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L'appareil et dispose d'une chaudière maison longue combustion


L'un des principaux avantages d'une chaudière à combustible solide à combustion longue - il n'est pas nécessaire de charger fréquemment le combustible.

Il est nécessaire de charger le bois de chauffage une fois toutes les 30 heures et le charbon une fois tous les 5 jours. Ce chiffre est moyen, car il existe des dispositifs de gravure très longs et solides. Ils sont chargés de carburant une fois par mois. Leur conception est très compliquée et il est presque impossible de les fabriquer à la main. Cependant, une chaudière standard pour une combustion longue sur du bois de chauffage peut être réalisée par le propriétaire de la maison sans trop de difficulté.

Appareil

  1. Le corps en forme de cylindre. C'est une chambre de combustion.
  2. Porte pour le chargement de bois de chauffage.
  3. Porte de cendres.
  4. Distributeur d'air. C'est un grand cercle de métal avec un trou au milieu. Avec son poids, il presse le bois et, lorsqu'il brûle, il tombe.
  5. Tuyau d'alimentation en air. Il est attaché au centre du répartiteur d’air. Il sort toujours par le haut du corps de la chaudière sur le bois. A l'étage, un volet permet de contrôler l'alimentation en air.
  6. Cheminée
  7. Échangeur de chaleur Il peut être installé sur la cheminée et peut être fabriqué sous la forme d'une chemise d'eau.

Caractéristiques du corps

Pour que le corps en forme de cylindre contribue à un rendement élevé, il est nécessaire de respecter les recommandations suivantes:

  1. Le rapport hauteur / diamètre interne doit être compris entre 3: 1 et 5: 1. En même temps, la valeur du diamètre doit fluctuer entre 30 et 80 cm Si l’unité de combustible solide a un diamètre interne trop petit, l’air ne peut pas réagir correctement avec le combustible car il sera rapidement évacué par la cheminée. L'efficacité diminuera dramatiquement. Lorsque la chaudière à bois de chauffage a un très grand diamètre, la partie centrale du combustible brûlera rapidement et les arêtes lentement. Pour cette raison, un trou apparaîtra au centre, dans lequel le distributeur d’air s’installera, et la combustion du bois de chauffage s’arrêtera.
  2. Le mur de la coque devrait être de 4-6 mm. Cette règle s’applique aux cas où les appareils à combustible solide sont en acier de construction. Si de l'acier résistant à la chaleur est utilisé pour la production, son épaisseur optimale est de 2,5 mm.

Une épaisseur de paroi incorrecte entraînera de telles conséquences:

  1. Si les chaudières domestiques à charbon ont un mur trop mince, la chaleur le traversera rapidement. Après avoir traversé l’intervalle entre le boîtier et le répartiteur d’air, les gaz d’échappement deviendront plus froids que 400 ° C et leur combustion sera incomplète. De ce fait, les parois de la chambre de combustion commencent à se recouvrir de suie dense et des condensats très puissants se forment sur les parois de la cheminée.
  2. Si l'unité à combustible solide a des parois trop épaisses, son inertie thermique augmentera considérablement. L'eau dans la chemise va commencer à bouillir. La situation ne sauvera pas même le chevauchement du tuyau d’alimentation en air.

Les meilleurs matériaux pour la fabrication du boîtier sont:

  1. Bouteille de gaz à usage industriel. Il a des murs avec l'épaisseur requise. Il n'a pas besoin de faire le fond. Le sommet arrondi contribue à une meilleure post-combustion des gaz de combustion. Les chaudières à combustible solide alimentées depuis longtemps par un cylindre ont une puissance égale à 12-15 kW.
  2. Tuyau de grand diamètre. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de plier une tôle avec vos propres mains.

Quel devrait être le distributeur d'air

Les dispositifs à combustibles solides efficaces doivent comporter un répartiteur d’air présentant les caractéristiques suivantes:

  1. La valeur du diamètre est égale à 90% du diamètre interne du boîtier.
  2. La présence de soudures à partir des bords inférieurs du profilé en U (pour les structures larges) ou de bandes métalliques qui s'écartent du centre et sont tordues dans le sens des aiguilles d'une montre (pour les bâtiments étroits). Il est intéressant de faire bouillir un astérisque de rayon égal au quart du rayon du tuyau et un trou de rayon égal au tiers du rayon du conduit. La hauteur des côtes dépend du diamètre du corps. Si la chaudière à bois a un diamètre de 60 à 80 cm, la hauteur des nervures doit être égale à 10% du diamètre. Pour un rayon de 15 cm du corps, les côtes doivent avoir une hauteur de 4 cm.
  3. Le bas du tube d’alimentation en air se situe au niveau des points inférieurs des nervures.
  4. L'épaisseur de la crêpe pour les coques de petit rayon doit être grande, et pour les structures de grand rayon - petit.

Les chaudières à combustibles solides doivent avoir une crêpe d'une épaisseur telle:

  • 6-10 mm si le diamètre intérieur (D) est de 30 cm;
  • 6-8 mm, si les appareils à longue combustion sur le coin ont un D égal à 40 cm;
  • 4-6 mm si D est 60 cm;
  • 2,4-4 mm, si les appareils de chauffage au bois auront D = 80 cm.

Caractéristiques du conduit

Pour la fabrication de cet élément de vos propres mains, vous devez déterminer son diamètre interne et sa hauteur. Le premier indicateur est déterminé sur la base de la superficie de la cheminée. La formule de calcul est la suivante: d = (0,5-0,55) * ((4S / π) ^ 0,5). Les chaudières à bois avec un rayon de 15 cm et une hauteur de 90 cm devraient avoir une cheminée d'une superficie de 175 mètres carrés. cm.Le diamètre du trou pour la cheminée - 15 cm.Le conduit d’air pour un appareil avec de telles dimensions doit être constitué d’un tuyau dont le diamètre est de 8 cm.

La hauteur du tube, qui doit alimenter le système en air, doit être supérieure à la hauteur de l'unité sur le bois. Cependant, il doit dépasser de 15 cm au-dessus du col.La hauteur du col dépend du jeu entre le tube et le tube. L'écart ne doit pas dépasser 2,5 mm. La hauteur du collet est définie comme le produit de l'écart et le nombre 80. Si le double espacement est de 2 mm (le chiffre divisé par 2 est pris en compte), le collet doit avoir une hauteur de 1x80 = 80 mm.

Portes et leurs tailles

Les chaudières à combustible solide faites maison sont le plus facilement équipées de doubles portes. Au centre se trouve une couche de carton basaltique ou de feuilles d'amiante. Le cou doit être saillant et rectangulaire. Grâce à cela, vous pouvez vous débarrasser des trous qui se forment si vous faites la porte de vos propres mains à partir d'une seule feuille de métal. De tels dégagements sont indésirables car l’appareil de chauffage au bois perd de son efficacité.

Le bas de la porte de l'appareil électroménager d'une maison de campagne ou d'une maison individuelle de banlieue doit être placé à une hauteur égale à la somme des deux tiers de la hauteur du corps, de la hauteur des nervures du répartiteur d'air et de l'épaisseur de la crêpe. A la figure résultante, ajoutez 3 cm.

Les dimensions de la porte du four devraient être:

  1. Hauteur - un tiers de la hauteur du corps sans l'épaisseur de la crêpe, la hauteur des côtes et 2 cm.
  2. La largeur correspond au quart de la circonférence de la partie four. Pour les calculs, prenez le diamètre extérieur du corps de four du système.

Chemise d'eau

L'unité de bois doit avoir une chemise d'eau bien centrée. En tout lieu, la distance entre celle-ci et la boîte à flammes devrait être la même. Atteindre ce résultat est possible grâce au corner. Il doit être soudé au corps, cintré avec ses mains en forme de cercle. Le système comporte deux angles: l’un en bas et l’autre en haut.

Caractéristiques de la chemise d'eau de l'appareil domestique pour le système de chauffage:

  1. La distance interne entre le corps et son mur doit être de 4 à 6 cm.
  2. L'épaisseur de la tôle peut être de 2,5 mm. Si vous souhaitez confectionner plus correctement une chemise avec vos propres mains, vous devez tenir compte du fait que 1 mm de pression de service doit tomber sur 1 bar. À condition que la chemise ne dépasse pas 2 m.

La chemise peut être en tôle ou essayer de trouver un tuyau approprié.

Fabrication

Les chaudières à bois font ceci:

  1. Couper la longueur de tuyau nécessaire pour le corps.
  2. Découpez des trous pour les portes et la cheminée. Ce dernier doit être proche du sommet à une distance égale à la hauteur du répartiteur d’air avec les ailettes plus 2 cm.
  3. Couper le bas et le haut. Au centre du trou du haut.
  4. Couper une crêpe et y souder les bords. Un trou est fait au centre. Tuyau soudé pour l'alimentation en air. Faites-le claquer.
  5. Le fond est soudé, le répartiteur d'air est inséré, le haut est soudé.
  6. Fixer les coins et la veste d'eau.
  7. Souder le cou et la porte.

Nous fabriquons vous-même une chaudière à combustible solide

De tous les équipements de chauffage utilisés aujourd'hui dans la vie quotidienne, les chaudières à combustibles solides les plus connues. En raison de la simplicité de la conception et du principe de fonctionnement, la disponibilité des unités de combustible de ce type est très répandue. Aujourd’hui, pour de nombreux habitants de résidences privées dans les zones rurales, cette technique est devenue une sorte de «baguette magique». Le prix croissant du gaz domestique, la difficulté d'obtenir des autorisations pour l'installation d'un chauffage d'appoint au gaz contribuent au fait que la chaudière à combustible solide, du moins, n'a pas perdu de sa pertinence au sein de la population vivant à proximité de zones forestières - une source de bois de chauffage.

Chaudières à combustibles solides: à gauche - montées et agissant à droite - sans connexion au circuit, au stade de l'installation.

Aujourd'hui, il existe deux options pour résoudre le problème du chauffage autonome au combustible solide: acheter un produit d'usine prêt à l'emploi ou fabriquer une chaudière à combustible solide de vos propres mains. Le coût d'un appareil de chauffage moderne de haute technologie est assez élevé, mais la fourchette de prix est large - de 3 à plusieurs dizaines de milliers de roubles, ce qui rend l'appareil abordable pour un grand nombre de consommateurs.

En présence d'une certaine formation technique, une chaudière à combustible solide peut être assemblée indépendamment, à l'aide de schémas et de recommandations permettant de réaliser des modèles de ces dispositifs, qui sont les plus populaires pour un montage manuel.

Le concept de chaudière à combustible solide

La chaudière autonome fabriquée à partir de combustible solide est, dans l’ensemble, la fournaise ordinaire installée dans un baril avec de l’eau. La tâche principale d'un tel dispositif est de chauffer l'eau de la chaudière, qui sera fournie aux radiateurs de chauffage domestique, en raison de la chaleur dégagée par la combustion du bois ou du charbon.

Mais un tel dispositif, tenté de se fabriquer soi-même en raison de sa primitivité, ne sera pas efficace en termes de chauffage et ne sera pas rentable en raison d'une consommation de combustible élevée - les conceptions de chaudières les plus simples ont un rendement de seulement 10-15%.

Chaudière à combustible solide primitive avec économiseur de cheminée

C'est important! Le fonctionnement d'une chaudière à combustible solide dépend de la qualité de la traction et, par conséquent, de la ventilation en entrée. Même une chaudière bien construite ne pourra pas chauffer efficacement la pièce si la ventilation n’est pas bien organisée.

Les chaudières en métal sont les appareils les plus simples dont la fabrication permet l'utilisation de matériaux de rebut et éventuellement à l'aide des outils disponibles. Mais il ne s'ensuit pas que leur production et leur installation peuvent être effectuées sans, au minimum, des esquisses d'ébauches et d'assemblages, ainsi qu'une technologie clairement développée - une séquence, des méthodes d'exécution des différentes étapes des travaux préparatoires et de base.

Choisissez le design de la chaudière

Les appareils de chauffage et les chaudières à combustibles solides présentant des processus de combustion similaires présentent des fonctionnalités différentes. La chaudière de chauffage, contrairement à la fournaise, doit non seulement chauffer la pièce sur le lieu d'installation, brûlant du bois ou du charbon, mais également alimenter le circuit de chauffage avec un liquide de refroidissement chauffé. Mais pour la deuxième tâche, il ne suffit pas de placer un échangeur de chaleur dans le four (section du circuit de chauffage) - il est également nécessaire de garantir la continuité de la combustion du combustible et une circulation uniforme du réfrigérant à travers ce serpentin.

Echangeur de chaleur à tubes de chaudière en briques réfractaires à combustible solide

Quelle conception de la chaudière choisir pour faciliter la tâche, quelles difficultés rencontrerez-vous dans le processus? Ces questions peuvent être répondues au stade de la conception. Les dessins de chaudières à combustible solide improvisées donnent une bonne idée de ce à quoi ressemble un tel design et des points sur lesquels vous devez porter une attention particulière pendant le processus de fabrication.

Exemple de schéma d’une chaudière à combustible solide à l’extérieur: vues de face, de côté et de dos.

Chaque type d'équipement de chaudière fonctionnant au combustible solide possède ses propres caractéristiques de conception et ses propres nuances de fabrication. Lors de la planification d'un assemblage indépendant de l'unité de chauffage, il est nécessaire de choisir la conception à privilégier - avec la méthode de combustion inférieure ou supérieure (mine).

Les unités de combustion inférieure sont des équipements dans lesquels la porte pour charger du bois de chauffage est située dans la partie supérieure de la chambre de combustion, mais le combustible brûle par le dessous, de sorte que les couches supérieures de la languette se déplacent vers le bas sous leur propre poids et que la fumée se consume dans la partie supérieure. Selon le modèle, la circulation de l'air dans le four se fait de bas en haut (ventilateur) ou naturellement (poussée), ce qui crée une indépendance par rapport au réseau électrique, mais une efficacité réduite et une quantité de combustible moins chargée.

Représentation schématique en coupe d'une chaudière à combustible solide avec un combustible à combustion inférieure
Dans les chaudières à combustibles solides de la structure de la mine, le bois de chauffage est chargé à travers la porte située dans la partie supérieure de la chambre de combustion. Ces unités sont équipées d'une force forcée dirigée vers le bas, qui est dirigée de haut en bas - elle conduit la fumée à la partie inférieure de la chambre de combustion, où elle se mélange à l'air, chauffe en cours de route et sèche davantage le combustible des niveaux inférieurs.

Schéma de fonctionnement d'une chaudière à combustible solide utilisant une méthode de combustion du combustible optimale

Chaudière en acier à combustible solide, combustion inférieure sans finition

C'est important! Plus la conception de l'équipement est complexe, plus les exigences technologiques en matière de qualité des performances de ses composants, qui ne doivent pas présenter d'écart par rapport aux paramètres calculés, sont élevées. Pas moins responsable et le processus d'assemblage d'une telle unité.

Le choix du type d’équipement de chauffage dépend en grande partie du type de combustible solide avec lequel le dispositif de chauffage sera fourni. Si vous avez beaucoup de bois de chauffage, il serait préférable que la chaudière que vous avez construite soit conçue pour le bois de chauffage. Avec une plus grande disponibilité de charbon, un autre modèle fera l'affaire. La durée de combustion des signets, la qualité du chauffage sont déterminées par le type de chaudière à combustible solide, sa capacité et son efficacité de conception.

À noter que la température de combustion du charbon est beaucoup plus élevée que celle du bois de chauffage. Par conséquent, les barreaux de grille, l'échangeur thermique et le corps de la chaudière à charbon sont fabriqués en acier plus épais. Une alternative pourrait être la création du corps et de la chambre de combustion de la chaudière en briques réfractaires.

S'il n'est pas possible de créer un corps externe de l'unité en acier de l'épaisseur requise, une chaudière à combustible solide en brique sera la solution rationnelle. La doublure en briques réfractaires créera une chambre de combustion spacieuse, confortable et résistante aux températures élevées.

La construction de briques réfractaires dans la chambre de combustion avec la mise en place à l'intérieur de l'échangeur de chaleur

Le choix d’une chaudière de conception acceptable doit être effectué après analyse des performances techniques et évaluation objective des compétences et des capacités de chacun. En cas de doute, afin d'éviter toute possibilité de dommages matériels injustifiés, il est préférable de privilégier l'ensemble d'une structure simple comprise dans les dessins - même une telle chaudière à combustible solide peut fournir de la chaleur à la maison pendant la saison froide.

Exigences de base pour la conception d'un appareil de chauffage artisanal

Dans la forme classique, l'unité de chauffage à partir de laquelle le chauffage domestique fonctionnera comprend les éléments suivants:

  • chambre de four (bunker) pour la combustion de bois de chauffage, de charbon, de briquettes de combustible;
  • grille à travers laquelle l'air est fourni à la chambre de combustion;
  • échangeur de chaleur de type tubulaire ou réservoir de stockage d'eau de chaudière;
  • cheminée pour extraire les produits de la combustion du combustible;
  • contrôle de traction.

Une exigence importante à prendre en compte, même au stade de la conception de la chaudière, concerne les dimensions de la chambre de combustion. La chaudière d'une chaudière autonome à combustible solide doit être spacieuse. La conception de la chambre de combustion est calculée de sorte que le carburant qui y est placé brûle complètement sans mélange supplémentaire. Les chaudières à briques à cet égard sont préférables, car la brique a une conductivité thermique inférieure, ce qui permet une température de combustion plus élevée dans le four à céramique que dans une unité métallique.

La chambre de combustion doit être agencée de manière à concentrer au maximum l’énergie thermique sur le chauffage de l’échangeur thermique.

Chaudière en acier à combustible solide

Le deuxième aspect non moins important de la conception des équipements de chauffage est l’échangeur de chaleur d’une chaudière à combustible solide. L'efficacité de l'équipement de la chaudière dépend de la conception de cet élément, de la qualité du matériau et de la conception. Le nom de l'échangeur de chaleur est déterminé par le matériau de fabrication - en fonte ou en acier. Les serpentins d'échange de chaleur de ces unités - les structures tubulaires avec des tuyaux verticaux ou horizontaux utilisés sont souvent appelés des chemises d'eau.

Les échangeurs de chaleur en fonte ne seront pas considérés, car il s'agit d'une construction en fonte dont la fabrication dans la maison est impossible. Cependant, vous pouvez utiliser des unités prêtes à l'emploi en fonte, retirées des anciennes unités, démantelées pour une raison quelconque. Ce remplacement est courant lors de la modernisation ou de la réparation d'une chaudière à combustible solide.

Pour la fabrication d’échangeurs de chaleur en acier utilisant des tuyaux à paroi épaisse. La configuration souhaitée du tuyau lui confère une souplesse de chauffage ou d’utilisation de robinets ou de demi-branches de diamètre approprié, reliés aux fragments du soudage électrique de la bobine.

Un schéma d'installation de serpentins pour un type traditionnel d'unité à combustible solide donnera une image complète de l'apparence de l'échangeur de chaleur et de la position dans laquelle il est préférable de l'installer.

Esquisse d'une des variantes de l'emplacement de l'échangeur de chaleur à tubes dans le corps: vues de côté

Fabrication en phase de chaudière à combustible solide. Subtilités et nuances

Vous ne pourrez pas fabriquer la chaudière à combustible solide la plus économique du marché, mais vous pourrez créer un appareil de chauffage tout à fait adapté au chauffage et à l’eau chaude. Le fait est que l'assemblage de produits industriels est réalisé sur des équipements industriels de haute précision à partir de matériaux spécialement sélectionnés, conformément aux paramètres technologiques. Chaque modèle de chaudière d'usine est basé sur des calculs thermiques précis. Les possibilités de travailler à la maison sont beaucoup plus modestes que celles de production. Par conséquent, lors du choix du modèle à fabriquer, il est nécessaire de s’inspirer des réalités existantes, notamment de votre potentiel personnel en tant qu’installateur.

Boîte à outils et matériel

Ayant le dessin et les spécifications de l'unité de chauffage, vous pouvez choisir la liste des outils nécessaires. Que vous souhaitiez fabriquer une grande chaudière ou prévoir assembler un petit appareil de chauffage pour donner du combustible solide de vos propres mains, la liste des appareils sera approximativement la même.

Un ensemble d'outils pour la production indépendante d'unités de chauffage à combustible solide

Le travail nécessitera les outils et accessoires suivants:

  • machine à souder;
  • petit bulgare avec disques de coupe et de meulage (lunettes);
  • perceuse électrique avec des perceuses à métaux;
  • touches de gaz № 1,2;
  • marteau;
  • un ensemble de clés à douille ou de capuchon et de tournevis;
  • des pinces;
  • Angle de 90 degrés

Le matériau principal de la fabrication - l’acier, dont l’épaisseur pour la chaudière doit être d’au moins 5 mm, pour la grille - à partir de 7 mm.

De plus, vous aurez besoin de:

  • coin en acier 50x50 - pour le châssis de la chaudière;
  • tôle d'acier inoxydable - en présence dans la conception de la capacité cumulative;
  • tuyaux en acier à paroi épaisse d'un diamètre de 32 à 50 mm - destinés à la fabrication d'échangeurs de chaleur à serpentin.

Une liste complète des matériaux et de leur consommation est préparée à l’avance sur la base de dessins techniques.

Fabrication du corps et de l'échangeur de chaleur

Le corps de la chaudière, jouant souvent le rôle de chambre de combustion, constitue la base de toute la structure. Pour réduire les déformations des murs sous l'influence de la température élevée, les structures de clôture du four sont constituées d'une double couche avec remplissage entre les couches de sable sec tamisé, qui joue le rôle d'une géométrie de luminaire. L'enveloppe extérieure et intérieure du four sont en châssis, ce qui augmente également la rigidité de la structure. De plus, pour augmenter la résistance de la paroi de la chambre de combustion de l'extérieur, celle-ci peut être gainée avec un angle ou un profilé en acier sous la forme de raidisseurs.

Fabrication du corps de la chaudière à combustible solide par soudage d'ébauches en tôle d'acier

Selon le dessin, deux ouvertures sont pratiquées sur la paroi frontale de la meuleuse ou du coupe-gaz, à savoir la porte du bunker et le podzolnik.

Astuce! Avant de couper la tôle d’acier, il est nécessaire de faire de petites marques des ouvertures futures avec des trous de petit diamètre (3-4 mm) aux coins des trous - cela permettra une coupe plus précise.

Après la découpe des ébauches en tôle d'acier et le profilé de la coque, vous pouvez commencer à créer un échangeur de chaleur. Nous utilisons des conduites d’eau coupées qui sont soudées ensemble en un seul circuit hermétique. La tâche principale est de créer un fragment de flux scellé de longueur maximale pour augmenter la surface de chauffe du tuyau.

Comment faire un échangeur de chaleur, positionner correctement les tuyaux et effectuer la soudure, indique la vidéo qui est portée à votre attention.

L'assemblée

Lorsque tous les éléments structurels sont prêts, l'assemblage commence, ce qui est préférable sur le lieu d'installation de l'unité. Parfois, les dimensions et le poids de l'appareil fini ne permettent pas de le déplacer du site d'assemblage au site d'installation final.

Le plus souvent, l’installation de la chaudière est réalisée sur une fondation en béton spécialement construite, avec fixation de l’unité par soudage aux pièces encastrées - ancres. L'installation commence par l'installation du cadre, puis exécute les composants de l'équipement et les feuilles de placage. Tous les joints soudés sont réalisés avec le chanfreinage de l'appareil et le traitement des soudures - élimination des scories et meulage.

À la note: Une fois le boîtier assemblé, il est soumis à un contrôle visuel approfondi de son étanchéité, en fonction des résultats obtenus, qui permet un soudage supplémentaire des coutures.

Les barreaux de grille (grille en acier) et l’échangeur de chaleur sont installés dans le boîtier fini, qui sont soudés au circuit de chauffage.Lors de l’installation de la batterie, il est important d’effectuer l’angle de calcul de son inclinaison, sans quoi la circulation naturelle du liquide de refroidissement dans le circuit sera créée.

Le corps d'une chaudière à combustible solide au stade de l'installation des raidisseurs externes

C'est important! Il est préférable de confier la fabrication d'un réservoir de stockage en acier inoxydable avec son cadre à des professionnels, car travailler avec ce matériau nécessite un équipement spécial et des compétences pratiques.

À la fin du montage, la chaudière pour la protection contre la corrosion est peinte avec deux couches de peinture résistant à la chaleur avec une préparation de surface préliminaire.

Peinture résistant à la chaleur Ecoterra pour les surfaces à haute température

La chaudière de fabrication artisanale se distingue par sa durabilité et sa facilité d’entretien qui consiste en un nettoyage périodique des cendres du four et en un entretien de la cheminée.

Conclusion

Une fois l'assemblage terminé et tous les éléments nécessaires complétés, l'appareil est soumis à un test de pression avec de l'eau sous pression, ce qui permet d'éliminer les défauts, puis du complexe de mise en service. Ne négligez pas l’installation d’un régulateur de poussée qui facilitera le fonctionnement d’une chaudière à combustible solide dans diverses conditions météorologiques.

Chaudière à fusée maison. Deuxième partie

Suite de l'histoire sur les étapes de la fabrication d'une chaudière à combustible solide.

Le cuivre à propergol solide fabriqué sur mesure, économique et économique surpassant de nombreux modèles industriels dans les indicateurs - le produit mérite la plus grande attention. Dans la première partie du document, nous avons décrit la théorie, ainsi que la phase préparatoire, qui a précédé le développement et le montage de la chaudière à fusée. Dans la deuxième partie, nous aborderons ses principaux composants et caractéristiques de l’autoproduction.

De la théorie à la pratique

Tout d’abord, rappelons à nos lecteurs pourquoi Perelesnik a décidé de fabriquer elle-même une chaudière à combustible solide et n’est pas allé acheter du ready-made dans le magasin.

Après avoir fabriqué une telle chaudière, je n'ai plus besoin de penser à beaucoup de choses. Par exemple, pour le fonctionnement de ma chaudière n’a pas besoin d’une cheminée classique, car la traction suffit. Son travail n'est pas affecté par la pression atmosphérique, le débit d'air, la température et l'humidité, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur de la pièce. Dans la chaudière, vous pouvez déposer du bois de chauffage humide non conforme aux normes et ne pas avoir à choisir certains types de combustibles solides.

De plus, la chaudière n'a pas besoin d'être nettoyée régulièrement de la suie et du goudron. En outre, il n'est pas nécessaire de jeter de l'essence fréquemment. Depuis la chaudière fonctionne de manière stable à différents modes de combustion et le combustible brûle complètement. Tous les éléments structurels de la chaudière - grille, chemise d’eau - sont durables et ne brûlent pas. Et ce n'est pas toute la liste.

Bien sûr, la chaudière ne fonctionne pas toute seule. Lors du fonctionnement de l'appareil de chauffage, l'utilisateur, à travers des expérimentations, a dû tâtonner pour un certain nombre de nuances, ce qui a permis à la chaudière de «gagner toute sa puissance». Ce sont: le moment du chargement et de l'arrimage du carburant, son allumage correct, le réglage de l'alimentation en air optimale, etc. Mais cela en valait la peine, car plus vous connaissez le principe de fonctionnement de tout équipement, plus le retour de celui-ci est élevé. Au fur et à mesure que l'expérience est acquise, le processus de service est amené à l'automatisme.

Comme tout mécanisme bien conçu, cette chaudière présente une «astuce», grâce à laquelle son rendement élevé est atteint. C'est le soi-disant. "J-pipe" - le coeur de la chaudière à fusée.

Tube de fusée

En plus de calculer la taille optimale du tube-fusée, notre utilisateur devait déterminer le matériau à partir duquel il pourrait être fabriqué. Le fait est que le "tuyau en J" devrait fonctionner longtemps à des températures voisines de 1000 ° C. Par conséquent, le matériau à partir duquel il sera fabriqué doit être résistant à la chaleur et à faible conductivité thermique. Dans le même temps, le tube en J lui-même devrait avoir de petites dimensions.

Quoi dire - pas une tâche facile. Les conduits de fumée ont immédiatement disparu - ils ne résisteront pas à de telles températures. Le métal, même une chaudière en acier inoxydable résistant à la chaleur, ne dure pas longtemps dans ces conditions. Il y avait une autre option - poser un tuyau en briques réfractaires (par exemple, de la chamotte), mais cela entraînerait tout un tas de soucis. Vous devez faire un grand échangeur de chaleur, puis un corps de chaudière, etc. De ce fait, la chaudière, dont l'un des avantages est la compacité, atteint des dimensions énormes.

Quiconque veut suivre les traces de Perelesnika devrait prendre en compte une nuance.

Après avoir pesé le pour et le contre, l’utilisateur s’est arrêté sur une version du matériau pour la pipe en céramique. Le problème était compliqué par le fait qu'il n'était pas possible d'aller acheter le produit fini. Il ne restait plus qu'à retrousser nos manches et à nous lancer dans des expériences sur le choix de la composition optimale de la céramique. En ce qui concerne l'avenir, supposons que Perelesnik ait réussi à développer de manière indépendante une composition qui puisse être moulée dans un moule sans crainte de se fissurer dans le processus de moulage. La composition de la céramique était si efficace qu'il était possible de faire fondre des ongles sans détruire le matériau.

La chose la plus intéressante est que, dans une entreprise spécialisée dans la fabrication de produits céramiques, ils ont également essayé de fabriquer une telle composition. Deux mois de recherche ont été infructueux. Le produit a éclaté.

La composition pour hautes températures, développée par notre utilisateur, comprend les composants suivants:

  • Fireclay - 40%. Le pourcentage d'argile réfractaire peut être augmenté.
  • Argile - 50%. Nécessite de l'argile grasse, qui peut être brûlée à une température d'au moins 1100 ° C.
  • Kaolin - 10%. Si la composition après deux coulées continue à adhérer à la forme, le pourcentage de kaolin peut être réduit.

La composition comprenait également des fractions du pourcentage de défloculants: additifs tensioactifs qui empêchent l’adhésion de petites particules et garantissent la fluidité de la masse. En particulier, du carbonate de sodium et du verre liquide ont été utilisés.

À quel point ajouter spécifiquement un défloculant dépend de la fluidité de la barbotine. Sur un seau, on a dépensé environ 1 cuillère à soupe de carbonate de sodium et 1,5 cuillère à soupe de verre liquide. L'essentiel, c'est que l'argile réfractaire ne précipite pas et qu'il n'y ait pas d'eau à la surface du feuillet. Si vous en faites trop avec des additifs, le feuillet acquiert une consistance gélatineuse. C'est mauvais pour le casting. Le mélange (sa consistance) devrait ressembler à de la colle blanche. Si vous défendez une masse de 2 heures, alors rien ne doit stratifier, glisser ou flotter dans le slip.

Ainsi, après avoir choisi la composition du mélange, le tour est venu de lancer le «tube en J». Pour faciliter la coulée, la section verticale du tuyau a été divisée en 2 parties. Le processus lui-même est clairement visible sur les photos suivantes:

Bas de la pipe

Tuyau assemblé

La cuisson a été effectuée à une température de 1100 ° C. Le résultat obtenu était une céramique aux parois épaisses et sonnantes, d'apparence indiscernable par rapport aux produits industriels. Il a fallu 3 jours pour couler 1 pièce, y compris le coulage et le démontage ultérieur du moule. Ensuite, les blancs ont été séchés pendant plusieurs jours et ensuite seulement brûlés.

Calcul du tube de fusée

Outre le choix de la composition du mélange de céramique, il est également important de calculer les dimensions optimales du tube-fusée, car Cela affecte directement l'efficacité de la chaudière. Semer pour les calculs, rappelez-vous que l'entrée du "J-pipe" - c'est le goulot d'étranglement dans le système. Après cela, toutes les autres sections doivent être régulièrement augmentées d’au moins 2 cm.

La seule chose que j'ai faite a été d'augmenter de manière significative les sections transversales le long desquelles le gaz chaud passe le long des parois de l'échangeur de chaleur. Cela ralentit le débit.

Pour calculer les dimensions de la conduite, l’utilisateur a pris comme base la taille de l’espace de pyrolyse pour les chaudières d’une capacité de 20 kW. Puis, repoussant ce paramètre d’entrée, il trouva les dimensions restantes du tuyau. Comme le montre la pratique, cette approche était justifiée.

Pour plus de clarté, nous présentons un algorithme approximatif pour le calcul du tube de fusée.

Prenons comme base les données du tableau suivant:

De la table nous prenons la première valeur. Pour plus de commodité, nous traduisons les chiffres de mm en cm et nous trouvons la surface de la fente d’entrée du tuyau: 12x3 = 36. Nous obtenons - 36 cm².

Ensuite: le tuyau devrait avoir une plus grande section transversale. Par conséquent, si nous prenons le diamètre intérieur du tuyau à 8 cm, alors pour trouver la surface, nous utilisons la formule: S = πR ^ 2, où R est le rayon du cercle. Trouvez le rayon: 8/2 = 4 cm Nous construisons le rayon en un carré (à la deuxième puissance), pour lequel nous le multiplions nous-mêmes. On obtient: 4x4 = 16 cm On multiplie le résultat par le nombre "Pi": 16x3.14 (arrondi) = 50 cm².

Si nous divisons 50/36, alors, en arrondissant la valeur résultante à 1,38, nous atteignons le rapport de l'ouverture d'entrée dont nous avons besoin: 1,3-1,5.

Connaissant le diamètre du tuyau, nous calculons le diamètre extérieur du modèle pour la coulée du moule. Diamètre interne - 80 mm. Nous ajoutons des murs de 10 mm d'épaisseur. Nous obtenons - 100 mm. Nous prenons en compte le fait qu'un produit céramique peut se contracter de 10 à 15%. Total: diamètre extérieur du modèle - 110-115 mm.

La longueur de la partie verticale du "tube en J" est donnée dans le manuel américain sur la construction des fours à fusée, mentionné dans la première partie du document. Il est égal à 0,8-1 M. Cette taille a été obtenue expérimentalement, après l'avoir maintenue, nous obtenons un système exploitable.

La longueur de la section de tuyau horizontale doit être inférieure à la moitié de la longueur de la section verticale, c'est-à-dire moins de 0,5 m, cette valeur est égale à 0,3 m chez l’auteur de la chaudière. les gaz, avant d’entrer dans la verticale, la partie «accélératrice» du tuyau doivent être correctement chauffés. N'oubliez pas l'isolation thermique de la section courte. Cela réduira les pertes de chaleur et créera toutes les conditions pour la post-combustion des gaz. Afin de fournir de l'air secondaire à la partie inférieure du tuyau vertical, l'utilisateur a ajouté une buse à la conception.

Chaudière

Après la fabrication du tuyau, le tour est venu de faire un échangeur de chaleur. L’utilisateur devait obtenir 2 m² de surface d’échange de chaleur active et une quantité minimale de caloporteur dans la chaudière. Cela a nécessité une tôle d'acier inoxydable de 2x1 m. Le schéma ci-dessous montre clairement que le gaz chaud du «tuyau en J» est abaissé le long de l'intérieur de l'échangeur de chaleur, puis monte à l'extérieur, chauffant le fluide caloporteur des deux côtés.

Depuis la distance entre les parois de l'échangeur de chaleur est d'environ 20 mm, puis le liquide de refroidissement se réchauffe rapidement. Le liquide est pompé par le bas, il est pris par le haut, avec une température de + 30 ° C en un seul passage.

Pour plier l'acier inoxydable d'une épaisseur de 2 mm, l'utilisateur devait fabriquer une machine à cintrer. Le soudage a été effectué avec de l'argon.

Les dessins de chaudières à combustibles solides le font vous-même

L'article décrit en détail comment fabriquer une chaudière à combustion lente et très longue à l'aide des dessins. Le processus, à première vue, semble difficile et unique, mais en suivant les instructions de l'article, vous ne pouvez pas faire pire que les maîtres, l'essentiel est de regarder la vidéo avec soin.

Dessiner une simple chaudière à combustion longue

Cette conception de la chaudière à combustible solide est assez simple. L'échangeur de chaleur peut être fabriqué en tôle d'acier sous la forme d'une «chemise d'eau». Pour une efficacité maximale du transfert de chaleur et pour augmenter la zone de contact avec la flamme et les gaz chauds, sa conception prévoit la présence de deux réflecteurs (projections à l'intérieur).

Dessin d'une simple chaudière à combustible solide

Dans cette construction, l'échangeur de chaleur est une combinaison d'une «chemise d'eau» autour de la chambre de combustion et d'un registre supplémentaire en forme de fente en tôle dans sa partie supérieure.

Schéma d'une chaudière avec un échangeur de chaleur à fente

1 - cheminée; 2 - chemise d'eau; Échangeur de chaleur à 3 fentes; 4 - porte de chargement; 5 - bois de chauffage; 6 - porte inférieure pour allumage et nettoyage; 7 - grille; 8 portes pour réguler l 'alimentation en air et nettoyer le cendrier.

Dans ces modes de réalisation, la "chemise d'eau" est complétée par des registres d'échange de chaleur de tuyaux dans la partie supérieure de la chambre de combustion. De plus, ces unités sont conçues pour cuire des aliments. Option 4 plus de puissance et avec la porte de chargement supérieure.

Fig. 3 modèles de chaudières à combustibles solides avec registres et plaques de cuisson supplémentaires

1 - chambre de combustion; 2 - registre des tuyaux; 5 - tuyau de retour; 6 - tuyau d'alimentation; Porte de coffre à sept portes; 8 - porte inférieure pour allumage et alimentation en air; 9 - porte de chargement; 10 - cheminée; 13 - grille; 14,15,16 - réflecteurs; 17 - amortisseur; 19 - veste d'eau; 20 - ashpit; 21 - surface de cuisson.

Chaudière à combustion supérieure

Cette unité diffère des précédentes - d’une part, par sa forme (elle est de section transversale circulaire et peut être constituée de tuyaux de différents diamètres), d’autre part, par son mode de combustion du combustible (elle est brûlée de haut en bas). Pour assurer un tel processus de combustion, il est nécessaire de fournir de l'air d'en haut, directement au lieu de combustion. Cette fonction est réalisée ici par un tube télescopique d'alimentation en air, qui monte lorsque le carburant est chargé et redescend après l'allumage du carburant. Avec sa combustion progressive, le tuyau tombe sous son poids. Au bas du tuyau, pour assurer une alimentation en air uniforme, une «crêpe» à lames est soudée.

Afin de garantir les meilleures conditions pour la combustion du carburant, une chambre de chauffage de l'air est située dans la partie supérieure. L'alimentation en air, et donc la vitesse de combustion, est régulée par une vanne à l'entrée de cette chambre par le haut. L'échangeur de chaleur se présente ici sous la forme d'une "chemise d'eau" autour de la chambre de combustion.

1 - paroi extérieure (tuyau); 2 - paroi intérieure; 3 - veste d'eau; 4 - cheminée; 5 - tuyau d'alimentation en air télescopique; 6 - répartiteur d’air («galette» métallique avec nervures; 7 - chambre de préchauffage de l’air; 8 - buse d’alimentation en air; 9 - tuyau d’alimentation en eau chaude; 10 - registre à air; 11 - porte de chargement; 12 - porte pour le nettoyage; 13 - un tuyau avec de l'eau du système (retour); 14 - un câble de commande de la vanne.

Chaudière à pyrolyse brûlant du combustible solide

La différence avec cette conception est que le combustible solide ne brûle pas dedans, comme d'habitude, et en l'absence d'alimentation en air primaire, il est «distillé» en gaz de bois (pyrolyse), qui est brûlé dans une chambre de post-combustion spéciale lorsque de l'air secondaire y est introduit. Cet aliment peut être à la fois naturel et forcé.

Schéma de l'une des variantes de la chaudière

1 - contrôle de traction avec capteur thermique; 3 - bois de chauffage; 4 - porte inférieure; 5 - réseau; 6 - registre d'air fournissant l'air primaire; 7 - ashpit; 8 - grille; 10 - nettoyage; 11 - égoutter; 12 - isolation thermique du boîtier; 13 - retour (alimentation en liquide de refroidissement du système); 14 - buse; 15 - alimentation en air secondaire; 16 - registre de cheminée; 17 - un tuyau d'eau chauffée; 18 - amortisseur; 21 - porte de chargement; Postcombustion à 22 chambres.

Chaudières de type mine

Comme déjà mentionné, de telles chaudières se caractérisent par la présence de deux chambres: une grande chambre de chargement verticale (puits) et une chambre avec un échangeur de chaleur. Le combustible s'enflamme par le bas dans la première chambre et la flamme pénètre dans l'autre par le trou, où il transfère son énergie au liquide de refroidissement par le biais de l'échangeur de chaleur.

De telles chaudières peuvent être, comme avec une combustion de combustible classique, et avec une pyrolyse. Dans le premier cas, tout l'air nécessaire est fourni par la porte inférieure et les produits de combustion, passant par un échangeur de chaleur, sont évacués dans la cheminée. Dans le second cas, une quantité limitée d'air primaire est fournie au site de combustion, où le bois de chauffage est brûlé pour libérer du gaz de pyrolyse. De plus, ces structures sont équipées d'une chambre de post-combustion supplémentaire, où l'air secondaire est fourni et le gaz brûlé. Dans la partie supérieure de la chambre de l'échangeur de chaleur se trouve une vanne qui se détache lors de l'allumage et permet aux gaz de combustion de sortir directement dans la cheminée.

Schéma d'une chaudière de type mine avec une chambre de combustion

1 - registre d'air primaire; 2 - porte inférieure pour allumage et nettoyage; 3 - réseau; 4 - bois de chauffage; 5 - porte de chargement (peut être située sur le dessus); 12 - tuyaux avec de l'eau chauffée (alimentation); 13 - soupape de démarrage; 14 - registre de cheminée; 15 - échangeur de chaleur; 16 - alimentation en air secondaire; 17 - postcombustion; 18 - inverse; 19 - égoutter; 20 - nettoyage; 21 - amortisseur; 22 - grille; 25 - ashpit.

Chaudière à combustible solide ultra-longue se brûlant les mains

L'appareil de chauffage maison aura la structure suivante:

  1. La chambre de combustion est une «boîte» d’une profondeur de 460 mm, d’une largeur de 360 ​​mm et d’une hauteur de 750 mm et d’un volume total de 112 litres. Le volume de charge de combustible pour une telle chambre de combustion est de 83 litres (le volume total du four ne peut pas être rempli), ce qui permettra à la chaudière de développer une puissance allant de 22 à 24 kW.
  2. Le fond de la chambre de combustion est une grille du coin où le bois de chauffage sera placé (à travers elle passera de l'air dans la chambre).
  3. Sous la grille, un compartiment d’une hauteur de 150 mm doit permettre de recueillir les cendres.
  4. L'échangeur de chaleur de 50 litres est principalement situé au-dessus de la chambre de combustion, mais sa partie inférieure le recouvre de 3 côtés sous la forme d'une chemise d'eau de 20 mm d'épaisseur.
  5. Un conduit de cheminée vertical et des conduits de cheminée horizontaux raccordés à la partie supérieure de la fournaise sont situés à l'intérieur de l'échangeur de chaleur.
  6. La chambre de combustion et le cendrier sont fermés par des portes hermétiques et l'admission d'air se fait par un tuyau dans lequel sont installés un ventilateur et une vanne de pesanteur. Dès que le ventilateur est éteint, le volet sous son propre poids baisse et ferme complètement l'admission d'air. Dès que le capteur thermique détecte une baisse de la température du liquide de refroidissement à un niveau spécifié par l'utilisateur, le contrôleur met le ventilateur en marche, le flux d'air ouvre la vanne et le feu commence dans la boîte à feu. "L'arrêt" périodique de la chaudière, associé à l'augmentation du volume de la chambre de combustion, vous permet de prolonger les travaux avec une charge de combustible allant jusqu'à 10 à 12 heures avec du bois et jusqu'à 24 heures avec du charbon. L'automatisation de l'entreprise polonaise KG Elektronik a fait ses preuves: un contrôleur avec capteur thermique - modèle SP-05, un ventilateur - modèle DP-02.

chaudière à combustible solide ultra-longue brûlant leurs propres mains

La chambre de combustion et l'échangeur de chaleur sont enveloppés dans de la laine de basalte (isolation thermique) et placés dans le boîtier.

Le processus de fabrication d'une chaudière avec vos propres mains.

La première étape consiste à préparer tous les blancs nécessaires:

  1. Tôles d'acier d'une épaisseur de 4 - 5 mm pour la fabrication du four. L'acier allié des nuances résistant à la chaleur 12H1MF ou 12XM (avec additifs au chrome et au molybdène) convient le mieux, mais vous devez le faire cuire à l'argon, vous aurez donc besoin des services d'un soudeur professionnel. Si vous décidez de fabriquer une chambre de combustion en acier de construction (sans additifs d'alliage), vous devez utiliser des qualités à faible teneur en carbone, telles que l'acier 20, car une teneur élevée en carbone à partir de températures élevées peut perdre de la ductilité (elles sont durcies).
  2. Tôle d'acier d'une épaisseur de 0,3 à 0,5 mm, peinte avec une composition polymère (placage décoratif).
  3. Tôles d'acier de construction de 4 mm pour la carrosserie.
  4. Tuyau Du50 (caloducs à l'intérieur de l'échangeur thermique et tuyaux de raccordement du système de chauffage).
  5. Tuyau Du150 (tuyau de raccordement de la cheminée).
  6. Tuyau rectangulaire 60x40 (prise d’air).
  7. Bande d'acier 20x3 mm.
  8. Laine de basalte 20 mm d'épaisseur (densité - 100 kg / mètre cube).
  9. Corde en amiante pour sceller les ouvertures.
  10. Poignées pour portes manufacturées.

Le soudage des pièces doit être effectué avec les électrodes MP-3C ou ANO-21.

Échangeur de chaleur pour chaudière à combustible solide avec vos propres mains

Tout d'abord, une chambre de combustion est assemblée à partir de deux murs latéraux, un arrière et un haut. Les joints entre les murs sont réalisés en pleine pénétration (ils doivent être scellés). Une bande d'acier de 20 x 3 mm, qui servira de fond de chemise d'eau, est soudée horizontalement à la chambre de combustion de 3 côtés en dessous.

A côté des parois latérales et arrière de la chambre de combustion, vous devez souder les extrémités dans un ordre aléatoire, par sections courtes d'un tuyau de petit diamètre, appelées attaches, qui fourniront une rigidité à la conception de l'échangeur thermique.

Désormais, les parois extérieures de l'échangeur de chaleur comportant des trous pour les attaches peuvent être soudées à la bande inférieure. Les clips doivent avoir une longueur telle qu'ils dépassent légèrement des murs extérieurs, auxquels ils doivent être soudés avec une couture étanche.

Dans les parois avant et arrière de l'échangeur de chaleur au-dessus du four, des trous coaxiaux sont percés dans lesquels les caloducs sont soudés.

Il reste à souder les tuyaux à l'échangeur de chaleur pour se connecter au circuit du système de chauffage.

Chaudière

L'unité doit être assemblée dans l'ordre suivant:

  1. Commencez par fabriquer le boîtier en prenant soin de faire des coutures latérales courtes sur les parois latérales inférieures et les ouvertures de cadrage. Le cadre inférieur de l'ouverture du cendrier est le fond du boîtier lui-même.
  2. De l'intérieur, des coins sont soudés au corps sur lequel sera posée la grille de la chambre de combustion (grille).
  3. Maintenant, vous devez souder la grille elle-même. Les coins qui le composent doivent être soudés avec un angle externe vers le bas, de sorte que l’air entrant provenant du bas soit uniformément réparti par les deux surfaces inclinées de chaque coin.
  4. À côté des coins, qui a posé la grille, un four soudé avec un échangeur de chaleur.
  5. Les portes de la chambre de combustion et du cendrier sont en tôle d'acier. De l'intérieur, ils sont encadrés par une bande d'acier disposée en deux rangées, entre lesquelles il faut poser un cordon d'amiante.

Ensuite, souder le tuyau d'échappement et le conduit d'air avec une bride pour installer le ventilateur. Un conduit d'air est inséré dans la chaudière à travers un trou au milieu de la paroi arrière, juste en dessous de la grille.

Il est maintenant nécessaire de souder les pièces de contact de la charnière de la porte et plusieurs supports de 20 mm de largeur sur lesquels le boîtier sera fixé au corps de la chaudière.

L'échangeur de chaleur doit être taxé sur trois côtés et sur la laine de basalte, qui est serrée avec un cordon.

À l'aide de vis, le revêtement est fixé aux supports.

Un contrôleur est installé sur le générateur de chaleur et un ventilateur est vissé sur la bride de la gaine.

Le capteur de température doit être placé sous la laine de basalte, de sorte qu’il touche la paroi arrière de l’échangeur thermique.

Si vous le souhaitez, la chaudière peut être équipée d'un second circuit lui permettant de fonctionner en tant que chauffe-eau.

Le contour a la forme d'un tube en cuivre d'un diamètre d'environ 12 mm et d'une longueur de 10 m, enroulé à l'intérieur de l'échangeur de chaleur sur les caloducs et mis en évidence à travers la paroi arrière.

Chaudière à combustible solide: principes de conception, de sélection, de fabrication et d'installation

"La chaudière est en réalité une fournaise dans un baril d'eau"... et l'efficacité d'une telle unité sera au mieux de 10%, voire de 3 à 5%. Oh, non, et une chaudière à combustible solide n'est pas un poêle, et un poêle à combustible solide n'est pas une chaudière à eau chaude. Le fait est que le processus de combustion des combustibles solides, par opposition aux gaz ou aux liquides inflammables, est certainement étiré dans le temps et dans l’espace. Le gaz ou le mazout peuvent être complètement brûlés immédiatement et à un intervalle réduit de la buse au diffuseur du brûleur, mais le charbon de bois / charbon ne l'est pas. Par conséquent, les exigences pour la conception d'une chaudière de chauffage à combustible solide autre que pour un four de chauffage ne peuvent pas simplement être poussées dans un circuit de chauffage dans une circulation continue. Pourquoi, et comment une chaudière de chauffage continu devrait être aménagée, vise à clarifier cet article.

Votre chaudière de chauffage dans une maison privée ou un appartement devient une nécessité. Le gaz et les combustibles liquides deviennent de plus en plus coûteux, et des carburants de remplacement peu coûteux apparaissent sur le marché, par exemple. de déchets végétaux - paille, luskas, balles. C’est seulement du point de vue des propriétaires de la maison, sans oublier le fait que le passage au chauffage individuel supprime les pertes d’énergie dans les lignes de cogénération et de transmission, qui ne sont pas petites, jusqu’à 30%

La chaudière à gaz elle-même ne peut être réalisée, ne serait-ce que parce que personne ne l'autorisera pour son fonctionnement. Les chaudières individuelles à combustible liquide pour le chauffage de locaux d'habitation ne doivent pas être utilisées en raison de leur risque élevé d'incendie et d'explosion lors d'une utilisation décentralisée. Mais une chaudière à combustible solide peut être fabriquée à la main et formalisée, comme un poêle. C'est peut-être la seule chose qu'ils ont en commun.

Caractéristiques du combustible solide

Le combustible solide ne brûle pas très vite et, dans la flamme visible, il est loin de brûler tous les composants qui transportent de l’énergie thermique. Pour brûler complètement les gaz de combustion, une température élevée mais bien définie est nécessaire. Dans le cas contraire, des conditions seront créées pour le déroulement des réactions endothermiques (oxydation de l'azote, par exemple), dont les produits transporteront l'énergie du carburant dans le tuyau.

Pourquoi la chaudière ne cuit-elle pas?

Le four est un dispositif cyclique. Tant de combustible est chargé dans sa chambre de combustion en même temps, de sorte que son énergie sera suffisante jusqu'au prochain feu. L'énergie excédentaire de combustion de la charge de combustible est partiellement utilisée pour maintenir la température optimale pour la post-combustion dans le circuit de gaz du four (son système de convection) et est partiellement absorbée par le corps du four. Au fur et à mesure que la charge s'épuise, le rapport entre ces parties d'énergie combustible change et un puissant flux de chaleur circule à l'intérieur du four, plusieurs fois plus puissant que les besoins actuels en chauffage.

Le corps du four est donc un accumulateur de chaleur: le chauffage principal de la pièce se produit du fait de son refroidissement après le chauffage. Par conséquent, il est impossible de sélectionner la chaleur circulant dans le four, ce qui, d’une manière ou d’une autre, perturbera son bilan thermique interne et l’efficacité baissera fortement. Il est possible, et pas à n'importe quel endroit du système de convection, de prendre jusqu'à 5% pour l'alimentation du réservoir de stockage de l'ECS. En outre, la fournaise n'a pas besoin d'ajustement opérationnel de sa puissance thermique: il suffit de charger le combustible sur la base de la moyenne horaire requise pour le temps écoulé entre les conduits.

Chaudière à eau, quel que soit le combustible - appareil à fonctionnement continu. Le caloporteur dans le système circule tout le temps, sinon il ne chauffera pas et la chaudière doit à tout moment donner de la chaleur autant qu’elle en a été laissée par la perte de chaleur. Autrement dit, le combustible dans la chaudière doit être soit chargé périodiquement, soit le contrôle de la puissance thermique doit être assuré dans des limites assez larges.

Le deuxième point - les gaz de combustion. Ils doivent tout d’abord venir à l’échangeur de chaleur le plus chaud possible pour assurer un rendement élevé. Deuxièmement, ils doivent être complètement brûlés, sinon l’énergie du carburant se déposera sur le registre avec la suie, qui devra également être nettoyée.

Enfin, si le four chauffe autour de lui-même, la chaudière est une source de chaleur et ses consommateurs sont espacés. La chaudière nécessite une pièce séparée (chaufferie ou fournaise): en raison de la concentration élevée de chaleur dans la chaudière, le danger d’incendie est beaucoup plus élevé que celui de la fournaise.

Remarque: une chaufferie individuelle d'une maison d'habitation devrait avoir un volume d'au moins 8 mètres cubes. m, le plafond n’est pas inférieur à 2,2 m de hauteur, la fenêtre ouvrante n’est pas inférieure à 0,7 m². m, une entrée d’air frais constante (sans soupapes), un canal de fumée distinct des autres communications et un échangeur d’incendie des autres pièces.

Voici d’abord les exigences relatives à la chaudière:

  • Il devrait permettre une combustion rapide et complète du combustible sans système de convection complexe. Ceci ne peut être réalisé que dans le four de matériaux ayant la conductivité thermique la plus faible possible, car une forte concentration de chaleur est nécessaire pour une combustion rapide des gaz.
  • La chambre de combustion elle-même et les parties de la construction qui lui sont raccordées en fonction de la chaleur doivent avoir la capacité calorifique la plus faible possible: toute la chaleur restante pour leur chauffage restera dans la chaufferie.

Ces exigences sont initialement contradictoires: les matériaux qui conduisent mal la chaleur l’accumulent généralement bien. Par conséquent, le four habituel de la chaudière ne fonctionnera pas, nous avons besoin de quelque chose de spécial.

Registre d'échange de chaleur

L'échangeur de chaleur est le nœud le plus important de la chaudière de chauffage, il détermine fondamentalement son efficacité. Selon la conception de l'échangeur de chaleur et appelé toute la chaudière. Dans les chaudières de chauffage domestiques, des échangeurs de chaleur sont utilisés - des chemises d’eau et tubulaires, horizontales ou verticales.

Remarque: ci-après, par souci de brièveté, le terme "eau" désigne également l'antigel ou tout autre fluide caloporteur.

Une chaudière à chemise d'eau est le très «poêle dans un tonneau», un registre d'échange de chaleur sous la forme d'un réservoir entoure la chambre de combustion à l'intérieur. Une veste avec une veste peut être très économique à une condition: si la combustion dans le four est sans flamme. L'insert de combustible solide enflammé nécessite nécessairement une post-combustion des gaz d'échappement et, au contact de l'enveloppe, leur température chute immédiatement au-dessous de la valeur requise pour cela. En conséquence, l'efficacité atteint 15% et une sédimentation améliorée de la suie et même du condensat acide.

Les registres horizontaux, en général, sont toujours inclinés: leur extrémité chaude (alimentation) doit être élevée au-dessus du froid (retour), sinon le liquide de refroidissement sera inversé et la défaillance de la circulation forcée conduira immédiatement à un grave accident. Dans les registres verticaux, les tuyaux sont disposés verticalement ou légèrement inclinés sur le côté. Et là, et là, les tuyaux, pour que les gaz soient mieux «emmêlés» en eux, sont disposés en rangées en damier.

En ce qui concerne le sens de circulation des gaz chauds, les registres de tuyaux de réfrigérant sont divisés en:

  1. Débit - en général, les gaz passent perpendiculairement au courant du liquide de refroidissement. Le plus souvent, un tel système est utilisé dans les chaudières industrielles horizontales de forte puissance pour une hauteur inférieure, ce qui réduit le coût d'installation. Dans les situations de tous les jours, la situation est inversée: pour que le registre puisse capter correctement la chaleur, elle doit être tendue au-dessus du plafond.
  2. Contre-courant - les gaz et le liquide de refroidissement se déplacent le long d'une ligne l'un vers l'autre. Ce schéma donne le transfert de chaleur le plus efficace et le rendement le plus élevé.
  3. Les gaz et le liquide de refroidissement se déplacent en parallèle dans le même sens. Il est rarement utilisé dans les chaudières spéciales, L'efficacité est mauvaise et l'usure de l'équipement est grande.

De plus, les échangeurs de chaleur sont des tubes à incendie et des tubes à eau. Dans le tube de combustion, les tubes de fumée contenant des gaz de combustion traversent le réservoir avec de l'eau. Les registres de tubes à feu sont stables et les registres verticaux offrent une bonne efficacité, même dans un organigramme, car la circulation interne de l'eau est établie dans le réservoir.

Cependant, si nous calculons le gradient de température optimal pour le transfert de chaleur du gaz à l'eau, sur la base du rapport de leur densité et de leur capacité calorifique, il s'avère être d'environ 250 degrés. Et pour faire passer ce flux de chaleur à travers la paroi d’un tuyau d’acier de 4 mm (il est impossible de faire moins, il va brûler très rapidement) sans pertes notables de la conductivité thermique du métal, il faut encore 200 degrés. En conséquence, la surface interne du tube à feu doit être chauffée à 500-600 degrés; 50-150 degrés - la réserve opérationnelle pour la teneur en eau du carburant, etc.

De ce fait, la durée de vie des tubes de fumée est limitée, en particulier dans les grandes chaudières. De plus, le rendement de la chaudière à tubes de fumée est faible: il est déterminé par le rapport entre les températures des gaz chauds entrant dans le registre et celles sortant de la cheminée. Il est impossible de permettre aux gaz de refroidir en dessous de 450-500 degrés dans une chaudière à tube de feu et la température dans une chambre de combustion conventionnelle ne dépasse pas 1100-1200 degrés. Selon la formule de Karno, il s'avère que l'efficacité n'est pas supérieure à 63% et que l'efficacité de la chambre de combustion ne dépasse pas 80%. Le total est donc de 50%, ce qui est très mauvais.

Dans les petites chaudières domestiques, ces caractéristiques sont moins prononcées, car lorsque l'on réduit la taille de la chaudière, le rapport entre la surface du registre et le volume des gaz de combustion qu'il contient augmente, c'est ce qu'on appelle. la loi du cube carré. Dans les chaudières pyrotiques modernes, la température dans la chambre de combustion atteint 1600 degrés, l'efficacité de leur chambre de combustion est inférieure à 100% et les registres des chaudières de marque sous garantie de 5 ans et plus ne fabriquent que de l'acier spécial à parois minces et résistant à la chaleur. Dans ceux-ci, les gaz peuvent être autorisés à refroidir à 180-250 degrés, et l'efficacité globale atteint 85-86%.

Remarque: la fonte pour les tubes de fumée est généralement inappropriée, elle se fissure.

Dans le tube d'eau, les fluides de refroidissement se déposent dans les tuyaux placés dans la chambre de combustion, où les gaz chauds s'écoulent. Maintenant, les gradients de température et la loi du cube carré sont inversés: à 1000 degrés dans la chambre, la surface externe des tuyaux ne sera chauffée qu'à 400 degrés et la surface interne sera chauffée à la température du liquide de refroidissement. En conséquence, les tuyaux en acier ordinaire servent pendant longtemps et le rendement de la chaudière est d'environ 80%.

Mais les chaudières à tubes à circulation horizontale sont sujettes à ce qu'on appelle. "Crique". L'eau dans les tuyaux inférieurs est beaucoup plus chaude que dans les tuyaux supérieurs. La pression chute, et les tuyaux supérieurs plus froids «crachent» l’eau. «Cove» ne produit pas seulement du bruit, de la chaleur et du confort, tout comme un voisin est un ivrogne et un bagarreur, mais aussi une ruée dans le système due aux coups de bélier.

Les chaudières verticales à tubes d’eau ne chauffent pas, mais si une chaudière à tubes d’eau est conçue dans une maison, le registre devrait être situé sur l’abaissement de la cheminée, dans la partie de celle-ci où les gaz chauds vont de haut en bas. Dans la conduite, avec le même sens de circulation des gaz et du caloporteur, la chaudière à tubes d’eau, le rendement chute brusquement et de la suie se dépose de manière intensive sur les tuyaux près de l’alimentation, et il est généralement inacceptable de refouler le flux au-dessus de l’alimentation.

À propos de la capacité de l'échangeur de chaleur

Le rapport entre la capacité de l'échangeur de chaleur et l'ensemble du système de refroidissement n'est pas pris de manière arbitraire. Le taux de transfert de chaleur des gaz vers l’eau n’est pas infini, l’eau dans le registre doit avoir le temps d’absorber la chaleur avant qu’elle ne pénètre dans le système. D'autre part, la surface externe chauffée du registre dégage de la chaleur dans l'air et est gaspillée pour rien dans la chaufferie.

Un registre trop petit est sujet à l'ébullition et nécessite un réglage rapide et précis de la puissance du four, inaccessible dans les chaudières à combustibles solides. Le registre à grand volume se réchauffe pendant longtemps et si l’isolation externe de la chaudière est mal isolée ou indisponible, elle perd beaucoup de chaleur et l’air dans la chaufferie peut chauffer au-dessus de la limite autorisée pour la sécurité incendie et atteindre la chaudière.

La valeur de la capacité de l'échangeur de chaleur des chaudières à combustibles solides varie de 5 à 25% de la capacité du système. Cela devrait être pris en compte lors du choix d'une chaudière. Par exemple, pour le chauffage, par calcul, il n'y avait que 30 sections de radiateurs (batteries) de 15 litres chacune. Avec l’eau dans les tuyaux et le vase d’expansion, la capacité totale du système sera d’environ 470 litres. La capacité du registre de la chaudière doit être comprise entre 23,5 et 117,5 litres.

Remarque: il existe une règle: plus la valeur calorifique du combustible solide est grande, plus la capacité relative du registre de la chaudière doit être grande. Par conséquent, si la chaudière est au charbon, la capacité du registre doit être rapprochée de la valeur supérieure et, pour le bois, de la valeur inférieure. Pour les chaudières à combustion lente, cette règle n’est pas juste, la capacité de leurs registres est calculée sur la base de la plus grande efficacité de la chaudière.

Que faire avec l'échangeur de chaleur?

La fonte en tant que matériau pour le registre de la chaudière ne répond pas aux exigences modernes:

  • La faible conductivité thermique de la fonte entraîne une faible efficacité de la chaudière, car Il est impossible de refroidir les gaz d'échappement en dessous de 450-500 degrés, la chaleur ne passera pas autant que nécessaire à travers le fer.
  • La capacité calorifique élevée de la fonte est également son inconvénient: la chaudière doit transférer rapidement la chaleur au système jusqu'à ce qu'elle se soit évaporée ailleurs.
  • Les échangeurs de chaleur en fonte ne répondent pas aux exigences modernes en termes de poids et de taille.

Par exemple, prenons la section M-140 de l’ancienne batterie soviétique en fonte. Sa superficie est de 0,254 mètre carré. M. Pour chauffer 80 mètres carrés. M. de surface habitable ont besoin d'une surface d'échange dans la chaudière d'environ 3 mètres carrés. m, c'est-à-dire 12 sections. Avez-vous vu la batterie en 12 sections? Imaginez quelle devrait être la chaudière dans laquelle elle s’insère. Et la charge sur le sol dépassera certainement la limite pour SNiP, et une fondation séparée devra être faite pour la chaudière. En général, 1 à 2 sections en fonte iront à l'échangeur de chaleur qui alimente le ballon de stockage de l'ECS, mais pour la chaudière de chauffage, le registre de fonte peut être considéré comme fermé.

Les registres des chaudières d'usine modernes sont en acier spécial résistant à la chaleur et résistant à la chaleur, mais leur fabrication nécessite des conditions de fabrication. L'acier structurel habituel demeure, mais à 400 degrés Celsius, il se corrode très rapidement. Les chaudières à tubes d'acier doivent donc être choisies à l'achat ou développées avec le plus grand soin.

De plus, l'acier conduit bien la chaleur. D'une part, ce n'est pas mauvais, vous pouvez vous attendre à des moyens simples pour obtenir une bonne efficacité. Par contre, il est interdit de laisser le retour refroidir en dessous de 65 degrés, sinon le condensat acide qui peut traverser les tuyaux pendant une heure tombe sur le registre dans la chaudière. Pour exclure la possibilité de son dépôt peut être de 2 façons:

  • Avec une puissance de la chaudière allant jusqu'à 12 kW, une soupape de dérivation entre l'alimentation et le retour de la chaudière est suffisante.
  • Avec plus de puissance et / ou zone chauffée de plus de 160 mètres carrés. m a besoin d’un autre ascenseur et la chaudière doit fonctionner en mode de surchauffe de l’eau sous pression.

La vanne de dérivation est commandée soit électriquement à partir d'un capteur de température, soit non volatile: à partir d'une plaque bimétallique à pas, de la cire fondue dans un récipient spécial, etc. Dès que la température dans la conduite de retour tombe en dessous de 70-75 degrés, elle laisse sortir de l'eau chaude.

L’ensemble ascenseur, ou tout simplement l’ascenseur (voir fig.), Fonctionne dans l’inverse: l’eau dans la chaudière chauffe jusqu’à 110-120 degrés sous une pression pouvant atteindre 6 MPa, ce qui empêche l’ébullition. Pour ce faire, la température de combustion du carburant est augmentée, ce qui augmente l'efficacité et élimine la condensation. Et avant de servir dans le système, l'eau chaude est diluée avec une ligne de retour.

Schéma du nœud d'ascenseur du système de chauffage

Dans les deux cas, une circulation forcée de l'eau est nécessaire. Néanmoins, il est tout à fait possible de créer une chaudière en acier pour la circulation du thermosiphon ne nécessitant pas de puissance pour la pompe de circulation. Certains modèles seront discutés ci-dessous.

Circulation et chaudière

La circulation de l'eau par thermosiphon (gravitationnelle) ne permet pas de chauffer une pièce de plus de 50 à 60 mètres carrés. Le problème n’est pas seulement qu’il est difficile pour l’eau de passer à travers un système développé de tuyaux et de radiateurs: si la vanne de vidange est ouverte avec un vase d’expansion complet, l’eau se déverse fortement. Le fait est que l'énergie nécessaire pour pousser l'eau à travers les tuyaux provient du carburant et que l'efficacité de la conversion de la chaleur en mouvement dans un système à thermosiphon est faible. Par conséquent, l'efficacité de la chaudière dans son ensemble diminue.

Mais pour une pompe de circulation, vous avez besoin d’électricité (50-200 W), qui peut disparaître. UPS (alimentation sans coupure) pour 12 à 24 heures de travail autonome coûte très cher, donc une chaudière bien conçue compte sur une circulation forcée. Lorsque l'alimentation est coupée, elle doit passer en mode thermosiphon lorsqu'il n'y a pas d'interférence, lorsque le chauffage chauffe à peine mais chauffe encore.

Comment mettre la chaudière?

De par l'exigence de la capacité calorifique intrinsèque minimale de la chaudière, elle résulte directement de son faible poids par rapport à la chaudière et de sa charge par unité de surface du sol. En règle générale, il ne dépasse pas le minimum autorisé par SNiP pour un sol de 250 kg / m². Par conséquent, l'installation de la chaudière est autorisée sans fondation et même lors de l'analyse du sol, incl. et aux étages supérieurs.

Placez la chaudière sur une surface plane et stable. Si le sol joue, il faudra tout de même le démonter sur le lieu d'installation de la chaudière sur une chape en béton avec retrait latéral d'au moins 150 mm. La base sous la chaudière est recouverte d'amiante ou de carton basaltique de 4 à 6 mm d'épaisseur, sur laquelle est posée une tôle de fer à toiture de 1,5 à 2 mm d'épaisseur. En outre, si le revêtement de sol a été démonté, le fond de la chaudière est recouvert de mortier de ciment et de sable jusqu'au niveau du sol.

L'isolation thermique est faite autour du sol au-dessus du sol de la chaudière, de la même manière que sous le sol: carton d'amiante ou de basalte et fer à repasser. Effectuer une isolation sur le côté de la chaudière à partir de 150 mm et devant la porte de la chambre de combustion au moins 300 mm. Si la chaudière autorise une charge de combustible supplémentaire avant que le lot précédent ne soit brûlé, la sortie devant la chambre de combustion nécessite 600 mm. Sous la chaudière, qui est placée directement sur le sol, ils ne renferment que des isolants thermiques recouverts de tôle d'acier. À emporter - comme dans le cas précédent.

Pour une chaudière à combustible solide, une chaufferie séparée est requise. Les exigences pour cela sont données ci-dessus. En outre, presque toutes les chaudières à combustibles solides ne permettent pas de contrôler la puissance sur une large plage. Elles ont donc besoin d'une liaison totale - d'un ensemble d'équipements supplémentaires garantissant un fonctionnement efficace et sans problème. Nous en reparlerons plus en détail, mais en règle générale, l’attache de la chaudière est un sujet important. Nous ne mentionnons ici que les règles immuables:

  1. L'installation du feuillard est réalisée dans de l'eau à contre-courant, du retour au flux.
  2. A la fin de l'installation, son exactitude et la qualité des connexions sont vérifiées visuellement selon le schéma.
  3. L'installation du système de chauffage dans la maison ne commence que lorsque la chaudière est attachée.
  4. Avant le chargement du combustible et, le cas échéant, l'alimentation électrique, le système complet est rempli d'eau froide et tous les joints sont surveillés dans les 24 heures afin de détecter toute fuite éventuelle. Dans ce cas, l'eau est de l'eau et non un autre liquide de refroidissement.
  5. S'il n'y a pas de fuites ou après leur élimination, la chaudière est démarrée avec de l'eau en surveillant en permanence la température et la pression dans le système.
  6. Lorsque la température nominale est atteinte, la pression est surveillée pendant 15 minutes; elle ne devrait pas changer de plus de 0,2 bar. Ce processus est appelé test de pression.
  7. Une fois que la chaudière est pressée, le système est complètement refroidi.
  8. Videz l'eau, versez le liquide de refroidissement standard.
  9. Une fois par jour, ils surveillent les joints pour détecter les fuites. Si tout est en ordre, démarrez la chaudière. Non - éliminez les fuites et contrôlez-les quotidiennement avant de commencer.

Choisir une chaudière

Maintenant, nous en savons assez pour choisir une chaudière en fonction du type de combustible et de son objectif. Commençons

Combustion au bois

Le pouvoir calorifique du bois de chauffage est faible, le meilleur - moins de 5 000 kcal / kg. Le bois de chauffage brûle assez rapidement, mettant en évidence une grande quantité de composants volatils nécessitant une post-combustion. Par conséquent, il est préférable de ne pas compter sur le rendement élevé du bois de chauffage, mais on peut en trouver presque partout.

Chaudière à bois convient principalement pour le bain. Le charbon dans la pièce pour la pureté du corps et de l'âme n'est pas vraiment en place, l'efficacité dans ce cas n'est pas l'essentiel. En outre, tout son charbon, très important, cède trop de chaleur aux bains publics.

Une datcha, où se trouve une ferme marchande ou une salle de production agricole saisonnière, est un autre endroit approprié pour une chaudière à bois. En hiver, ils ne se noient pas ici. Par conséquent, l'efficacité de la chaudière et sa densité de puissance ne sont pas significatives. Cependant, le coût de la distribution de carburant dans un lieu éloigné peut priver complètement l’économie de rentabilité.

Du charbon

La valeur calorifique du charbon est élevée et la majeure partie de la chaleur est générée pendant une longue période lors de la combustion du carbone. Si, toutefois, capturer et brûler les substances volatiles libérées au début de la combustion, il est possible d’atteindre un rendement pouvant atteindre 80% ou plus. La livraison de charbon est ajustée à presque n'importe quel point où il y a une route. Le prix d'une kilocalorie de charbon est encore un peu plus élevé que le gaz, mais la fourche diminue progressivement et le chauffage au charbon sera bientôt meilleur marché que le gaz, même dans des pays riches en énergie comme la Russie.

Les chaudières à charbon modernes produisent de la chaleur d'une charge de combustible à 20 jours (!). Un allumage par saison (c'est-à-dire qu'elles permettent une charge supplémentaire de combustible sans arrêter la chaudière), ne nécessitent pas de surveillance et permettent l'absence de propriétaires à long terme. Leur automatisation, en règle générale, ne nécessite pas d'alimentation électrique et vous permet d'ajuster la puissance dans la mesure suffisante pour chauffer des gelées sévères à l'intersaison. La conception est le plus souvent la combinaison calculée avec précision d'une chaudière à enveloppe avec un tube d'eau.

Le dispositif de la chaudière à charbon à combustion ultra-longue

Les chaudières à charbon à combustion très longue (diagramme de la Fig.) Connaissent actuellement une véritable renaissance. Vous ne pouvez pas le faire vous-même, le secret du renouveau réside dans l'utilisation de matériaux et de technologies modernes. Mais, considérant qu'une chaudière à charbon coûte deux à trois fois moins cher que la pyrolyse, sert pour toujours et ne nécessite pas d'électricité, et que son efficacité dépasse 70%, l'option d'achat d'une chaudière à charbon devrait être envisagée de la manière la plus sérieuse.

Remarque: toute chaudière à charbon fonctionnera au bois, seul le temps de transfert de chaleur d’une charge ne dépassera pas 30 heures. Le contraire n'est pas toujours vrai. Les chaudières au charbon, conçues pour le bois de chauffage, ne présentent généralement pas un rendement élevé.

Pellet

Les pellets peuvent être brûlés dans le poêle comme le bois, mais leur teneur en cendres est élevée, jusqu'à 70% (!) En volume. La valeur calorifique des pellets n’est pas supérieure à celle du bois de chauffage et ils doivent être stockés dans une pièce sèche et chaude. Les pellets sont hygroscopiques. Vente / livraison d'infrastructures (distribution) de pellets encore à ses balbutiements. Mais le coût de 1 kcal des pellets en dessous du gaz.

Le schéma de la chaudière à pellets est illustré à la Fig. à droite:

Dispositif de chaudière à granulés

  1. Bunker à pellets, il peut être chargé immédiatement pour la saison;
  2. carburant d'alimentation à vis (stockage);
  3. chauffe électrique;
  4. tuyau flexible réfractaire;
  5. brûleur à pellets spécial;
  6. la chaudière.

Dans un brûleur spécial (à partir de 200 $ pour un bon brûleur), les pellets brûlent complètement et la chaudière dans ce cas n’est qu’une enveloppe avec un échangeur thermique. Par conséquent, l'efficacité de la chaudière à pellets peut dépasser 80% et cette opération, à l'exception du brûleur, peut être effectuée indépendamment. Vous pouvez littéralement alimenter le brûleur en combustible le long de la pastille, de sorte que la chaudière à pellets soit hors de compétition pour les limites du réglage de la puissance.

Cependant, le tuyau d’alimentation en pellets du brûleur est de courte durée, il faut parfois le changer deux fois par saison. Et le principal inconvénient est que sans alimentation électrique, la chaudière s’arrête complètement et le système peut être gelé. Par conséquent, les chaudières à pellets sont une question d'avenir lorsque leurs défauts sont éliminés.

Remarque: il existe un large éventail d’activités créatives pour les artistes de la maison. Par exemple, imaginez un alimentateur en combustible non volatil alimenté par un bilame près du brûleur, à partir d’une plaque tournante dans une cheminée, etc.

Sciure de bois et déchets combustibles

Les chaudières à sciure de bois faites maison ne sont pas vaines. Si la sciure de bois brûle dans l'unité, tout autre combustible solide broyé brûlera et il peut le plus souvent être accumulé pour rien. Mais transformer un poêle en sciure de bois à combustion lente en un chaudron est si facile. Nous en discuterons plus loin.

Comment brûler du carburant?

Le combustible solide est brûlé le plus souvent de trois manières: flamme, pyrolyse et combustion lente de la couche de surface.

De ce qui précède, il est clair que la combustion ardente n’est pas optimale pour une chaudière à combustible solide. La conception du four, qui assure la combustion complète des gaz de combustion avant leur entrée en contact avec le registre d’échange de chaleur, s’avère trop compliquée, massive, nécessitant un entretien régulier et enfin, tout simplement peu fiable et dangereuse. Certaines exceptions ne peuvent être considérées que des chaudières à charbon de bois pour un léger chauffage en basse saison, voir ci-dessous.

Les inconvénients principaux et très importants des chaudières à pyrolyse sont le coût élevé, la dépendance à l’alimentation en énergie et les faibles limites du contrôle de la puissance. De ce fait, en dehors de la saison, la chaudière doit être utilisée en mode intermittent, il est donc nécessaire de l'alimenter en sangles complexes et de la compléter avec un accumulateur de chaleur. En conséquence, le coût de seulement l'équipement de la chaufferie pour une maison de 100-120 mètres carrés. M. résidentiel coûte environ 10 000 $, et sa superficie est de 12-16 mètres carrés. m) Quel besoin de construire; peut-être - sur l'hypothèque.

En général, une chaudière à pyrolyse omnivore se justifie dans un hôtel particulier de 250 mètres carrés. m résidentiel avec sa propre mini-centrale diesel de secours. Nous allons donc nous concentrer davantage sur les chaudières à combustion lente: elles conviennent mieux aux ménages à revenu faible et moyen. Séparez-vous des chaudières de bain, ils ne chauffent pas exactement.

Différentes chaudières

Bathhouse

La chaudière pour le bain est en fait un chauffe-eau combiné à un aérotherme. L'efficacité n'est pas un facteur décisif pour lui, mais au prix ou à la complexité de la fabrication, elle devrait être accessible à tous.

La chaudière de bain la plus simple

La chaudière de bain la plus simple est obtenue en collant un réservoir d'eau sur le poêle. Le moyen le plus simple de fabriquer une telle chaudière à partir d’un tonneau est indiqué à la fig. à droite Mais il a un sérieux inconvénient: l'eau bouillonne avant que le chauffage ne chauffe, elle n'a pas le temps de se réchauffer alors que le bain a déjà mûri. Il n'est pas possible de créer une structure de travail stable, car La répartition de la chaleur entre le chauffage et le réservoir dépend des propriétés du carburant. Sur le bois des mêmes bûches, la chaudière chauffe les pierres et l'eau par temps différent, par temps différent.

Le résultat souhaité est obtenu par la chaudière horizontale classique à tubes d’eau avec un seul registre en forme de U. Il peut être fabriqué sur la base du poêle de sauna habituel. Lors de la création d'une chaudière, vous devez résoudre les tâches suivantes:

  • Trouvez ou organisez dans le four une zone thermodynamiquement similaire à une chambre de combustion. Dans le poêle, c’est simple: c’est là sous l’embouchure de la cheminée, il suffit de lui fournir un pare-flammes qui retient les gaz de combustion au coin éloigné du toit du four.
  • Placez l'échangeur de chaleur dans la zone de flamme sous le chauffage. Ceci assurera le chauffage simultané de l'eau et des pierres; le registre présenté ici du point de vue de l’ingénierie thermique ne sera qu’une pierre de plus.
  • Calculez les dimensions de l'échangeur de chaleur qui ne violent pas de manière significative la circulation interne dans le four.
  • Calculez la forme, les dimensions et la capacité du réservoir de stockage en supposant que, lorsque la température de l'eau est de 100 degrés, le transfert de chaleur de celui-ci à la pièce soit supérieur à celui des gaz chauds vers le registre. Cela empêchera l'eau bouillante et éliminera complètement les sangles.

Les dessins d'un réchaud de bain qui remplit ces conditions sont illustrés à la fig. Heure du bain avec un volume de lavage de 40 mètres cubes. m. (16 m² avec un plafond de 2,5 m) durera de 1 à 1,5 heure, et 105 litres d’eau avec une température de 70 degrés suffisent pour 4 à 5 personnes.

Dessins d'une chaudière de bain simple et sécuritaire

Bois de chauffage hors saison

Les chaudières destinées aux logements saisonniers devraient être peu coûteuses et abordables pour l’autoproduction. De là suit immédiatement: pas de sangles complexes avec une sécurité complète. Pour ce que la puissance de la chambre de combustion et sur le bois et le charbon devrait être inférieure à la puissance de la perte de chaleur à travers le boîtier à 100 degrés. À une température de l'eau de 60 degrés, l'efficacité restera acceptable. Condensat acide ne peut pas avoir peur, car il n'y aura pas de foyer intensif.

En analysant différentes conceptions, nous arrivons à une chaudière à tube à feu vertical avec un seul tube à fumée de section variable. Ne sais pas? Oui, c'est le vieux titan soviétique!

Son pendant fabriqué par ses soins pour une puissance d'environ 5 kW - une chaudière composée d'un tuyau - à une température extérieure de –5 degrés, chauffera jusqu'à 40 mètres carrés. Son efficacité n’est pas mauvaise: en raison du chauffage à travers le toit métallique du four et du retard des gaz de combustion dans le rétrécissement du tube de gaz de combustion avant la cheminée, une circulation interne assez forte se produit dans le réservoir et l’eau élimine efficacement la chaleur des gaz d’échappement.

Schéma simplifié de la chaudière à partir du tuyau

Cette chaudière, comme le titane, peut être installée dans la cuisine, la salle de bain et le couloir. Il les réchauffera avec son corps et le reste des locaux - avec de l’eau par des tuyaux. Pour le cerclage, vous n'aurez besoin que d'un vase d'expansion ouvert de 3 à 5 litres, d'un robinet d'évacuation de l'air au point d'alimentation supérieur et d'un robinet de vidange au point de retour inférieur.

Un schéma simplifié d'une chaudière faite d'un tuyau (plus précisément de trois tuyaux de différents diamètres) est montré à la fig. Le diamètre intérieur du tube extérieur est de 350 à 450 mm, celui de la fumée à l'extérieur de 200 à 250 mm, la cheminée intérieure de 120 à 150 mm et l'épaisseur de paroi de tous les tuyaux de 4 mm. La hauteur de la chambre de combustion est de 330 mm, dont 80 tombent dans le cendrier. La hauteur de la citerne est de 220 cm, le raccord de retour est situé à 150 mm du bas et le raccordement d’alimentation à 300 mm sous le toit. C'est tout.

Cette chaudière présente un inconvénient: elle doit être chauffée toutes les heures au bois de chauffage et au dégagement de chaleur du charbon après une chaleur maximale de 2,5 à 3 heures. Par conséquent, pour chauffer à froid long, même petit, il n'est pas approprié. Dans un tel cas, le poêle est meilleur, il ne craint pas le dégivrage.

Chaudières à sciure de bois

Les conceptions de fours de sciure de bois et de chaudières à combustion longue sont nombreuses. Elles ne conviennent pas à une chaudière à eau: un échangeur de chaleur puissant n’est pas plus facile à intégrer qu’à un four en briques, le processus de combustion des gaz est perturbé par la récupération de chaleur importante et, comme toujours, dans ce cas - faible efficacité, suie, dépôts de carbone.

Le schéma d'une chaudière à air sur de la sciure de bois

Les meilleurs résultats sont obtenus si le four à sciure de bois est utilisé comme chaudière à air avec une chambre de post-combustion séparée, voir fig. Du fait de l'inversion des gaz d'inclinaison du conduit perforé 1 dans le gazéifieur, les gaz de pyrolyse vont immédiatement à l'échangeur de chaleur à air 2, associé à la chambre de post-combustion. Étant donné que la densité et la capacité thermique de l'air et des gaz de pyrolyse sont du même ordre, le transfert de chaleur est assez efficace et le rendement total est d'environ 70% Le temps de transfert de chaleur d'une charge est de 10 à 12 heures.

L'inconvénient de cette chaudière sur la sciure de bois - gazéificateur et échangeur de chaleur - post-combustion doit être en acier résistant aux produits chimiques (passivé). La température à l'intérieur ne dépasse pas 600 degrés partout, mais les gaz de pyrolyse sont chimiquement très agressifs. Dans les fours de sciure de bois classiques, ils brûlent complètement dans une couche de feu couvant, mais ils présentent une grande surface de contact avec le métal. En général, si l’idée de chauffer l’air a déjà fait son apparition, vous devez d’abord envisager l’option d’un poêle Buleryan (buller).

Bois dans la maison

La chaudière à bois domestique ne peut durer que longtemps, sinon un four à briques le bat à tous les égards. Constructions industrielles, par exemple. KVR bien connu, coût de 50 000 roubles., qui est encore moins cher que la construction d'un four, ne nécessite pas d'alimentation et permet un réglage de l'alimentation pour le chauffage en basse saison. En règle générale, ils fonctionnent à la fois sur le charbon et sur tout combustible solide, à l'exception de la sciure de bois, mais sur le charbon, la consommation de combustible sera beaucoup plus élevée: le transfert de chaleur d'une charge est de 60 à 72 heures et, pour le charbon spécialisé, jusqu'à 20 jours.

Cependant, une chaudière à bois à combustion longue peut être utile dans les endroits où il n'y a pas de livraison régulière de charbon et de services d'ingénierie thermique qualifiés. Il vaut une fois et demie moins cher que le charbon, sa construction en chemise est très fiable et permet de construire un système de chauffage par thermosiphon pouvant atteindre 100 mètres carrés. m) En combinaison avec la combustion lente du carburant avec une couche mince et un volume de chemise assez grand, l’ébullition de l’eau est exclue, le cerclage est donc pratiquement identique à celui du titane. Connecter une chaudière à combustion longue au bois de chauffage n’est pas plus difficile que le titane et peut être effectué indépendamment par un propriétaire non qualifié.

À propos des chaudrons de brique

Schéma du dispositif de la chaudière

Brick est un ami du four et un ennemi de la chaudière, car il confère à la structure une inertie thermique et un poids supérieurs. Peut-être que le seul chaudron de briques dans lequel la brique est à sa place est la pyrolyse de Belyaev «Blago», le diagramme de la fig. Et cela, son rôle ici est complètement différent: la doublure de la chambre de combustion est faite de briques en argile réfractaire. Échangeur de chaleur à tuyau horizontal; Le problème de la calotte est résolu par le fait que les tubes de registre sont simples, plats et allongés en hauteur.

La chaudière de Belyaev est vraiment omnivore. Deux bunkers séparés permettent de charger différents types de combustible sans arrêter la chaudière. Sur l'anthracite "Good" peut travailler pendant plusieurs jours, sur la sciure de bois - jusqu'à un jour.

Malheureusement, la chaudière Belyaev est assez chère, car la doublure en argile réfractaire est difficilement transportable et nécessite, comme toutes les chaudières à pyrolyse, une fixation complexe et coûteuse. Sa puissance est régulée dans de faibles limites par la dérivation des gaz de combustion. Par conséquent, son efficacité ne sera moyenne en moyenne pendant une saison que dans les endroits soumis à de longues gelées sévères.

À propos des chaudières dans le four

La chaudière de la fournaise, dont ils parlent et écrivent tellement maintenant - un échangeur de chaleur à tubes d’eau encastré dans le poêle, voir fig. ci-dessous. L'idée est la suivante: après la chaleur, le poêle devrait donner plus de chaleur au registre qu'à l'air ambiant. Disons tout de suite: les rapports d'efficacité de 80 à 90% sont non seulement douteux, mais simplement fantastiques. Le meilleur four à briques a une efficacité maximale de 75% et sa surface extérieure sera d’au moins 10 à 12 mètres carrés. m) La surface du registre ne dépasse guère 5 mètres carrés. Au total, moins de la moitié de la chaleur accumulée par le four ira dans l'eau et l'efficacité globale sera inférieure à 40%.

L'instant suivant - le four avec le registre perd immédiatement la propriété de cuisson. En aucun cas, vous ne pouvez le noyer hors saison avec un registre vide. Le TKR (coefficient de dilatation de la température) du métal est beaucoup plus grand que celui d'une brique et l'échangeur de chaleur, gonflé par la surchauffe, déchirera le four des yeux. Les coutures thermiques ne vont pas aider le cas, le registre n'est pas une feuille ou un faisceau, mais une construction en trois dimensions, et il éclate à la fois dans toutes les directions.

Il y a d'autres nuances ici, mais la conclusion générale est sans équivoque: le four est le four et la chaudière est la chaudière. Et le fruit de leur violente et non naturelle union de la chaudière du poêle ne sera pas viable.

Harnais de chaudière

Les chaudières, à l'exclusion de l'eau bouillante (manteaux à combustion longue, titans) ne peuvent pas être utilisées avec une puissance supérieure à 15-20 kW et de hauteur allongée. Par conséquent, ils chauffent toujours leur surface en mode thermosiphon, bien qu'une pompe de circulation ne soit bien sûr pas douloureuse. En plus du vase d'expansion, leur cerclage comprend uniquement une vanne de purge d'air au point le plus haut de la conduite d'alimentation et une vanne de purge au point le plus bas du retour.

La liaison des chaudières à combustibles solides d’autres types doit fournir un ensemble de fonctions, qui sont mieux traitées dans les fig. à droite:

Schéma typique de la tuyauterie de la chaudière à combustible solide

  1. groupe de sécurité: soupape d’air de purge, manomètre général et soupape de rupture pour la libération de vapeur en ébullition;
  2. réservoir de refroidissement d'urgence;
  3. sa soupape à flotteur, la même que dans les toilettes;
  4. vanne thermique pour démarrer le refroidissement d'urgence avec son capteur;
  5. Unité MAG - vanne de vidange, vanne de vidange d'urgence et manomètre, assemblés dans un seul boîtier et reliés à un vase d'expansion à membrane;
  6. site de circulation forcée avec un clapet anti-retour, une pompe de circulation et un clapet de trop-plein à trois voies commandé électriquement par la température;
  7. intercooler - radiateur de refroidissement d'urgence.

Pos. 2-4 et 7 constituent le groupe de vidage de puissance. Comme mentionné précédemment, les chaudières à combustibles solides pour l'électricité sont réglementées dans de petites limites et, avec un réchauffement soudain, l'ensemble du système peut être inacceptable, allant jusqu'à une rafale de surchauffe. Ensuite, la soupape thermique 4 laisse l'eau du robinet dans le refroidisseur intermédiaire et refroidit le flux à la normale.

Remarque: l'argent des ménages pour le carburant et l'eau en même temps s'écoule doucement dans le système d'égout. Par conséquent, les chaudières à combustibles solides ne sont pas adaptées aux endroits avec un hiver doux et une longue saison morte.

En mode normal, le groupe à circulation forcée contourne une partie de l’alimentation de la ligne de retour afin que sa température ne tombe pas en dessous de 65 degrés, voir ci-dessus. Lorsque le courant est coupé, la soupape thermique est fermée. Dans les radiateurs de chauffage, l'eau coule autant qu'il le manque dans le mode thermosiphon, tant que vous pouvez vivre dans les chambres. Mais la soupape thermique du refroidisseur intermédiaire est complètement ouverte (elle est maintenue fermée sous tension) et l'excédent de chaleur entraîne à nouveau l'argent du propriétaire dans le drain.

Remarque: si l'eau et l'électricité ont disparu, la chaudière doit être immédiatement éteinte. Lorsque l’eau du réservoir 2 s’écoulera, le système bouillira.

Les chaudières avec protection intégrée contre la surchauffe coûtent 10 à 12% plus chères que les machines ordinaires, mais cela compense largement en simplifiant le cerclage et en augmentant la fiabilité de la chaudière: ici, l'excès d'eau surchauffée se déverse dans le vase d'expansion ouvert de grande capacité. ligne de retour. Le système, à l'exception de la pompe de circulation 7, est non volatile et passe en mode thermosiphon sans à-coups, mais avec un réchauffement soudain, le carburant disparaît toujours en vain et le vase d'expansion doit être installé dans le grenier.

Reliure de la chaudière avec protection intégrée contre la surchauffe

En ce qui concerne les chaudières à pyrolyse, le schéma typique de leur liaison n’est donné que pour la familiarisation. Néanmoins, son installation professionnelle ne coûtera qu'une petite partie du coût du composant. À titre de référence: un seul accumulateur de chaleur par chaudière de 20 kW coûte environ 5 000 $.

Schéma typique liant chaudière à pyrolyse

Remarque: contrairement aux réservoirs ouverts, les vases d'expansion à membrane sont installés sur le tuyau de retour à son point le plus bas.

Cheminées pour chaudières

Les cheminées des chaudières à combustibles solides sont calculées de la même manière que les fours. Principe général: une cheminée trop étroite ne donnera pas la traction désirée. Pour la chaudière, c'est particulièrement dangereux, car Il se noie continuellement et les déchets peuvent aller la nuit. Une cheminée trop large conduit à un «sifflement»: de l'air froid descend par-dessus dans l'appareil de chauffage, en appuyant sur le poêle ou sur un registre.

La cheminée de la chaudière doit répondre aux exigences suivantes: la distance entre le faîte du toit et entre les différentes cheminées n’est pas inférieure à 1,5 mm, la hauteur au-dessus du faîte n’est pas inférieure à 1,5 m.Un accès sûr à la cheminée doit être assuré à tout moment de l’année. À chaque cheminée de la cheminée à l'extérieur de la chaufferie, il doit y avoir une porte propre, chaque passage du tuyau à travers le plafond doit être isolé. L'extrémité supérieure du tuyau doit être équipée d'un capuchon aérodynamique. Pour la cheminée de la chaudière, contrairement au four, il est obligatoire. La compilation de condensat est également requise pour la cheminée de la chaudière.

En général, le calcul de la cheminée pour la chaudière est un peu plus simple que pour le four, car la cheminée de la chaudière n'est pas si tortueuse, l'échangeur de chaleur est considéré simplement pour la barrière en treillis. Par conséquent, il est possible de construire des graphiques généralisés pour différents cas de calcul, par exemple. pour une cheminée avec une section horizontale (verrat) de 2 m et un collecteur de condensat de 1,5 m de profondeur, voir fig.

Pour le calcul de la section de la cheminée de la chaudière

Selon de tels graphiques, il est possible, après un calcul exact des données locales, d'estimer s'il y avait une erreur grossière. Si le point calculé se situe quelque part autour de sa courbe généralisée, le calcul est correct. Dans les cas extrêmes, il est nécessaire d’augmenter ou de couper le tuyau de 0,3 à 0,5 m.

Remarque: si, par exemple, une conduite d’une hauteur de 12 m n’existe aucune courbe pour une puissance inférieure à 9 kW, cela ne signifie pas que la chaudière de 9 kW ne peut pas fonctionner avec une conduite plus courte. Le calcul généralisé ne fonctionne plus pour les tuyaux, mais nous devons le calculer exactement en fonction des données locales.

Vidéo: exemple de construction d'une chaudière à combustible solide de type minier

Conclusions

L'épuisement des réserves d'énergie et la hausse du prix du combustible ont fondamentalement modifié l'approche adoptée pour la conception des chaudières domestiques. Désormais, il en va de même pour l'industrie, une efficacité élevée, une faible inertie thermique et la possibilité d'un contrôle de la puissance opérationnelle sur une large plage.

De nos jours, le chauffage des chaudières sur la base des principes de base qui y sont énoncés est finalement séparé des poêles et divisé en groupes dans différentes conditions climatiques. En particulier, les chaudières à combustibles solides considérées conviennent aux zones à climat rigoureux et à des gels longs et violents. Pour les endroits à climat différent, d'autres types de chauffage seraient préférables.

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