Содержание
Печь длительного горения — самодельная буржуйка, котел с водогрейкой, бубафоня, слобожанка
513,393 просмотров, 4 комментария
Автор: Колесников Юрий Фёдорович, инженер-теплоэнергетик*
© 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.
Почему?
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 русской, 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.
О пиролизе и сублимации
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, масляные печи на отработке 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.
Как идет пиролиз?
Схема пиролиза представлена на рисунке. Процесс состоит из 4 стадий (этапов):
- Сушка – из закладки топлива удаляются излишки влаги. Сушка может осуществляться как отдельно, в процессе подготовки топлива, так и в топке, за счет тепла растопки.
- Собственно пиролиз – из топливной массы сублимируются летучие компоненты, причем тяжелые составляющие – смолы и битумы – разлагаются до летучих. Начинается карбонизация топливной массы, т.е. ее обугливание.
- Когда температура достигнет точки вспышки пиролизных газов, то при наличии свободного кислорода начинается горение. Температура повышается до более 600 градусов, и начинает гореть карбон.
- Летучие и основная масса карбона выгорели, а остатки углерода в раскаленном шлаке при недостатке кислорода и температуре более 400 градусов действуют как катализатор восстановительных реакций: из водяных паров выделяется свободный водород, а из углекислого газа – моноокись углерода, угарный газ; оттуда и оттуда – свободный кислород.
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.
О водожогах
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…
От теории к практике: дрова-уголь
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 дровяных (точнее, древесинных) печей существует множество. Мы рассмотрим некоторые наиболее эффективные, в которых можно добиться КПД более вожделенных 70%
Буржуйка
Буржуйкой эту печку прозвали вовсе не за буржуйскую прожорливость. Наоборот, печь-буржуйка 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 идеальная печь для дачи. 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: если 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 для дома большей площади должна быть устроена иначе и сложнее.
О буржуйке подробнее
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.
От буржуйки к котлу
20 кВт для полноценного обогрева мало. И для отопления многокомнатного жилища нужен встроенный в печь проточный полнопоточный водогрейный контур. То есть, нужен твердотопливный котел 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.
Котел-1 или способ первый
Давайте откажемся от конвекции, раз к ней все привязано. Заменим естественный вихрь принудительным наддувом. Тогда придется и разделить пиролиз на стадии в пространстве: пиролизная камера, форсунка (сопло), формирующая уплотненный поток пиролизных газов, и затем камера сгорания (сжигания). Сопло необходимо, чтобы исключить паразитные завихрения за массой топлива; для полного контроля над процессом нам нужно дутье насквозь. Что дает такая схема – прямоточный пиролизный котел (слева на рис.)?
Прямоточный и теплоаккумулирующий пиролизные котлы
- Для контроля над всем процессом необходимо знать всего один параметр: температуру в камере сгорания. Держится в пределах оптимума – все остальное ОК; основная масса тепла выделяется здесь.
- Для оптимизации тепловыделения по максимуму КПД регулировать нужно тоже всего одну величину: интенсивность наддува. Температура в камере сгорания связана с расходом воздуха от наддува линейной зависимостью, и автоматика получается предельно простой.
- Поскольку сгорание пиролизных газов происходит в потоке, система нечувствительна к температуре стенок камеры сгорания, т.е. водогрейку можно встроить любым технически удобным способом и отбирать в воду практически все вырабатываемое тепло.
- Когда в пиролизной камере остается шлак с карбоном, восстановление пресекается увеличением наддува, что обеспечивает избыток кислорода. Естественный приток через поддувало избыточным быть не может. Аналог: вода, или свободно вытекающая под действием силы тяжести, или подаваемая под давлением.
- Возможна догрузка новой партии топлива на любой стадии процесса и в любом допустимом размере – наддув усилится и продует. Буржуйку тоже можно подтапливать, но понемногу, чтобы не сбить температуру и не заглушить пиролиз, не то КПД резко упадет и большая часть подтопки сгорит зря.
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
Схема английского камина
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 классический английский камин, 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 голландка. 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.
Чертеж печи длительного горения на угле и пеллетах
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.
Бубафоня – 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.
Схема печи бубафоня
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.
Неправильный и правильный блины бубафони
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.
Схема и виды печи-слобожанки
Слобожанка – полноценная отопительно-варочная печь. 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 гаражей и теплиц калориферах-булерьянах, не раскаляющихся при топке. Но мелкие частники-производственники делают, и предлагают. Образец показан на рис.
Печь-слобожанка промышленного производства
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.
В заключение
Бытовые печи длительного горения – одно из самых перспективных направлений развития теплотехники. В сочетании с альтернативной энергетикой и безотходными промышленными технологиями они способны остановить надвигающуюся экологическую катастрофу.
Но процессы в таких печах, при внешней простоте конструкции, очень сложны и теоретически еще не вполне проработаны. Для самодельщика это значит – твори, выдумывай, пробуй!
Как создать печи длительного горения своими руками по чертежам?
В последние годы очень популярны и востребованы стали печи и готовые котлы на твердом топливе – те, в которых процесс горения затягивается надолго. Следовательно, и тепло выделяется постоянно. При этом такое оборудование может работать на разном твердом топливе, это может быть и уголь, и дрова, и пеллеты, и опилки, а также другие древесные отходы. Таким образом, если будет сделана печь длительного горения своими руками, то для отопления дачи или бани не потребуется больших расходов.
Почему такие котлы и печи настолько экономны?
Разберемся, чем печь длительного горения отличается от других отопительных агрегатов, которые работают на твердом топливе. Даже самая хорошая обычная печь, применяемая для бани или отопления дома, имеет следующие недостатки:
- невысокий коэффициент полезного действия;
- потребность в постоянной закладке топлива;
- нельзя автоматизировать данный процесс.
Типовая самодельная печь длительного горения
В печах длительного горения все эти недостатки успешно ликвидируются. Фактически горение в топке таких агрегатов заменено тлением. Поэтому одна закладка топлива обеспечивает длительную функциональность печи, до 15-20 часов. На таких долгих промежутках времени автоматизация просто не требуется. Печи длительного горения дровяные своими руками могут быть переделаны на потребление опилок или прессованной щепы.
Принцип действия котла длительного горения
В основу работы таких котлов заложен принцип не горения, а тления закладываемого в топочную камеру топлива. Это позволяет получить больше тепла. Рассчитывать на такой результат в печах из кирпича нельзя, поскольку при их строительстве используют несколько другую схему конструкции. Основная причина состоит в том, что активная тяга в них отсутствует.
Котлы длительного горения имеют целый ряд особенностей в плане своей конструкции, что обеспечивает максимальную эффективность выделения тепла в процессе тления поленьев. Даже построив своими руками самодельную печь длительного горения, одной закладки будет достаточно для ее работы в течение 8 часов.
Одной из особенностей котлов твердого горения является наличие в составе их конструкции клапана-регулятора. Когда дрова загружены в топочную камеру и начинается активный процесс горения, необходимо перекрыть клапан и свести к минимуму поступление кислорода в котел. В процессе тления дрова начинают выделять топочный газ. Его основными составляющими являются метан, угарный газ и водород.
Тепло при работе таких печей создается именно благодаря «топочному» газу. Попадая в камеру розжига, происходит его воспламенение, после чего он сгорает с выделением большого количества тепловой энергии.
Где могут быть использованы?
Разберемся, как может быть использована отопительная печь длительного горения, работающая на твердом топливе. Выбор варианта агрегата будет зависеть от того, какие задачи требуется решить.
Так, для отопления дачи или дома лучшим вариантом являются печи с водяным контуром. По сути, печь с водяным контуром совмещает в себе два вида отопления – обычного печного и водяного. Отличием печи с водяным контуром от котла является то, что, помимо равномерного распределения тепла по всем комнатам, обеспечивается нагрев корпуса самой печи, что обеспечивает эффективность отопления дачи.
Кроме того, печь с водяным контуром используется не только для отопления дачи, она может выступать и в качестве украшения интерьера. Недостаток печи для дома на дровах длительного горения заключается в том, что при прекращении процесса горения батареи быстро остывают. Однако сама печь еще некоторое время будет излучать тело. Поэтому для отопления дачи печь с водяным контуром более предпочтительна, чем обычный твердотопливный котел.
От обычной печи для дома на дровах длительного горения агрегат с водяным контуром отличается наличием змеевика. Иногда змеевик устанавливают непосредственно в топке печи с водяным контуром, однако, это не самый безопасный вариант организации отопления дачи. Теплоноситель может закипеть и спровоцировать разрушение змеевика. Более разумным решением является установка змеевика в колпак дымохода печи с водяным контуром. Именно такой вариант подойдет для эффективного отопления дачи, поскольку оно повышает КПД печи с водяным контуром.
Лучше, если организация отопления дачи должна быть проведена в момент проектирования здания. Модель печи с водяным контуром выбирают с учетом площади и планировки помещений.
Печи длительного горения могут быть использованы и для бани. При отстройке небольшой бани, можно использовать воздухогрейные агрегаты. Впрочем, такая печь подойдет не только для бани, но и для любого другого небольшого помещения – гаража, бытовки, теплицы и пр.
Эффективные воздухогрейные печи позволяют регулировать интенсивность горения, что весьма удобно для бани. Регулировка осуществляется за счет открытия/закрытия заслонки дымохода и зольника. Установленные в помещении бани воздухогрейные печи обеспечивают хороший прогрев, но подходят только для относительно небольших площадей. Поэтому это хороший выбор для бани, но не слишком удачный для дома для постоянного проживания.
Описание
Печи для дома длительного горения становятся с каждым годом все более популярными. Это обусловлено тем, что твердотопливные котлы стандартного типа неэкономичны в использовании. Кислород беспрепятственно проникает в камеру горения, топливо быстро перегорает, а за топкой приходится постоянно следить. Для дачного домика такая конструкция подходит, а вот для капитального — нет. На смену котлу старого типа приходит современная печь, где топливо не сгорает, а тлеет. Модели применяют не только для отопления частных домов. Простые конструкции прекрасно подходят для обогрева:
- складских помещений;
- саун и бань;
- дачных домов.
По-другому печка длительного горения называется газогенераторной или пиролизной. Она имеет массу преимуществ перед аналогами. Отопительная печь работает в двух режимах:
- горения;
- тления (экономичный режим).
Принцип работы
Печь медленного горения состоит из двух камер. Загрузка дров происходит 1-2 раза в сутки. Принцип работы состоит в процессе газогенерации, что означает — тление. В первом отсеке медленно сжигается топливо, вырабатывая пиролизный газ, который поднимается во вторую камеру и сгорает. Тепло распределяется равномерно, медленно, а корпус печки остается теплым.
В основе отопительного оборудования лежит регулирующий клапан, который перекрывает доступ кислорода в процессе горения, чтобы дать «зеленый свет» тлению. В процессе начнется выделение газов:
- угарного;
- метана;
- водорода.
Попадая во вторую камеру, газ воспламеняется и выделяет тепло. Так работают печи для дома на дровах длительного горения. Изготавливаются такие устройства из различных металлов и сплавов, а самыми качественными являются чугунные изделия. Срок их службы оценивается в 50-70 лет.
Печь с варочной панелью
Организовать отопительный процесс для деревянного дома на основе печи на дровах продолжительного горения возможно, при этом заранее предусматривают место под оборудование. Важно предусмотреть основные правила установки в целях предотвращения пожара:
- Печь должна устанавливаться вдали от стен, предварительно производим их отделку материалом, препятствующим нагреванию.
- Даже если конструкция имеет ножки, покрываем пол пожаробезопасным материалом.
- Вблизи печи запрещено устанавливать легковоспламеняющиеся предметы.
Пиролизный процесс внутри печи на твердом топливе происходит при температуре в 600 градусов.
Отопительные печи длительного горения устанавливают даже в неотапливаемых помещениях. Приехав зимой на дачу, вы быстро обогреете помещение до комфортной температуры, не расходуя большое количество топлива. На это уйдет не более получаса.
Преимущества и недостатки
Дровяные печи длительного горения имеют массу преимуществ, именно поэтому они быстро завоевали рынок. Однако и о минусах не следует забывать. Выбор печи напрямую зависит от возможности установить оборудование и смириться с нюансами эксплуатации. Преимущества таковы:
- высокий КПД печи долгого горения достигает 85%;
- широкий выбор моделей, их компактный размер;
- печки данного типа являются экономичными, топливо расходуется медленно;
- возможность совмещения твёрдого и жидкого видов топлива;
- простота переключения режимов, управления механизмом.
Недостатки помогут перед выбором удостовериться в том, что в вашем доме можно установить подобное оборудование, а процесс эксплуатации не станет проблематичным:
- дымоход для подобной печки необходимо заранее предусмотреть, изогнутые трубы для нее не подходят;
- готовые модели предназначены для одного вида топлива, они не универсальны;
- дымоход такой печки придется часто чистить, поскольку процесс тления предполагает выброс большого числа продуктов сгорания.
Отметим, что экономичный режим тления можно запустить только после прогрева дома до оптимальной температуры. Тем, кто хочет установить данный отопительный прибор дома, придется выбрать готовую модель из тех, что представлены на рынке. Однако некоторые «самоделки» настолько хорошо выполнены, что могут посоревноваться в экономичности с заводскими печами.
Внутреннее устройство печи
Поговорим о том, как сделать печь длительного горения своими руками. При наличии на руках схемы и необходимых материалов, каждый сумеет собрать отопительное оборудование.
Начинаем и работаем
Практический совет! Приготовьтесь, что вся проводимая работа будет сопровождаться шумом и грязью. Лучше начать собирать своими руками печь длительного горения на улице или в мастерской, можно во дворе под навесом. Позаботьтесь, чтобы рядом находился источник электроэнергии, если будете работать электросваркой.
Необходимые материалы и рабочий инструмент
Для устройства своими руками печи длительного горения нужны будут следующие приспособления, инструмента и расходники:
- бочка металлическая на 200 л (размер и объем непринципиален, если требуется печь для бани небольшой мощности, ее можно сделать из пустого газового баллона.);
Обратите внимание: если планируется сделать печь из газового баллона, то целесообразным является использование баллона объемом 27 литров. При применении баллона меньшей емкости, печь будет маломощной, ее не хватит даже для обогрева небольшой бани.
- два небольших отрезка стальной трубы, подлиннее и покороче;
- металлический швеллер;
- ножовка для работы по металлу, молоток стальной, топор, киянка;
- измерительные приспособления (рулетка, уровень строительный, отвес);
- красный кирпич для устройства кладки (примерно 50 штук);
- отражатель (необязательный элемент);
- небольшой кусок листовой стали;
- сварочный агрегат, электроды;
- смесь строительная или материалы для приготовления раствора на кладку.
Печь из огнетушителя
Подготовка к созданию конструкции
Печь длительного горения состоит из основной части, ножек, переходников и дымохода. Как и другие отопительные элементы она должна соответствовать всем правилам пожарной безопасности, в противном случае на владельца могут быть наложены санкции вплоть до административного наказания. Для сборки и сварки необходимо помещение среднего размера, где будет удобно работать с однофазной или трехфазной электрической сетью. Если печь длительного горения создается на открытом пространстве, то рекомендуется пользоваться генераторами.
Конструктивные элементы:
- бочка, труба, баллон или иная емкость вместимостью около 200 литров, подойдет и толстый лист;
- обрезки металла или швеллер для сборки ножек;
- стальные листы толщиной не менее 5 мм;
- трубы диаметром 100-150 мм для сопряжения внутренних отделов и создания дымохода.
Самодельные печи длительного горения могут собираться из подручных материалов, но необходимо следить за качеством и герметичностью швов, а также тщательно проверять подгонку заслонок чтобы избежать утечки дыма в жилое или производственное помещение.
Схема котла длительного горения
В качестве рабочих инструментов будут выступать угловая шлифовальная машина, оснащенная отрезным диском по металлу, сварочный инвертор, угольник и рулетка, а также тяжелый молот. Все оборудование можно найти у соседей или взять напрокат, что существенно снизит затраты на сборку печки длительного горения своими руками.
Примечание: Не стоит применять старые и ржавые трубы или б/у сырьё – это значительно снизит срок эксплуатации печки длительного горения, созданной своими руками.
Вы потеряете массу времени и сил, а прибор будет служить с перебоями и неисправностями, что в конечном итоге может привести к возгоранию помещения.
Устройство печи
Начальный этап – подготовка самой бочки или газового баллона. Нужно срезать с нее верхушку, можно болгаркой, можно автогеном или другим резаком. Старайтесь это выполнить как можно точнее и аккуратнее, потому что днище (верхушка) понадобится в дальнейшем. Если не нашлось ни бочки, ни пустого газового баллона, можно делать печь на дровах длительного горения своими руками из небольшого отрезка трубы с большим диаметром, такой вариант прекрасно подойдет для бани.
Бочка без верха
В этом случае к отрезку трубы приваривается днище – просто вырезанный в форме круга кусок из листовой стали. Некоторые, кстати, и вовсе не круглый кусок вырезают для днища, а квадратный, чтобы поставить готовую печь на пол бани в более устойчивом положении.
Последующие действия
- Вырезаете из листа стали круг с диаметром чуть меньше, чем внутренний диаметр основной трубы, баллона или бочки. В нем же вырезаете еще один круг под другую трубу. Лучше всего взять трубу ∅10 см, это наиболее эффективный вариант. Отрезок этой маленький трубы привариваете к уже вырезанному стальному «блину».
- Теперь к низу этого «блина» приварите заранее подготовленные отрезки швеллера. Естественно, вымеренные так, чтобы нормально, свободно проходили внутри бочки. Они будут впоследствии придавливать закладку топлива по мере его прогорания, когда стальной «блин» будет опускаться вниз.
Важный совет! Длина трубы, приваренной к «блину», должна быть на 15-20 см больше, чем высота основного элемента – бочки или большой трубы.
- Сооружаете верхушку, крышку вашей будущей печи. Вот как раз здесь и пригодится отрезанная часть от бочки. Или опять придется резать металлический лист. Также вырезаете в крышке отверстие под маленькую трубу.
- Для закладки дров в бочке любым способом вырежьте люк, в который потом приварите дверцу. Ее можно купить, можно сделать самому. Приварите к дверце ручку, не забудьте, а то открывать будет совсем неудобно.
- Ниже сделайте еще одну дверцу, поменьше, для удаления остатков закладки – золы и углей.
Вариант прямоугольной печи
Устройство фундамента
Фундамент нужен капитальный, так как в процессе эксплуатации металл печи будет очень сильно накаляться. Масса конструкции не очень большая, даже с учетом обкладки кирпичом, но устанавливать конструкцию на непрочное или неогнеупорное основание нельзя. Принцип устройства фундамента в виде плиты прост, его даже описывать не стоит. Заглубление делать не нужно, так как удельная масса печки маленькая. А плиту залить может любой начинающий домашний мастер. Можно даже выложить ее в один кирпич и сверху покрыть раствором.
Дымоход
Дымоход нужен, разумеется, для каждой печи, для удаления продуктов сгорания. В качестве него подойдет обычная труба из металла, нужно брать ∅15 см, больше нецелесообразно. Труба приваривается сверху и немного сбоку вашей чудо-печи.
Важно! Прямая часть дымохода, даже пусть это ее небольшой отрезок, должна иметь длину больше, чем диаметр бочки. Посмотрите любые чертежи печи длительного горения своими руками, вы это там непременно увидите. Потом уже можно изгибать дымоход, но нежелательно гнуть трубы больше 45 градусов и нежелательно делать много разных отрезков. Постарайтесь спроектировать так, чтобы дымоход имел наименьшее количество колен прямо до выхода из помещения.
Отражатель: нужен или нет?
Ваш агрегат при работе будет очень сильно разогреваться, накаляться в буквальном смысле слова. Поэтому отражатель лучше все же ставить, особенно для небольших помещений. Плюс к этому отражатели всегда дополнительно перераспределяют тепловые потоки, помогают регулировать подачу тепловой энергии. Понятно, что дровяные печи длительного горения своими руками с установленным отражателем будут еще более экономны.
Обкладывать печь кирпичом или нет – по желанию. Выбирайте, стоит ли выполнять дополнительные работы, если, например, такая печь находится в подсобном помещении или отдельной котельной.
Делаем печь для гаража или дачи
Практичная печь длительного горения на опилках для гаража или дачи.
Самодельное нагревательное оборудование идеально подойдет для нежилых зданий или домов, которые посещаются людьми от случая к случаю. В данной ситуации речь идет о немалой выгоде. Во-первых, не нужно тратиться на дорогостоящие материалы и изготовить прибор из подручных материалов. Во-вторых, не нужно уделять большое внимание дизайну изделия, а сконцентрироваться на его производительности. В основе любой работы лежит чертеж и схема печи длительного горения от профессионалов.
- металлическая бочка (до 200 литров) или металлическая труба (диаметр до 600 мм);
- лист стали;
- швеллера;
- труба, диаметром до 200 мм и длиной до 2,5 м;
- труба, диаметром до 100 мм;
- сварка;
- автоген;
- ножовка по металлу;
- строительный уровень.
Бочка или труба – это корпус нагревательного элемента. В случае с трубой, к ее нижней части приваривается дно. Оно вырезается из листа металла. Вторым этапом будет организация дымооборота. От также делается из листа металла. Его диаметр должен быть несколько меньше, чем диаметр выбранной бочки или трубы. К полученному металлическому «блину» приваривается швеллер. Он увеличит массу дымооборота, в результате чего он будет опускаться вниз по мере прогорания энергоносителя. К металлическому диску приваривается труба. Ее длина должна быть больше, чем высота корпуса печи.
Самодельная печь из бочки, так называемая “Бубафоня”.
Далее, вверху и внизу боковой части бочки вырезаются отверстия, диаметр которых приравнивается диаметру трубы-дымохода. Трубы и корпус соединяются. Трубы должны быть достаточной длины. Это позволит вывести их наружу здания для забора первичного и вторичного воздуха. На дымоходах устанавливаются заслонки. Крышкой печи служил круглый лист металла.
Подобные конструкции печей длительного горения не отличаются эстетичностью. Однако здесь есть существенные преимущества. Это низкая себестоимость, простота в управлении работой. В случае поломки можно организовать новый нагревательный элемент из подручных средств, не тратя деньги на ремонт старого.
Недостатки печей длительного горения:
- низкий КПД (до 70%);
- необходимость в постоянном контроле;
- недолговечность.
Следовательно, вышеописанный нагревательный элемент не может использоваться для жилых помещений. Для обогрева частного дома специалистами приводится схема печи длительного горения по типу буржуйки с водяным контуром.
Какие выбрать электро обогреватели в квартиру, чтобы они не сушили воздух?
О том, какие преимущества имеют керамические обогреватели для квартиры вы узнаете в этой статье.
Технические нюансы
На что обращать особое внимание при монтаже печи длительного горения:
- При устройстве дымоотводной трубы все ее отдельные участки монтируются (соединяются) между собой в направлении, обратном движению газов.
- При устройстве печи необходимо выделить вокруг нее пространство с непременным учетом ее периодического максимального нагрева до очень высокой температуры. Нельзя вблизи размещать не только легковоспламеняющиеся и горючие предметы и материалы, но и все изделия или конструкции, которые не способны противостоять воздействию высокой температуры.
- Дымоход нужно предусмотреть с возможностью его разбора в любое время для периодической очистки.
- Перед запуском оборудования нужно попробовать несколько возможных режимов работы. В итоге вы определитесь с оптимальной температурой и режимом горения топлива.
Правила установки печи длительного горения
Если вы решились собрать и установить у себя в помещении печь этого типа, то примите во внимание такие правила:
- при устройстве дымовой трубы её отдельно расположенные участки следует скрепить друг с другом в противоположном движении газа направлении;
- во время сооружения печной конструкции выделите рядом с ней место с учётом её максимального прогрева и этой области категорически запрещено размещать горючие предметы и легковоспламеняющиеся вещества;
- дымоход лучше продумывать таким образом, чтобы предусмотреть его разборку с целью периодической очистки;
- перед тем как применять конструкцию по назначению, проведите тестовые включения на разных режимах горения топлива.
Как вы можете отметить, если иметь минимум знаний и знать определённые особенности конструкции, собрать печь длительного горения своими руками будет не так уж и тяжело. А она поможет сэкономить вам средства на приобретение дорогостоящего отопительного оборудования, а также на самом топливе.
Руководство по изготовлению печи
Печи длительного горения своими руками
Заранее настройте себя на то, что работа по изготовлению печи будет достаточно грязной и шумной. Поэтому печь лучше всего собирать на улице, в гараже, мастерской или другом подходящем месте. Жилые помещения для такой работы точно не подойдут.
Также заранее позаботьтесь, чтобы в месте выполнения работы была возможность подключения к электросети.
Вариант печи длительного горения
Первый шаг
Подготовьте бочку для изготовления корпуса. Отрежьте верхушку емкости. В этом вам поможет болгарка. Вместо болгарки можете использовать автоген или другой подходящий резак. Режьте аккуратно и точно, отрезанная часть будет использоваться в будущем.
Бочка
При отсутствии бочки сделайте корпус из другого материала. К примеру, вы можете взять кусок трубы большого диаметра. Приварите к нему днище круглой формы из стали толщиной от 6 мм. При желании днище можно сделать квадратным – это позволит установить печку без приваривания дополнительных опор.
К дну корпуса приварите 4 ножки. Их можно изготовить из обрезков арматуры, швеллера или других подходящих материалов.
Ножки
Второй шаг
Вырежьте из стального листа круг. Его диаметр должен быть немного меньше диаметра корпуса печки. В этом круге вырежьте еще один круг для размещения трубы. Оптимальный диаметр трубы – 100 мм.
Дымоотводный патрубок
Приварите отрезок трубы к вырезанному стальному кругу. Длина этой трубы должна быть на 150-200 мм больше высоты корпуса котла.
Третий шаг
Приварите снизу полученного стального «блина» отрезки швеллера. Они должны быть такой длины, чтобы их можно было свободно разместить внутри корпуса. Всего приварите 4 отрезка на равном расстоянии по диаметру стального круга.
Прижимной круг
Прижимной круг и труба
В дальнейшем благодаря этим швеллерам загруженное топливо будет придавливаться и расходоваться максимально эффективно.
Четвертый шаг
Сделайте крышку для печки. На этом этапе вам и пригодится отрезанная ранее верхушка бочки. Если печь делается из трубы или других материалов, крышку придется сделать самостоятельно из стального листа.
Крышка
Крышка
В крышке вырежьте отверстие для приваренной ранее к «блину» трубы.
Пятый шаг
Вырежьте в корпусе бочки отверстие для загрузки топлива. К отверстию прикрепите дверцу. Ее вы можете сделать своими руками или же купить в специализированном магазине. К самодельной дверце не забудьте приварить ручку.
Ниже отверстия топливника сделайте еще одно отверстие немного меньшего размера и тоже укомплектуйте его дверцей. Через нижнее отверстие вы сможете удалять остатки прогоревшего топлива.
На этом ваша самодельная твердотопливная печь почти готова. Остается лишь обустроить для нее фундамент и подсоединить дымоотводящую трубу.
Газогенераторная печь своими силами
Несмотря на кажущуюся сложность технологии пиролиза и схемы работы печей длительного горения, вполне реально устроить обогрев дома таким агрегатом с металлическим корпусом собственного изготовления. Для этого понадобится владение навыками работы с металлом, сварочным аппаратом и аналогичными строительными «премудростями».
Самым простым вариантом (и самым дешевым) будет использование для изготовления подобной печи металлического готового каркаса, точнее емкости: вполне подойдут топливная бочка или железный баллон из-под газа. Также можно самостоятельно сварить корпус из обрезка трубы необходимой длины и диаметра. Печь, изготовленная из такого сырья, будет далеко не эстетичной, но полностью функциональной и пригодной для отопления теплички, в гараже или мастерской. А благодаря небольшому размеру и легкости, такая печь может быть довольно просто перемещена с одного места в другое — «мобильная версия печи».
Таким образом для изготовления самостоятельно газогенераторной металлической печки потребуются следующие материалы:
- стальной лист достаточного размера, чтобы можно было вырезать диск поперечником равным диаметру корпуса;
- металлический профиль, из которого будет изготовлен прижимной поршень;
- дверца для топки (может быть покупной из строймаркета или собственноручно сваренная из металлического листа);
- металлическая труба с поперечником 10 см и длиной, равной высоте корпуса печи с 15 см запаса — с ее помощью изготавливается воздуховод поршня прижима;
- металлическая труба с поперечником 15 см и длиной не менее пяти метров — основа для изготовления дымоходной трубы.
Монтаж печки длительного горения собственного изготовления требует аккуратности и правильно последовательности действий:
- Подготовка корпуса. Если основа — бочка, то следует просто снять крышку, а если баллон, то необходимо аккуратно при помощи болгарки обрезать верхнюю часть (из нее будет сделана крышка агрегата). При обрезке в баллон желательно залить воду для устойчивости и предотвращения перегрева. Если же корпус самосварной, то при сварке следует соблюдать обычные меры предосторожности.
Важно! При изготовлении корпуса из старого баллона следует соблюдать особую осторожность — перед началом работы обязательно убедиться в том, что он полностью пуст!
- Установка опор. Проще говоря, к корпусу необходимо приварить подготовленные металлические ножки. Они должны обеспечивать корпусу ровное и устойчивое положение;
- Поршень-подаватель. Изготовление этого прижимного поршня сводится к вырезанию из листового металла круга по внутреннему диаметру корпуса (чуть меньше для свободного хода). Если корпус имеет квадратное сечение, то аналогично изготавливается поршень соответствующей формы;
- Центр поршня прорезается кругом с диаметром равным поперечнику воздуховода. Эту трубу приваривают к поршню. В подготовленной конструкции трубка должна выступать выше края корпуса на 0,15 м — если больше, то следует подрезать болгаркой;
- К нижней поверхности поршня привариваются обрезки металлических профилей, чтобы обеспечит более плотное прилегание поленьев и достаточный доступ к ним воздуха;
- Крышка агрегата. Для бочки используется ее крышка, для баллона — срезанный верх, для самосварного корпуса крышка вырезается из стального листа соответственно поперечнику корпуса. В крышке прорезается отверстие под воздуховод и к ней привариваются рукоятки для того, чтобы можно было удобно ее снимать для закладки топлива;
- Приварить петли и установить дверцу зольника;
- Прорезать отверстие под дымоходную трубу и приварить ее в верхней части корпуса агрегата;
- Смонтировать в воздуховодной трубе и дымоходе задвижки для регулирования тяги — они послужат регуляторами активности выработки тепла и времени работы без дозагрузки топлива;
- Произвести теплоизоляцию дымоходной трубы, чтобы предотвратить образование в ней конденсата и прикрыть ее верх защитным зонтом из оцинкованной стали.
Важно! Отопить дом с помощью газогенераторной печи собственного изготовления можно не только изготовив ее из металла, но и построив более классический вариант из кирпича. Этот вариант несколько сложнее, поскольку двухкамерную структуру необходимо выкладывать кирпичной кладкой. В остальном подходят все рекомендации для конфигурирования металлической газогенераторной печи.
Буржуйка длительного горения – проекты популярных самодельных печей
Применение дровяных печей для отопления помещений чаще всего используется для нагрева небольших помещений. Сама технология основана на использовании традиционных чугунных или стальных печек-буржуек с низким коэффициентом полезного действия. Кроме большого расхода топлива такие печи требуют и постоянного присутствия человека, ведь если постоянно не подбрасывать дрова она просто потухнет. Другое дело печи длительного горения, но увы, они сегодня пока имеют неоправданно высокую цену, так что остается один выход – сделать такую буржуйку самому.
Что представляет собой печь длительного горения, где она используется, её достоинства и недостатки
Печь длительного горения представляет собой отопительное сооружение, оборудованное дополнительной камерой для сгорания выделяемого топливом газа. В такой печи замедляется процесс горения топочного материала, в результате чего обогрев помещения осуществляется в период от нескольких часов до полутора суток.
Под воздействием постоянной температуры топливо в печи распадается на древесный кокс и пиролизный газ. При взаимодействии с кислородом газ начинает гореть интенсивнее, при этом выделяется большое количество тепловой энергии, достаточное не только для отопления, но и для подогрева воды.
Печи длительного горения оборудованы дополнительной камерой для сгорания газов
Печи длительного горения отличаются от традиционных конструкций тем, что в них предполагается дозированная подача кислорода не с нижней части, а сверху.
Печи длительного горения применяют для обогрева дачных домиков, частных домовладений, гаражей, мастерских, подвалов, курятников, амбаров и других хозяйственных и жилых построек. В зависимости от размера и модернизации конструкции эти отопительные сооружения используют и в промышленных помещениях.
В просторечии эти отопительные сооружения ещё называют печами долгого горения.
Эти эффективные источники тепла приобрели большую популярность благодаря своим функциональным качествам. Однако такие печи имеют ряд как положительных, так и отрицательных критериев.
Чертежи и схемы
Несомненным достоинством представленной выше конструкции «буржуйки» долгого горения является нетребовательность к размерам. Как правило, для правильной работы печи достаточно знания принципов её работы и соблюдения основных пропорций. Тем не менее, представляем вашему вниманию чертежи и схемы действующих конструкций, изготовленных и испытанных в реальных условиях.
Чертёж печи с вертикальной загрузкой
Чертёж котла длительного горения
Схема печи длительного горения с открытым воздушным каналом
Чертёж котла
Виды печей длительного горения и их выбор для самостоятельного изготовления
Эти печи обычно изготавливаются из кирпичей, металла или камня. Могут иметь круглую, цилиндрическую, квадратную либо неправильную форму. В зависимости от своей конструкции и способа сжигания топлива печи длительного горения различаются по видам.
Классическая печь долгого горения
Конструкция, в которой распространение пламени происходит снизу вверх, проталкивая горящие газы через слои топочного материала, является классической. Этот вид печей оборудуется теплообменником и камерой дожига, в которую осуществляется подача дополнительной порции воздуха. Яркими представителями этого вида являются печи длительного горения: булерьян (бренеран), печь Бутакова, а также изменённые конструкции с разными теплообменниками.
В печах Булерьян роль теплообменника выплняют изогнутые трубы, расположенные внутри корпуса печи
Шахтная печь долгого горения
Другим видом таких сооружений является шахтная печь. В этой конструкции зона горения смещена к колосниковой части. Продукты сжигания топлива выведены через соседний отсек, в котором они догорают, создавая теплообмен. Этот вид лучше всего возводить из кирпича, что подтверждено на протяжении многих веков.
В печах шахтного типа зона горения находится непосредственно над колосниковой решёткой
Подовая печь
Это конструкция с верхним горением, в которой поджигается верхняя часть топочного материала, а направление огня осуществляется в противоположную сторону. Такой прибор требует подачи кислорода под сгоревший слой, поэтому печь должна содержать специальные каналы доставки воздуха. Простота конструкции в сочетании с эффективностью и функциональностью способствовала созданию множества вариантов, которые можно изготовить своими руками. При этом материалом для её изготовления послужат использованные ёмкости цилиндрической формы. Ярким примером такого вида отопительных агрегатов является печь под названием «бубафоня».
В качестве корпуса для самодельной печи можно использовать старый газовый баллон
Газогенерирующие печи
Газогенерирующие печи или сооружения с дополнительным сжиганием пиролизных газов. В такой конструкции топочный материал сгорает под воздействием двух факторов: высокой температуры и малого количества кислорода. Это приводит к выделению горючих газов, которые догорают в дополнительной камере. Конструкции такого вида печей являются наиболее сложными в изготовлении, однако их эффективность и удобство эксплуатации превосходят предыдущие варианты.
Пиролизные газы догорают в дополнительной камере над топливником
Печь-бурельян считается гибридом буржуйки и дровяной печи длительного горения. В нашем следующем материале вы найдёте описание принципа работы этого агрегата, а также пошаговую инструкцию по монтажу: .
Завершающий этап
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.
Конструкция печи, её особенности и принцип действия
Прежде чем приступать к самостоятельному изготовлению печи, необходимо тщательно изучить все характеристики устройства.
Если предполагается сделать агрегат для обогрева большого помещения, то печь должна обладать высокой производительностью тепла. Например, для дома или помещения площадью 150 м² следует выбирать печь, рассчитанную на обогрев до 200 м². Этот «запас» мощности необходим для полной уверенности в том, что каждый уголок дома будет в тепле.
Нужно учитывать и то, что не каждое помещение примыкает к источнику тепла, поэтому для его обогрева потребуется больше времени и мощности отопительного устройства.
Если рассчитано обогреть помещение площадью 30–50 м², то печь можно изготовить без указанного «запаса». В таком небольшом помещении утечка тепла будет минимальной, поэтому агрегата с небольшой мощностью достаточно. Автоматическая заправка топлива позволит значительно упростить её обслуживание. При изготовлении такой печи на её корпусе можно предусмотреть варочные панели для приготовления еды. Если печь будет не только источником тепла, но и предметом интерьера, то в её корпусе можно сделать окна из огнеупорного стекла.
Особенности конструкции печей длительного горения
Отопительные приборы длительного горения имеют конструктивные особенности, отличающие их от других печей:
- топочная камера имеет объём для загрузки большого количества горючего материала;
- корпус печей длительного горения оборудуется большой дверцей;
- топочный отсек в корпусе печи разделён на две камеры; одна камера предназначена для тления горючего материала, вторая — для сгорания газа;
- конструкция такой печи предусматривает наличие специального отбойника, который препятствует попаданию пламени в дымоход;
- этот элемент каркаса печи изготавливается из металлической пластины, которую приваривают в верхней части топочного отсека.
Различия обычной и пиролизной печи
Чтобы понять принцип действия печи длительного горения, нужно сравнить его с работой обычной печи.
Работа обычной печи заключается в нагреве её поверхности и отдаче тепла в помещение. Розжиг топочного материала осуществляется снизу, отчего пламя распространяется по сторонам, направляясь вверх. Это происходит из-за доступа большого количества воздуха в топочную камеру. Топливо в такой печи сгорает быстро, из-за чего температура воздуха в помещении нестабильна — она, то опускается, то поднимается.
Принцип работы печи длительного горения другой. Дрова поджигаются сверху, а огонь распространяется вниз, при этом подача воздуха осуществляется только на место горения. В результате материал тлеет, равномерно выделяя тепло на протяжении долгого времени. Помимо топочного материала выделяется пиролизный газ, который тоже служит в качестве горючего, дополнительно создавая тепло.
В обычной печи топливо сгорает быстро, в пиролизной — медленно тлеет
Для изготовления печей можно использовать практически любые подручные средства. В нашей следующей статье вы узнаете, как можно сделать буржуйку длительного горения из бочки: .
Поэтапная инструкция сборки буржуйки собственными руками
Первым этапом выступает подготовка чертежа и необходимых материалов. Что касается чертежа, то он должен максимально детально раскрывать особенности конструкции и тонкости всех элементов.
Для опытных мастеров этот этап можно пропустить, но для тех, кто только начинает путь конструктора буржуек рекомендуется собрать макет из картона. Моделирование, в данном случае обойдется намного дешевле, чем просчеты, сразу воплощенные в металле.
Следующий шаг – подбор инструментов и материалов. Здесь рекомендуется максимально использовать готовые узлы и корпуса, произведенные промышленным способом. Так можно не только удешевить работу, но и найти новые более эффективные технические решения. Еще один совет, касающийся этого этапа – правильная организация рабочего места. При работе с листовым металлом рекомендуется собрать стапель из дерева, чтобы свариваемые конструкции можно было легко установить в нужное положение.
Во время сборки нужно помнить, что все соединения должны быть максимально точными и прочными, особенно это касается корпуса и опор буржуйки. И конечно, после сборки необходимо сделать пробную топку, чтобы проверить работоспособность собранной конструкции.
Необходимые материалы и инструменты
Для изготовления печи длительного горения потребуются следующие материалы:
- металлическая бочка из-под ГСМ ёмкостью 200 литров; в качестве альтернативного материала можно использовать стальную трубу соответствующего чертежу диаметра либо пустой газовый баллон ёмкостью от 50 до 100 л; также можно использовать листовую сталь толщиной от 3 мм;
- для изготовления канала подачи воздуха потребуется труба диаметром не менее 50 мм;
- для дымохода необходим отрезок трубы диаметром 100 мм;
- стальной швеллер или отрезок уголка с шириной полки в 55–65 мм;
- для распределителя воздуха потребуется металлический лист не менее 3–5 мм, диаметром немного больше окружности корпуса;
- для изготовления крышки потребуется стальной лист толщиной не менее 3–5 мм;
- металлические петли для дверцы;
- если корпус печи будет оборудоваться водяным контуром, то потребуются листовая сталь и два резьбовых патрубка.
Инструментами, без которых не обойтись при изготовлении такой печи, являются:
- сварочный аппарат, электроды;
- болгарка;
- напильник;
- электродрель;
- свёрла по металлу различного диаметра (в том числе корончатые);
- молоток;
- наковальня либо другая устойчивая твёрдая поверхность;
- измерительная рулетка;
- строительный уровень;
- карандаш.
Как правильно загружать топливо и эксплуатировать агрегат
Агрегат длительного горения отличается от традиционной печи увеличенным объёмом загрузки и ограничением доступа кислорода в рабочую зону. От количества загруженного топлива зависит время работы котла, поэтому дрова укладывают максимально плотно, не оставляя больших зазоров между поленьями. Если же в качестве топлива используют такие материалы, как торф, мелкий уголь, стружка, опилки или паллеты, то их насыпают до уровня дымового канала, не утрамбовывая. Необходимое уплотнение горючего обеспечит тяжёлый металлический поршень.
Загрузку топлива выполняют в следующем порядке:
- с агрегата снимают верхнюю крышку;
- вынимают воздухораспределительное устройство;
- производят загрузку печи до уровня дымохода;
- сбрызгивают верхний слой горючего материала жидкостью для розжига;
- устанавливают регулятор воздуха;
- возвращают на место крышку;
- внутрь воздушного канала бросают клочок ветоши, смоченной в горючей жидкости.
Устойчивое горение сопровождается дымом, равномерно выходящим из трубы. По мере сгорания дров труба воздуховода опускается вниз. По ней можно судить об оставшемся времени работы твердотопливного агрегата.
Разжигать печь лучше всего при помощи ветоши, смоченной горючей жидкостью
Во время эксплуатации на дне бочки скапливается пепел и зола. Надо сказать, что на процесс горения их количество не оказывает никакого влияния. Тем не менее, продукты сгорания топлива периодически надо удалять, поскольку они уменьшают толщину слоя закладки. Для этого открывают нижнюю дверцу и выгребают золу при помощи обычного металлического совка.
Удаляя золу, оставьте слой толщиной 10–20 мм на дне печи. Особого влияния на количество дров это не окажет, однако, создаст отличную теплоизолирующую подушку, которая будет защищать днище агрегата от прогорания.
Расчёт основных параметров
Печь длительного горения на твёрдом топливе можно изготовить из подручных материалов, таких как: использованный газовый баллон, отрезок большой стальной трубы или металлической бочки. Следует подбирать материал с толщиной стенок не менее 5 мм. Это обусловлено тем, что меньшая толщина корпуса через некоторое время прогорит.
Вариант печи «бубафоня» с водяной рубашкой
Размер печи
При отсутствии каких-либо чертежей и схем для изготовления печи можно самому сделать все необходимые расчёты.
расчёт параметрв печи «бубафоня»
В этом случае вернее будет говорить о её диаметре — D и высоте — H. Эти величины должны быть пропорциональны друг другу, где соотношение в пределах от 1:3 до 1:5 считается оптимальным. Высоту печи обычно делают не менее 100 см, так как этот параметр напрямую связан с длительностью работы агрегата. Однако изготавливать слишком высокую конструкцию не стоит, так как её неудобно будет загружать дровами. Также это может негативно сказаться на силе тяги. Она может снизиться настолько, что поддерживаемое пламя внутри топочной камеры потухнет.
Как показали многочисленные теплотехнические исследования, не стоит делать печь с маленьким диаметром. Из этого узкого агрегата воздух попросту вытянется в дымоходную трубу, отчего мощность печи существенно снизится.
Если изготовить каркас печи слишком широким, то равномерного горения топлива около внутренних стен камеры и в середине очага не будет. В этом случае выгорит только центральная часть топочного материала. Металлический круг поршня просядет и закупорит очаг, в результате чего пламя потухнет. Оптимальный диаметр такой конструкции составляет от 300 до 900 мм.
Толщина используемого материала
Этот критерий необходимо учитывать, так как тонкие стенки корпуса через некоторое время прогорят. В связи с этим необходимо подбирать материал с толщиной не менее 5 мм. Это особенно важно, если планируется оборудовать каркас водяной рубашкой, превратив его в котёл. На изображении толщина стенки обозначена условным знаком Δ.
Если использовать материал с толщиной стенок до 4–5 мм, то это чревато тем, что печь будет терять свою мощность. Из-за тонких стен корпуса упадёт температура над блином поршня. В результате снизится догорание пиролизных газов, а следовательно, уменьшится выделяемое тепло.
Однако для обогрева небольших помещений, таких как гараж, сарай или маленькая мастерская, толщина такого материала вполне приемлема.
Параметры металлического блина
Для эффективной работы печи важен не только диаметр круглой пластины на поршне, но и его толщина. Ведь металлический блин является перегородкой и одновременно нагревающей поверхностью для воспламенения пиролизных газов.
При изготовлении металлического блина следует придерживаться оптимального размера. Расстояние от его внешнего края до внутренней стенки печи должно составлять 5%. На изображении этот зазор обозначен в виде формулы С=5%D.
Диаметр металлического блина должен быть чуть меньше внутреннего диаметра корпуса печи
Параметры выходного патрубка
На изображении диаметр трубы для дымохода обозначен буквой S. Её диаметр рекомендуется делать не менее 80 мм.
Размеры трубы, подающей воздух
На схеме её диаметр указан буквой d. Для конструкции такой печи можно использовать трубу 75 или 80 мм. Трубу необходимо приварить к металлическому кругу (в его отверстие в середине). В результате получится деталь, называемая поршнем.
Ещё один вариант печи длительного горения — Бубофоня. Описание принципа работы, расчёт материалов, а также пошаговая инструкция по монтажу в нашей статье: .
Розжиг печи «бубафоня»
Для начала, сними с баллона крышки, вытащим из печки поршень-пресс с воздуховодом. Наложим внутрь печки сухих дров. Порода дров — любая. Дрова именно кладем горизонтально, друг к другу как можно ближе. Если мы дрова поставим вертикально, то получим неприятный сюрприз.
Сюрприз будет следующий. Не сгоревшее вертикально стоящее полено, не даст возможности поршню опускаться на низ. Если так произойдет, в нижней камере будет полноценный костер. Топливо быстро сгорит. Режим работы печки будет вместо тления, горение. Про дым из воздуховода я вообще молчу, он обязательно появиться. Дрова не нужно укладывать выше уровня отверстия дымохода.
Далее необходимо прижать поршнем дрова и надеть на поршень крышку бубафони.
Как правильно поджечь дрова? Просто кинуть горящую спичку не получится. Она обязательно потухнет еще не достигнув дров. Мы поступим просто. Возьмем бумагу, ветошь или кусок бересты. Зажжем и бросим в печку.
Нужно подождать 20 минут, чтобы наша закладка хорошо разгорелась. Затем на воздуховоде прикроем задвижку. Воздух начнет поступать в печку в меньшем количестве. В первичной камере с дровами, дрова перестанут гореть, начнут тлеть. Пойдет выделение пиролизных газов. А газ нам необходим. Ведь установка — пиролизная! Так наша супер печка выйдет на свой рабочий режим.
Видео инструкция. Розжиг печи «бубафоня»
Подготовительные работы и выбор места установки печи
Если печь будет изготавливаться из листовой стали, то необходимо разрезать её на заготовки в соответствии с чертежом:
- из уголков нарезать одинаковые фрагменты, которые послужат в качестве колосниковой решётки;
- для изготовления подставок и ручек для корпуса можно тоже использовать металлические уголки;
- также необходимо заранее нарезать патрубки.
Место для установки печи длительного горения выбирается с тем условием, чтобы в собранном виде она не была установлена ближе, чем на 100 см к стене.
Так как корпус печи будет полностью нагреваться, необходимо заранее побеспокоиться об изолирующем материале. Для этого из кирпича можно построить подставку, которая должна быть на 30 см больше основания корпуса. Как вариант, можно приварить к каркасу печи стальные прутья или уголки.
На месте установки, со стороны дверцы в топочную камеру, необходимо проложить изоляционный материал. В качестве такового используют базальтовый или асбестовый слой, сверху которого размещают стальной лист площадью 100 см.
Стены рядом с печью необходимо отделать изоляционным материалом
Технические нюансы
- Печь не должна стоять близко к стенам, предметам и т. д. Пусть вокруг неё останется достаточно пространства.
- Печь сильно нагревается – не держите рядом с ней легковоспламеняющиеся материалы, топливо, всё, что может загореться, рассохнуться или расплавиться.
- Делая дымоход, продумайте, как в будущем её чистить. Лучший вариант – сделать его разборным.
- Если дымоходная труба будет сборная, элементы монтируйте так, чтобы стыки располагались в обратном направлении по отношению к движущимся газам.
Вычищая золу, каждый раз часть её оставляйте. Если горение будет проходить на зольной подушке, дно печи дольше не прогорит.
Печь длительного горения своими руками: схема и пошаговая инструкция
Наиболее распространённые материалы для изготовления печей длительного горения — металл и кирпич.
Изготовление печи «бубафоня» из газового баллона
Для самостоятельного изготовления печи «бубафоня» лучше всего подойдёт использованный газовый баллон объёмом 50 л. Порядок выполнения работ следующий:
- Срезать верхнюю часть баллона на месте закругления корпуса с помощью болгарки. Этот фрагмент послужит крышкой в будущей конструкции.
Верхнюю часть баллона удобно использовать в качестве крышки печи
Вместо швеллеров на поршне можно использовать уголки
Видео: как сделать печь «бубафоня» из газового баллона
Изготовление печи длительного горения из кирпича
Безусловно, в сравнении с самодельной металлической конструкцией кирпичная печь смотрится более выигрышно. Однако её самостоятельное изготовление — процесс трудоёмкий, требующий определённых навыков и времени.
Над топочной камерой предусмотрена варочная панель для приготовления пищи
Подготовка фундамента
Поскольку кирпичная кладка довольно массивна, для печи обязательно нужен прочный фундамент. Глубина фундамента должна обеспечивать устойчивость конструкции. Подготовка фундамента происходит следующим образом:
- Сначала необходимо выкопать небольшой котлован глубиной 30 см. Его ширина и длина должна быть на 10 см больше предполагаемых габаритов печи.
- Дно ямы разровнять и покрыть рубероидом либо другим изолирующим материалом.
- Сверху насыпать слой песка толщиной 10 см, который необходимо утрамбовать.
- Сверху песчаной подушки насыпать слой мелкого гравия аналогичной толщины.
- Для надёжности основания его можно армировать металлической решёткой. Для этого используют арматурные прутья, соединённые между собой проволокой. Ширина ячеек решётки должна составлять не более 10 см. Толщина прутьев подбирается в пределах от 8 до 12 мм.
- Уложить решётку в котлован так, чтобы она не касалась дна. Для этого под металлический каркас подложить обломки кирпичей.
- Залить бетонную смесь марки М-200 или М-250. Бетон должен полностью покрыть металлический каркас.
Для надёжности фундамент можно армировать металлической решёткой
Порядовка кирпичной кладки
Через несколько дней, когда основание затвердеет, можно приступать к кирпичной кладке печи длительного горения. Прежде чем начинать строительные работы, необходимо замочить кирпич на сутки в воде. Это необходимо сделать, чтобы уложенный в ряды кирпич не вытягивал влагу из смеси. Кирпичи следует укладывать следующим образом:
- Первый и второй ряд необходимо выложить сплошными слоями.
- На втором ряду будет установлен зольник, поэтому нужно предусмотреть место для дверцы.
- На пятом ряду над дверцей устанавливается перекрытие. Впоследствии в него будет установлен короб сушильной камеры.
- Шестой и седьмой ряд предназначены для размещения колосниковой решётки и установки дверцы в топочную камеру.
- С восьмого по десятый ряд будет размещена топка. Во время кладки топочной камеры необходимо использовать огнестойкий материал — шамотный кирпич. В качестве склеивающего вещества для кладки использовать смеси, основанные на глине. В продажу поступают готовые смеси, предназначенные для кладки печей.
- Одиннадцатый ряд выполняет функцию потолка топочной камеры и формирует область для дымохода. Сверху этого ряда необходимо уложить стальную арматуру и залить её цементной смесью.
- На двенадцатом ряду формируется место для варочной панели.
- Начиная с тринадцатого — четырнадцатого ряда закладываются ряды для дымохода. Его высота изготавливается по индивидуальным проектам, поэтому количество рядов можно увеличивать в несколько раз.
Порядок укладки кирпичей для печи длительного горения с варочной панелью
Видео: кирпичная печь длительного горения, смоделированная на детском конструкторе
Виды твердого топлива для пиролизных печек
Безусловно, самым лучшим выбором топлива для такого отопительного агрегата считаются сухие дрова. Но так как одной из основных причин установки приборов длительного горения является экономия денежных средств на теплоснабжении жилья, то подойдут и другие виды горючих материалов, постоянно находящихся у хозяев под рукой.
Кроме них подойдет уголь, но данное природное топливо способно выделять мощную тепловую энергию. Его при использовании нужно загружать в агрегаты с толстыми стенками стального корпуса, в противном случае они быстро станут непригодными для эксплуатации.
Как самому модернизировать печь длительного горения
Чтобы самодельная печь доставляла меньше хлопот, её можно улучшить.
Модернизация печи «бубафоня»
Вес конструкции печи «бубафоня» обычно достигает 150–170 кг. Это создаёт неудобство, поскольку для очистки от золы и других остатков горения её необходимо переворачивать. Чтобы этого избежать, можно усовершенствовать конструкцию, сделав в ней отверстия с дверцами. Однако следует учесть, что особенность такой печи именно в отсутствии лишних щелей, через которые может проникнуть воздух. Поэтому при изготовлении дверок потребуется их тщательная герметизация в закрытом положении. Этого можно достичь, приварив к корпусу металлические борты и уплотнения.
Воздушная тяга в топочной камере улучшится, если изменить количество и форму рёбер на круглой пластине поршня конструкции. Для этого вместо отрезков швеллера нужно приварить стальные пластины. При этом они должны иметь небольшой изгиб по всей длине детали. Такая форма даст возможность закручиваться поступающему воздуху, который равномерно распределится в топочной камере. Для получения нужного эффекта достаточно от 6 до 8 пластин.
Изогнутые рёбра на поршне помогут улучшить тягу
Модернизация кирпичной печи
Печь длительного горения из кирпича займёт намного меньше места, если её конструкция будет напоминать форму треугольника и размещаться в углу помещения. На порядовку такой конструкции потребуется меньше строительного материала и соответственно — финансовых вложений.
Кирпичный вариант печи длительного горения можно модернизировать отдельной заслонкой для переключения зимнего и летнего режима обогрева. В осенне-весенний период, когда нет заморозков, но воздух пропитан сыростью, эта заслонка поможет сделать обогрев не слишком жарким.
Дополнительная заслонка сделает обогрев более комфортным
Советы по эксплуатации
Запускать печь ракету из кирпича нужно только при тёплом дымоходе. Для малого устройства это свойство не так существенно, а печь побольше на холодную трубу только зря использует дрова.
Поэтому печь ракету перед загрузкой нормы топлива после большого перерыва в эксплуатации нужно протопить бумагой, сухими стружками, соломой и т. п., поместив их в поддувало с открытой дверцей. Когда гул в печи снизит тональность или затихнет, тогда можно загрузить всё топливо в топку, оно должно воспламениться само собой от уже имеющегося огня.
Ракетная печь с лежанкой не является полностью саморегулирующимся устройствам под внешние условия и энергоэффективность топлива. Поэтому, в начале топки штатным количеством топлива поддувальную дверку оставляют в открытом положении. После того, как печь начнёт сильно гудеть, её прикрывают до положения, когда издаваемый звук будет едва слышен.
Использовать для разогрева печи можно только сухие дрова, влажные не дадут печи прогреться до нужной температуры, что может привести к обратной тяге.
Модернизация самодельной печи
Пользователю доступны несколько усовершенствований:
- В теплообменнике можно установить змеевик для нагрева водопроводной воды (контур ГВС). Делается он из медной трубки диаметром 8–12 мм и длиной около 10 м. Трубку обматывают вокруг жаровых труб и выводят оба конца наружу через отверстия в задней стенке.
- На случай долгого отсутствия хозяев в теплообменнике можно установить ТЭН. Назначение этого устройства состоит не в полноценном отоплении дома, а в том, чтобы не дать системе замёрзнуть. Поэтому ТЭН может иметь гораздо меньшую, чем сама печь, мощность: 3–5 кВт. Никаких дополнительных средств автоматики устанавливать не нужно, достаточно выбрать ТЭН со встроенным терморегулятором (сегодня такие легко можно найти в продаже) и настроить его на температуру, допустим, в 20 градусов.
Также в теплообменник можно врезать гильзу для установки обычного термометра — это на случай отключения электричества, без которого электронный термодатчик, да и отображающий температуру дисплей, окажутся неработоспособными.
Источник https://clubpechnikov.ru/pech-dlitelnogo-goreniya/
Источник https://scherbinka-dom.ru/instrument/pechki-tverdotoplivnye.html
Источник https://kupi-krasku.ru/stroitelstvo/pech-dlitelnogo-goreniya-svoimi-rukami.html