ЭКОТОК Альтернативная энергетика ветряки солнечные батареи тепловые насосы электромобили биотопливо энергосбережение  спецтехника автомобили строительство выставки eco technology
 
 

Самодельный автоматический котел на древесных гранулах

Самодельный автоматический котел на древесных гранулах

Этот рассказ посвящен результатом скромного труда трёх энтузиастов – самодельщиков, сделавших для себя автоматические самодельные отопительные котлы использующие в качестве топлива древесные гранулы.

 

 

Могу сразу сказать, чем обусловлен выбор топлива. Нет проблем ни с газом, ни с углем, ни с дровами. Всё это есть. И газ мне тоже предлагали. Однако, посчитав, сколько стоит только лишь подключиться к магистрали, я пришёл к выводу о нецелесообразности этой затеи. На эти деньги можно двадцать лет отапливаться гранулами. В ценовом выражении, применительно к любому виду топлива, кроме, разве что солярки (электричество вообще не рассматриваю), любое отопление обходится примерно одинаково. Разница только в удобстве. С дровами и углем все понятно. Они автоматизации не поддаются. А древесные гранулы в наших установках подаются в топку в автоматическом режиме. Я могу вернуться домой в лютую стужу поздно ночью и знаю, что дома тепло. И не надо, стуча зубами от холода, растапливать печку. Всё работает само. И не требуется запасать топливо на всю зиму. Гранулы производят в двадцати километрах от моего дома. Когда запас подходит к концу, я привожу новую порцию. Обычно это одно - двухмесячный запас, от 600 до 1200 кг. 20 - 40 мешков по 30 кг. Если их хранить в сухом месте, то гранулы не размокают. Во всяком случае, за один сезон с ними ничего не делается.

Сначала расскажу о котле моего друга Станислава.

Автоматический котел на древесных гранулах   Самодельное устройство подачи древесных  гранул в котел

У Станислава котел водогрейный. Т.е. в рубашке котла греется вода, которая по трубам подается в радиаторы отопления. Снизу бункера для гранул установлен шнек, который приводится в действие электромотором. Автоматика управляет подачей гранул и подачей воздуха для горения. При сжигании гранул оказалось, что пепел быстро забивает колосники и не просыпается вниз. Колосники пришлось удалить. На дно котла поставлена чугунная тарелочка. В нее сыплются гранулы из устройства подачи.

Топка котла для древесных гранул

Труба для подачи воздуха

На фотографии устройства подачи гранул видна белая гофрированая трубка – для подачи воздуха в топку от внешнего вентилятора. Воздух лучше всего подавать с улицы, а не из помещения. Стальная изогнутая трубка направляет тугую струю воздуха примерно в центр чугунной тарелки. При этом она выдувает из зоны горения золу. Зола собирается вокруг тарелки, поэтому иногда котёл останавливают для очистки. Станислав использовал дровяной котёл, поэтому в нём не оказалось места для зольного бункера под низом у тарелки. Если бы такое место у него было, для очистки котла не требовалась бы его остановка. Тем не менее, автор очень доволен своим, пусть и далёким от совершенства, отопителем.

Станислав говорит, что лучше всего поставить тарелочку на стойку, чтобы она стояла не на дне, а несколько выше, например, на высоте установки колосников. Тем не менее, он это пока не сделал. Дело в том, что чистить золу достаточно только один раз в месяц, при этом золы   собирается немного, всего одно ведро. Зола очень лёгкая и весьма летуча. Большая часть её вылетает в трубу в прямом смысле.

Котел у Станислава двухрежимного горения, а не непрерывного как у меня. Всё управление осуществляется с помощью трёх таймеров:

Таймер управления режимами котла

Первый из них задаёт продолжительность вращения шнека. Она одинакова для обоих режимов - дежурного и рабочего. Например, 5 секунд. Второй - определяет паузу между подачами топлива в рабочем режиме (20 секунд), а третий - определяет интервал времени между подачами в дежурном режиме (100 секунд).

Переключение с рабочего в дежурный режим и обратно осуществлют датчики температуры. Пока не достигнута заданная температура, устанавливается режим частых подач, т.е. рабочий. Когда температура достигла заданной величины – термодатчик переключает систему в дежурный режим, вброс топлива происходит довольно редко, чтобы только сохранялось небольшое горение. При этом отключается вентилятор подачи воздуха в топку, а горение происходит за счёт небольшого количества воздуха, поступающего в зону горения посредством естественной тяги. Датчиков температуры - два. Один следит, чтобы не была превышена температура воды в котле. У него приоритет в переводе котла в дежурный режим. Второй датчик измеряет температуру воздуха в помещении. До тех пор, пока в помещении температура не снизится до заданной величины, он не позволяет включиться рабочему режиму котла.

Теперь расскажу о моем отопительном котле.

Самодельный котел воздушной системы отопления

На этом снимке – общий вид котла. Не видно только механизм подачи, он установлен под бункером и на снимок не попал. У меня не водяная система отопления коттеджа, а воздушная. Воздух засасывается из комнат вентилиятором, проходит в теплообменнике котла, подогревается и поступает опять в комнаты по системе труб расположенных под полом. В теплоизоляции. В дальнейшем воздушная теплотрасса будет использоваться для чисто вентиляционных целей. Планируется её работа совместно с рекуператором тепла. В этом случае в дом будет подаваться 100% воздуха с улицы (сейчас только 10%), а из помещений воздух в том же количестве (около 300 кубометров в час -- а именно такая производительность главного вентилятора), будет выбрасываться на улицу, отдавая своё тепло входящему воздуху.

Прежде всего, надо отметить, что воздушная система отопления имеет свои сложности. Одна из них -- это настройка воздушных потоков в помещениях. Отрегулируешь при закрытых дверях, потом двери откроешь -- всё кардинально меняется. Я её сделал потому, что такая система требовала меньших затрат труда и финансов, но обязательно перейду на жидкостную, как только смогу. По этой причине я не рекомендую для повторения эту технологию, чтобы меня потом не ругали. Даже заочно.

Ещё одно устройство – глушитель шума вентиляторов. У меня их два. Один – на входе вентилятора, второй – на выходе печки. Устройства стандартные. Продаются в магазинах по системам вентиляции.

Ещё одна хитрость. В печке применён «принцип противотока» в теплообменнике, поэтому горячий воздух выходит в нижней, наиболее горячей части теплообменника, а холодный, то есть «обратка» - подаётся в верхнюю часть. Теплообменник состоит из 15 стальных труб, диаметром 50 мм и высотой один метр. Вокруг этих труб – воздушная рубашка диаметром 36 см. 15 труб запараллелены, а по самим трубам проходят горячие дымовые газы. Обогреваемый воздух проходит в промежутке между трубами и рубашкой. Если бы было сделано наоборот, теплообменник от нагара невозможно было бы очистить. Правда, есть недостатки. С одной стороны - очень высокая эффективность теплоотбора, но с другой - тенденция к зарастанию нагаром. Очищать трубы не сложно. Надо отметить, что при работе отопителя в режиме высокой мощности зарастание нагаром практически не происходит. Это начинает сказываться только в межсезонье, когда мощность отопителя ограничена. Тогда снижается температура в самой топке и гранулы немного дымят. Этого достаточно, чтобы за месяц внутри 50 мм трубок теплообменника образовался нагар. Его приходится счищать. Для этого верхняя часть у котла сделана съёмной. Снаружи рубашка обмотана алюминиевой лентой, для снижения тепловых потерь на излучение. Поначалу этого не было и температура в мастерской достигала +25, а то и +27 градусов. Жарковато работать. После переделки горелки (поначалу вся горелка была снаружи, а теперь снаружи видно только половину её, остальное внутри печки) температура снизилась до +22, всё равно многовато. Тогда обмотал теплообменник самоклеющейся алюминиевой лентой, температура в помещении упала до +18. Вот, что значит излучение.

О пыли в котле. Её там нет. И сгорать нечему. Эту проблему я решил с помощью воздушных фильтров с большой площадью фильтрующих элементов. Главный фильтр имеет высоту один метр и диаметр 12,5 сантиметров. Менять его достаточно один раз в год. При этом фильтрующий элемент можно стирать, после чего он работает, как новый. А используется для него специальный фильтровальный материал. Его толщина от шести до восьми миллиметров. Очень пористый. Продаётся "на развес" в магазинах, торгующих вентиляционными устройствами и материалами. Фильтры меньших размеров, плоские, в диаметре 30 сантиметров, установлены на каждой вытяжной трубе, то есть в каждой комнате.

О шуме. Он значительно слабее, чем тиканье небольшого стрелочного будильничка. Надо очень старательно прислушиваться, чтобы что-то услышать. В системе использован центробежный вентилятор с турбиной большого диаметра -- 30 сантиметров, поэтому вращается он сравнительно медленно, и, соответственно, мало шумит сам. Вентилятор подключен к магистрали через мягкие рукава, чтобы исключить передачу на стенки алюминиевых магистральных труб механических вибраций. Но основной шум возникает в магистрали из-за возбуждения стоячих волн на входе и выходе самого вентилятора, поэтому и применены специальные гасители этого вида колебаний. Они оказались чрезвычайно эффективными. Это тоже стандартное изделие, продаётся в магазинах, специализирующихся на вентиляционных системах.

О запахе борща. Да в любом, практически, доме, когда на кухне готовят что-то вкусное, запахи этого вкусного летают по всему дому, разжигая аппетит... Если честно, то это мне не мешает.

     Ванна и туалет. Это одно и то же помещение со своей вытяжной вентиляцией. Туда подаётся немного тёплого воздуха из магистрали, но вытяжки обратно в магистраль нет. Весь воздух выбрасывается прямо на улицу. Это чистые потери тепла, с которыми   я мирюсь. В обмен на комфорт. Естественно, нормальное положение двери -- закрытое.

Гранула нормально горит только в условиях принудительной подачи воздуха в топку. На естественной тяге гранулы горят плохо. Не развивается высокотемпературный процесс горения. Гранулы дымят. А это означает, что топливо используется очень нерационально. Всё дело в том, что гранулы достаточно мелкие, поэтому в процессе горения при естественной тяге пепел из зоны горения удаляется весьма скверно. А если его не удалять, то он быстро затягивает очаг горения, и гранулы могут даже погаснуть. Здесь процесс горения аналогичен тому, что происходит в кузнечном горне. Мы через эти эксперименты тоже прошли. Тоже поначалу думали, что принудительная подача воздуха не обязательна. Однако в результате всё-таки её применяем. Кроме того, естественная тяга сильно меняется от погодных условий. От температуры "за бортом", от скорости ветра, даже от направления ветра.

Подача воздуха осуществляется вентилятором небольшой мощности:

Вентилятро подачи воздуха в котел Двигатель вентилятора

Вентилятор не нужен очень производительный по количеству подаваемого воздуха, но он должен обеспечивать давление. У меня давление составляет 10 кг/кв.м. в самом мощном режиме Мы пока не пришли к оптимальной конструкции вентилятора. Есть мысль собрать в пакет 2 - 3 вентилятора от охлаждения процессора или от блока питания компьютера. а между ними и на выходе - установить спрямляющие лопатки. Конструкция должна выйти достаточно простой и, на мой взгляд, эффективной. Но это необходимо ещё проверить на практике. Вентилятор желательно постоянного тока, чтобы не возиться с источниками бесперебойного питания. У нас стоят резервные аккумуляторы, которые подстраховывают котельную на случай отключения электроэнергии. Из всех нас троих самый удачный вентилятор у меня. Зимой, когда нужна большая мощность горения, на вентилятор подаётся 24 вольта 0,3 ампера.   Совсем немного. Всё дело в устройстве его турбинки. Я его создал из двух отдельных узлов. Турбинка - от какого-то армейского вентилятора со сгоревшим мотором на 400 герц. К турбинке приладил моторчик от системы регулирования мощного ЛАТРа. Мотор включен по схеме параллельного возбуждения. Для ограничения тока возбуждения последовательно со статорной обмоткой включены резисторы.   Да и неважно, в принципе, какой использовать мотор, главное - его надёжность. Ведь он работает, не выключаясь, в моей системе. Хотя я и планирую у себя применить алгоритм управления, аналогичный алгоритму, применённому Станиславом в его водяном котле.

В моём варианте вентилятор имеет возможность менять обороты. Это сделано для того, чтобы в зависимости от режима горения можно было точно отрегулировать подачу воздуха. Поскольку моя конструкция использует горячий воздух в качестве теплоносителя, а размер топки очень невелик, то горение происходит непрерывно, без колебаний мощности. При этом, для каждого интервала температур на улице существуют определённые установки параметров подачи топлива, а также количества воздуха, необходимого для качественного бездымного горения. Хотя, справедливости ради, надо сказать, что мой отопитель тоже можно перевести в прерывистый режим. В этом случае за температурой в помещениях он будет следить сам, в автоматическом режиме.

Подвод воздуха к горелке осуществляется через систему трубок: четыре спереди в осевом направлении (на самом деле там 9 трубок, но пять из них не используются) имеют внутренний диаметр 9 мм, ещё две, подающие воздух справа и слева в зону горения под углом около 40 градусов ( внутри горелки они загнуты) имеют тот же диаметр, а также в центре сверху, под углом порядка 70 градусов - ещё одна, диаметром 11 мм. Подаёт воздух в точку загрузки. Каждая из трубок выполняет, кроме подачи воздуха в топку, ещё и строго определённые функции. Всё подобрано экспериментально. Трубки, расположенные вдоль оси, служат в основном для удаления пепла из зоны горения. Основное же питание горелки воздухом производят   три наклонные трубки. Главная из них - третья, установленная в самой верхней части горелки под углом около 70 градусов.

Горелка котла на древесных гранулах

Сама горелка изготовлена из гильзы от КАМАЗа. Но именно эту горелку повторять не советую. Из-за малого объёма зоны горения она весьма капризна в настройке. Самый подходящий для повторения вариант топки - это вариант Станислава.

                 Но в любом случае расход воздуха сильно зависит от режима подачи топлива. Поэтому его надо подбирать экспериментально.

Бункер для золы:

Зольник котла на древесных гранулах

Сейчас он считается полным. Его пора чистить. Причём делать это можно прямо на ходу, не выключая печку.

Теперь о системе подачи гранул. Гранулы подаёт шнек. Шнек представляет из себя спираль из стальной проволоки диаметром восемь миллиметров. Диаметр самого шнека порядка 35 мм. Шаг – 35 – 40 миллиметров. Можно делать прогрессивный шаг, постепенно увеличивая его к концу шнека. Это облегчает вращение, но усложняет изготовление. После намотки спирали необходимо сточить половину толщины проволоки, чтобы шнек толкал гранулы не круглой, а плоской стороной. Работа не сложная, но ответственная. Требует аккуратности. Торопиться нельзя. Можно испортить деталь и всё придётся начинать сначала... Шнековый канал – стальная труба. Внутри желательно отшлифовать. Шнек длинный не стоит делать – 3 – 4 витка. Диаметр трубы шнекового канала должен быть больше диаметра самого шнека примерно на толщину гранулы. В центре шнека стержень ставить не нужно. Он может быть только в самом начале шнека. Собственно, это вал, установленный в подшипниках, на который с одной стороны установлен шкив, а с другой – спираль шнека. Пустотелый шнек вращается существенно легче, его труднее заклинить. Хотя некоторым гранулам и это удаётся.

Устройство подачи древесных гранул

Что было в тот момент под рукой, из того и сделал. Исправно служит уже шесть лет.

За шнеком должна идти наклонная труба:

Труба подачи древесных гранул

Узел перехода от шнека к трубе должен быть максимально гладким. Не дай Бог, если там будут ступеньки. Хотя бы и очень маленькие. Сколько раз, поначалу не придав этому требованию значения, я был наказан... Прихожу утром в свою мастерскую, являющуюся по совместительству и котельной, и вижу: труба подачи сброшена, пару вёдер гранул на полу... Долго не мог понять причину, почему забивается труба подачи. (она обязана быть всегда пустой, чтобы до шнекового канала не добрался огонь. Иначе – пожар в бункере неизбежен. Пока я этого не знал, бункер у меня горел трижды. И только по счастливой случайности я всегда оказывался на месте...) А всё оказалось до обидного просто – маленькая ступенечка, меньше миллиметра. На переходе конус – цилиндр. На фото это место видно. Сразу за пластиковым угольником. Владимир поступил чуть хитрее:

Труба подачи древесных гранул

Тоже вариант. Видно, как ведут себя гранулы.

Устройство управления воздушной печкой:

Щит управления котлом на древесных гранулах

Выглядит устрашающе, не правда ли? Но не пугайтесь. В сущности, это практически то же самое, что и у Станаслава – те же три таймера плюс устройство управления воздушными вентиляторами – подачи воздуха и циркуляции. Что было под рукой, из того и сделали...

Питание всего хозяйства обеспечивает устройство гарантированного питания. Тут - у кого на сколько хватит фантазии. У нас с Владимиром фантазии хватило на столько:

Щит бесперебойного питания

Вторая версия этого же самого котла, близнец его, установлен три года назад у моего друга Владимира:

Автоматический самодельный котел на древесных гранулах

На этом котле установлен механизм подачи, выполненный на основе моторчика от стеклоочистителя:

Устройство подачи древесных гранул

 

Вращение от редуктора к шнеку передаётся зубчатым ремнём. Натяжное устройство отрегулировано так, чтобы при заклинивании шнека оно отходило, освобождая ремень. Тогда не произойдёт поломки механизма подачи. В показанном выше варианте Станислава, механизм подачи имеет прямой привод, без ремней, поэтому у него уже накопилась небольшая коллекция моторчиков со сломанными осями. Памятуя об этом, мы с Владимиром установили защиту. В виде ремня. Зимой один раз сработала, но ничего не сломалось. Устранили причину заклинивания и печка весело загудела снова...

У себя горячую воду я получаю с помощью электричества. Это один из стимулов заниматься ветряками, поскольку за электричество я плачу от 12 до 22 латов. Около пятёрки съедает в месяц гранульная печка на моторы подачи, циркуляции воздуха и вентилятор горелки. Повышенный расход электроэнергии связан ещё и с тем, что для приготовления пищи используется электроплита. Выходит чуть дороже балонного газа. А газовое оборудование я не хочу.

Надеюсь, публикация поможет самодельщикам в изготовлении гранульных отопительных систем. Ведь согласитесь, стоит ли тратить от полутора до двух с половиной тысяч долларов на приобретение фирменных котлов, если можно всё это сделать в десять раз дешевле. Правда, надо вложить свой труд.

 


 

Нарыжный
Александр Николаевич

 

Самодельный автоматический котел на древесных гранулах,котёл своими руками,Самодельный котёл,самодельный отопительный котёл

 
 
Добавление комментариев временно отключено!
Комментарии посетителей:
Землянин
01:51 21/05/2011
Респект и уважуха Александр Николаевич ! Побольше бы таких умельцев, и незнаю чтомы через десяток лет делать будем. Смотрб на новое покаление и боюсь продить дольше...
 
Сержан
01:49 21/05/2011
Это надо сумасшедшим быть, чтоб такую крапотливую и технологичную работу в одиночку проделать. Уверен чтоб построить Самодельный автоматический котел на древесных гранулах, нужно быть какимнибудь инженером с разорившегося предприятия ВПК ...
 
Петрович 01
04:04 17/02/2011
Это надо увлечённым быть на всю голову, чтоб такой котёл самому собрать, проще купить конечно. Но всё ровно респект мужику!!!