с 9:00 до 18:00

Будние дни

Челябинск

Радонежская 32

8 (351) 223 46 54

k-dom74@mail.ru

Сравнить проекты

Газовый котел и его комплектующие своими руками

Газовый котел и его комплектующие своими руками

Газовый котел и его комплектующие своими руками

Современный газовый котел – достаточно сложное устройство. К нему предъявляются повышенные требования, как в его функциональности, так и с точки зрения пожарной и санитарной безопасности. Но развитие газового оборудования не останавливается – ведь использование газа в качестве источника тепла  в системах отопления и горячего водоснабжения частного сектора считается самым оптимальным.

1. Преимущества и недостатки газового отопления

Сегодня доступность газоснабжения поселков под индивидуальное жилищное строительство в нашей стране неуклонно повышается, и отопление с использованием газа, как теплоносителя, несомненно, является самым экономически выгодным для хозяина.

Преимущества газового отопления состоят в:

  1. Максимальной экономичности газа по сравнению с другими источниками тепла, такими как жидкое или твердое топливо. КПД использовании газового топлива приближается к 100%
  2. Надежности стандартизированного газового оборудования
  3. Возможности его полной автоматизации
  4. Минимизации загрязнений в процессе эксплуатации при правильной установке дымохода
  5. Бесперебойности газоснабжения от магистральных сетей
  6. Доступности автономных источников газа – сегодня в продаже большое разнообразие сжиженного газа в баллонах и газгольдерах
  7. В широком ассортименте газового оборудования, подходящего для любой системы отопления
  8. Надежности современного оборудования без необходимости проведения технического обслуживания в течение долгого времени

К недостаткам газового отопления можно отнести:

  1. Относительно высокую цену на газ по сравнению с другими видами топлива
  2. Высокую стоимость подключения газа к магистральным сетям
  3. Повышенные требования к хранению автономных источников газа
  4. Высокую пожароопасность газа
  5. Необходимость сертифицирования оборудования
  6. Необходимость подключения газового оборудования специализированными службами
  7. Высокая стоимость отопительных газовых котлов
  8. Необходимость установки газовых отопительных систем в отдельном помещении в доме.

Очевидно однако, что все затраты на установку газовой отопительной системы окупаются в процессе ее эксплуатации.

2. Виды газовых котлов

Принцип действия газового котла заключается в следующем. Газ подается в замкнутую камеру, там воспламеняется, и энергия пламени передается теплообменнику, который переносит тепло в систему отопления или нагрева воды. Подача, воспламенение и поддержка горения осуществляется посредством специального устройства – газовой горелки.

Сегодня существует большое разнообразие типов и модификаций газовых котлов. Их можно классифицировать по нескольким факторам:

  • По энергоэффективности – конвекционные, использующие теплоту сгорания топлива и конденсационные, где в отопительную систему подается нагретый пар
  • По способу исполнения – напольные и настенные
  • По способу отвода продуктов сгорания – с использование естественной или принудительной вентиляции
  • По типу розжига – электронному или пьезорозжигу
  • По мощности – одноступенчатые или двухступенчатые
  • По количеству контуров – только для отопления или для отопления и нагрева воды

Очевидно, что выбор газового котла определяется его функциями – только для обогрева небольшого помещения или, скажем, для обеспечения теплом полной отопительной системы и ГВС многоквартирного коттеджа. В некоторых случаях конструкция котла может быть упрощена по сравнению с промышленными образцами, и у домашних умельцев возникает соблазн изготовить простейший газовый котел своими руками.

3. Подготовка к сооружению газового котла

Конструктивно любой газовый котел состоит из:

  • Корпуса, обеспечивающего его герметичность
  • Горелки
  • Теплообменника
  • Устройства отвода продуктов сгорания
  • Расширительного бака
  • Блока автоматики
  • Нагнетательных систем для горелки, вентиляции и циркуляции воды
Принципиальная схема газового котла
Принципиальная схема газового котла

Современные газовые котлы – достаточно сложные устройства, способные обеспечить полностью отопление дома и снабжение его горячей водой. Стоимость их, как правило, высока, особенно мощных напольных котлов с большими габаритами, для которых требуется отдельное помещение. Сами котлы могут стоить десятки тысяч рублей.

Однако в некоторых случаях приобретение котла, изготовленного промышленным способом, слишком накладно, если хозяин ограничивает их функции, допустим, обогревом небольшого помещения.

В принципе, не слишком сложное устройство газового котла позволяет соорудить такую конструкцию самому. Нужно только учесть ряд принципиальных моментов:

  1. Высокую надежность всех узлов котла. Это в первую очередь связано с повышенной пожароопасностью котельного оборудования
  2. Устранение всех возможных утечек газа – газ не только вреден для здоровья, но и смертельно опасен, а накопление его в большом количестве неизбежно приводит к взрыву
  3. Пламя газовой горелки вызывает сильный разогрев корпуса котла, и он должен быть выполнен из термоустойчивых материалов
  4. Необходимо надежно теплоизолировать нагретый корпус от элементов конструкции дома
  5. Необходимо смонтировать надежный отвод отработанных газов

Отсюда вытекает необходимость сертифицирования любого устройства с использованием газа.

Понятно, что никто не станет разрешать использование самодельного газового оборудование, но домашние мастера на свой страх и риск собирают газовые установки, используя уже сертифицированное и разрешенное к использованию оборудование, такие, как имеющиеся в продаже газовые горелки, корпуса для котла, теплообменники и тому подобные.

Часть из перечисленных элементов можно изготовить собственноручно, с учетом перечисленных выше требований.

4.1 Планирование котла, расчет его параметров

Изготовление любого устройства начинается с тщательного планирования. В данном случае – с составления чертежа котла и расчета его параметров. Выбор параметров котла зависит в первую очередь от его функций. Как правило, самодельные газовые котлы используются для нагрева небольших помещений.

Общепринятые стандарты определяют среднюю мощность котельного оборудования. В простейшем варианте считается, что для обогрева 10 м2 площади (с высотой потолков порядка 2,5 м) достаточно мощности котла в 1 кВт. Так, для обогрева стандартного помещения 20 м2 площади достаточно котла с мощностью 2 кВт.

Отметим, что такой мощностью обладают обычные портативные газовые плиты с маленьким баллоном, которая стоит 500-750 рублей. Теоретически, если нагревать с ее помощью контур отопления, то мы сможем обогреть небольшую комнату.

Но следует учесть, что величина 1 кВт на 10м2 не учитывает теплопотерь через пол, потолок, стены помещения и т.д. Обычно применяется коэффициент 1,5 при среднем утеплении комнаты. Он может быть выше или ниже в зависимости от применяемой теплоизоляции.

С учетом этого коэффициента, для обогрева помещения в 20м2 потребуется уже котел с мощностью не менее 3 кВт.

Более подробный расчет мощности котла можно провести на специализированных сайтах, посвященных газовому отоплению.

На чертеже будущего самодельного котла отображается положение всех его узлов.

4.2 Необходимые инструменты и материалы для изготовления котла

В изготовлении котла применяются обычные инструменты, применяемые при работе с металлоконструкциями. Это:

  • Сварочное оборудование
  • Металлорежущий инструмент
  • Слесарный инструмент – ножовка, молоток, тиски…

Материалы, которые могут потребоваться для сооружения конструкции:

  • Металлический лист
  • Металлические или пластиковые трубы
  • Термоизоляция

Кроме того, необходимо будет подобрать крепежные материалы – заклепки, хомуты, болты – а также готовые элементы котла, типа штуцеров, термостатов, жиклеров.

5. Элементы котла и их изготовление

5.1 Корпус котла

Корпус котла может представлять собой замкнутую емкость, к которой предъявляется ряд требований:

  • Замкнутость – с тем, чтобы оградить свободный выход наружу пламени и отработанных газов, а также для защиты от внешних воздействий
  • Устойчивость, за счет надежности конструкции и ее крепления
  • Надежную тепловую изоляцию от внешней среды
  • Возможность удобного ввода всех коммуникаций через патрубки
  • Оснащение всеми крепежными приспособлениями для монтажа необходимых элементов внутри корпуса
  • Достаточная вместимость и свободное расположение в корпусе необходимого оборудования

Иногда самодельный газовый котел используется, как печь для прогрева окружающего воздуха  при непосредственном контакте его с корпусом. В этом случае корпус газового котла должен обеспечить хорошую теплоотдачу со своей поверхности.

Более рациональным, конечно, является использование его как источника тепла для нагрева теплоносителя.

Полная герметичность корпуса котла необязательна, так как само пламя не выделяет вредных веществ в больших количествах (мы свободно пользуемся открытым огнем в бытовой газовой плите), а надежный отвод отработанных газов через дымоход не приводит к его утечкам через щели корпуса:

Типовой корпус котла представляет собой металлический ящик, оснащенный отверстиями и патрубками для ввода/вывода коммуникаций, а внутри – всеми крепежными элементами.

Стандартный корпус газового котла
Стандартный корпус газового котла

Такой корпус можно приобрести в готовом виде,  можно изготовить самостоятельно, следуя чертежам, а можно заказать по чертежу для изготовления в мастерской.

5.2 Горелка

Горелки для газовых котлов могут быть:

  • Атмосферными, в которых воздух подается в камеру естественным путем
  • Надувными – с искусственным нагнетанием воздуха в камеру сгорания
  • Диффузионно-кинетическими – с порционной подачей воздуха для сгорания

По управлению горелки могут быть:

  • Одноступенчатыми – когда подача газа постоянна
  • Двуступенчатыми – когда есть два режима подачи газа – полный и половинчатый
  • Модулированными – при плавной регулировке подачи газа

По своей сути газовая горелка – это устройство, подающее газ в камеру сгорания под некоторым давлением. Она должна обеспечить равномерную подачу газа, так, чтобы он перемешивался с воздухом, воспламенялся и поддерживал свое горение, а также отключать подачу газа при необходимости.

Газовую горелку можно сделать самому, используя детали от других устройств. Рассмотрим пример самостоятельного изготовления газовой горелки.

Подачу газа можно обеспечить, встроив в самодельную горелку вентиль от газового баллона. Они продаются в ассортименте. Такой вентиль может регулировать подачу газа. К вентилю нужно присоединить самодельный штуцер, который подключается к редуктору резино-тканевым шлангом. В корпус котла ввинчивается колпачок с отверстием для жиклера. Жиклер можно использовать от газовой плиты или паяльной лампы.

К концу колпачка приваривается сопло. Его можно сделать из тонкостенной стальной трубы длиной порядка 100 мм и стенкой 2 мм. Между колпачком и соплом необходимо оставить зазор для подсоса воздуха. Для этого на колпачок навариваются три куска стальной проволоки, а к ним – трубка сопла.

Такую горелку разжигать нужно в три приема:

  • Открыть вентиль поступления газа от магистрали или баллона
  • Поднести огонь к соплу
  • Открыть вентиль горелки

Вентиль позволяет проводить регулировку подачи газа. Чтобы огонь находился в центре сопла, нужно подрегулировать его положение сгибанием стальных проволочек.

В данном случае мы имеем самое простое устройство газовой горелки. Его можно усложнить или использовать горелки, продающиеся на рынке.

Газовая горелка
Газовая горелка

5.3 Теплообменник газового котла

Теплообменник для самодельного котла тоже можно приобрести в готовом виде – на рынке они представлены в широком ассортименте.

Принципиально теплообменник представляет собой емкость, в которую заключен теплоноситель. Обычно она выполняется в виде трубопровода, оснащенного оребрением для лучшей теплоотдачи. Теплообменник нагревается открытым пламенем, а циркулирующая вода (или другое вещество) выводится наружу – в систему отопления или ГВС.

Стандартный теплообменник котла
Стандартный теплообменник котла

Рис.5 Теплообменник газового котла

Теплообменник изготавливают из негорючего материала с высоким коэффициентом теплопроводности, чаще всего из:

  • Меди
  • Чугуна
  • Стали

Очевидно, что самостоятельное изготовление стандартного оребренного теплообменника практически невозможно, но вполне допустимо исполнить более упрощенную его модель. Это, как правило, обычный змеевик из трубы. Чем больше ее длина, тем больше площадь поверхности, тем больший объем теплоносителя может нагреться в котле, тем больший КПД котла.

Змеевик лучше приобрести в готовом виде, поскольку гнуть трубу в домашних условиях затруднительно. Можно, конечно, навить спирали из тонкой трубки, наподобие тех, что применяются для охлаждения, но тогда теплоотдача котла будет не слишком велика.

Можно заказать изготовление змеевика из более толстой трубы в специализированные мастерские.

5.4 Термостат своими руками

Что касается приборов автоматического управления котлом, что самостоятельное изготовление их, конечно, требует специальных знаний и умений. Гораздо проще приобрести готовые комплектующие, предназначенные зачастую для других целей или универсальные.

Термостат – это устройство включающее и выключающее какой-либо прибор при достижении заданной температуры. Благодаря термостату, котел может включаться, когда нужно включить отопление, и выключаться, когда, например, температура в помещении достигла определенного уровня.

В случае газового котла сигнал от термостата может автоматически выключать подачу газа в горелку. Многие заводские горелки оснащены таким устройством. Если горелка изготовлена самостоятельно, как в описанном выше случае, то подача газа производится вручную, с помощью вентиля.

Автоматика котла
Автоматика котла

5.5 Дымоход и дефлектор

При работе котла в рабочей камере котла образуется продукты сгорания газа, имеющие значительную температуру. Иначе их называют выхлопными газами, и отвод их наружу без проникновения в помещения дома имеет огромную важность. Эту функцию выполняет дымоход газового котла.

Основные требования к дымоходу:

  • Хорошая тяга
  • Сбор и вывод конденсата, образующегося на стенках дымохода
  • Надежная теплоизоляция от элементов дома
  • Высокая герметичность
  • Эстетичность

Существуют и строгие нормы по изготовлению дымохода:

  1. Для котла мощности в 25 кВт требуется толщина трубы 125мм, 40 кВт – 170 мм
  2. Высота от выхода до верхней точки – не менее 5 метров
  3. Верхняя точка должны быть выше конька здания  не менее, чем на 0,5 метра
  4. Нижние секции должны периодически прочищаться
  5. Металлические трубы должны оснащаться сливом для удаления конденсата

Дымоходы обычно выполняются в виде труб, в которые отработанные газы попадают из котла через специальные патрубки. Сами трубы могут быть

  • Кирпичными
  • Металлическими
  • Керамическими

Специальные дымоходные трубы можно приобрести на рынке. Оптимальным вариантом будет приобретение комплекта телескопических труб, с помощью которых можно сделать дымоход любой разумной длины. Самостоятельно можно изготовить дымоход и из обычной рядовой трубы.

Трубу можно провести внутри помещения с надежной теплоизоляцией или снаружи – но тогда дымоход оснащается коленами ввода и вывода трубы в дом, что влечет излишний расход материала и трудности при чистке дымохода – в таком случае его нужно делать разборным.

Стандартное подключение к дымоходу

Стандартное подключение к дымоходу

В результате монтажа дымохода отработанные газы выводятся наружу. Иногда на верхнюю часть дымоходной трубы ставится дефлектор. Он предотвращает от сильных порывов ветра, попадания водяных потоков, мусора, а также при излишнем атмосферном давлении, которое может привести к возвращению отработанных газов в помещение. Дефлектор выполнен таким образом, что тяга в дымоходе усиливается. Это происходит из-за того, что ветер огибает препятствие и увлекает за собой потоки выхлопных газов. В зоне вокруг дефлектора создается разряжение, создавая дополнительную тягу.

Обычно дефлектор имеет форму металлического конуса, прикрепленного к трубе на прутки на некотором расстоянии от ее края. Формируется некоторое подобие шляпки гриба над трубой.

Дефлекторы разного типа
Дефлекторы разного типа

6. Бесперебойное электропитание котла

6.1 ИБП своими руками

Автоматическое управление работой котла предполагает использование электроэнергии. При аварийном отключении сети котел не должен перестать работать – тепло в доме должно сохраняться – поэтому в нем должна быть предусмотрена система бесперебойного электропитания. Пагубное влияние на работу котла оказывают и перепады напряжения в сети, что может привести к выходу из строя электрооборудование котла.

Дорогие модели котлов могут быть обеспечены такими устройствами,  но их можно изготовить и самостоятельно.

Источник бесперебойного питания (ИБП) состоит из:

  • Аккумуляторной батареи
  • Стабилизатора тока

Стабилизатор тока защищает от перепадов напряжения как электроприборы в составе котла, так и аккумулятор. В составе котла может быть одна или несколько аккумуляторов – в зависимости от мощности котла и потребляемой электроэнергии.

Принцип работы стандартного ИБП состоит в переключении электропитания котла от сети на аккумулятор – при резком падении напряжения сети или ее отключении. Обычно бесперебойники обеспечивают плавное автоматическое переключение, в зависимости от своей конструкции.

Самодельные ИБП можно использовать только в ручном режиме. Для сборки самодельного ИБП потребуется:

  • Преобразователь электрического тока 12 на 220 В.
  • Аккумуляторная батарея
  • Зарядное устройство

Преобразователь необходимо приобретать с минимальной пиковой мощностью 600 Вт и выходной синусоидой. В качестве аккумулятора можно использовать стандартную автомобильную батарею. Заряда ее должно хватить на сутки работы, если она рассчитана на 95 а/ч. Однако использование автомобильных аккумуляторов зачастую не рекомендуется, так как рассчитаны они на кратковременную работу при запуске двигателя. Длительное их использование приводит к быстрому выходу из строя свинцовых пластин. Автоаккумуляторы очень чувствительны к глубокому разряду, а испарения электролита вредны для дыхания. Рекомендуется приобретать аккумуляторы по технологии AGM и AGM GEL

Зарядное устройство выбирается стандартное. Чем выше емкость аккумулятора, тем выше должен быть ток заряда.

Прежде чем закупать комплектующие для самодельного ИБП, следует оценить его мощность. Она зависит от суммарной мощности всех приборов, обеспечивающих работу котла – блока автоматики, циркуляционных насосы и т.д. Поскольку пусковые токи могут превышать номинальные в 3 раза, то суммарная мощность тоже увеличивается втрое. Полученное значение должно браться с резервом в 20-30%, следовательно оно увеличивается еще в 1,2-1,3 раза. Это и будет мощность ИБП.

Необходимо также оценить резервное время работы котла от бесперебойника. Это зависит от частоты и протяженности по времени отключения тока в сети. Если такие отключения достаточно часты, происходят регулярно, и свет отключается иногда на несколько суток, целесообразно увеличить число аккумуляторов.

Сборка самодельно ИБП производится по следующей схеме:

  • Преобразователь напряжения подключен к электросети 220 в
  • Аккумулятор (или несколько аккумуляторов) подключается к преобразователю  последовательно, так, чтобы «плюс» шел на «плюс», а «минус» на «минус».
Подключение аккумуляторов к стабилизатору тока
Подключение аккумуляторов к стабилизатору тока

7. Монтаж котла

7.1 Размещение газового котла снаружи дома

Поскольку газовое оборудование внутри дома зачастую требует отдельного помещения, самодельные установки рекомендуется выводить наружу. Это экономит место в доме, уменьшает риск проникновения в дом выхлопных газов, но и предъявляет дополнительные требования:

  • Надежность крепления оборудования
  • Ограничение доступа к оборудованию
  • Надежная защита от механических повреждений, сырости
  • Проведение мер по теплоизоляции

Для газового оборудования, расположенного вне дома, таким образом, рекомендуется соорудить пристройку. Ее размеры должны соответствовать габаритам котла. Она должна удовлетворять нормам по установке газового оборудования:

  1. Запрещен монтаж котла на перегородки или стены, выполненные из горючих материалов (кроме защищенных штукатуркой или керамикой, либо металлическими листами с обязательной прокладкой асбестового листа)
  2. Зазор между стеной, на которую навешивается котел, и корпусом котла не должен превышать 2 см
  3. Термозащита стены должна выступать за габариты корпуса котла не мене, чем на 10 см по бокам и 70 см вверх.
  4. Рекомендуется располагать котел как можно ближе к дымоходу. Допускается горизонтальное расположение трубы при входе в котле, но не более 2 метров длиной, с обязательным уклоном не менее 2 градусов.
  5. Пристройка, где расположено газовое оборудование, должна закрываться металлическими дверями, при этом створки не должны закрываться наглухо – чтобы при взрыве газа мощность взрыва была направлена наружу.

Монтаж котла и сопутствующего оборудования на стену осуществляется с помощью кронштейнов, надежно закрепленных на стене.

Особенное внимание нужно обратить на заземление котла. Металл, из которого изготовлен корпус котла, накапливает статическое электричество. Электрическое поле способно вывести из строя электронику, отвечающую за работу котла. Кроме того, на корпусе создается опасное электростатическое напряжение.

Заземление можно выбрать из двух типов – естественное или искусственное. В первом случае корпус соединяется проводом с каким-либо металлическим прутом, контактирующим с грунтом.

В этом случае естественный заземлитель соединяется с корпусом котла двумя проводниками. Отметим, что в качестве естественных заземлителей нельзя использовать трубопроводы центрального отопления или канализации.

Во втором случае заземлителем служат массивные металлоконструкции, например, трубы или уголок, вертикально углубленные в землю. Соединять котел с ними достаточно одним проводником. В качестве искусственных заземлителей возможно использование металлических полос, лежащих на грунте.

Монтаж заземления можно повести следующим образом.

  1. На земле обозначается равнобедренный трегольник со сторонами порядка 2 метров.
  2. Выкапывается канава глубиной до 50 см и шириной 35-40 см
  3. В вершинах треугольника выкапывются лунки и вбиваются металлические уголки, глубиной до 3 метров
  4. Наружные концы уголков обвариваются металлической полосой шириной от 4 см.

 

 Схема заземления котла
Схема заземления котла

7.2 Размещение котла для обслуживания гаража, бани

Размещать газовый котел в таких сооружениях, как гараж, баня, хозблок категорически не рекомендуется. Как правило, площадь помещений достаточно мала (не более 5-20м2) и разместить там газовое оборудование, тем более, изготовленное своими руками, просто негде, если следовать всем требованиям и санитарным нормам.

Лучший вариант для обогрева таких помещений с помощью газа – расположение возле котельной, либо пристройка к гаражу, если он выполнен из кирпича или металлоконструкций.

В этом случае можно провести контур отопления или ГВС через стенки котельной и отапливаемого здания. Не нужно только забывать о тщательной теплоизоляции труб, проведенных на открытых участках. Это можно сделать, просто обложив трубы минеральной ватой и заключить их в кожух для надежного крепления утеплителя.

8. Заключение

Газовые котлы относятся к оборудованию с высокой степенью пожароопасности. Установка их возможно только специалистами газовых служб. Однако самостоятельное изготовление оборудование котельных газовых установок может быть принято в эксплуатацию только если будет соответствовать всем нормам. Его вполне можно соорудить из стандартизированных блоков, выполняя все требования, предъявляемые к котельным установкам.

 

img

Иван Николишин

Похожие статьи

Закрытая система отопления в индивидуальном доме

Закрытая система отопления в индивидуальном доме В...

Читать далее
автор Иван Николишин

Солнечный коллектор – прогрессивный вид отопления частного дома

Солнечный коллектор – прогрессивный вид отопления...

Читать далее
автор Иван Николишин

Рекуператор в системе вентиляции частного дома

Рекуператор в системе вентиляции частного...

Читать далее
автор Иван Николишин

Присоединиться к обсуждению