необходимо отталкиваться от требований производителя, которые изложены в инструкции к конкретной модели агрегата
Важно правильно подсоединить горелку к блоку управления. В европейских моделях отопительного оборудования часто присутствует система противопожарной защиты
Механизм подключается к центральному водопроводу.
Чертеж самодельного котла на твердом топливе: как правильно изготовить
Тем, кто решил самостоятельно собрать котлоагрегат, следует заранее продумать его компоновку и составить рабочие чертежи всех деталей, которые будут участвовать в сборке. Если нет возможности или времени на составление эскизного проекта, можно воспользоваться готовыми наработками, которые выложены в открытый доступ в интернет мастерами, занимающимися изготовлением котлоагрегатов. Но компоновка оборудования может отличаться от требуемой, и в структуру отопителя всё равно придётся вносить изменения.
Твердотопливные котлы длительного горения с водяным контуром для дома — лучшая разновидность для организации экономного и малозатратного обогрева дома. В общем случае агрегат состоит из:
- топки;
- проёма для загрузки топлива;
- зольника;
- системы воздуховодов;
- дымохода;
- дверок топки и зольника;
- водяного теплообменника;
- элементов системы управления;
- подводящего и отводящего патрубков.
Один из лучших вариантов изготовления котла — сделать его корпус из стальной трубы или обечайки газового баллона либо воздушного ресивера. Для этого подбирают детали нескольких типоразмеров, чтобы они вставлялись одна в другую. Зазор между стенками должен находиться в пределах 4-6 см. Меньшее расстояние приведёт к тому, что вода будет быстро нагреваться и вскипать. Процесс парообразования будет сопровождаться повышенным шумом. Увеличивать расстояние нерационально: одновременно с этим растет материалоёмкость, вес агрегата и количество воды, которую также надо прогреть.
Для обеспечения безаварийной работы котлоагрегата, на него устанавливают приборы безопасности и элементы автоматизации или управления. В первую очередь отопительный контур оснащают расширительным баком для компенсации температурного расширения воды. На выходе устанавливают «группу безопасности» — манометр, предохранительный клапан и воздухоотводчик. Дополнительно необходимо предусмотреть монтажное место для размещения термометра.
Виды отопительных котлов
В первую очередь необходимо определиться, какой котел нужен для вашего дома. Это будет зависеть от того топлива, которое будет использовано для растопки. Отсюда и классификация:
- газовые;
- электрические;
- твердотопливные;
- жидкотопливные.
Электрические
Любой из этих котлов можно изготовить своими руками. Самый простой из них – электрический. По сути, это бак, в который вмонтирован ТЭН. Из бака еще выходят два патрубка, соединяемые с контурами подачи и обратки. Нет ни дымохода, ни камеры сгорания, все просто.
Электрические котлы всем хороши, но есть у них два недостатка. Первый: электроэнергия – самое дорогое топливо. Второй: при падении напряжения в сети (а это случается с завидным постоянством) котел перестает работать корректно. Снижается его мощность, падает температура теплоносителя.
Газовые
Конструкции остальных видов более сложные. И они все практически схожи между собой с некоторыми отличиями. Что касается газового котла, то для его установки потребуется разрешение газовой службы.
Представители этой организации могут такой отопительный агрегат не принять к установке. В первую очередь потребуют провести его опрессовку в своей лаборатории.
Котлы на жидком топливе
Эксплуатация этого варианта связана с большими трудностями. Во-первых, придется строить отдельно стоящий склад около дома, где будет храниться топливо. В нем все должно соответствовать требованиям пожарной безопасности.
Во-вторых, от склада до котельной придется тянуть трубопровод. Его обязательно утепляют. В-третьих, в котле этого типа устанавливается специальная горелка, которую надо отрегулировать. Сделать это не так просто в плане настройки.
Твердотопливные
Именно этот вид котлов сегодня своими руками чаще всего производят домашние мастера. Для небольших дач и коттеджей это оптимальный вариант. Тем более дрова на сегодняшний день самый дешевый вид топлива.
О том, как сделать котел, работающий на твердых видах топлива, для отопления дома и будем говорить ниже.
Твердотопливные котлы
Несмотря на все недостатки, твердотопливные котлы для отопления частного дома используются в большинстве случаев. Наверно, во многом это благодаря привычке и традициям, но факт остается фактом — котлов на твердом топливе в нашей стане установлено больше чем всех других.
Твердотопливные котлы работают в основном на дровах и на угле
В основном для отопления используют два вида твердого топлива — дрова и уголь. Что проще достать и дешевле купить, тем в основном и топят. А котлы — под уголь и дрова надо использовать разные: в дровяных твердотопливных котлах загрузочную камеру делают большего объема — чтобы можно было заложить больше дров. В угольных ТТ котлах топку делают меньше по размеру, но с более толстыми стенками: температура горения очень высокая.
Плюсы и минусы
К достоинствам данных агрегатов можно отнести:
- Недорогое (относительно) отопление.
- Простая и надежная конструкция котлов.
- Есть энергонезависимые модели, которые работают без электричества.
Недостатки серьезные:
- Циклический режим работы. В доме то жарко, то холодно. Для нивелирования этого недостатка в системе устанавливают теплоаккумулятор — большую емкость с водой. В ней на фазе активного горения запасается тепло, а потом, когда закладка топлива прогорит, запасенное тепло расходуется на поддержание нормальной температуры.
- Необходимость регулярного обслуживания. Дрова и уголь надо закладывать, разжигать, затем регулировать интенсивность горения. После прогорания топку надо вычистить и запустить процесс по-новой. Очень хлопотно.
Принцип работы обычного твердотопливного котла - Невозможность оставить дом на длительное время. Из-за цикличности работы необходимо присутствие человека: надо топливо подкидывать, иначе система при длительном простое может замерзнуть.
- Процесс закладки топлива и чистки котла довольно грязное занятие. При выборе места установки это стоит учитывать: ставить котел надо максимально близко к входной двери, чтобы не носить грязь через все помещение.
Если говорить в общем, то использование твердотопливного котла для отопления частного дома — неудобное решение. Хоть закупка топлива, как правило, обходится относительно недорого, но если посчитать еще затраты времени, то не так уж и дешево выходит.
Котлы длительного горения
Чтобы увеличить промежуток между закладками топлива были разработаны котлы длительного горения. В них используются две технологии:
- Пиролиз. Пиролизные твердотопливные котлы имеют две или три камеры сгорания. Закладка топлива в них горит при недостатке кислорода. При таком режиме образуется большое количество дымовых газов, большая часть которых горючи. Причем при горении они выделяют тепла намного больше, чем дрова или тот же уголь. Эти газы попадают во вторую камеру, куда через специальные отверстия подается воздух. Смешиваясь с ним, горючие газы воспламеняются, выделяя дополнительную порцию тепла.
Принцип работы пиролизного котла - Режим верхнего горения. В традиционных твердотопливных котлах огонь распространяется снизу-вверх. Из-за этого горит большая часть закладки, топливо прогорает быстро. Во время активного горения часто происходит перегрев системы и дома, что очень некомфортно. При использовании верхнего горения огонь разжигается только в верхней части закладки. Одновременно горит только небольшая часть дров, что выравнивает тепловой режим и увеличивает срок горения закладки.
Котел с верхним горением
Насколько эффективны эти технологии? Довольно эффективны. В зависимости от конструкции одна закладка дров может гореть от 6-8 до 24 часов, а угля — от 10-12 часов до нескольких суток. Но для получения такого результата необходимо использование топлива высокого качества. И дрова и уголь должны быть сухими. Это — основное требование. При использовании влажного топлива котел даже может не выйти на режим тления, то есть, греть он не начнет. Если у вас есть дровник с двух-трех годичным запасом дров или обширный сарай, в котором храниться уголь, котел длительного горения для отопления частного дома — хороший выбор. Лучше, чем обычный.
