Пеллетный котел: сборка своими руками, установка, чертежи, принцип работы и устройство

Как изготовить пеллетный котел своими руками

Устройство и принцип работы пеллетных котлов

Чтобы смонтировать самостоятельно подобную твердотопливную установку, нужно будет хорошо потрудиться, а для начала разобраться, как она работает и из чего состоит. Сердцем пеллетного агрегата является горелочное устройство, что выполняет практически все основные функции и связано с контроллером котла, действуя по его командам. Горелки, предназначенные для сжигания пеллет, бывают двух типов:

• ретортные;
• факельные.

Разница между ними заключается в следующем. Ретортная пеллетная горелка представляет собой чашу (реторту), наполняемую снизу топливом посредством шнека, а воздух в зону горения подается вентилятором через отверстия, расположенные по бокам чаши. При работе столб пламени направлен вверх, что должна учитывать конструкция котла.Факельное горелочное устройство – это труба, она же – камера сгорания, где с одного торца происходит шнековая подача пеллет, а из другого выходит мощный факел пламени, направленный горизонтально. Это достигается нагнетанием воздуха в камеру с той же стороны, что и топлива.

Примечание. Горелки факельного типа применяются чаще ретортных, так как у последних случаются проблемы с подачей пеллет низкого качества. Для сборки котельной установки своими руками также предпочтительнее использование факельного горелочного устройства, ниже мы обоснуем почему.

В дальнейшем мы будем рассматривать работу агрегата с факельной горелкой, поскольку для нашей цели данная конструкция подходит лучше. Итак, камера сгорания в виде трубы находится внутри котла, а наружная часть горелки состоит из корпуса с подающим шнеком и вентилятором для нагнетания воздуха. Для функционирования электрического розжига и поддержания пламени в конструкцию также входит плата управления, фотодатчик и элемент накаливания. В верхней части корпуса находится патрубок топливоподачи.

Процесс происходит так: по команде контроллера шнек подает в камеру небольшое количество пеллет и останавливается. Включается элемент накаливания и одновременно с ним вентилятор, вызывая возгорание топлива. Появление устойчивого пламени фиксирует фотодатчик, и извещает об этом блок управления, а тот выключает элемент накаливания. Дальше начинается работа в обычном режиме, шнековый конвейер возобновляет подачу, а вентилятор нагнетает требуемое количество воздуха. По команде того же контроллера в горелку через патрубок насыпаются пеллеты, перемещаемые туда из загрузочного бункера внешним шнековым конвейером.

Примечание. Многие производители используют топливный бункер, закрепленный прямо над патрубком горелки, что позволяет пеллетам самостоятельно ссыпаться в него без дополнительного конвейера.

Теперь стоит рассмотреть устройство пеллетного котла в целом. Конструкция корпуса агрегата типична для всех твердотопливных установок, она представляет собой внутреннюю камеру из стали либо чугуна, заключенную во внешний кожух, заполненный водой, — водяную рубашку. Для отбора теплоты у дымовых газов конструкцией может быть предусмотрено 2 типа теплообменников:

• жаротрубный;
• водотрубный.

В водотрубном теплообменнике теплоноситель протекает через трубы, омываемые продуктами горения и передающие ему свое тепло. Но такое устройство нечасто встречается в твердотопливных котлах, обычно в них все наоборот: дымовые газы проходят сквозь трубы, отдавая энергию горения водяной рубашке, это и есть жаротрубный теплообменник. Чтобы работа котла была эффективной, теплообменник делается двух – или трехходовым. Это значит, что дымовые газы, проходя по жаровым трубам, дважды или трижды меняют свое направление на противоположное, делая 2 или 3 хода. Это позволяет отдать им максимум тепла водяной рубашке, а на выходе в дымоход получить температуру не более 150 ºС.

Рабочий процесс происходит так: горелка сжигает топливо и нагревает стенки камеры, а те прогревают теплоноситель. В свою очередь, продукты горения под воздействием естественной тяги и работы вентилятора проходят сквозь жаровые трубы, также отдавая теплоту водяной рубашке, и выбрасываются в дымоход. Интенсивность горения управляется контроллером по сигналу датчика температуры, погруженного в теплоноситель на выходе из агрегата. В том и заключается принцип работы пеллетных котлов, чтобы автоматически регулировать процесс сжигания и по необходимости увеличивать или уменьшать подачу топлива и воздуха в горелку.

Сбои в работе и их устранение

Чтобы обеспечить беспроблемное функционирование пеллетного котла, необходимо в первую очередь правильно расположить и установить отопительное оборудование. Площадь под установку должна быть прочной, способной выдерживать не только массу самого оборудования, но и вес бункера, наполненного пеллетами.

Стены и пол в обязательном порядке изолируются негорючими материалами. Монтаж вентиляции и дымоотвода осуществляется только из негорючих, долговечных и качественных материалов.

Известно несколько относительно простых сбоев в работе пеллетного оборудования, которые вполне могут быть устранены самостоятельно:

• повышенный уровень расхода топлива может быть вызван некачественными пеллетами, или резким понижением температурных показателей на улице;
• появление искрения из дымоотводной трубы чаще всего бывает спровоцировано засорением зольников продуктами сгорания;
• появление дыма и хлопков при открывании дверцы отопительного котла, как правило, является результатом засорения жаровых и дымоходных труб;
• недостаточный прогрев помещения отмечается при неправильном выборе мощности котла, недостаточном количестве радиаторов отопления или при наличии в системе воздушной пробки.

Как показывает практика, самые сложные узлы и элементы целесообразно приобретать в уже готовом виде. Горелка, «колосовик», печные дверцы, датчики и программаторы, вентилятор и электрический двигатель заводской сборки всегда более предпочтительны, чем оборудование, собранное своими руками.

Разновидности топливных пеллет

Пеллеты – это прессованная биомасса, которая обладает определенной энергетической ценностью. Наиболее востребованы сегодня – древесные пеллеты. Они имеют ряд преимуществ над обычными дровами.

Пеллеты решают проблему утилизации древесных отходов, являясь, к тому же, экологически чистым топливом.

Помимо древесных, существуют такие виды пеллет:

• растительные гранулы (прессованная шелуха подсолнечника, соломы и т. д.);
• торфяные гранулы;
• прессованный уголь;
• твердые бытовые отходы.

Древесные топливные гранулы заслужили первое место в рейтинге пеллет, благодаря ряду достоинств:

• снижение уровня загрязнения окружающей среды углекислым газом;
• уменьшение количества выделения диоксида серы;
• риск возникновения пожара из-за пролива топлива сведен к нулю;
• большая отдача тепла по сравнению с досками, щепками или корой;
• компактность в хранении;
• возможность расположения гранул рядом с любыми жилыми помещениями, в связи с отсутствием биологической активности пеллет;
• возможность изготовления древесных гранул своими руками.

Разнятся топливные пеллеты по своему назначению: топливо для промышленных целей менее качественно; гранулы для домашнего использования, в свою очередь, содержат меньшее количество коры и более низкий процент зольности.

Создание пеллетного котла своими руками

Выбирая источник тепла для своего дома, стоит обратить внимание на пеллетный котел. Уникальная конструкция позволяет обогревать дом в автоматическом режиме. Устройство работает на пеллетах – одном из гранулированных видов древесного топлива, состоящих из смеси торфа, остатков древесины, коры и иных отходов. При желании его всегда можно изготовить самостоятельно.

Петропелет.

Петропелет разрабатывался для установки на промышленный котёл “Купер” Новосибирского “ОООТеплодар”.Горелка просто навешивается вместо нижней дверки котла на имеющеся на котле петли. Поэтому перейти с дров на пелеты занимает не более 3 минут. 
   Пеллеты не дрова, просто так на воздухе не горят. Для их горения необходим наддув, и условия наддува зависят от конкретного котла и других факторов. Поэтому Петропелет состоит из собственно жаровни, системы наддува и системы розжига.Также на горелке имеится  датчик горения.

Наддув.
Для наддува я использовал вентиллятор от печки ВАЗ-2110 или т.п. Цена вопроса 850р. По производительности он явно с “перебором”, поэтому питать его приходится от 2,5 до 5 вольт. При болших напряжениях он просто выдувает пеллеты из камеры сгорания. Конечно же со временем я планирую применить какой-нибудь вентиллятор меньшей производительности. 
Сразу оговорю, что вентилляторы типа “крыльчатка” не годятся. Только системы “беличье колесо” или их ещё называют “центробежные” или “улитка”.
Прошло время и я подобрал более подходящтй вентилятор. Купил на АлиЭксперте.

Как рассчитать мощность котла

Чтобы установить требуемую мощность котла, нужно знать размеры помещения, которое им будет обслуживаться, степень утеплённости дома и погодные особенности района.

Сложный теплотехнический расчёт можно заказать специалистам, а можно самостоятельно сделать примерные расчёты.

Для этого понадобится знать площадь дома.

• Для тёплых регионов берётся 0,8 кВт мощности на 10 м2.
• В средней полосе – 1,2–1,4 кВт на 10 м2.
• А в районах с морозными зимами – 1,5 – 2 кВт.

Если дом плохо утеплён, добавляют от 20 до 40 % мощности.

Например, для дома в 90 м2 принято устанавливать котёл мощностью 9 кВт, но если жильё расположено в северном районе, лучше выбрать котёл 13 – 18 кВт (90 х 1,5 или 90 х 2).

Преимущества гранул перед дровами

В предыдущем разделе мы обозначили некоторые достоинства пеллет. Теперь предлагаем выделить все их плюсы по сравнению с недорогим твердым топливом — дровами:

• благодаря высокой плотности и небольшой влажности удельная теплота сжигания гранул достигает 5 кВт/кг, в то время как высушенная древесина даст 4,5 кВт максимум;
• по тем же причинам КПД пеллетных котлов отопления составляет 80—85% против 75% у традиционных дровяных;
• мелкая структура и прочность гранул позволяют автоматизировать процесс подачи топлива и управления горением;
• поскольку производители не используют для изготовления гранул химических добавок, горючее по экологичности не уступает дереву;
• низкая зольность (у древесных изделий – 0,5—1%, у агропеллет – до 4%) дает возможность увеличить интервал между чистками теплогенераторов до 7 дней.

Важный момент. Дерево высыхает до влажности 15% в течение 2 лет, поэтому домовладельцы редко занимаются сушкой и топят свежесрубленными дровами. Реальная теплоотдача в этом случае составляет 2—2,5 кВт/кг с поправкой на КПД котла. Сколько при этом образуется золы и сажи, легко определить по ежедневной очистке агрегата.

Недостатки у пеллет тоже есть. Топливо стоит в 2,5—3 раза дороже свежесрубленных дров, настолько же выше цена автоматизированных теплогенераторов по сравнению с обычными ТТ-котлами. Львиная доля этой стоимости припадает на пеллетную горелку и электронный блок управления.

Покупать пеллеты нужно в запаянных мешках либо организовать в домашних условиях сухое место для хранения, например, закрытую емкость. В отличие от древесины, напитавшиеся влагой гранулы попросту рассыпаются в труху и для дальнейшего использования не годятся.

Схема котла на пеллетах ↑

Ниже представлена сборка котла в чертежах.

Пеллетная горелка с принудительным забором

Данной устройство является одним из лучших, если говорить о пожаробезопасности в доме. Представитель – пеллетная горелка Теплодар. Минусом является высокая стоимость горелок, достигающая 3000$. Горелка имеет несколько механизмов, обеспечивающих подачу пеллет внутрь. Один механизм задействует шнек, а другой – пневматическую систему. Безопасность изделия в том, канал проходит снизу (по нему перемещаются пеллеты). Пламя будет двигаться в обратном направлении, поэтому в бункер он не проберется.

Обратите внимание! Топливо подается порционно и не остается в канале, по которому двигаются. Еще одно преимущество в том, что конструкции с пневматической системой оборудуются большими бункерами

Их можно загружать 1 раз в месяц

Еще одно преимущество в том, что конструкции с пневматической системой оборудуются большими бункерами. Их можно загружать 1 раз в месяц.

Что касается шнековых подающих механизмов, то они имеют два основных узла. Первый – шнек. Он забирает пеллеты из бункера, высыпая их в другой механизм. Другой шнек поднимает их прямо в горелку. Даже так возгорание возможно, так как топливо остается по всей длине шнека. Для защиты инженерами создается еще один узел, подходящий из материала к горелке. Он плавится и самозатухает. Это своего рода предохранитель, отсекающий огонь.

Недостатком подобных механизмов является то, что они зависимы от электричества. Без него подача пеллет прекращается, а что еще хуже, отопительная система может пострадать. Подавать питание нужно на два электродвигателя. В случае когда электроэнергия стабильна и не пропадает, то можно докупить надув воздуха. С ним сгорание пеллет будет лучше, как и КПД.

Запуск и уход за котлом

Перед первым запуском конструкции потребуется пригласить специалиста, чтобы он проверил все элементы на соответствие требованиям безопасности. Самостоятельно проводить включение не рекомендуется.

Запуск осуществляется только после проверки агрегата на соответствие выбранной схеме. Должна быть проверена герметичность дымохода, бункера и самого котла. Перед стартом нужно удостовериться в том, что система отопления заполнена, а давление в ней соответствует параметрам, подходящим для работы. Все приборы и автоматика должны быть исправными.

Уход за агрегатом не сложный. По мере выгорания требуется подкладывать топливо, чистить печь от золы, а также контролировать работоспособность элементов автоматики. Отдельно потребуется проверять, как работает горелка и система поджига.

Обвязка пеллетного котла

На практике монтаж пеллетного котла мало чем отличается от установки других твердотопливных «собратьев». Тут основная задача – правильно разместить все оборудование вместе с устройствами топливоподачи. Помните, что между блоками агрегатов требуется соблюдать проходы шириной не менее 700 мм, а перед лицевой панелью агрегата должно быть пространство 2 м.

Если при розжиге любого твердотопливного котла после остановки внутрь подавать теплоноситель из системы отопления, то на внутренних стенках топки образуется токсичный конденсат вперемешку с золой и сажей. Чтобы не допустить этого процесса, со временем разрушающего металл, при монтаже используются схемы обвязки пеллетных котлов со смесительным узлом.

Здесь главную роль играет трехходовой клапан, чьей задачей является не допустить попадания в рубашку агрегата теплоносителя из системы до тех пор, пока он не прогреется. В это время вода, побуждаемая насосом, циркулирует по малому кругу из подающего трубопровода прямо в обратный через трехходовой клапан. Как только она достигнет установленной температуры, клапан начнет подмешивать в обратку воду из системы, в конце концов перекрыв движение по малому кругу. При этом обвязка котла, работающего на пеллетах, должна предусматривать установку насоса на обратном, а не подающем трубопроводе. Не следует забывать и о группе безопасности с предохранительным клапаном и манометром, которую нужно ставить на выходном патрубке отопителя.

Особенности пеллетного котла

Котёл твёрдотопливный пеллетный

Рассматриваемый агрегат является одной из модификаций обыкновенного твердотопливного котла, оптимизированной под работу с использованием специальных прессованных гранул в качестве топлива.

1. Применяемые гранулы являются очень бюджетным топливом, уступающим по этому показателю разве что магистральному газу.
2. Собрав пеллетный котел, вы сможете обеспечить экономичный и эффективный обогрев собственного дома.
3. Помимо этого, пеллетные котлы являются одним из наиболее безопасных видов отопительного оборудования для частного использования.

Как правильно загружать топливо

Топка и дымоход

На рисунке показана пустая топка. Как работает печь и как ей пользоваться?

В отличие от, к примеру, «бубафони», труба поддувала вставляется сразу в топку штырями вниз. Они должны упираться в днище, при этом поддувало располагается по центру.

• Начинается загрузка топлива.
• Топливо загружается до уровня дымохода.
• Опилки необходимо утрамбовывать.
• Чем лучше утрамбованы опилки, тем эффективнее работает печь, и это значительно сказывается на продолжительности работы.
• При этом по мере трамбовки и загрузки топлива поддувало необходимо слегка раскачивать в стороны, чтобы образовался небольшой зазор между поддувалом и утрамбованным топливом.
• В противном случае процесс разжигания значительно затянется.

Стоимость котла на опилках

Схема работы твердотопливного котла.

Отопление опилками довольно выгодно. Необходимо уточнить, что сама конструкция обычно имеет приличную стоимость, но в процессе эксплуатации она себя оправдывает. Ведь обогревать квартиру можно будет любым мусором, котел длительного горения переработает все. Постоянно искать топливо не придется, оно расходуется весьма экономно. Такой котел может согревать пространство вокруг себя около недели в зависимости от того, сколько сырья будет в него заложено. Конечно, выгоднее всего будет не покупать его в магазине, а сделать своими руками.

Если говорить о том, как долго может работать печь длительного горения нельзя не упомянуть котел Попова. Он имеет очень высокий коэффициент полезного действия, так как способен из 100 г опилок выработать 1кВТ энергии в час. Это довольно приличное количество тепла. На практике такая цифра вызывает множество споров. Некоторые владельцы таких отопительных приборов убежденно заявляют, что они не способны вырабатывать более 500 Вт в час. Верно это утверждение или нет, но на рынке котел длительного горения стоит очень дорого.
Как сделать своими руками котел длительного горения?
Теперь уже никто не сомневается что , работающий на опилках, очень выгодно использовать в хозяйстве. Сделать его своими руками не так сложно как кажется. Хотя необходимо хорошо понимать принципы его работы. Сырье, которое попадает в печь, должно быть хорошо утрамбованным, оно закладывается в несколько слоев. Чем прочнее оно будет утрамбовано, тем лучше, тем самым повысится кпд устройства. Ведь даже обычная печь может показать хорошие результаты, если использовать тщательно высушенные дрова (но сушить их придется не менее 2-х лет). Это слишком трудоемкий процесс, поэтому никто так не делает.

Самый простой самодельный котел на опилках внешне может напоминать привычную всем печку буржуйку. Но такая печь будет способна проработать добрую половину дня только с одной заправки. Использовать подобную конструкцию можно не только для отопления, но и для копчения мяса или рыбы.

Перед началом работы нужно подготовить все материалы:

Схема котла длительного горения.

• резервуар для сырья;
• листы стали толщиной 2-3 мм;
• листы стали толщиной 4-5 мм;
• сварочный аппарат;
• болгарка;
• кирпич;
• цементный раствор;
• прямоугольные трубы с профилем 60х40 мм;
• круглые трубы с диаметром 40 и 50 мм.

Первым делом нужно изготовить из стальных листов 2 цилиндра. Диаметр одного цилиндра должен быть немного побольше, чем у второго. Меньший цилиндр необходимо будет вставить в тот, что побольше, и сверху приделать крышку. Крышку тоже можно сделать своими руками из той же стали. Снизу обязательно приваривается дно. Толщина дна и крышки должна быть вдвое больше, чем у стенок резервуара (примерно 5 мм).

Трубы нужно подбирать так, чтобы они идеально входили друг в друга: тогда собирать конструкцию будет легче. Прямоугольные трубы будут находиться в вертикальном положении, а все остальные должны в них входить. Поэтому в прямоугольных трубах нужно сделать отверстия соответствующего диаметра. К котлу должны подсоединяться 2 трубы. Одна для вывода горячей воды, а вторая для холодной обработки. Поэтому в стенках котла также делаются отверстия диаметром 5 мм.

Теперь можно начинать приваривать трубы. Это нужно делать очень аккуратно, чтобы не оставалось никаких щелей. Трубы для воды должны быть приваренными в самую последнюю очередь. Открытые торцы труб хорошенько завариваются небольшими кусками стали.

Самодельный котел на опилках не должен пропускать воду или дым. Поэтому его необходимо проверить на герметичность. Это легко сделать при помощи обыкновенной воды. Ее просто нужно залить в трубы. Если утечка будет обнаружена, то отверстия нужно будет заделать.

Теперь, когда вся конструкция полностью собрана, ее нужно будет вмонтировать в каркас печи. Этот каркас может выглядеть как обычная коробка. Чтобы ее собрать, потребуется кирпич и цементный раствор. Лучше всего собрать такой каркас заранее, а не в последний момент.

Преимущества котла

Пеллетные котлы Faci

Среди многочисленных преимуществ пеллетных котлов следует отметить их долговечность. Агрегаты из стали без проблем служат до 15-20 лет без необходимости капитального ремонта. В случае же если сборка котла выполняется с применением чугуна, показатель долговечности возрастает вплоть до 50 лет.

При желании можно собрать как энергонезависимую модель пеллетного котла, не требующую подключения к электросети, так и полноценный автоматизированный агрегат. В этом плане ориентируйтесь на свои запросы и предпочтения.

Положительные особенности

Описываемое оборудование имеет автоматическую систему зажигания, а также является пожаробезопасным. Потребитель будет иметь возможность снизить расходы за счет незначительной стоимости пеллет. Помимо прочего, на обслуживание не потребуется тратить дополнительных средств. Вы можете рассчитывать на высокий коэффициент полезного действия, а период эксплуатации подобного оборудования составляет 20 лет, что будет зависеть от правильности изготовления и эксплуатационных особенностей. Устройство не зависит от центральных источников отопления и тарифов на такие услуги.