Котлы на твёрдом топливе иногда становятся единственным вариантом, когда требуется обогреть помещение. Причин этому может множество: отсутствие возможности или экономическая нецелесообразность подключения к газовой магистрали, когда нужно обогреть временное сооружение, либо твёрдое топливо более доступно, чем все другие энергоресурсы.
Наиболее экономичными являются печи долгого горения на дровах, которые, в отличие от обычных котлов, имеют более высокий КПД. Такие печи вполне можно сделать и собственноручно, если познакомится с рекомендациями опытных мастеров. Таким образом, получится двойная экономия: на эксплуатации и на изготовлении.
Для начала можно рассмотреть, с какими недостатками сталкивается владелец обычной печи:
Ни одного из перечисленных недостатков в печах верхнего горения нет. Можно сказать, что они стали усовершенствованным вариантом традиционной печи, которая не сдаёт своих позиций уже много столетий. Кроме того, у неё есть масса преимуществ, среди них - практически полное отсутствие сажи, небольшие габариты котла, возможность регулировки процесса горения. Есть множество конструкций, которые можно сделать своими руками.
Печь длительного горения устроена так, что кислород поступает к топливу в ограниченном количестве. Дрова (уголь, пеллеты) не горят, а тлеют. В этот момент они выделяют так называемый пиролизный газ. Он поступает в отдельную камеру и там догорает полностью. В итоге КПД повышается ещё на 10-15 процентов, а период закладки топлива растягивается от 8 до 12 часов.
Для таких печей можно использовать в качестве топлива опилки, дрова, уголь и пеллеты. То есть, подобрать его не сложно в зависимости от региона и доступности какого-либо вида топлива. Когда в таких усовершенствованных печах используются пеллеты, то процесс загрузки топлива легко делают автоматизированным. Всего лишь надо будет следить за наполняемостью бункера.
Справка. Пеллеты постепенно становятся востребованным видом топлива. Они удобны в эксплуатации и позволяют экономить природные богатства Земли, так как делают этот вид топлива из отходов деревообрабатывающей промышленности.
Автоматизированная печь длительного горения, в которой используют пеллеты, может работать без вмешательства людей несколько дней.
Чтобы определиться с тем, как сделать самому печь длительного горения, нужно заранее подготовить весь инструмент и запастись материалом:
После того, как будут подготовлены все материалы и инструменты, можно приступать к процессу изготовления печи.
Когда выбирают помещение, где можно заняться изготовлением печи длительного горения своими руками, нужно иметь в виду, что для сварочных работ потребуется выход к электричеству на 220 В.
Корпус может быть из нержавейки, чугуна или стали. Когда его изготавливают самостоятельно с помощью сварки, нужно брать стальные листы с толщиной не менее 4 мм. Наиболее удобная и устойчивая конструкция получится, если корпусу придать форму прямоугольного параллелепипеда. Но главное - сделать его герметичным.
Однако проще и надёжнее подобрать готовую ёмкость. Например, для печи небольшой мощности подойдёт даже использованный огнетушитель.
Важно! Если для корпуса используется бывший в употреблении газовый баллон, в целях безопасности нужно соблюдать особый порядок действий. В пустом баллоне всегда остаются пары газа, которые могут привести к взрыву. Поэтому перед тем, как срезать с него «макушку», баллон нужно наполнить до самого верха обычной водой.
Отдельно из листа железа вырезают ещё один круг с диаметром на 2-2,5 см больше диаметра самого корпуса. В нём надо прорезать отверстие под трубу диаметром 10 см. Трубу сразу приваривают на место.
Ножки делают из металлического швеллера. Они будут не только поддерживать основание, но и «проталкивать» топливо в процессе горения.
Крышка изготавливается отдельно. В ней так же вырезают дыру для трубы 10 см в диаметре. По краям предусматривают «юбку» для более плотного соединения крышки с корпусом.
На корпусе вырезают отверстия для топки и зольника. На них навешивают металлические дверки, к которым приваривают ручки (из уголка или швеллера). Топка и зольник разделены колосниковой решёткой, на которую нужно укладывать топливо.
При изготовлении печи на угле своими руками нужно позаботиться о надёжном фундаменте. Сделать это надо обязательно, даже если печь окажется не тяжёлой по конструкции.
Углубление для фундамента делать не нужно. Достаточно сделать ровную бетонную «подушку».
Для того, чтобы обозначить основание печи, можно использовать таки строительные материалы, как керамическая плитка или кирпич. При этом надо строго соблюдать прямолинейность, контролируя поверхность основания с помощью монтажного уровня.
Когда речь идёт об отопительном оборудовании, которое работает на твёрдом топливе, нужно обязательно устраивать дымоход. В данном случае, дымоход делают из трубы диаметром 100 мм.
На расстоянии 50–100 мм от верхнего среза печи, врезают дымоотводный патрубок. Это отрезок стальной трубы, в которую будет плотно входить дымовая труба. Дымовой канал делают с небольшим горизонтальным участком - 50 – 60 см прямой трубы хватит для того, чтобы ослабить тягу. Не допускается большое количество колен до выхода из помещения.
В эксплуатации удобен дымоход, выполненный из нескольких отрезков. Так его можно будет без проблем чистить.
Важно! Участки сборной дымоходной трубы собирают в направлении, противоположному движению газов.
После того, как печь будет собрана и установлена на постоянное место, ей можно придать эстетический вид с помощью огнеупорного кирпича. Как показал практика, на производительность котла это никак не влияет. Есть мнение, что из-за уменьшения тепло потерь увеличивается период прогорания топлива. Однако это пока не доказано.
Поэтому владельцу печи можно выбирать - стоит ли затрачивать дополнительные средства на то, чтобы обкладывать печь кирпичом, или обойтись без этого этапа. Иногда таким способом делают печь для теплицы длительного горения своими руками , что очень удобно и практично.
Какое бы топливо не применялось в печи длительного горения, принцип работы одинаков. Процесс пиролиза при минимальном доступе кислорода работает на значительное увеличение КПД печи и увеличивает период прогорания топлива.
Есть некоторые правила при изготовлении и установке печи, соблюдение которых важно для дальнейшей эксплуатации:
Для улучшения эксплуатационных характеристик на стене позади печи закрепляют отражатель тепла - металлический или фольгированный лист. Он не только защищает стену от возгорания, но и возвращает тепло от стены назад, в помещение.
Конечно, газ в настоящее время является самым экономически выгодным и менее проблемным в эксплуатации. Но не всегда его подключение возможно. Множество регионов вынуждены обходиться другими видами топлива. Электричество, хоть и относится к удобным энергоресурсам, но очень дорогое. В такой ситуации выручат печи длительного горения на твёрдом топливе.
Есть ли способы повышения эффективности обычных буржуек и печей, сделанных из бочки? Как сделать своими руками печь долгого горения? Что нужно знать о реакциях, проходящих во время выделения тепла? Ответы на эти вопросы, а также пошаговые инструкции вы найдёте в нашей статье.
Мы многократно упоминали о низком КПД и большом расходе топлива обычных буржуек прямого горения. Причина этого — прямой доступ кислорода и свободный выброс отработанных газов. Начальная стадия решения этой проблемы была приведена в последней конструкции — с дымоходным теплообменником. Помимо этого, существуют следующие проблемы со сгоранием топлива:
Основной идеей, которую мы будем развивать в этой статье, станет регулировка подачи кислорода для горения. Это потребует более точного исполнения затворных (дверей, заслонок) и регулировочных (шиберов, подвижных и поворотных заслонок) приспособлений.
По сути дела, это буржуйка, но без колосниковой решётки. Она попала в нашу классификацию потому, что обладает бóльшей эффективностью и требует квалификации мастера. Несмотря на то что в такой печи используется меньше деталей, чем в буржуйке, она имеет один сложный в исполнении элемент — дверцу топки. Этот элемент — единственный принципиально схожий с деталями «Булерьяна» (но при этом самый важный). Дверца должна герметично закрываться, она скомбинирована с приточным каналом (поддувалом).
Конструкция. Стальная топка любой формы — куб, параллелепипед, горизонтальный или вертикальный цилиндр — с дверцей типа «Булерьян» в передней нижней части и дымоходом в задней верхней.
Эффект. В колосниковой топке кислород для горения обильно подаётся в очаг из подколосникового пространства со всех сторон. Это приводит к интенсивному горению и быстрому съёму температуры холодным потоком свежего воздуха. В результате недогоревшие продукты выводятся через дымоход.
Без решётки кислород проходит только через приточный канал, который довольно точно регулируется. В результате увеличивается время горения и продукты лучше разлагаются. При этом горячий газ дольше задерживается в топке и эффективнее прогревает стенки. В результате больше тепла остаётся внутри помещения.
Единственный секрет такой печи — герметичная дверца топки. Она может быть любой формы, но, как правило, её делают круглой или квадратной.
1. Из трубы диаметром 200-350 мм (стенка 2-4 мм) отрезаем кольцо шириной 50-100 мм. Выравниваем и зачищаем края. Этот элемент называется «воротник».
2. Из листа 3-4 мм вырезаем круг ровно по наружному диаметру воротника. Это будет дверца.
3. Исходя из размеров печи, подбираем диаметр канала подачи воздуха (воздушный канал — ВК). Условно можно разделить БКП бытового назначения на 2 категории — малые (0,13-0,18 куб. м) и средние (0,18-0,25 куб. м). Для малых достаточно будет диаметра 76 мм, для средних — 102 мм. Размер прямоугольных каналов вычисляется через площадь сечения S = Пr 2 .
4. ВК должен иметь регулировочную заслонку или шибер.
Заслонка:
Процесс изготовления шибера более сложен, при этом по удобству и эффекту он не имеет преимуществ перед приведённой заслонкой. Его можно скопировать с заводского экземпляра.
5. Вырезаем в дверце отверстие под ВК.
Внимание! Отверстие дверцы не должно быть меньше диаметра ВК. Сам канал должен быть смещён вниз от центра и его нижний край должен располагаться в 20-30 мм от манжета дверцы.
6. Из полосы толщиной 2-3 мм и 20-30 мм шириной берём отрезок, равный длине окружности дверцы.
7. Привариваем полосу внакладку по окружности дверцы.
8. Изготавливаем петельное устройство. Для этого в четырёх отрезках полосы 60-70 мм высверливаем с краю по одному отверстию 6-8 мм. Надеваем их на ровный проволочный штырь 6-8 мм длиной 100-150 мм. Попарно привариваем полосы к дверце и манжету топки.
9. Изготавливаем запорное устройство. Этот элемент может быть произвольным — замок инвентарного ящика, натяжитель мотоциклетной цепи или любой из видов эксцентрика с ручкой. Удобно и надёжно применить подвижную резьбовую затяжку. Подойдёт замок с молочного бидона. Главная задача — обеспечить прижим дверцы к манжету топки.
10. В угол на дверце, образованный манжетой, на термостойкий герметик укладываем асбестовый шнур.
Такой люк можно установить в любую буржуйку или стальной бак, получится эффективная печь . Он должен располагаться в 100 мм от дна топки. То есть, между низом загрузочного люка и дном печи должно быть не менее 10 см.
Главное и важнейшее правило эксплуатации БКП: на дне топки всегда должен быть слой золы не менее 80 мм толщиной. Иначе дно будет прокаливаться и скоро прогорит.
Устройство горизонтального канала выхода отработанных газов не всегда удобно, особенно при обслуживании печи. Мы приведём способ, как оформить его в более простом и удобном виде:
Теперь в этот манжет можно установить любую трубу, а в пазуху (зазор, образованный разницей диаметров) следует засыпать и уплотнить сухую глину. Это даст надёжную защиту от утечки дыма и упростит демонтаж при обслуживании.
Напомним, что одна из функций «базовой» буржуйки — возможность нагрева воды и приготовления пищи на верхней стенке топки. БКП с дверцей «Булерьян» сохраняет это свойство — достаточно загрузить побольше топлива и полностью открыть ВК.
Топочная переборка может стать следующей ступенью модернизации безколосниковой буржуйки. Это теплосъёмник в виде толстого (5-8 мм) листа металла, расположенный сразу под дымоходом и перекрывающий 2/3 площади топки.
Эффект. Ещё большее замедление хода горячего газа. Дополнительная аккумуляция тепла внутри помещения.
Для полноценной реализации БКП длительного горения в качестве плиты нужно добавить ещё один элемент — инжектор. Это полая трубка (или несколько) с отверстиями внутри топки, которая находится в передней части печи на уровне центра дымоходного канала.
1 — топочная переборка; 2 — инжекторные трубки
Эффект. Инжектор нужен для подпитки воздухом «языков» пламени и дожигания топлива. Он находится в том месте, где процесс горения ещё не завершён, а дымообразование вот-вот начнётся. Подавая в эту точку кислород (воздух) мы подпитываем реакцию горения, тепло от которой прогревает верхнюю стенку. Этот принцип используется и в современных пиролизных твердотопливных котлах.
Инжектор «автоматически» приходит в действие при контакте с пламенем. Это становится возможным, только если очаг расположен в передней части топки. В режиме длительного горения (когда очаг находится ближе к центру топки), он остаётся незадействованным.
В этом случае действует одно простое правило: чем больше аккумулирующего материала (металла, воды, камня), тем больше тепла останется внутри дома:
Применение всех описанных способов вместе может увеличить производительность теплообменника, которым в базовом варианте является сама топка, на 50-75%. Описанные способы, улучшая эксплуатационные характеристики, увеличивают массу изделия. Помните об этом, выбирая основу для установки печи.
Печи без колосников имеют один для всех недостаток — отсутствие зольника. Его комбинированная функция — накопленная зола служит защитой дна топки от выгорания — не позволяет очищать топку во время работы. С другой стороны, длительное горение даёт меньшее количество твёрдых отходов, а это значит, что чистку можно проводить гораздо реже. Выемка золы производится быстро и помещение не успеет остыть за это время.
Также мы хотим рассказать вам о печах длительного горения с вертикальной загрузкой .
Яркое пламя в печи появляется вследствие горения пиролизных газов. В их составе есть органические соединения, сажа, водород и окись углерода. В обычных конструкциях газы не выгорают полностью, так как для этого не хватает кислорода. В самодельных печах длительного горения для догорания пиролизов установлены отдельные камеры с постоянным допуском воздуха.
Печь длительного горения можно сделать своими руками
Самодельные печи длительного горения на дровах имеют свои достоинства и недостатки, как и любое другое устройство.
Среди преимуществ выделяют:
Недостатки распространяются и на заводские агрегаты, и на устройства, сделанные своими руками. Среди них выделяют необходимость первой топки в обычном режиме и сложную конструкцию дымохода. Во время работы печи выделяется конденсат, он оседает на внутренней поверхности дымохода, а сверху накладывается слой сажи. Поэтому дымовая труба должна быть изготовлена без углов и изгибов.
Перед длительным горением агрегат нужно растопить в обычном режиме. Это прогреет внутреннюю часть печи и дымоход. После топки выбирают золу из поддувала и настраивают устройство на работу в течение 10-12 часов без дополнительной закладки дровяного топлива.
В єтом видео вы узнаете, как сделать печь длительного горения на дровах:
Главная особенность устройства печи длительного горения - это две камеры. В одной воспламеняются дрова, во второй дожигаются газы. В некоторых моделях топку располагают в верхней части корпуса, а вторую камеру - под ней или через перегородку. Горение начинается с верхних слоёв топлива, затем дрова опускаются. С помощью вентиляторов подают новые потоки воздуха.
Нужно ответственно подойти к выбору материалов для изготовления печи Другой вариант - расположение одной камеры внизу, а второй сверху. Газы пиролиза поднимаются в верхний проём без дополнительной тяги. Объем топки у таких печек меньше, но нет необходимости устанавливать вентилятор.
Используют самодельные печки на дровах чаще всего для отопления больших теплиц, гаражей, мастерских или подсобных помещений. Если сделать конструкцию герметичной и правильно оборудовать дымоотвод, то можно поместить агрегат в жилом доме. В этом случае нужно оснастить устройство водяным контуром, который подключают к радиаторам отопительной системы.
Как сделать самодельный котел длительного горения:
Для изготовления самодельной печи на дровах нужно выбирать качественные материалы и инструменты. Необходимо подготовить:
При проведении работ нужно защищать глаза специальными очками, надевать костюм для работы со сваркой. Все швы лучше покрыть герметиком или алебастровым шнуром.
Готовую печь верхнего горения необходимо проверить с помощью опилок. Это топливо позволяет медленно прогреть корпус агрегата и проверить правильность всех соединений.
Как сделать буржуйку длительного горения:
Печники могут изготовить небольшую печку из старых металлических бочек разных размеров. У большей ёмкости болгаркой срезают верхушку, из стального листа делают тонкую полоску и крепят её к крышке, делая герметичной. Также приваривают ручку. В нижней части нужно сделать проём для зольника, вставить в него подходящий металлический ящик.
В бочке меньшего размера необходимо сделать круглое отверстие в дне. Малый корпус ставят в большую ёмкость на треугольную подставку так, чтобы проём был расположен над зольником. В боковой части наружной бочки прорезают отверстие для патрубка. Отрезают от трубы короткую часть и сваривают с корпусом. К этой детали нужно прикрепить другие отрезки дымохода под таким углом, чтобы его можно было вывести наружу из помещения.
Самодельную печь длительного горения можно сделать из бочки В топку нужно установить деревянное полено, закрыв им отверстие в нижней части. Затем в ёмкость насыпают опилки и утрамбовывают их. Топливо поливают небольшим количеством зажигательной жидкости и поджигают. Конструкцию накрывают крышкой, газ в процессе горения выделяется в большую бочку, где он догорает второй раз. Готовую печь устанавливают на автомобильный диск.
Мастера из клуба печников изготавливают разные модели печей длительного горения. Их используют как стационарные или мобильные агрегаты.
На работу затрачиваются простые материалы, что позволяет сэкономить, ведь приобретённая конструкция довольно дорогая. Весь процесс изготовления занимает мало времени.
Подробнее о котле 12-ти часового длительного горения:
Дровяные печи активно используются для обогрева помещений различного назначения – это могут быть жилые комнаты, хозяйственные постройки, гаражи и многое другое. Газ можно провести далеко не везде, что поддерживает спрос на твердотопливные агрегаты. Ведь дрова являются довольно дешевым источником тепла, а в некоторых случаях и вовсе бесплатным. Если же изготовить печь длительного горения своими руками и установить ее в помещении, то мы получим в свое распоряжение удобный в эксплуатации агрегат.
В этом обзоре мы рассмотрим:
Ознакомившись с представленной информации и чертежами самоделок, вы сможете самостоятельно собрать печь медленного горения для гаража, дачи, хозпостройки и любых других зданий.
Печка длительного горения удобна тем, что она может гореть на одной закладке дров в несколько раз дольше, чем традиционные печи и камины. Это напрямую связано с ее конструктивными особенностями – она наделена большой топкой, а некоторые из них сжигают дрова в определенных условиях, с минимальным доступом кислорода в камеру сгорания и последующим сжиганием пиролизных газов.
Герметизация швов исключит возможность попадания продуктов горения в отапливаемое помещение.
Печи длительного горения наделяются большими топками – сюда помещается большое количество дров и других видов теплого топлива. За счет этого снижается частота подходов для закладки горючего. Классические печки и котлы с миниатюрными камерами сгорания требуют все новых порций каждые 2-3 часа. В дневное время с этим еще можно мириться, но в ночное время человеку хочется спать, а не возиться с подкладыванием дров.
Хуже всего, если днем все работают – подкладывать поленья в печь просто некому. За это время температура в отапливаемых помещениях станет довольно низкой, поэтому вечер придется уделить не отдыху, а растопке, чтобы создать комфортные условия. Впрочем, ночью придется заниматься тем же самым, что и днем – подкидывать все новые порции поленьев в ненасытную топку дровяной печи.
Принцип работы печи длительного горения зависит от ее конструкции:
Сами печи могут изготавливаться из самых разных материалов – камень, огнеупорный кирпич или металл.
Залог более длительного горения вашей печи – использование нормальных дров, а не прогнивших поленьев с низкой теплотворностью. Дольше всего горят бук, дуб, граб и некоторые сорта фруктовых деревьев.
Давайте рассмотрим основные плюсы и минусы самодельных отопительных печей длительного горения. Начнем, как обычно, с положительных черт:
Компактность и относительная мобильность - главные плюсы печек-буржуек.
Есть и определенные недостатки:
Несмотря на некоторые явные недостатки, самодельные печи длительного горения на дровах пользуются определенным спросом.
Печь длительного горения – отличный агрегат для обогрева теплиц. Обогревать их электричеством или газом дорого или вовсе невозможно, а купив дешевые дрова, можно обеспечить теплицы живительным теплом на всю зиму.
Если вы запланировали соорудить печь долгого горения своими руками, у вас есть все инструменты и вы не боитесь сложностей, тогда вам непременно пригодится информация из следующего раздела нашего обзора – в нем мы будем рассказывать о разновидностях данных печей.
Самая простая из всех печей – это буржуйка. Она представляет собой железную печь, собранную на основе старого газового баллона или из листового металла. Для того чтобы обеспечить длительное горение, ее внутренний объем делается очень большим – проще всего это реализуется в моделях из листовой стали, достаточно лишь выбрать подходящий по размерам чертеж.
Такая печь может работать на дровах, на угле, а также на прессованном твердом топливе. Она проста в эксплуатации, легко растапливается и дает большое количество тепла. Также она характеризуется неприхотливостью. Если вам нужна простая печка для дачи, смело выбирайте буржуйку – она станет самым простым и доступным вариантом.
Этот вариант хорош тем, что мы можем реализовать в нем длительное горение и поработать над дизайном. В сети присутствуют чертежи подобных печек с большими камерами сгорания и с камерами дожигания – это так называемые пиролизные агрегаты. Они сжигают не только топливо, но и образующиеся в процессе пиролиза газы . Агрегат из кирпича получится громоздким, но весьма эффективным. Вот его плюсы:
Недостатком является то, что для сборки такой печи длительного горения потребуется опыт в кладке кирпича.
Представленная печь длительного горения обладает внушительными размерами, работает на дровах и отличается на редкость простой конструкцией – в зависимости от объема, она сможет гореть до 20-24 часов, не требуя частых подходов для закладки дров. Для ее изготовления потребуются пара металлических емкостей с крышками (подойдут бочки на 100-200 литров), трубы для дымохода и подачи воздуха, а также швеллер для создания утяжеленного поршня.
Печь длительного горения «бубафоня» чаще всего применяется для обогрева нежилых построек – это гаражи, теплицы с растущими в них огородными культурами, помещения технического назначения и подсобные помещения. Некоторые умельцы оснащают ее отопительными контурами, что позволяет отапливать жилые комнаты, не рискуя заполнить их едким дымом.
Давайте разберемся, как изготовить печь длительного горения своими руками, используя имеющиеся материалы и подходящий инструмент. Мы будем делать «бубафоню» и буржуйку, после чего рассмотрим вопрос о способах модернизации нашего самодельного оборудования.
Печи длительного горения буржуйки хороши тем, что они делаются из любых доступных материалов – это различные бочки, старые вместительные бидоны, куски труб большого диаметра или просто листовой металл. В качестве исходного материала мы выбрали листовую сталь – это более удобный в обработке материал. Вы можете приспособить для этого бочку, но выполнять работы в ее внутреннем объеме не очень удобно.
Все размеры представлены скорее как ориентиры, некий усредненный наилучший вариант. Вы же, в свою очередь, можете отклоняться от размеров деталей для создания печки, удовлетворяющей Ваши конкретные пожелания.
Конструкция печи длительного горения вполне понятна из представленного выше чертежа. Вот ее основные узлы:
Вы можете отклониться от чертежа в ту или иную сторону. Но помните, что с уменьшением размеров уменьшается время горения и уменьшается мощность печи длительного горения.
Чем меньше мощность, тем меньше отапливаемая площадь. Поэтому лучше всего предусмотреть небольшой запас.
Для изготовления печи длительного горения типа буржуйка нам понадобится листовая сталь толщиной не менее 3 мм – это обеспечит продолжительный срок службы отопительного оборудования. Если сталь будет тонкой, она начнет прогорать – через пару сезонов в ней образуются дыры. Поэтому толщине стали уделяется особое внимание. Оптимальное значение толщины составляет 3-5 мм.
Для нашего примера мы возьмем классическую схему буржуйки, доработаем и получим в свое распоряжение эффективную печь для дома на дровах. На начальном этапе готовим боковые листы – на нашем чертеже они имеют размеры 450х450 мм. Далее изготавливаем нижние стенки, переднюю и задние стенки – их размеры составляют 200х450 мм. В итоге у нас должен получиться прямоугольный короб. Но не спешите сваривать его воедино – впереди полно работы.
Для начала нужно изготовить основу – это нижняя стенка и две боковые. Свариваем их воедино, на высоте 80 мм от дна привариваем колосниковую решетку. Теперь нужно подготовить переднюю стенку печи длительного нагрева – ввариваем в нее обе дверцы, после чего привариваем ее к нашей конструкции.
Готовим два металлических листа размером 200х370 мм. Первый из них привариваем к передней и боковым стенкам на высоте 160 мм от верха. Далее готовим заднюю стенку – ввариваем в нее небольшие металлические трубки, которые должны входить в пространство между двумя внутренними листами, образующих камеру дожигания – через них будет подаваться вторичный воздух. Потом привариваем заднюю стенку и второй металлический лист на высоте 80 от верха (приваривается к боковым и задней стенкам).
Шибер используется для регулировки воздушных потоков. Именно он повышает эффективность и качество тяги.
Наша печь длительного горения своими руками почти готова – осталось разобраться с верхней крышкой. В ней мы делаем отверстие диаметром 100 мм и ввариваем кусок трубы для будущего дымохода. Теперь остается выяснить, нужна вам варочная поверхность или нет – она тоже вваривается в верхнюю крышку. На последнем этапе устанавливаем крышку на место и привариваем ее – печка готова, теперь ее можно установить на негорючее основание, приделать дымоход и запустить.
При запуске представленной выше печи длительного сгорания дайте ей разгореться, после чего прикройте поддувало, чтобы дрова еле тлели и началась генерация пиролизного газа.
Еще одна интересная пиролизная печь длительного горения представлена на следующем рисунке. Она изготавливается из бочки или отрезка трубы большого диаметра и снабжается подходящей крышкой. В нижней части, на расстоянии 80-100 мм от дна, вваривается металлический диск с отверстием посередине. Между диском и дном, на боковой стенке, вваривается дверца. Полученное пространство образует у нас топку. В верхней части ввариваем дымоход диаметром 70-100 мм.
В плане дешевизны использования такая печь сущий подарок, так как недостатка в опилках в частном доме не бывает.
Полученная печь длительного горения получает тепло за счет сжигания пиролизных газов, образующихся при нагреве опилок. Сами опилки засыпаются в основной объем, а для того чтобы они не просыпались в топку, производится их трамбовка с помощью деревянного конуса. При запуске печи в топке разводится огонь, конус извлекается – через некоторое время агрегат начнет давать тепло.
Если делать печь для обогрева помещений хозяйственного или технического назначения, следует уделить внимание печке под немного смешным названием «бубафоня». Она обладает простой, но оригинальной конструкцией, дающей множество тепловой энергии. Работает она следующим образом:
Для того чтобы понять суть этой необычной печи длительного горения, необходимо просто взглянуть на ее схему. Агрегат состоит из трех основных частей – это корпус, дымоход, тяжелый поршень и крышка.
Данная картинка наглядно демонстрирует схему и принцип работы "бубафони".
«Бубафоня» проста в исполнении, проще всего соорудить ее из двух целых металлических бочек (без дырок) объемом 150-200 литров. Толстая сталь тут особо не нужна, так как из-за ограничения подачи кислорода и горение будет медленным и низкотемпературным. Давайте посмотрим, как сделать такую печь длительного горения своими руками. Вот вам пошаговая инструкция:
Наша печь длительного горения, изготовленная своими руками, готова – осталось только установить ее на негорючее основание и испытать. Как поджигается эта печка – рассказано чуть выше.
Некоторые модели данных печей длительного горения работают на одной закладке дров до 20-24 часов и больше, вырабатывая большое количество тепла.
Дополнительные листы железа сможет заменить стенка, сложенная из кирпичей. Нагревается она медленнее, но зато тепло отдает дольше.
Рассмотренные нами печи длительного горения отличаются своей высокой эффективностью – топливо в них сгорает медленно, а в той же буржуйке происходит еще выработка пиролизных газов, дающих дополнительное тепло. Давайте теперь разберемся, как увеличить эффективность нашего самосборного оборудования. Во всех трех печках мы можем увеличить толщину металла – тем самым он будет накапливать в себе тепло и потихоньку отдавать его в окружающую среду. Проще всего сделать это с буржуйками из листового металла, выбрав сталь потолще.
Также все три печи мы можем оснастить длинными горизонтальными секциями дымоходов. Все дело в том, что любые твердотопливные печки (в том числе и длительного сгорания) отправляют в атмосферу большое количество тепла. Оснастив дымоход длинным горизонтальным участком, мы оставим часть этого тепла в помещении – ориентировочная длина участка составляет 3-4 метра.
© При использовании материалов сайта (цитат, изображений) указание источника обязательно.
Печное отопление переживает второе рождение, и тому есть веские причины. Лейтмотив печного ренессанса – печь длительного горения. Не только и не столько потому, что ее можно сделать своими руками, владея начальными навыками слесаря и умея кое-как прихватить сваркой две железяки друг к другу. Печи длительного горения обладают прежде всего важными принципиальными преимуществами перед прочими.
Какими именно? Чтобы понять, нужно в физической лаборатории, хотя бы и школьной, дважды с помощью калориметра измерить полное количество тепла, выделяемое одной полностью сгоревшей спичкой. Первый раз, держа ее головкой книзу, чтобы лучше горела; второй – головкой кверху, лишь бы хоть как-то догорела до конца. Во втором случае спичка тепловой энергии выделит существенно больше.
Дело в том, что непосредственно возле пламени происходит пиролиз твердого топлива: оно разлагается, выделяя горючие газы ; подробнее см. далее. Они способны дать еще много тепла, но для их догорания кроме, естественно, кислорода, нужна еще достаточно высокая температура, от 350-400 градусов.
Если держать спичку головкой книзу, пиролизные газы проскальзывают мимо пламени и зря рассеиваются или, в печи, вылетают в трубу. А если пиролиз протекает прямо под пламенем, пирогазы попадают в него и, при достаточном притоке воздуха, сгорают, давая еще тепло. Другой хороший пример эффективности совмещения пиролиза с пламенным горением – обычная стеариновая свеча. Попробуйте-ка сжечь просто комок стеарина в плошке! Не надо, вони и копоти будет… А в свече стеарин не только испаряется, но и подвергается пиролизу. Замечали в самом низу ее пламени узенькую зону сине-фиолетового цвета? Здесь образуются и загораются пиролизные газы.
В печах длительного горения на твердом топливе оно тоже горит сверху, как спичка головкой кверху, и разжигается сверху. В «длинных» печках на жидком топливе горючее (чаще всего масло) испаряется, как стеарин в свечке, разлагается до легко горючих компонент пиролизом, а те уж сгорают. В любом случае, кроме дополнительного тепла от той же массы топлива, появляется возможность регулировать в широких пределах мощность печи путем дозировки подачи воздуха, а дымовые газы становятся чище.
Мощный отопительный котел промышленного типа имеет КПД практически 100%. Но при строительстве теплоцентралей в проект закладывают до 30% теплопотерь в магистральных и распределительных трубопроводах. Новых, сделанных по всем правилам и с неповрежденной изоляцией. Автономное отопление любого типа этих 30% не теряет, и его КПД определяется только таковым печи или водогрейного котла.
Маленький маломощный котел в принципе прожорливее большого – действует закон квадрата-куба, а в Россия богата топливными ресурсами. Поэтому после революции в СССР и был взят курс на развитие централизованного отопления, тем более что и экология тогда еще не давила.
Из воспоминаний. Автор этой статьи, побывав в 70-х в Чехословакии, удивлялся: где котельные-«авроры»? Оказалось, там на дом или подъезд, в многоквартирном доме – автоматические автономные мини-котельные. Почему? Дипломатично объяснили: «Ну, ваша страна богатая, вы можете себе позволить центральное отопление».
С тех пор многое изменилось. Дно всемирной топливной цистерны уже ясно прощупывается, экология на всех одна, а наука с компьютерным моделированием позволяют получать точный результат там, где в эпоху логарифмических линеек и таблиц Двайта приходилось только догадываться.
Какое это имеет отношение к печкам-самоделкам? Самое прямое: самодельная печь длительного горения может, будучи совсем корявой на вид, иметь КПД более 90%. И при этом сжигать практически любое твердое топливо, в т.ч. и бросовое, до углекислого газа, воды и золы. CO2 и H2O, конечно, тоже парниковые газы, но, при мировом КПД по топливу 90% вместо 70%, глобальному потеплению придется угомониться.
У печей циклического действия (протопка-остывание-протопка-остывание-…) КПД редко достигает принципиально важных 70%. Кроме , она дает более 80%, но сложна, дорога, громоздка, тяжела и к условиям современной жизни плохо приспособлена. Так что совершенствование «долгих» печей – задача не только выгодная и увлекательная, но и важная вообще для всех людей.
Как получается такой высокий КПД и всеядность? За счет термохимического разложения твердого топлива – пиролиза, во-первых. Образуются при этом легко и полностью сгорающие компоненты, а в трубу улетает совсем немного. Поэтому о пиролизе нужно поговорить подробнее.
Стадии процесса пиролиза (см. след) могут быть разделены в пространстве, тогда говорят, что это пиролизная печь. Но пиролиз может и происходить последовательно во времени в одном и том же медленно тлеющем слое топлива. В таком случае говорят, что это печь на тлении.
Во-вторых, за счет того, что в массе твердого топлива накапливается много тепла и выделение летучих компонент происходит путем сухой возгонки – сублимации. К примеру, тоже пиролизные, но масло нужно сперва испарить, на что требуется тепло, и КПД выше тех же 70% получить трудно. А запас тепла в раскаленных парах невелик, поэтому при малейшем ухудшении качества топлива (его обводненности, например) или КПД резко падает, или нужны сложные форсунки с системой подготовки топлива.
Схема пиролиза представлена на рисунке. Процесс состоит из 4 стадий (этапов):
Последняя стадия – вредная. На разложение воды и углекислого газа тратится много энергии, т.к. это реакции эндотермические. При температуре более 250 градусов восстановленные газы тут же образуют исходные соединения, отдав обратно тепло. Но, если они быстро остынут, то не успеют вновь найти друг друга, и затраченная на восстановление энергия вылетит в трубу, а угарный газ, кроме того, ядовит. Поэтому одна из серьезных задач при конструировании пиролизной печи – добиться задержки восстановленных газов в горячей зоне, обеспечив туда же доступ свежего подогретого воздуха. Иначе высокого КПД не добиться.
Примечание: не принципиальное, но существенное преимущество длительного горения – простота эксплуатации печи. Раз-два в сутки догрузил топлива, раз-два в неделю выгреб золу, и все.
Среди печников-любителей есть когорта энтузиастов, обычно именуемых водожогами. Идея такова: отводим остывшие дымовые газы в катализационнную камеру. Катализатором не обязательно будет аморфный углерод (карбон); несть числа предложений разного рода хитрых мембран и порошков. На катализаторе восстановленное быстренько вновь соединится обратно, выделив тепло, и – готово! Вот «сверхединичная», с КПД более 100%, печка!
Но закон сохранения энергии пока стоит незыблемо, хотя и проявляет себя частенько окольными путями. В данном случае – необходим подогрев приходящих восстановленных, иначе реакция не пойдет. Сопоставлять с автомобильными дожинателями неправомерно: там догорают остатки топлива, еще способные дать положительный тепловой баланс, т.е. реакция идет экзотермическая.
Откуда брать тепло для подогрева катализационной камеры? Или от закладки топлива, или из постороннего источника, электроспирали, допустим.
Если представить себе катализационную камеру, абосолютно изолированную от окружающей среды, и систему рекуперации тепла, охлаждающую выхлоп до абсолютного нуля, то мы остаемся при своих: выделившееся при соединении восстановленных тепло в точности компенсирует его затраты на подогрев компонент. Но, поскольку без теплопотерь ничего не бывает (тут действует другой фундаментальный принцип – энтропия), то и общий тепловой баланс выйдет отрицательным. Ну не жгите воду, не горит она…
За городом до сих пор одним из самых доступных видов топлива являются дрова. Поэтому дровяная печь длительного горения – конструкция весьма актуальная и востребованная. Сжечь дрова из кряжа до водяных паров, углекислого газа и золы нетрудно. Но древесина доступнее всего в бросовом виде, весьма и весьма разнородная по свойствам и качеству – опилки, стружка, щепа, отходы ДВП и ДСП, мелковеточный хворост – хамырь, солома. Поэтому систем . Мы рассмотрим некоторые наиболее эффективные, в которых можно добиться КПД более вожделенных 70%
Буржуйкой эту печку прозвали вовсе не за буржуйскую прожорливость. Наоборот, очень экономна, а вкус у нее непривередливый. Как так вышло?
Буржуйка появилась в России сразу после революции, во времена военного коммунизма. Представить себе тогдашние лишения современному человеку трудно. Маяковский, который для большевиков чужим отнюдь не был, одно из тогдашних своих стихотворений посвятил тому, как он по разнарядке получил «полполена березовых дров». А «недобитым буржуям», не захотевшим или не сумевшим покинуть Родину, ни на какие талоны-купоны рассчитывать не приходилось. Хочешь жить – соображай как.
Но среди «бывших» были не только кровососы-экплуататоры; те-то еще в благополучные 1912-1913 перевели капиталы за границу, а в 18-м, едва был заключен мир, быстренько драпанули кто куда. Среди оставшихся были лучшие умы России. Хотя они и были нужными «спецами», однако победивший пролетариат их не жаловал; наверное, как раз за ум. Но уж соображать-то они умели.
Печка-буржуйка гениально проста по устройству, см. рис. Ее прообразом, несомненно, является русская печь (которую, кстати, «буржуйские спецы» тоже неоднократно усовершенствовали) с ее феноменальным для циклических печей КПД. В верхнюю дверцу подбрасывали топливо, а нижней, открывая-закрывая ее, регулировали процесс горения за счет подачи воздуха.
Принцип действия буржуйки тоже гениально прост, но дойти до него было совсем не просто.
Задача: хотя бы в одной комнате суровой зимой до утра поддерживать температуру, не исключающую проявлений жизнедеятельности. Топить кирпичную печь невозможно: для ее прогрева нужны фунтов 20 тех самых «полполен». Но есть венский стул, которого по физике с химией должно хватить, если жечь очень медленно и тепло тут же отдавать к комнату. Еще на «толкучке» можно буржуйский скарб выменять на фунт-другой угля, что примерно то же по теплотворной способности.
Но как высокоактивное, быстро горящее топливо сжечь медленно? Стоп, есть ведь такая штука – пиролиз. До сих пор в бытовых печах он считался лишь сопутствующим горению процессом. Пиролиз гораздо медленнее цепной реакции горения. Растянем горение по стадиям, вот и получится то же общее тепло медленно понемногу. Печка с дымоходом успеют его полностью отдать, а комната – усвоить.
Да, печка должна работать и на угле, раз его можно достать. По свойствам уголь – очень даже не совсем древесина, но что у них в печи общего? Рыхлая, воздухопроницаемая закладка. Теперь, как организовать в ней пиролиз?
Оказалось – нужно всего-навсего убрать колосниковую решетку, а поток воздуха из поддувала направить прямо в массу топлива. И еще – не набивать топливник битком. Объем закладки – не более четверти от объема топки.
В таком случае, печь получается и саморегулирующейся. Допустим, прикрыли мы поддувало. Летучие в большом свободном объеме сгорают мгновенно; угара не пойдет, просто горение поутихнет. Упадет температура в топке, остынет закладка, уменьшится пиролиз, т.е. выработка летучих и горючих. И карбон угара не даст: весь поступающий кислород тут же перехватывают летучие. Откроем поддувало – наоборот. По постоянным времени реакций все хорошо сходится; пиролиз и цепная хоть и разные процессы, но по существу сходные.
Опыт подтверждает выкладки: при манипуляциях дверцей поддувала раскаленная зона дымохода смещается туда-сюда по его длине, в то же время расширяясь и сжимаясь, в точном соответствии с расчетом. Все, буржуйка готова!
Итак, что же в результате получилось? В русской печи дожигание летучих и обратное соединение восстановленных обеспечивается в горниле, за счет порожка на его устье. В буржуйке камерой дожигания является длинная, от центра комнаты до окна, горизонтальная или немного наклонная часть дымохода. При выполнении его из металлической трубы почти все остаточное тепло остается в помещении.
КПД тогдашних буржуек был неоднократно измерен Грумм-Гржимайло, Кузнецовым и другими авторитетными теплотехниками. Он, как правило, превышает 80%, если горизонтальный участок жестяного дымохода более 3 м длиной. Буржуйка работает на любом твердом топливе, кроме опилок и т.п. Она практически мгновенно прогревается; это . Может быть выполнена как коробом, так и круглой из бочки. Одно условие: диаметр дымохода – от 85 до 150 мм.
Чертеж буржуйки современного вида представлен на рис. справа. Основное отличие – в конструкции поддувала; сейчас не военный коммунизм, и небольшие сварочно-токарые работы вполне доступны. В образующей резьбовой части патрубка Г-образного воздуховода (его, ради упрощения, можно сделать и прямым) насверлены мелкие (6-8 мм) радиальные отверстия. Навинчивая или отвинчивая глухую резьбовую пробку, можно точно и удобно регулировать горение. Показатель правильной подачи воздуха – нагрев дымохода. На нем должно быть раскаленное пятно, по мере выгорания топлива смещающееся ближе к печке.
Любая буржуйка при топке раскаляется докрасна, поэтому она не только отопительная печь: ее верхнюю поверхность можно использовать как варочную. Но с боков обязательно нужен экран, отстоящий от стенок тела печи на некоторое (40-60 мм) расстояние. Наваривать ребра радиатора для улучшения теплоотдачи и повышения пожаробезопасности нельзя: раскаленное нутро – непременное условие эффективности буржуйки. Экран не только защищает помещение от перегрева ИК-лучами. Отражая назад не менее половины их, он и поддерживает температуру печи на оптимальном для максимума КПД уровне.
Примечание: е сли температура в дымоходе где-то упадет ниже 100 градусов, образуется конденсат, о котором подробнее см. далее о печах на опилках. В таком случае необходим дымоход особой конструкции, о чем там же.
На основе буржуйки можно без труда получить водогрейный котел на дровах. Для этого достаточно экран заменить П-образной металлической водогрейкой; она ничуть не хуже отразит назад ИК. Но, опять же, придвигать водогрейный контур вплотную к телу печи нельзя – она остынет из-за контактной (прямой) теплопередачи, и КПД резко упадет. Нужно выдержать такой же, как для экрана, отступ.
Буржуйка указанных размеров дает тепловую мощность до 15 кВт, в зависимости от вида топлива, и в водогрейку уйдет что-то около пятой ее части. Поэтому горячую воду от такой печки можно получить только для хозяйственных нужд, а обогреваемая площадь – до 25 кв. м. Увеличивать размеры буржуйки ради повышения мощности бесполезно – теория запрещает, из-за того же закона квадрата-куба добиться оптимального режима горения не получается. Буржуйку придумали для обогрева одной комнаты в буржуйской квартире. Печь длительного горения должна быть устроена иначе и сложнее.
Чтобы пройти дальше, придется вернуться к буржуйке и выжать из нее самую суть. А суть ее – в размерах закладки топлива в определенных пределах и согласовании их с размерами топливной камеры. При этом параметры печи оказываются не зависящими от свойств топлива – буржуйка выжмет из него все тепло, которое оно способно отдать.
Разберем подробнее закон квадрата-куба. Кислород потребляет, и тепло вырабатывает, объем топливной массы, который зависит от линейных размеров закладки по кубу. А выделяет тепло наружу ее поверхность, которая зависит от них же по квадрату, т.е. с увеличением размеров нарастает медленнее.
Отсюда – первое следствие: оптимальная для пиролиза температура в массе топлива обеспечивается только в некоторых пределах размеров закладки. В слишком маленькой закладке избыточная поверхность будет быстро выстуживать нутро, и топливо будет просто сгорать по мере поступления кислорода.
В слишком большой закладке, наоборот, нутро из-за недостаточной поверхности перегреется, все там сублимирует и останется шлак с карбоном, когда на поверхности еще дрова. Пиролиз опять оказывается подавлен, и топливо просто сгорает послойно.
Размеры топки и диаметр дымохода тоже должны соответствовать размерам закладки. Дело в том, что поток воздуха из поддувала отжимает вниз и направляет в топливо циркуляция топочных газов, они же, не сразу уходя в трубу, хорошо догорают. Для этого конвекционный поток от поверхности топлива должен быть несколько избыточен относительно пропускной способности дымохода; буржуйка работает, так сказать, с виртуальным хайлом.
В слишком большой топливной камере и/или при малой закладке, огонь теплится, и сама печь только теплая. Конвекционная циркуляция вялая, кислород из поддувала растекается по объему топки, пиролиз подавлен, КПД низкий. При догорании нормальной закладки это уже не страшно: основное тепло ранее выделено и использовано. Но пытаться экономить, подтапливая по щепочке, бессмысленно: все щепки сгорят по одной, а помещение не прогреется – из-за малого КПД теплоотдача печи окажется ниже теплопотерь комнаты.
Если же топку забить дровами, то для конвекционного вихря просто не остается места. Кислород-то моментально потребляется большой массой топлива, но до нутра ее не доходит, весь расходуется на поверхностное горение. Топливо в массе постепенно прогревается за счет теплопроводности, но она низкая, и пиролиз опять подавлен: все, что сублимировало, тут же и сгорает, только зря раскаляя нутро. Пламя не бьется в печке, а тянется в трубу. Печь горячая, но не раскалена, а дымоход светится красным чуть ли не по всей длине.
Следствие второе и окончательное: нельзя сделать буржуйку любой мощности и размеров. Размеры ее определяются свойствами пиролизных газов, чтобы образовалась циркуляция, а от размеров печи зависит и величина закладки топлива. От буржуйки при КПД более 75% можно получить тепловую мощность примерно от 8 до 20 кВт.
20 кВт для полноценного обогрева мало. И для отопления многокомнатного жилища нужен встроенный в печь проточный полнопоточный водогрейный контур. То есть, нужен длительного горения. Можно ли его получить, основываясь на заложенных в буржуйку принципах?
Да, возможно, причем двумя путями. Вернемся немного назад, и выжмем уже квинтэссенцию: буржуйка экономична благодаря пиролизу. Пиролиз срывается, если температура в массе топлива выходит за определенные пределы. А температура нутра закладки зависит как от поступления кислорода воздуха, так и от характера конвекции в топливной камере. Отсюда и пойдем.
Примечание: скорость пиролиза и состав пиролизных газов существенно зависят от сорта топлива. Учитываются эти факторы также просто – регулировкой противодавления на выходе путем дросселирования дымохода. В котлах промышленного производства его регулятор снабжается отметками, соответствующими рекомендуемым видам топлива.
В прямоточных котлах мощностью до 30-40 кВт температуру в дожигателе можно отслеживать косвенно, по важному эксплуатационному параметру – температуре воды на подаче. При больших мощностях тепловая инерция системы может привести к «раскачке» процесса – циклически нарастающим колебаниям температуры в камере сгорания, что уже предаварийная ситуация. Поэтому мощные котлы дополняют термопарами в дожигателе и камере пиролиза. Пока раскачкой не пахнет, держится температура воды. Показала запредельное значение «горящая» термопара – переходим на регулировку по ней, пусть лучше вода немного остынет. Не помогло – снижаем до минимума температуру пиролиза по пиролизной термопаре. Трехступенчатая регулировка обеспечивает 100% работоспособность, и до аварийной автоматики дело доходит только при физическом воздействии извне. КПД прямоточного котла может превышать 90%
Котел-2 или способ второй
Прямоточный котел хорош всем, кроме одного: ему нужно электропитание. Пропало электричество – котел заглох, а потом нужно выгребать и выдирать из топливника спекшуюся массу, загружать новую закладку и выпускать в трубу свои деньги, пока процесс не стабилизируется.
Однако на мощность до 50 кВт можно сделать пиролизную печь с водогрейкой, не требующую автоматики и электричества (справа на рис.) Принцип ее работы основан на противодействии друг другу двух законов квадрата-куба: в закладке топлива и в футеровке из шамотного кирпича. Такая кирпичная печь работает по следующему алгоритму:
- В начале пиролиза он протекает интенсивнее всего из-за сублимации самых легких летучих. Этот «первый жар» проходит по дымооборотам и поглощается футеровкой. В буржуйке первый жар расходуется на образование вихря, а в прямоточном котле подавляется уменьшением наддува.
- На стационарной стадии процесса футеровка работает как тепловой буфер: при избытке пиролизного тепла поглощает его, а при остывании закладки отдает.
- После полной карбонизации закладки футеровка постепенно отдает тепло, не позволяя упасть температуре в печи ниже критической, и восстановленные успевают прореагировать, прежде чем дойдут до холодных частей дымового тракта. Это возможно потому, что масса и теплоемкость футеровки (пропорциональные объему) больше, чем у груды шлака. Футеровка заставляет его остывать со своей скоростью, карбон сгорает, прежде чем температура упадет, и катализатора восстановления при температуре ниже критической уже не оказывается в наличии.
В пиролизный котел с тепловым буфером свежую закладку топлива нужно загружать постепенно, как в буржуйку. Резких колебаний температуры очень инерционная футеровка парировать не сможет. И, если свойства топлива слишком сильно отличаются от допустимых, печь с теплоаккумулятором может или заглохнуть (от вялого топлива), или пойти враскачку вплоть до аварии, от топлива слишком горючего. И КПД, из-за того, что первый жар не подавляется, не превышает 76-78%, что ниже буржуечного, ведь футеровка исключает мгновенную теплоотдачу наружу.
Попутно о каминах
Огонь притягателен, и декоративно-эстетическое его значение велико. Печей и каминов – элементов интерьера едва ли не больше, чем отопительных приборов. И посидеть у огонька хочется не только олигархам, могущим себе позволить любые расходы на топливо. Отсюда вопрос: а нельзя ли сделать печь-камин длительного горения? КПД и теплоотдача тут не столь важны, лишь бы огонек теплился до конца вечера.
Что там – нельзя ли. Есть такое устройство. Это старый добрый , показанный в разрезе на рисунке.
Обратите внимание на дымовой зуб. Он, как порожек в русской печи, формирует циркуляцию дымовых газов, не пускающую свежий воздух уйти вверх и подталкивающую его в закладку топлива, как в буржуйке. Наверное, ее безвестные авторы и у камина посиживали в своем «бывшем» буржуйском благополучии.
Примечание: при растопке английского камина сырыми дровами видно, как в устье валиком клубится дым, не выходя в комнату.
КПД камина из-за большого устья невелик даже при наличии в дымоходе дымооборотов; он не превышает 50%. А тление с выделением тепла держится от позднего вечера до утра только при закладке корнуоллского угля или аналогичного ему коксующегося. В Донбассе пласты антрацита такого качества давно уже выбраны, а карагандинский уголь прогорает за 4-6 часов. Говорят, в старые времена английские лорды предпочитали топить корневищами сосен, выросших на прибрежных скалах, но ныне этот вид топлива вряд ли доступен кому-то вообще.
Попутно к попутному. Сидит английский лорд вечером после охоты на лису у камина, потягивает виски, покуривает сигару. Ноги задрал на каминную решетку, пялится задумчиво на огонь. Подходит дворецкий: “Сэр, прошу прощения, что прерываю Ваш отдых, но позвольте обратить Ваше внимание на то, что Ваши носки начинают дымиться” – “Носки? Джеймс, вы хотите сказать – сапоги?” – “Сапоги, сэр, уже сгорели”.
Второй вариант «долгой» печи-камина – обычная . Нужно перед растопкой закрыть поддувало, загрузить топлива на четверть топки по объему, как в буржуйку, и держать дверцу топки настежь открытой. Большая часть тепла улетит в трубу, но вечерок огонек продержится при редкой небольшой подтопке, и декоративный эффект налицо.
Для примера
Описанные выше котлы требуют сложной профессиональной работы и/или промышленных условий для производства. Здесь же для примера мы приводим чертеж печи длительного горения, доступной для изготовления умелому мастеру-самодельщику в домашних условиях. Обратите внимание на сборный узел В, ходящий вниз-вверх на телескопической штанге. Его назначение мы вскоре разберем подробно.
Мощность такой печи – около 35 кВт. Работает она на угле или топливных пеллетах. КПД при этом – до 85%; продолжительность горения – около 12 час. При загрузке дровами КПД снижается примерно до 75%, а длительность горения уменьшается до 8-10 час.
Ха-ха! Опилки и труха!
Печь на опилках – хороший пробный камень для теплотехника. Но не потому, что опилки и другие отходы деревообработки везде кучами валяются. Распиловочные отходы, да будет известно читателю – ценное вторичное сырье и утилизируются многими способами для разнообразных целей.
Но в природе есть огромные и почти пока нетронутые запасы минерального топлива, столь же калорийного, как опилки, и так же плохо горящего – горючих сланцев. До сих пор технологии полного и безопасного сжигания сланца в промышленных масштабах не существует. Подземная газификация сланцевых залежей экологически очень опасна, что бы ни утверждали авторы новейших разработок. США, активно предлагающие иностранным партнерам свои сланцевые откровения, у себя дома газифицируют сланец эпизодически и в небольших масштабах.
Но бытовая опилочная печь – другое дело. Тут энтузиастам есть куда приложить и ум, и руки. И примеры успешных конструкций уже есть.
Бубафоня
Сланцами еще со времен СССР активно занимаются прибалты, там их большие запасы; фактически, горючий сланец – единственный легко доступный в Прибалтике вид природного топлива. В Литве давно уже серийно выпускают сланцевый котел STROPUVA. Рунет с ним познакомил пользователь под псевдонимом bubafonja, и ныне печка-бубафоня – излюбленный образец для копирования печниками-любителями.
– печь не идеальная, но в ее конструкции заложены принципы, позволяющие создавать приборы более совершенные. Поэтому с бубафоней нужно разобраться обстоятельнее. Схема бубафони приведена на рис.
Принцип действия бубафони прост: топливная закладка тлеет сверху тонким слоем как цельный массив. Если заложить в бубафоню цельный круглый деревянный чурбак, он истлеет точно так же. Все стадии пиролиза перемешаны и в пространстве, и во времени. В полости над закладкой дожигаются незначительные остатки летучих.
Воздух поступает в центр зоны тления по вертикальной трубе-воздуховоду. А уйти вверх ему не дает гнет с лопастями, в просторечии именуемый блином (деталь В, помните? Там ее конфигурация доработана под активное топливо), наваренный на устье воздуховода. В отличие от распространенного убеждения, блин не придавливает закладку. Тяжесть ему нужна, чтобы под собственным весом опускаться вниз вслед за сгорающим топливом без заедания, иначе печь легко заглохнет, а выковырять недотлевшую спекшуюся закладку очень трудно.
Лопасти блина – не просто перегородки, образующие воздушные каналы. Они должны быть изогнутыми, чтобы выходящие из-под блина дымовые газы закручивались по часовой стрелке, если смотреть сверху. Это необходимо, чтобы газы, прежде чем уйти в дымоотвод, сделали несколько оборотов над блином, задержались в топке и догорели. Если блин с прямыми перегородками, КПД бубафони вряд ли превысит 60%. Неправильный (слева) и правильный блины показаны на рис.
Примечание : приваренная в центре правильного блина негодная звездочка не даст образоваться там столбику недогоревшего топлива (если оно слишком влажное), затыкающему воздуховод. А по центральному отверстию звездочки воздух пройдет и в центр зоны тления. Очень разумное решение.
О дымоходе и конденсате
Для нормальной работы бубафони необходим расширяющийся, плавно или скачком, дымоход, т.наз. дымоход с неравномерной по длине тягой. «Свистящий» дымоход равного по длине сечения вытянет в себя воздух из-под блина, прежде чем тот успеет прореагировать с топливом. Именно поэтому дымоход бубафони рекомендуют собирать в противоток дымовым газам, т.е. постепенно увеличивая диаметр составляющих его труб. Но это сложно, а вот Г-образный стык из двух труб разного диаметра (дальняя – большего) даст тот же эффект вследствие образования скачка давления на стыке.
Для оптимального сгорания в бубафоне важны и соотношения размеров газовоздушного тракта. Диаметр воздуховода должен составлять 1/5-1/7 от диаметра топливной камеры. Дымоотвод должен быть раза в полтора шире, а дымоход – еще в полтора раза шире. В большинстве случаев это обеспечивается при диаметре воздуховода в 100 мм, дымоотвода – 150 мм и дымохода – 250 мм.
И древесина, и сланец, пригодные для топки, содержат от 8% до 30% влаги. Бубафоня переварит и топливо с 50% влажностью. Эта влага (между прочим, именно она соблазняет водожогов) в дымоходе, там, где температура падает ниже 100 градусов, образует обильный конденсат. Из дымохода буквально льет ручьем. Поэтому в нем должен быть предусмотрен и водосборник со сливным шаровым краном. Именно шаровым – конденсат, мягко говоря, далек от ключевой чистоты, а шаровый кран легко прочищается проволокой без разборки.
Бубафоня-котел
На бубафоню можно надеть водогрейный контур (справа на рис. выше), соблюдая то же условие, что и для буржуйки – небольшой отступ от стенок. Иначе КПД резко упадет, а на стенках пойдет оседать спекшийся в камень нагар, который не отдерешь потом. Кстати, и экран для бубафони нужен так же, как и для буржуйки. Для нормальной работы бубафоня тоже должна раскаляться докрасна. Горение в бубафоне регулируется дросселем на воздуховоде.
Самодельная бубафоня из бочки показана на рис. справа. Это ее максимальные размеры, а минимальные таковы:
- Полная высота, без учета выступающей части воздуховода – 600 мм.
- Внутренний диаметр топочной камеры – 200 мм.
- Диаметр блина – 140 мм.
- Диаметр воздуховода – 75 мм.
- Диаметр дымоотвода – 85 мм.
- Диаметр дымохода – 100 мм.
Что в бубафоне не так?
Как уже сказано, бубафоня – печь не идеальная. Во-первых, она не работает на высокоактивном топливе – угле, пеллетах и т.п. Точнее, работает некоторое время после растопки, а потом задыхается. Когда дело доходит до карбонизации, тлеющий слой с блином раскаляются до того, что местная микроконвекция просто не пускает внутрь воздух. Когда же горячий слой подостынет, то противоестественной, сверху вниз, подачи воздуха оказывается недостаточно, чтобы вновь разгорелось. Ставить наддув бесполезно – принудительное воздействие на саморегулирующуюся систему приводит к тому, что воздух пролетает над топливом и вылетает в трубу, унося с собой неизрасходованный кислород.
Во-вторых, КПД бубафони – в лучшем случае где-то 75-78% В-третьих, бубафоня не годится для готовки: единственное место, где можно устроить варочную поверхность, занято воздуховодом. И, наконец, догружать топливо до истлевания предыдущей порции никак нельзя, сама же загрузка тяжеловата и неудобна: нужно поднимать и как-то фиксировать тяжелый воздуховод с блином. Так что бубафони пока серийно делают только прибалты.
Видео: пример самодельной бубафони
Слобожанка
Печь-слобожанка, похоже, продукт народного творчества на Слобожанщине; это значительная часть Харьковской, Сумской, Белгородской и Воронежской областей. Хотя по принципу действия она похожа на бубафоню, но родилась независимо от нее. И, надо сказать, результат получился куда лучше продукта бывших советских отраслевых НИИ, потом ставших национальными исследовательскими центрами.
Слобожанка – . Достигается освобождение верхней поверхности под кастрюли с выварками благодаря тому, что воздух подается в тлеющий слой сбоку, описывая при этом U-образную траекторию: сначала вниз по Г-образному воздуховоду, а затем через накрывающий его перфорированный кожух (поз А на рис.) Такое решение, безусловно, продукт чисто русской смекалки:
- Воздух, нагреваясь над топливом, стремится, конечно, уйти вверх, ничем не придерживаемый. Но и закладка топлива более проседает возле кожуха, и поток с кислородом скользит по ее поверхности безо всяких блинов, а топливо берет, сколько ему нужно.
- Тлеющий слой подсасывает себе воздух по потребности, а избыток уходит вверх, обеспечивая нейтрализацию восстановленных.
- Благодаря возможности доступа воздуха во все слои топлива, горячий слой оказывается толще, чем в бубафоне, и пиролиз идет активнее.
Вследствие последнего обстоятельства слобожанка прекрасно работает и на угле с пеллетами. Снизу в карбонизированный слой поступают легко горючие пиролизные газы, обеспечивая температуру, при которой углерод полностью сгорает. Поэтому слобожанка – экономная печь. Ее КПД превышает 80%
Соотношение размеров, конструкция дымового тракта и водогрейки для слобожанки такие же, как и для бубафони. Также и экран необходим. Но при тех же размерах ее мощность можно увеличить ценой некоторого усложнения конструкции. Для этого внутренний перфорированный кожух нужно растянуть на всю окружность, и связать его с внешним неполными перегородками. Чтобы устроить поддувало с дросселем, придется сделать еще третий, узкий кожух, охватывающий воздухозаборники на внешнем (поз. Б на рис; обечайка печки условно развернута в плоскость). Закладка топлива при этом проседает от центра к краям.
Слобожанка с грибком
У классической, если можно так выразиться, слобожанки, остаются два недостатка. Во-первых, она не терпит смолистого и жирного топлива. ДВП, ДСП и бытовой мусор дают твердый нагар, и более всего как раз там, где он вреднее всего – на перфорированном кожухе воздуховода или на краях отверстий внутреннего кожуха.
Во-вторых, дозаправлять недотлевшую закладку нужно осторожно. Хотя бы небольшой тлеющий участок возле перфорации кожуха должен остаться свободным. Это не всегда удобно: время есть только плюхнуть все сразу, а уйдешь – закладка догорит и печка остынет, нужно снова разжигать, терпя холод и выпуская в трубу свои кровные.
Между тем в мелких удаленных гарнизонах Советской Армии (отдельных ротах, стационарных связистских точках и т.п.) еще в 70-х можно было встретить отопительно-варочно-мусоросжигательную печь производства какого-то п/я, см. поз. В на рис. Это – та же слобожанка, но с центральным коническим перфорированным воздуховодом, снабженным шляпкой-грибком. Конус вставлялся в выгрузочный люк топки свободно, и для прочистки вынимался. Закладка проседала от краев к центру.
Роль грибка, видимо, была двоякая. Во-первых, его выступающие края отбрасывали «бухнутое» топливо к краям, и под шляпкой всегда оставалось тлеющее кольцо, достаточное, чтобы печка вновь «раскочегарилась». Догружать топливо можно было в любой момент и сколько угодно.
Во-вторых, поля шляпы направляли в зону тления дополнительный поток воздуха. Это обеспечивало полную всеядность. Чего только не валили в печку нерадивые дневальные – приличному человеку и вспоминать-то тошно…
Экономичность и мощность печи не автором не измерялись, но полутора ведер угля-семечки хватало, чтобы в одинарной армейской палатке морозной зимой 14 душ личного состава хорошо высыпались в одном х/б и без сапог, под армейскими байковыми одеялами.
Из недостатков «слобожанки с грибком» был замечен только один: при топке бытовым мусором или сырой сосной нужно было раз в 2-3 дня проверять нагар. Если проворонили – конус прикипал в гнезде намертво, и раскачать его и вынуть, не исковеркав, было сложновато.
Видео: сборка самодельной слобожанки из бочки
А купить?
А не выпускается ли такая замечательная печка серийно? Можно ли ее где-то купить готовую? Крупные производители, похоже, сосредоточились на весьма востребованных для и теплиц , не раскаляющихся при топке. Но мелкие частники-производственники делают, и предлагают. Образец показан на рис.
Эта слобожанка имеет небольшое, но полезное усовершенствование: свободно лежащий под подом внешний зольник, вторая слева поз. Его можно аккуратно вынести и опорожнить, не пыля золой в жилом помещении. Но в печь все равно приходится лезть: крышка выгрузочного люка (она видна на днище на крайней справа поз.) при топке должна быть закрыта.
О топливе
Топливо для печи длительного горения вовсе не нужно искать на бытовой или промышленной свалке. Производители наперебой предлагают отлично тлеющие пеллеты по цене где-то 4000 руб. за тонну. Учитывая экономичность «долгих» печей, это выходит совсем недорого.
Пеллеты изготавливаются из любой сгорающей биомассы: тех же опилок, щепы, соломы, луковой и чесночной шелухи, лузги подсолнечника, шишек, коры, корок цитрусовых, ореховой скорлупы, и пр., и пр., см. рис. Технология чем-то напоминает производство МДФ: сухое прессование при повышенной температуре.
По теплотехническим свойствам топливные пеллеты похожи на каменный уголь. Выпускаются от «трухи» 6-мм диаметром до 30-70 мм полешек. В процессе производства из массы сырья удаляются компоненты, способные дать вредные летучие, поэтому пеллеты без труда дожигаются до углекислого газа и воды. В общем, очень хорошее и стабильное по свойствам топливо.
