Calderas de leña de larga duración de bricolaje, cargando las 24 horas

Caldera de combustible sólido para calentar locales domésticos e industriales

Calderas de combustible sólido para calentar una casa privada.

Los modelos básicos de calderas de combustión prolongada con circuito de agua en madera para el hogar se distinguen por el material de fabricación, el diseño del horno, el intercambiador de calor, la chimenea y el método de carga y quema de combustible.

Una caldera de leña de combustión prolongada con circuito de agua está equipada con un registro tubular (vertical) o un intercambiador de calor tipo camisa. El diseño de la carcasa prácticamente excluye la posibilidad de que el agua hierva en sistemas con circulación natural.

La caldera de combustible sólido se basa en el principio de combustión de combustible a largo plazo y económica.

Una caldera de leña de acero de combustión prolongada para calentar una casa tiene una inercia térmica baja. El circuito de la caldera de acero resistente al calor soporta cambios bruscos de temperatura y presión en el sistema. La falta de material es su sensibilidad a la corrosión, que se ve reforzada por el estrés térmico del metal. El período de revisión de la unidad de acero es de 15 años.

Las paredes de un intercambiador de calor de hierro fundido de una caldera de leña para calentar una casa privada con baterías se calientan y enfrían durante mucho tiempo. La aleación quebradiza no está diseñada para cambios críticos en el rendimiento del sistema.

Caldera de combustible sólido en modo semiautomático

La ventaja del hierro fundido se debe a la amorfo del material a la corrosión por oxígeno. La vida útil de una caldera con intercambiador de calor de hierro fundido, con el correcto funcionamiento de la unidad, alcanza los 25 años.

El principio de funcionamiento de una unidad de combustión a largo plazo es la combustión forzada, secuencial y de arriba hacia abajo de la madera, en la que se liberan metano, monóxido de carbono e hidrógeno. La falta de oxígeno ralentiza la velocidad de propagación de la llama. Se genera energía térmica adicional quemando los gases de combustión. La corriente de gases de combustión lava la superficie del intercambiador de calor a la salida de la caldera. El diseño permite cargar leña una vez al día.

Tabla 1.El precio de las calderas de combustible sólido de combustión prolongada:

¡Nota! El precio promedio de las calderas para combustión prolongada en madera para una casa es de 50 mil rublos. La calidad de los últimos desarrollos nacionales de calderas de combustible sólido es un competidor digno de sus homólogos extranjeros.

Calderas de pirólisis de combustión prolongada

Las unidades de pirólisis son uno de los tipos de calderas de combustión prolongada. La separación por etapas del proceso de combustión aumenta la eficiencia y prolonga el tiempo de funcionamiento del gasificador. La cámara de combustión de la caldera de pirólisis está separada por una boquilla especial. En el primer compartimento, bajo la influencia de las altas temperaturas, la leña para la leña emite gas inflamable. El segundo se utiliza para la postcombustión de los productos de descomposición de la madera. Se forma una cantidad mínima de ceniza en el cenicero y la chimenea no está cubierta de depósitos de hollín.

Las unidades generadoras de gas están destinadas a sistemas de calefacción de edificios residenciales, cuyo área es de más de 100 m².

Cuadro 2. Precio de las calderas de pirólisis de combustión prolongada con circuito de agua:

Las calderas de pirólisis de leña funcionan hasta dos días con una carga de combustible. El costo del producto depende de la marca del fabricante, la potencia y el grado de equipamiento de la unidad con automatización.

Calderas de leña de larga duración de bricolaje, cargando las 24 horas

La potencia de la caldera se selecciona de acuerdo con las características estructurales de la casa (área, pérdidas totales de calor) y la zona climática del lugar de residencia. Como regla general, la eficiencia de una caldera casera para combustión prolongada con madera no supera el 80% (es decir, una quinta parte del calor de la combustión del combustible se pierde en la caldera).

La falta de energía térmica estimula al generador a trabajar en modo de combustión intensiva. Las cargas máximas constantes conducen a un consumo excesivo de leña, doble pérdida de calor y desgaste prematuro de la caldera.

Dispositivo de caldera de combustible sólido

Cálculo de las dimensiones del horno para una caldera de larga duración en madera.

El tipo de madera, la forma y la longitud de la madera determina el tamaño y el área equivalente de la cámara de combustión. La densidad específica y aparente de la carga, el calor que libera la leña durante la combustión son valores de referencia. El cálculo del volumen de carga ayudará a calcular el consumo de combustible para la temporada, organizar los lugares de almacenamiento de combustible.

¡Importante! La calidad de la madera influye en el proceso de combustión. El alto contenido de resina en la leña de madera blanda y el alto contenido de humedad de la madera recién cortada reduce la eficiencia de la caldera. La combustión incompleta de la madera en bruto conduce a la deposición de hollín y alquitrán en la superficie del circuito de agua, las paredes del horno y la chimenea. El metal se oxida, transfiere peor el calor, se quema rápidamente.

Cuadro 3. Calor volumétrico de combustión de madera de diferentes especies:

Consideremos un ejemplo de cálculo del volumen de la cámara de carga de una caldera de leña.
Datos iniciales:

• potencia de la caldera 10 kW;
• el volumen de una carga debe garantizar el funcionamiento de la unidad durante el día;
• combustible - leña de abedul, longitud del tronco 0,60 ÷ 0,65 m;
• contenido de humedad de la madera 20%.

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Al quemar 1 kg de leña de abedul, se liberan 4,2 kW de energía térmica. La potencia dada (10 kW) asegurará la quema de 2,4 kg de madera por hora (10 / 4,2 = 2,381).

Un metro cúbico de leña de abedul pesa 650 kg. El consumo de combustible por hora será de ≈ 0,004 m³ / h (2,4 / 650 = 0,0037).

El peso del marcador que debe soportar la rejilla con la boquilla es ≈ 60 kg (2,381x24 = 57,144).

La leña de abedul no cae con fuerza, por lo tanto, el volumen del marcador aumentará 1,9 veces, hasta 0,008 m³ / h (0,004x1,9 = 0,0076).

Por condición: cargando una vez cada 24 horas, respectivamente, el volumen de combustible es de 0,2 m³ (0,008x24 = 0,192).

Debe considerar cuidadosamente la elección de leña para una caldera de combustible sólido.

Si tenemos en cuenta la longitud de los troncos 0,6 ÷ 0,65 m, entonces la profundidad óptima de la cámara de combustión será de 0,7 m.

Supongamos que la altura de la carga de combustible es de 0,6 m. El ancho del horno es de 0,5 m (0,2 / 0,7 / 0,6 = 0,476).

El tamaño de trabajo de la cámara de combustión de una caldera de leña para calentar una casa (área 80 m2, leña de abedul) es de 0.7x0.6x0.5 m. eliminación de gases de combustión.

La combustión regulada y equilibrada reducirá la velocidad de propagación natural de la llama. El suministro limitado de aire primario y secundario al horno proporcionará una falta de oxígeno y extenderá el tiempo de funcionamiento de una caldera casera en 1.8 veces. Esto puede reducir el consumo estimado de leña y, en consecuencia, el tamaño de la unidad.

Una caldera de combustible sólido de leña es una buena alternativa a la calefacción a gas

Caldera de leña casera de larga duración con cámara de combustión vertical (Bubafonya)

Las calderas de combustión prolongada de bricolaje se ensamblan a partir de chapa de acero (espesor 4 ÷ 6 mm), tuberías de paredes gruesas (DN 300 mm) y contenedores cilíndricos de un tamaño adecuado. El diseño más simple ("Slobozhanka" o "Bubafonya") se ensambla a partir de un cilindro o barril de gas. El principio del dispositivo es copiado por la caldera báltica "Stropuva".

La capacidad de la cámara de combustión vertical se utiliza para la quema de leña dirigida de arriba hacia abajo. El proceso va acompañado de una compactación uniforme de la carga, la liberación y postcombustión de los gases de la madera y la eliminación de los productos de combustión en la chimenea.

El aire primario se suministra al espejo de combustión a través de un tubo vertical. Se monta una estructura estática o telescópica en la pared superior de la caldera. El eje del pistón corre a lo largo del centro de la cámara de combustión cilíndrica. El espacio entre el collar y la tubería de suministro de aire primario se forma con un cordón soldado, que proporciona un recorrido libre del vástago y una fuga mínima de aire a la cámara de aire para quemar los gases de la madera.

Dibujo de un horno de metal con un horno de combustión continua.

La combustión de gases de pirólisis aumenta la eficiencia de la caldera. Una tapa de amortiguación en la parte superior de la tubería regula la entrada de aire. Un disco con cuchillas está soldado en la parte inferior, que corta el flujo de aire en la zona de combustión. El material para el distribuidor se selecciona teniendo en cuenta la capacidad calorífica. El diámetro del disco es ligeramente más pequeño que el tamaño de la cámara de combustión.

Proporciones constructivas de la caldera Bubafonya:

• diámetro óptimo del cuerpo 300 ÷ 800 mm;
• altura de la caldera - en el rango de 3 ÷ 5 diámetros;
• espesor de pared 4 ÷ 6 mm;
• el diámetro del disco es un 10% menor que la sección transversal de la cámara de combustión;
• el grosor del disco es inversamente proporcional al diámetro (un panqueque pesado empujará la zona de combustión y apagará la llama, un panqueque ligero dará lugar a un efecto de combustión inverso);
• las palas curvas forman un flujo de aire turbulento dirigido para quemar gases de pirólisis;

Caldera casera de larga duración "Bubafonya" con cámara de combustión vertical

• el diámetro de la tubería de suministro de aire se toma como 0.55 de S (área de la sección transversal de la salida de la chimenea);
• el espacio entre la tubería y el collar no supera los 2,5 mm;
• la altura del tubo de entrada de aire (en la posición inferior) se eleva 150 mm por encima del collar.

El área de la sección transversal de la tubería de la chimenea en la salida de la caldera de combustión prolongada se determina mediante fórmulas empíricas:

S = 1,75xN (m2)dónde

S es el área de la sección transversal del tubo de salida (cm² o m²);

N - potencia térmica de la caldera (kW / h);

1,75 - coeficiente obtenido empíricamente (m2h / kW).

Dibujo de horno de combustión larga

N = m * qw (kWh)dónde

m es la masa de leña de una carga (kg);

qw - transferencia de calor específica de madera con un cierto contenido de humedad (kW / kg).

El peso de la carga para calderas de fabricación propia para combustión prolongada en madera está determinado por el volumen de trabajo del horno (Vk) y la gravedad específica de la madera (md):

m = Vk * md (kg)dónde

Vk = πD² / (4 * ht) (dm³), donde

hт - altura de la cámara de carga.

Tabla 4. Tamaño equilibrado de elementos en el sistema de distribución de aire primario de la caldera Bubafonya:

¡Nota! No es posible colocar el intercambiador de calor tubular en la cámara de combustión. Se requiere una carcasa cilíndrica exterior de mayor diámetro o una estructura incorporada en la chimenea.

El principio de funcionamiento y dibujos de las calderas de pirólisis con sus propias manos.

Se instalan unidades de pirólisis caseras para calentar casas grandes. El diseño de la cámara de combustión, la boquilla y los conductos de humo complica el montaje de los generadores de gas caseros. Circulación forzada refrigerante y el suministro de aire a la zona de combustión significa la dependencia del funcionamiento de la caldera de factores externos. Para reducir el riesgo de avería de emergencia de la caldera, se permite una compuerta para la liberación de energía térmica y un intercambiador de calor tipo camisa.

Diagrama de un generador de gas casero con suministro de aire forzado a la zona de combustión: 1 - cuerpo de la caldera; 2 - puerta de carga; 3 - puerta del cenicero; 4 - un ventilador que suministra aire a la zona de combustión; 5 - cámara de carga y zona de combustión de combustible primario; 6 - un orificio tecnológico para limpiar los canales de la chimenea; 7 - cámara de combustión de gases de madera; 8 - camisa del intercambiador de calor; 9 - canal de salida de humos; 10 - cuello de salida de chimenea; 11 - puerta de ajuste de la chimenea (11 - manija de la puerta); 12 - salida a la tubería de distribución; 13 - tubo de retorno a través del cual fluye el refrigerante enfriado desde el sistema de calefacción; 14 - manguito de la unidad de control (termomanómetro); 15 - Luke para limpiar canales de humo

El cuerpo de la caldera está soldado con chapa de acero de paredes gruesas (4 ÷ 5 mm). La carga de leña es frontal. La radiación térmica se transfiere al techo de la caldera, las paredes laterales de la cámara y calienta el aire que ingresa a la zona de combustión. La estanqueidad y estanqueidad de la cámara de combustión está asegurada por una persiana con reflector y un perno giratorio en las escotillas de carga y cenizas. El aire se suministra a la cámara de combustión a la fuerza mediante un ventilador.

La camisa del intercambiador de calor cubre completamente el horno y parcialmente la cámara de combustión de los gases de pirólisis. El espacio (3 ÷ 5 cm) se llena con agua. El intercambio de calor de la pared trasera aumenta: por un lado, el intercambiador de calor bordea la cámara de combustión, la otra pared de la camisa está en contacto con el canal de la chimenea. Un intercambiador de calor construido en la dirección del flujo de los gases de combustión reduce la temperatura de los gases de combustión a 100 ° C. El volumen interno del circuito de la caldera se toma como 5 ÷ 25% de la capacidad total del sistema de calefacción.

Esquema de flejado típico caldera de pirólisis

La tubería de suministro de refrigerante al sistema de consumo se encuentra en la parte superior. Conexión de la tubería de retorno - inferior. El enfriamiento del portador de calor de retorno por debajo de 65 ° C es peligroso para el condensado ácido que cae sobre las paredes del intercambiador de calor, lo que destruye el acero. Con una salida de caldera baja, la temperatura entre las líneas de flujo y retorno se iguala instalando una válvula de derivación. El circuito de calderas de una casa grande se complementa con un elevador y una bomba de circulación.

La rejilla en las calderas caseras de combustión prolongada sirve como soporte para la carga de combustible. La leña caliente yace sobre la rejilla, forrada con arcilla refractaria. Las boquillas en el cuerpo de la parrilla sirven como una boquilla a través de la cual el gas combustible ingresa a la zona de postcombustión del combustible.

Las cenizas y las cenizas se despiertan en el cenicero. Para calderas de baja potencia, con una distribución uniforme de la carga de calor sobre el espejo, son adecuadas las rejillas de hierro fundido estándar.

Esquema de calefacción de caldera en una casa privada.

Los productos de combustión ingresan a los canales y salen de la caldera a través del cuello de la chimenea (la fórmula para el área de la sección transversal del cuello de la chimenea se da en el ejemplo anterior). La compuerta de control de la chimenea se abre si es necesario.

El diseño permite una carga adicional de combustible sin apagar completamente la caldera o descarga forzada de energía térmica en caso de un corte de energía. El gas de madera caliente sale del horno sin pasar por los conductos de postcombustión y de la chimenea.

La sección transversal y la altura de la chimenea permiten el funcionamiento de una caldera casera no volátil con tiro natural. El tiro normal de la caldera de pirólisis será proporcionado por una altura de chimenea de 6 m.

Los datos obtenidos se reflejan en un dibujo a escala de una caldera de combustión prolongada con sus propias manos, según el cual se determina el volumen y la cantidad aproximada para la compra de consumibles.

Diagramas del dispositivo de calderas de pirólisis de diferentes tipos.

¡Importante! Si no puede resolver el cálculo de los parámetros de la caldera usted mismo, debe buscar la ayuda de profesionales. Los recursos especializados de Internet ofrecen dibujos para hacer una caldera de pirólisis de combustión prolongada con sus propias manos. Los videos tutoriales, con explicaciones detalladas de instalación, se adjuntan al conjunto de documentación técnica.

Instalación de calderas de leña en el sistema de calefacción.

La autoproducción de una caldera implica las habilidades y experiencia en la producción de trabajos de soldadura, instalación eléctrica y cerrajería. Será útil el conocimiento de la física, la ingeniería térmica, la ciencia de los materiales, las reglas para instalar sistemas de calefacción.

Es necesario observar las técnicas y métodos de seguridad. Se requiere una sala equipada y herramientas para montar la caldera.

Material para hacer una caldera de pirólisis:

• chapa de acero de 6, 5 y 4 mm de espesor (hogar, camisa y cuerpo del intercambiador de calor);
• esquina con lados de estantes 50 mm (refuerzos de marco);

Caldera de combustible sólido de doble circuito con acumulador de agua caliente

• tubería de acero (tubería de un intercambiador de calor con un sistema de calefacción);
• una rejilla de hierro fundido de tamaño adecuado o una varilla redonda con un diámetro de 20 mm;
• ladrillo de arcilla refractaria;
• ventilador centrífugo;
• puertas confeccionadas con reflector, cierre, tirador y cerradura;
• grupo de seguridad (sensor de temperatura, manómetro).

Las piezas soldadas están marcadas con tiza (junta, número de pieza, dimensiones). Las organizaciones especializadas ofrecen servicios de corte en el punto de compra.

Herramientas para hacer calderas:

• Máquina de soldar DC;
• electrodos (3 ÷ 5 mm de diámetro);
• taladro eléctrico;

Esquema de conexión de la caldera de calefacción

• amoladoras angulares (para círculos grandes de 230 mm y pequeños de 125 mm);
• calibre vernier, cinta métrica, nivel.

El montaje de la caldera comienza desde la carcasa interior. La calidad de las soldaduras debe garantizar la resistencia y densidad de la estructura, que está en contacto directo con el refrigerante.

Instalación de bricolaje de calderas de larga duración en madera.

Una caldera de pirólisis para un sistema de calefacción autónomo se encuentra en una habitación separada, especialmente adaptada y protegida contra incendios. La sala de calderas está equipada con un sistema de ventilación. La unidad debe estar al menos a 20 cm de las paredes.

El valor de peso estándar para las calderas caseras de leña de combustión prolongada es de 250 kg / m². El cumplimiento de la condición permite que la unidad se instale en una superficie plana y estable sin cimientos. El área del lugar de instalación se extrae más allá de la proyección del cuerpo de la unidad en 15 cm (30 cm delante de la puerta contra incendios).

El dispositivo de una caldera de combustible sólido de acero Buderus Logano

El suelo se cubre con amianto o cartón basáltico (espesor 4 ÷ 6 mm). Encima se coloca una plancha de hierro galvanizado para techos (2 mm de espesor). El contacto directo del piso con el cuerpo excluye las estructuras de soporte: patas de la caldera.

La superficie de la chimenea debe estar cubierta con aislamiento térmico. El aislamiento evitará una caída brusca de temperatura y la formación de condensación en la chimenea. El espesor de la capa de aislamiento depende de la temperatura de los gases de combustión. Es aconsejable utilizar un tubo sándwich de acero inoxidable resistente a medios agresivos. En ausencia de tiro natural, se instala un extractor de humos.

La estética de la producción artesanal es inferior al diseño de los modelos de fábrica, pero la unidad autoensamblada cumple con los requisitos de un sistema de calefacción específico. No olvide que hacer una caldera de combustión prolongada de acuerdo con los dibujos ya hechos (video) con sus propias manos reducirá el costo de su disposición al menos 2 veces.