В условиях сегодняшней дороговизны энергоносителей для каждой семьи все острее и острее становится вопрос оплаты счетов за отопление в зимний период - самое дорогой из коммунальных расходов. Для жителей городов данный вопрос не столь актуален, поскольку наличие центрального отопления предполагает только два варианта: либо оплата за израсходованную энергию по счетчику, либо оплата по среднему тарифу от площади и количества поживающих на ней.
Для обитателей частных домов выбор намного шире и они вольны выбирать из множества вариантов источников тепла - газ, уголь, дрова, электричество, - и отопительных систем. По многочисленным параметрам в данной «схватке» часто выходит победителем печь для дачи длительного горения.
Это не удивительно, ведь электричество - это километровые счета за потребленную энергию; газ - дешево, но начальная документация и вложения в прокладку газопровода съедают единоразово всю выгоду от дешевого топлива. В результате остается в остатке классические дачные печки или камин с дровами в качестве наиболее доступного и удобного топлива.
Современные технологии привели к тому, что и обычный на первый взгляд отопительный прибор претерпел ряд технологических изменений и в результате на сегодняшний день существует значительно более прогрессивный тип отопителя, чем обычная печь буржуйка - системы длительного горения. Их параметры намного превосходят остальные типы отопительных систем, имея КПД до 90 процентов. Для примера можно посмотреть на средний расход топлива в печах одинаковой мощности с разным типом топлива (в примере мощность котлов 10 кВт) :
- капельная печь на дизеле - 3 кг/ч;
- печь на твердом топливе - 1,5 кг/ч;
- печь длительного горения - менее 1 кг/ч.
Как видно цифры убедительные, поэтому стоит разобраться что же из себя представляет подобная система и как можно установить печку длительного горения своими руками.
Самый простой способ получить красивую лужайку перед домом
Вы, конечно же, видели идеальный газон в кино, на аллее, а возможно, и на соседской лужайке. Те, кто хоть раз пытался вырастить зеленую площадку у себя на участке, без сомнений скажут, что это огромный труд. Газон требует тщательной посадки, ухода, удобрения, полива. Однако так думают только неопытные садоводы, профессионалы давно знают про инновационное средство - жидкий газон AquaGrazz .
Что это и каковы преимущества/недостатки
В основу работы печи для дачи длительного горения положен процесс пиролиза, то есть химического разложения топлива под действием температуры. Реализовано это путем использования в конструкции сразу двух камер сгорания вместо одной, как в обычных типах отопительных систем.
Первая камера заполняется топливом (дровами), которое не горит активно, а лишь тлеет - происходит пиролиз с разложением на метан, водород и т. д. Образовавшаяся смесь горючих газообразных веществ передается во вторую камеру и здесь сжигается. Благодаря такой схеме, сгорание проходит значительно более полно, так как в обычных печах значительная часть горючих газов выбрасывается без использования в атмосферу через дымоход.
Как и любой другой технологический процесс, отопление с применением пиролиза обладает как положительными качествами, так и недостатками и их необходимо знать и учитывать перед принятием решения об использовании. К преимуществам относятся:
- Наиболее полное сгорание топлива, благодаря чему происходит значительная его экономия и возрастает коэффициент полезного действия (до 90%);
- Благодаря полному сгоранию, твердый остаток от сгорания (зола) минимален - остающаяся горстка пепла от сгоревших дров легко может быть удалена и не будет скапливаться горами шлака на участке;
- Экологическая безопасность обеспечивается опять-таки почти полным сгоранием - выбросы в атмосферу почти не содержат ничего, за исключением водяных паров и углекислого газа;
- Отсутствие при горении постороннего запаха в помещении - такие ароматы в обычных печах могут появляться от не догоревших органических остатков;
- Полноценность использования заложенного в топку топлива обеспечивает значительно более длительное горение, чем в стандартных системах - благодаря этому «подкидывать» дрова в топку приходится намного реже;
- Быстрота «старта» - время начала прогревания помещения наступает быстрее, поскольку требует не активного разгорания большого количества топлива, а только начала выделения газообразной смеси в первой камере системы;
- Поскольку основным источником производства тепла подобной печкой является газовая смесь, то становится возможным плавная регулировка нагрева, почти так же как в газовых котлах (регулировка производится уменьшением или добавлением количества подаваемого в камеру воздуха, необходимого для горения).
Не обошлось, конечно, и без недостатков:
- Стоимость современного оборудования с технологией пиролиза может являться достаточно высокой, особенно с дополнительными функциями;
- Печам длительного горения промышленного выпуска чаще всего требуется постоянное подключение к электрической сети для работы их узлов - принудительной подачи воздуха в топочные камеры, различных датчиков и реле, проточного насоса водяного отопления (при его использовании);
- Печи длительного горения значительно более привередливы к качеству дровяной массы, закладываемой в топку - излишне влажные дрова не могут поддерживать медленное тление, а значит система не получит пиролизного газа для основного горения;
- Габаритные размеры отопителей пиролизного типа несколько больше стандартных, поскольку в конструкции вдвое больше камер сгорания. А в сравнении с газовыми или электрическими системами требуется ещё и место под хранение топлива;
- Невозможность полной автоматизации процесса отопления - закладывать дрова в топку необходимо руками;
- Технологически сложная схема обустройства водяного отопления - слишком охлажденная жидкость в теплообменнике вполне способна переохладить топочную камеру и погасить ее. Преодолевается это использованием байпасов, производящих частичное смешивание охлажденной жидкости с уже прогретой.
При общем одинаковом технологическом устройстве, печи длительного горения различаются по материалу, из которого выполнен корпус. Он бывают:
- чугунными - стандартные преимущества чугунных печей, такие как довольно быстрый прогрев и относительно длительная равномерная отдача накопленного тепла в помещение;
- стальными - очень быстрый прогрев и максимально быстрая передача тепла в помещение, но быстрое охлаждение;
- кирпичными - самый классический вариант со всеми преимуществами кирпичных печей, с максимальным аккумулированием тепла, очень длительной и равномерной передачей его в окружающее пространство.
Важно! Современные пиролизные котлы и печи могут быть оборудованы дополнительными функциональными элементами, такими как полуавтоматическая загрузка топлива, датчики, автоматические регуляторы температуры и пр. Такие дополнения очень эффективны и полезны, но очень значительно повышают стоимость агрегатов.
На рыке представлены различные модели печей длительного горения, в составе конструкции которых есть дополнительный функционал. Таким «довеском» может быть варочная плита, дровяной «склад-сушилка», топка с эстетичными стеклянными дверцами - такая печь будет выглядеть как привлекательный камин.
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.
Начальный розжиг самодельного агрегата
Для запуска самодельной печи следует произвести следующие действия:
- вытянуть из печки поршень;
- плотно уложить дрова в топке - максимально можно загрузить топливо до уровня чуть ниже отверстия дымохода;
- верх поленьев прикрываем мелкой щепой, смоченной костровой жидкостью, или бумажными листками;
- вставить поршень на свое место;
- закрыть крышку;
- поджечь бумажку или ветошь и забросить в топку через воздуховод;
- через 15-20 минут, когда дрова разгорятся, прикрыть задвижку дымохода - это прекратит горение дров и они начнут тлеть, производя пиролизный газ.
Как видно из всего выше сказанного, печи длительного горения для дачи или частного дома - это оптимальное решение в плане организации автономного отопления. Оно удобно, экономично, эффективно и экологично. Кроме того, при наличии определенных навыков строительства и работы с металлом вполне реально оборудовать собственный дом газогенераторной печью собственного изготовления, что значительно снизит начальные затраты.
© 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 , 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, 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 . Мы рассмотрим некоторые наиболее эффективные, в которых можно добиться КПД более вожделенных 70%
Буржуйка
Буржуйкой эту печку прозвали вовсе не за буржуйскую прожорливость. Наоборот, очень экономна, а вкус у нее непривередливый. Как так вышло?
Буржуйка появилась в России сразу после революции, во времена военного коммунизма. Представить себе тогдашние лишения современному человеку трудно. Маяковский, который для большевиков чужим отнюдь не был, одно из тогдашних своих стихотворений посвятил тому, как он по разнарядке получил «полполена березовых дров». А «недобитым буржуям», не захотевшим или не сумевшим покинуть Родину, ни на какие талоны-купоны рассчитывать не приходилось. Хочешь жить – соображай как.
Но среди «бывших» были не только кровососы-экплуататоры; те-то еще в благополучные 1912-1913 перевели капиталы за границу, а в 18-м, едва был заключен мир, быстренько драпанули кто куда. Среди оставшихся были лучшие умы России. Хотя они и были нужными «спецами», однако победивший пролетариат их не жаловал; наверное, как раз за ум. Но уж соображать-то они умели.
Печка-буржуйка гениально проста по устройству, см. рис. Ее прообразом, несомненно, является русская печь (которую, кстати, «буржуйские спецы» тоже неоднократно усовершенствовали) с ее феноменальным для циклических печей КПД. В верхнюю дверцу подбрасывали топливо, а нижней, открывая-закрывая ее, регулировали процесс горения за счет подачи воздуха.
Принцип действия буржуйки тоже гениально прост, но дойти до него было совсем не просто.
Задача: хотя бы в одной комнате суровой зимой до утра поддерживать температуру, не исключающую проявлений жизнедеятельности. Топить кирпичную печь невозможно: для ее прогрева нужны фунтов 20 тех самых «полполен». Но есть венский стул, которого по физике с химией должно хватить, если жечь очень медленно и тепло тут же отдавать к комнату. Еще на «толкучке» можно буржуйский скарб выменять на фунт-другой угля, что примерно то же по теплотворной способности.
Но как высокоактивное, быстро горящее топливо сжечь медленно? Стоп, есть ведь такая штука – пиролиз. До сих пор в бытовых печах он считался лишь сопутствующим горению процессом. Пиролиз гораздо медленнее цепной реакции горения. Растянем горение по стадиям, вот и получится то же общее тепло медленно понемногу. Печка с дымоходом успеют его полностью отдать, а комната – усвоить.
Да, печка должна работать и на угле, раз его можно достать. По свойствам уголь – очень даже не совсем древесина, но что у них в печи общего? Рыхлая, воздухопроницаемая закладка. Теперь, как организовать в ней пиролиз?
Оказалось – нужно всего-навсего убрать колосниковую решетку, а поток воздуха из поддувала направить прямо в массу топлива. И еще – не набивать топливник битком. Объем закладки – не более четверти от объема топки.
В таком случае, печь получается и саморегулирующейся. Допустим, прикрыли мы поддувало. Летучие в большом свободном объеме сгорают мгновенно; угара не пойдет, просто горение поутихнет. Упадет температура в топке, остынет закладка, уменьшится пиролиз, т.е. выработка летучих и горючих. И карбон угара не даст: весь поступающий кислород тут же перехватывают летучие. Откроем поддувало – наоборот. По постоянным времени реакций все хорошо сходится; пиролиз и цепная хоть и разные процессы, но по существу сходные.
Опыт подтверждает выкладки: при манипуляциях дверцей поддувала раскаленная зона дымохода смещается туда-сюда по его длине, в то же время расширяясь и сжимаясь, в точном соответствии с расчетом. Все, буржуйка готова!
Итак, что же в результате получилось? В русской печи дожигание летучих и обратное соединение восстановленных обеспечивается в горниле, за счет порожка на его устье. В буржуйке камерой дожигания является длинная, от центра комнаты до окна, горизонтальная или немного наклонная часть дымохода. При выполнении его из металлической трубы почти все остаточное тепло остается в помещении.
КПД тогдашних буржуек был неоднократно измерен Грумм-Гржимайло, Кузнецовым и другими авторитетными теплотехниками. Он, как правило, превышает 80%, если горизонтальный участок жестяного дымохода более 3 м длиной. Буржуйка работает на любом твердом топливе, кроме опилок и т.п. Она практически мгновенно прогревается; это . Может быть выполнена как коробом, так и круглой из бочки. Одно условие: диаметр дымохода – от 85 до 150 мм.
Чертеж буржуйки современного вида представлен на рис. справа. Основное отличие – в конструкции поддувала; сейчас не военный коммунизм, и небольшие сварочно-токарые работы вполне доступны. В образующей резьбовой части патрубка Г-образного воздуховода (его, ради упрощения, можно сделать и прямым) насверлены мелкие (6-8 мм) радиальные отверстия. Навинчивая или отвинчивая глухую резьбовую пробку, можно точно и удобно регулировать горение. Показатель правильной подачи воздуха – нагрев дымохода. На нем должно быть раскаленное пятно, по мере выгорания топлива смещающееся ближе к печке.
Любая буржуйка при топке раскаляется докрасна, поэтому она не только отопительная печь: ее верхнюю поверхность можно использовать как варочную. Но с боков обязательно нужен экран, отстоящий от стенок тела печи на некоторое (40-60 мм) расстояние. Наваривать ребра радиатора для улучшения теплоотдачи и повышения пожаробезопасности нельзя: раскаленное нутро – непременное условие эффективности буржуйки. Экран не только защищает помещение от перегрева ИК-лучами. Отражая назад не менее половины их, он и поддерживает температуру печи на оптимальном для максимума КПД уровне.
Примечание: е сли температура в дымоходе где-то упадет ниже 100 градусов, образуется конденсат, о котором подробнее см. далее о печах на опилках. В таком случае необходим дымоход особой конструкции, о чем там же.
На основе буржуйки можно без труда получить водогрейный котел на дровах. Для этого достаточно экран заменить П-образной металлической водогрейкой; она ничуть не хуже отразит назад ИК. Но, опять же, придвигать водогрейный контур вплотную к телу печи нельзя – она остынет из-за контактной (прямой) теплопередачи, и КПД резко упадет. Нужно выдержать такой же, как для экрана, отступ.
Буржуйка указанных размеров дает тепловую мощность до 15 кВт, в зависимости от вида топлива, и в водогрейку уйдет что-то около пятой ее части. Поэтому горячую воду от такой печки можно получить только для хозяйственных нужд, а обогреваемая площадь – до 25 кв. м. Увеличивать размеры буржуйки ради повышения мощности бесполезно – теория запрещает, из-за того же закона квадрата-куба добиться оптимального режима горения не получается. Буржуйку придумали для обогрева одной комнаты в буржуйской квартире. Печь длительного горения должна быть устроена иначе и сложнее.
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 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
- 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
Огонь притягателен, и декоративно-эстетическое его значение велико. Печей и каминов – элементов интерьера едва ли не больше, чем отопительных приборов. И посидеть у огонька хочется не только олигархам, могущим себе позволить любые расходы на топливо. Отсюда вопрос: а нельзя ли сделать печь-камин длительного горения? КПД и теплоотдача тут не столь важны, лишь бы огонек теплился до конца вечера.
Что там – нельзя ли. Есть такое устройство. Это старый добрый , показанный в разрезе на рисунке.
Обратите внимание на дымовой зуб. Он, как порожек в русской печи, формирует циркуляцию дымовых газов, не пускающую свежий воздух уйти вверх и подталкивающую его в закладку топлива, как в буржуйке. Наверное, ее безвестные авторы и у камина посиживали в своем «бывшем» буржуйском благополучии.
Примечание: при растопке английского камина сырыми дровами видно, как в устье валиком клубится дым, не выходя в комнату.
КПД камина из-за большого устья невелик даже при наличии в дымоходе дымооборотов; он не превышает 50%. А тление с выделением тепла держится от позднего вечера до утра только при закладке корнуоллского угля или аналогичного ему коксующегося. В Донбассе пласты антрацита такого качества давно уже выбраны, а карагандинский уголь прогорает за 4-6 часов. Говорят, в старые времена английские лорды предпочитали топить корневищами сосен, выросших на прибрежных скалах, но ныне этот вид топлива вряд ли доступен кому-то вообще.
Попутно к попутному. Сидит английский лорд вечером после охоты на лису у камина, потягивает виски, покуривает сигару. Ноги задрал на каминную решетку, пялится задумчиво на огонь. Подходит дворецкий: “Сэр, прошу прощения, что прерываю Ваш отдых, но позвольте обратить Ваше внимание на то, что Ваши носки начинают дымиться” – “Носки? Джеймс, вы хотите сказать – сапоги?” – “Сапоги, сэр, уже сгорели”.
Второй вариант «долгой» печи-камина – обычная . Нужно перед растопкой закрыть поддувало, загрузить топлива на четверть топки по объему, как в буржуйку, и держать дверцу топки настежь открытой. Большая часть тепла улетит в трубу, но вечерок огонек продержится при редкой небольшой подтопке, и декоративный эффект налицо.
Для примера
Описанные выше котлы требуют сложной профессиональной работы и/или промышленных условий для производства. Здесь же для примера мы приводим чертеж печи длительного горения, доступной для изготовления умелому мастеру-самодельщику в домашних условиях. Обратите внимание на сборный узел В, ходящий вниз-вверх на телескопической штанге. Его назначение мы вскоре разберем подробно.
Мощность такой печи – около 35 кВт. Работает она на угле или топливных пеллетах. КПД при этом – до 85%; продолжительность горения – около 12 час. При загрузке дровами КПД снижается примерно до 75%, а длительность горения уменьшается до 8-10 час.
Ха-ха! Опилки и труха!
Печь на опилках – хороший пробный камень для теплотехника. Но не потому, что опилки и другие отходы деревообработки везде кучами валяются. Распиловочные отходы, да будет известно читателю – ценное вторичное сырье и утилизируются многими способами для разнообразных целей.
Но в природе есть огромные и почти пока нетронутые запасы минерального топлива, столь же калорийного, как опилки, и так же плохо горящего – горючих сланцев. До сих пор технологии полного и безопасного сжигания сланца в промышленных масштабах не существует. Подземная газификация сланцевых залежей экологически очень опасна, что бы ни утверждали авторы новейших разработок. США, активно предлагающие иностранным партнерам свои сланцевые откровения, у себя дома газифицируют сланец эпизодически и в небольших масштабах.
Но бытовая опилочная печь – другое дело. Тут энтузиастам есть куда приложить и ум, и руки. И примеры успешных конструкций уже есть.
Бубафоня
Сланцами еще со времен СССР активно занимаются прибалты, там их большие запасы; фактически, горючий сланец – единственный легко доступный в Прибалтике вид природного топлива. В Литве давно уже серийно выпускают сланцевый котел STROPUVA. Рунет с ним познакомил пользователь под псевдонимом bubafonja, и ныне печка-бубафоня – излюбленный образец для копирования печниками-любителями.
– печь не идеальная, но в ее конструкции заложены принципы, позволяющие создавать приборы более совершенные. Поэтому с бубафоней нужно разобраться обстоятельнее. Схема бубафони приведена на рис.
Принцип действия бубафони прост: топливная закладка тлеет сверху тонким слоем как цельный массив. Если заложить в бубафоню цельный круглый деревянный чурбак, он истлеет точно так же. Все стадии пиролиза перемешаны и в пространстве, и во времени. В полости над закладкой дожигаются незначительные остатки летучих.
Воздух поступает в центр зоны тления по вертикальной трубе-воздуховоду. А уйти вверх ему не дает гнет с лопастями, в просторечии именуемый блином (деталь В, помните? Там ее конфигурация доработана под активное топливо), наваренный на устье воздуховода. В отличие от распространенного убеждения, блин не придавливает закладку. Тяжесть ему нужна, чтобы под собственным весом опускаться вниз вслед за сгорающим топливом без заедания, иначе печь легко заглохнет, а выковырять недотлевшую спекшуюся закладку очень трудно.
Лопасти блина – не просто перегородки, образующие воздушные каналы. Они должны быть изогнутыми, чтобы выходящие из-под блина дымовые газы закручивались по часовой стрелке, если смотреть сверху. Это необходимо, чтобы газы, прежде чем уйти в дымоотвод, сделали несколько оборотов над блином, задержались в топке и догорели. Если блин с прямыми перегородками, КПД бубафони вряд ли превысит 60%. Неправильный (слева) и правильный блины показаны на рис.
Примечание : приваренная в центре правильного блина негодная звездочка не даст образоваться там столбику недогоревшего топлива (если оно слишком влажное), затыкающему воздуховод. А по центральному отверстию звездочки воздух пройдет и в центр зоны тления. Очень разумное решение.
О дымоходе и конденсате
Для нормальной работы бубафони необходим расширяющийся, плавно или скачком, дымоход, т.наз. дымоход с неравномерной по длине тягой. «Свистящий» дымоход равного по длине сечения вытянет в себя воздух из-под блина, прежде чем тот успеет прореагировать с топливом. Именно поэтому дымоход бубафони рекомендуют собирать в противоток дымовым газам, т.е. постепенно увеличивая диаметр составляющих его труб. Но это сложно, а вот Г-образный стык из двух труб разного диаметра (дальняя – большего) даст тот же эффект вследствие образования скачка давления на стыке.
Для оптимального сгорания в бубафоне важны и соотношения размеров газовоздушного тракта. Диаметр воздуховода должен составлять 1/5-1/7 от диаметра топливной камеры. Дымоотвод должен быть раза в полтора шире, а дымоход – еще в полтора раза шире. В большинстве случаев это обеспечивается при диаметре воздуховода в 100 мм, дымоотвода – 150 мм и дымохода – 250 мм.
И древесина, и сланец, пригодные для топки, содержат от 8% до 30% влаги. Бубафоня переварит и топливо с 50% влажностью. Эта влага (между прочим, именно она соблазняет водожогов) в дымоходе, там, где температура падает ниже 100 градусов, образует обильный конденсат. Из дымохода буквально льет ручьем. Поэтому в нем должен быть предусмотрен и водосборник со сливным шаровым краном. Именно шаровым – конденсат, мягко говоря, далек от ключевой чистоты, а шаровый кран легко прочищается проволокой без разборки.
Бубафоня-котел
На бубафоню можно надеть водогрейный контур (справа на рис. выше), соблюдая то же условие, что и для буржуйки – небольшой отступ от стенок. Иначе КПД резко упадет, а на стенках пойдет оседать спекшийся в камень нагар, который не отдерешь потом. Кстати, и экран для бубафони нужен так же, как и для буржуйки. Для нормальной работы бубафоня тоже должна раскаляться докрасна. Горение в бубафоне регулируется дросселем на воздуховоде.
Самодельная бубафоня из бочки показана на рис. справа. Это ее максимальные размеры, а минимальные таковы:
- Полная высота, без учета выступающей части воздуховода – 600 мм.
- Внутренний диаметр топочной камеры – 200 мм.
- Диаметр блина – 140 мм.
- Диаметр воздуховода – 75 мм.
- Диаметр дымоотвода – 85 мм.
- Диаметр дымохода – 100 мм.
Что в бубафоне не так?
Как уже сказано, бубафоня – печь не идеальная. Во-первых, она не работает на высокоактивном топливе – угле, пеллетах и т.п. Точнее, работает некоторое время после растопки, а потом задыхается. Когда дело доходит до карбонизации, тлеющий слой с блином раскаляются до того, что местная микроконвекция просто не пускает внутрь воздух. Когда же горячий слой подостынет, то противоестественной, сверху вниз, подачи воздуха оказывается недостаточно, чтобы вновь разгорелось. Ставить наддув бесполезно – принудительное воздействие на саморегулирующуюся систему приводит к тому, что воздух пролетает над топливом и вылетает в трубу, унося с собой неизрасходованный кислород.
Во-вторых, КПД бубафони – в лучшем случае где-то 75-78% В-третьих, бубафоня не годится для готовки: единственное место, где можно устроить варочную поверхность, занято воздуховодом. И, наконец, догружать топливо до истлевания предыдущей порции никак нельзя, сама же загрузка тяжеловата и неудобна: нужно поднимать и как-то фиксировать тяжелый воздуховод с блином. Так что бубафони пока серийно делают только прибалты.
Видео: пример самодельной бубафони
Слобожанка
Печь-слобожанка, похоже, продукт народного творчества на Слобожанщине; это значительная часть Харьковской, Сумской, Белгородской и Воронежской областей. Хотя по принципу действия она похожа на бубафоню, но родилась независимо от нее. И, надо сказать, результат получился куда лучше продукта бывших советских отраслевых НИИ, потом ставших национальными исследовательскими центрами.
Слобожанка – . Достигается освобождение верхней поверхности под кастрюли с выварками благодаря тому, что воздух подается в тлеющий слой сбоку, описывая при этом U-образную траекторию: сначала вниз по Г-образному воздуховоду, а затем через накрывающий его перфорированный кожух (поз А на рис.) Такое решение, безусловно, продукт чисто русской смекалки:
- Воздух, нагреваясь над топливом, стремится, конечно, уйти вверх, ничем не придерживаемый. Но и закладка топлива более проседает возле кожуха, и поток с кислородом скользит по ее поверхности безо всяких блинов, а топливо берет, сколько ему нужно.
- Тлеющий слой подсасывает себе воздух по потребности, а избыток уходит вверх, обеспечивая нейтрализацию восстановленных.
- Благодаря возможности доступа воздуха во все слои топлива, горячий слой оказывается толще, чем в бубафоне, и пиролиз идет активнее.
Вследствие последнего обстоятельства слобожанка прекрасно работает и на угле с пеллетами. Снизу в карбонизированный слой поступают легко горючие пиролизные газы, обеспечивая температуру, при которой углерод полностью сгорает. Поэтому слобожанка – экономная печь. Ее КПД превышает 80%
Соотношение размеров, конструкция дымового тракта и водогрейки для слобожанки такие же, как и для бубафони. Также и экран необходим. Но при тех же размерах ее мощность можно увеличить ценой некоторого усложнения конструкции. Для этого внутренний перфорированный кожух нужно растянуть на всю окружность, и связать его с внешним неполными перегородками. Чтобы устроить поддувало с дросселем, придется сделать еще третий, узкий кожух, охватывающий воздухозаборники на внешнем (поз. Б на рис; обечайка печки условно развернута в плоскость). Закладка топлива при этом проседает от центра к краям.
Слобожанка с грибком
У классической, если можно так выразиться, слобожанки, остаются два недостатка. Во-первых, она не терпит смолистого и жирного топлива. ДВП, ДСП и бытовой мусор дают твердый нагар, и более всего как раз там, где он вреднее всего – на перфорированном кожухе воздуховода или на краях отверстий внутреннего кожуха.
Во-вторых, дозаправлять недотлевшую закладку нужно осторожно. Хотя бы небольшой тлеющий участок возле перфорации кожуха должен остаться свободным. Это не всегда удобно: время есть только плюхнуть все сразу, а уйдешь – закладка догорит и печка остынет, нужно снова разжигать, терпя холод и выпуская в трубу свои кровные.
Между тем в мелких удаленных гарнизонах Советской Армии (отдельных ротах, стационарных связистских точках и т.п.) еще в 70-х можно было встретить отопительно-варочно-мусоросжигательную печь производства какого-то п/я, см. поз. В на рис. Это – та же слобожанка, но с центральным коническим перфорированным воздуховодом, снабженным шляпкой-грибком. Конус вставлялся в выгрузочный люк топки свободно, и для прочистки вынимался. Закладка проседала от краев к центру.
Роль грибка, видимо, была двоякая. Во-первых, его выступающие края отбрасывали «бухнутое» топливо к краям, и под шляпкой всегда оставалось тлеющее кольцо, достаточное, чтобы печка вновь «раскочегарилась». Догружать топливо можно было в любой момент и сколько угодно.
Во-вторых, поля шляпы направляли в зону тления дополнительный поток воздуха. Это обеспечивало полную всеядность. Чего только не валили в печку нерадивые дневальные – приличному человеку и вспоминать-то тошно…
Экономичность и мощность печи не автором не измерялись, но полутора ведер угля-семечки хватало, чтобы в одинарной армейской палатке морозной зимой 14 душ личного состава хорошо высыпались в одном х/б и без сапог, под армейскими байковыми одеялами.
Из недостатков «слобожанки с грибком» был замечен только один: при топке бытовым мусором или сырой сосной нужно было раз в 2-3 дня проверять нагар. Если проворонили – конус прикипал в гнезде намертво, и раскачать его и вынуть, не исковеркав, было сложновато.
Видео: сборка самодельной слобожанки из бочки
А купить?
А не выпускается ли такая замечательная печка серийно? Можно ли ее где-то купить готовую? Крупные производители, похоже, сосредоточились на весьма востребованных для и теплиц , не раскаляющихся при топке. Но мелкие частники-производственники делают, и предлагают. Образец показан на рис.
Эта слобожанка имеет небольшое, но полезное усовершенствование: свободно лежащий под подом внешний зольник, вторая слева поз. Его можно аккуратно вынести и опорожнить, не пыля золой в жилом помещении. Но в печь все равно приходится лезть: крышка выгрузочного люка (она видна на днище на крайней справа поз.) при топке должна быть закрыта.
О топливе
Топливо для печи длительного горения вовсе не нужно искать на бытовой или промышленной свалке. Производители наперебой предлагают отлично тлеющие пеллеты по цене где-то 4000 руб. за тонну. Учитывая экономичность «долгих» печей, это выходит совсем недорого.
Пеллеты изготавливаются из любой сгорающей биомассы: тех же опилок, щепы, соломы, луковой и чесночной шелухи, лузги подсолнечника, шишек, коры, корок цитрусовых, ореховой скорлупы, и пр., и пр., см. рис. Технология чем-то напоминает производство МДФ: сухое прессование при повышенной температуре.
По теплотехническим свойствам топливные пеллеты похожи на каменный уголь. Выпускаются от «трухи» 6-мм диаметром до 30-70 мм полешек. В процессе производства из массы сырья удаляются компоненты, способные дать вредные летучие, поэтому пеллеты без труда дожигаются до углекислого газа и воды. В общем, очень хорошее и стабильное по свойствам топливо.
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!
Твердотопливные печи, работающие на дровах, имеют один серьезный недостаток: достичь автоматизации процесса топки очень сложно, а для некоторых конструкций невозможно. Периодически приходится отвлекаться от дел и подкидывать дрова, которые сгорают примерно за час. Чтобы продлить время работы печи на одной загрузке, печи оснащают режимом длительного горения.
Горение древесины - сложный физико-химический процесс, который происходит в несколько этапов. При розжиге, пока температура в печке невысока, происходит нагревание дерева и его потемнение. При температуре выше 200 градусов начинается пиролиз - разложение под действием температуры на твердые остатки и пиролизные газы. Эти газы сами по себе горючи, поскольку содержат водород, окись углерода, пары органических соединений и углерод в виде сажи. Яркое пламя с высокой температурой дает именно горение пиролизных газов.
В обычной печи полного выгорания пиролизных газов не происходит из-за недостатка кислорода. В печах длительного горения, для дожигания пиролизных газов предназначена отдельная камера или отсек топки, где происходит обогащение их кислородом воздуха. Благодаря этому происходит более полное сжигание топлива, в воздух выделяется меньше сажи и других вредных веществ, повышается эффективность печи.
Чтобы избежать излишней температуры в камере предварительного сжигания дров, доступ воздуха в нее ограничивают. Дрова начинают тлеть, выделяя большое количество пиролизного газа. За счет медленного тления дров время работы печи на одной загрузке значительно увеличивается, в некоторых случаях достигая 6-8 часов. Это явление и получило название «режим длительного горения».
Печь длительного горения на опилках: видео
Достоинства и недостатки печей длительного горения
Как любой другой агрегат, такие печи имеют свои плюсы и минусы.
К неоспоримым достоинствам можно отнести:
- экономичный расход дров;
- высокий КПД, до 85-90%;
- универсальность в выборе топлива, подойдут и дрова, и отходы деревообрабатывающих предприятий, и опилки, и пеллеты;
- небольшие размеры;
- простота управления - с помощью заслонки для подачи воздуха;
- простота конструкции, благодаря которой печь длительного горения несложно смастерить своими руками.
Не лишены печки длительного горения и недостатков:
- при горении выделяется конденсат, на котором в дымоходе активно осаждается сажа, поэтому к устройству дымохода предъявляются особые требования - он не должен иметь углов, изгибов, его конструкция должна быть максимально доступной для чистки;
- чтобы перейти в режим длительного горения, печь сначала необходимо протопить в обычном режиме, чтобы прогреть саму печь и дымоход, иначе процесс горения прекратится.
Все описанные особенности печек длительного горения актуальны как для отопительных агрегатов промышленного производства, так и для печей, сделанных своими руками.
Увеличить эффективность можно, дополнив печку , как показано на видео.
Конструкция печей длительного горения
Печи длительного горения имеют особенности конструкции. Они состоят из двух камер или зон горения, в одной из которых происходит пиролиз дров, а в другой - дожигание дровяных газов. Расположение камер относительно друг друга может быть различным.
В некоторых моделях загрузка топлива происходит сверху, в результате первичного тления дрова уплотняются и оседают, и газы поступают в камеру дожига, которая может быть расположена как снизу, так и через перегородку сбоку от первой камеры. Такие печки часто оборудуют дутьевыми вентиляторами, чтобы направить тягу в нужный канал.
В других моделях камеру предварительного сжигания располагают снизу, а пиролизные газы поднимаются в верхнюю камеру без принудительной тяги. Для таких печек не нужен вентилятор, но объем камеру загрузки у них, как правило, меньше.
Для регулирования интенсивности горения выполняют канал подачи воздуха с заслонкой. Он также может иметь различную форму и зависит от типа печки. Для уплотнения топлива и более интенсивного тления некоторые печи оборудуют грузом, опускающимся по мере прогорания дров. Обычно такую конструкцию имеют .
Применение пиролизных печей
Печи длительного горения на дровах, пеллетах или опилках часто используют для обогрева подсобных помещений и мастерских, гаражей, теплиц. Их можно использовать и для отопления дома, но при этом необходимо обеспечить герметичность печи, так как возможно выделение угарного газа.
В случае использования пиролизной печки для обогрева садового или жилого дома лучше оснастить ее водяным контуром, подключенным к радиаторам отопления, а сам отопительный агрегат установить в котельной. 
рассказывается о том, как просто сделать коптильню для холодного копчения, которая в домашних условиях поможет приготовить настоящие деликатесы из самых обычных продуктов.
Узнать том, как изготовить генератор дыма для холодного копчения, можно заглянув .
Здесь вы найдёте самые понятные чертежи для создания эффективной буржуйки своими руками:
Материалы для изготовления печки длительного горения
Печи длительного горения могут быть выполнены своими руками из листового металла или различных металлических конструкций. Примеры и чертежи таких печек приведены ниже.
Печка из бочки
Отопительный прибор, выполненный своими руками, предназначенный для отопления подсобных помещений, выполнен из двухсотлитровой металлической бочки. Печка работает на опилках, стружке и других отходах деревообработки. Внутри большой бочки на подставке установлена малая бочка для загрузки топлива. Под ней зольник - выдвижной ящик из листового металла.
Сама печка поставлена на подставку, роль которой играет автомобильный диск. Из обрезков трубы диаметром 100-150 мм выполнен дымовой патрубок. Бочка оснащена крышкой из листового металла с ручкой и отверстием для подачи воздуха.
Внутрь малой бочки устанавливают заточенное на конус полено, оно обозначено на чертеже. Вокруг него насыпают опилки. После утрамбовки полено вынимают и поджигают опилки. В процессе тления в пространство большой бочки выделяется газ, где и происходит его дожигание.
Печь с водяным контуром из металлической трубы
Самодельная печка длительного горения из металлической трубы, которая может работать на дровах или опилках, оснащена водяным контуром. Загрузка производится снизу, для интенсификации горения внутри печи установлен распределитель воздуха, прижимающий тлеющие дрова.
В центре диска установлена телескопическая полая труба, через которую поступает воздух прямо в камеру сгорания, где благодаря наваренным на диск ребрам равномерно распределяет его по всей поверхности дров. Он опускается самостоятельно, по мере прогорания топлива. Поднять его перед загрузкой можно с помощью троса.
Загрузочная дверца расположена в центре печи. Снизу находится прочистная дверца и зольник. В верхней части - дымовая труба. Печка оснащена водяным контуром с патрубками для входа и выхода воды. Такой печью с водяным контуром можно достаточно эффективно отапливать небольшие дома и другие помещения, и сделать ее можно из подручных материалов своими руками.
Печь из отработанного газового баллона
Печка из газового баллона можно сделать без лишних затрат и поиска подходящего материала. Размеры баллона на 50 литров отлично подходят для выполнения такой печки, а толщина стенок и герметичность позволяют сделать ее безопасной в использовании.
Конструкция печи в целом не отличается от предыдущей модели, это видно на чертеже. В качестве корпуса используется баллон от пропана со срезанным верхом. Из листового металла своими руками выполняют подходящую по размеру крышку с отверстием для трубы распределителя воздуха.
Загрузку топлива производят через верх, заполняя объем баллона почти до дымохода. Работает такая печь на опилках и других отходах, а также на мелких дровах. Топливо тщательно трамбуют, разжигают с помощью щепы или средства для розжига и устанавливают распределитель воздуха, после чего накрывают крышкой.
Эффективность такой печи довольно высока, а благодаря герметичному корпусу ее можно использовать для обогрева помещений, где длительно находятся люди. При желании ее можно оснастить водяным контуром, пропустив дымовую трубу через котел.
Печь «Бубафоня» из газового баллона
Выполнение печи длительного горения своими руками из пятидесятилитрового газового баллона представлено на видео.
Конструкция печки максимально проста, она состоит всего из нескольких частей: корпуса, крышки, распределителя воздуха и дымовой трубы. Для устойчивости печь можно поставить на ножки из уголка. Для удаления золы снизу можно сделать зольник с дверцей.
Еще одно видео.
Последовательность действий
- Из газового баллона выпускают остатки газа и несколько раз промывают его водой.
- Срезают верхнюю часть баллона. Из нее можно сделать крышку печи, выполнив в центре отверстие диаметром 65 мм. Края крышки и корпуса печи шлифуют так, чтобы крышка впритирку надевалась на корпус.
- В верхней части баллона делают отверстие диаметром 100 мм для дымовой трубы и приваривают горизонтально отрезок трубы длиной 30-40 см.
- В нижней части баллона делают прочистную дверку зольника. Для этого вырезают прямоугольный участок корпуса баллона, шлифуют срезы, приваривают петли и устанавливают дверцу на получившееся отверстие. Дверцу оснащают задвижкой.
- Баллон для устойчивости ставят на ножки. Их можно сделать из уголка, обрезков трубы или колесного диска.
Для удобства переноски по бокам приваривают ручки из прутка. - Ответственная часть печи - распределитель воздуха. Он должен быть достаточно тяжелым, чтобы эффективно прижимать опилки и щепу, выдерживать высокую температуру печи, а также иметь расходящиеся лопасти. Их можно сделать из обрезков уголка. Сам распределитель делают из толстостенной стали - не менее 6 мм. Вырезают круг диаметром на 20-40 мм меньше внутреннего диаметра печи с отверстием в центре. В отверстие устанавливают трубу диаметром 60 мм и высотой больше высоты печки. Через него к камере горения будет поступать воздух. Лопасти наваривают в нижней части диска.
- Корпус печки можно своими руками окрасить краской на основе кремнийорганических соединений, предварительно удалив с ее поверхности окалину, ржавчину и загрязнения. Любая другая краска быстро обгорит, так как печка при работе нагревается до высоких температур.
Самодельная печка на опилках «Бубафоня» может быть оснащена водяным контуром. В этом случае ее устанавливают на постоянное место. Обычно же эту печь используют как мобильную: ее можно поставить в теплицу на время заморозка, отопить ей мастерскую или сарай в зимнее время или использовать для обогрева гаража. При соблюдении противопожарных требований «Бубафоня» безопасна и эффективна.
С наступлением холодных осенних дней появляется необходимость отопить гараж во время ремонта автомобиля или согреться при уборке картофеля на своем участке. Печка-буржуйка на дровах длительного горения может стать отличной заменой дорогостоящим печам и отлично впишется в небольшие вспомогательные помещения, в которых не имеет смысла постоянно поддерживать тепло.
В обычных буржуйках, которые всем давно известны, дрова сгорают быстро, и их нужно много, чтобы нагреть помещение. Чтобы из буржуйки сделать печь длительного горения, нужно было ее оборудовать дополнительным приспособлением для долгого горения топлива. Умельцы нашли выход из этой ситуации, и появились разные варианты таких агрегатов: слобожанка, пиролизная, бубафоня и другие. Они очень экономны, топить можно дровами, опилками, щепками и другими горючими отходами от дров. Гореть, вернее, тлеть, они могут целые сутки, и их КПД превышает 90%. Они не нуждаются в постоянном присмотре.
Эти печки удобно ставить в теплицах, в гаражах, на дачах и в небольших деревянных домах. Недостатком будет в них особая организация дымохода, при которой нельзя сделать несколько отводов. Как только сгорают дрова, буржуйка остывает, зато во время горения сильно нагревается. Сделать буржуйку можно из чего угодно, и конструкция ее довольно проста. Можно вырезать из металла, и тогда она получается прямоугольной формы.
Сделать буржуйку длительного горения можно из обыкновенной стальной бочки или использованного газового баллона. Принцип действия везде один и тот же - тление. Особенностью таких отопительных приборов являются две камеры, которые разделены на две части: для топлива и для дальнейшего сжигания угля и газов. В устройстве печи предусмотрен поршень, который:
- подает воздух в топку;
- оказывает равномерное сильное давление на дрова, они тлеют и ровно опускаются вниз.
Дрова в топке горят очень медленно. Одновременно в соседней камере горит газ, который образуется при сгорании. В режиме такого замедленного действия печь сильно не разогревается, поэтому стенки должны быть небольшой толщины. При обогреве большого помещения конструкция выбирается помощнее, и тогда требуется большее количество дров, соответственно, и отдача тепла будет выше.
По мере того как сгорают дрова, происходит и уменьшение и самой камеры, на которую сверху давит заслонка, регулирующая циркуляцию воздуха.
В жилом помещении подобное устройство не совсем удобно и выгодно. Для загрузки топлива или для очистки от сажи сначала необходимо вынуть грязный поршень. А чтобы убрать сажу, надо снять колено дымохода и перевернуть корпус печи.
Как сделать печку на дровах. Буржуйка КПД 200%
Подготовительные работы
Вполне по силам каждому владельцу гаража сделать самодельную печку
. Соорудить буржуйку длительного горения своими руками можно в течение нескольких часов из отслужившей бочки. Она должна быть прочной, с ровной поверхностью. Если в каком-то месте останутся вмятины или выпуклости, воздуховод не будет плотно прилегать к топливу и зависнет над ним. Стенки емкости должны быть освобождены от остатков бензина, краски, клея и т. д. при помощи газовой горелки или паяльной лампы, после этого очищены металлической щеткой. Затем нужно изготовить поршень и лопасти.
Болгарка в этом случае не справится, так как металл довольно толстый, и лучше обратиться в сервисный центр или на завод. Дома останется только зачистить места резки, убрать капли и наросты. Дальнейший этап подготовки - это выбор места для установки. Здесь нужно руководствоваться некоторыми обязательными правилами.
Во-первых, пол должен быть ровный, во-вторых, печь должна встать на защищенную поверхность: можно использовать металлические листы или асбестоволоконные плиты. Буржуйка устанавливается подальше от легко воспламеняющихся материалов.
Нельзя монтировать отопительное устройство под навесной мебелью. Учитывается также, как будет устроен дымоход. Чтобы тепло не вылетало в трубу, при прохождении его вертикальной части на улице его другая часть прокладывается горизонтально. Если он идет по помещению, то буржуйку можно устанавливать с помощью любого способа. Еще нужно решить, как будет поступать необходимое количество воздуха к тепловой камере. Без хорошей вентиляции здесь не обойтись.
Оригинальная печь длительного горения буржуйка
Первым шагом необходимо создать топку: аккуратно срезается верхняя круглая часть бочки. После этого молотком или кувалдой обрабатываются края бочки и срезанной части. При этом неровные края бочки закругляются внутрь, а у круга - наружу. Такая процедура необходима для создания большей герметичности при закрывании крышки. Далее на корпус будущей печи наваривается круглый диск из металла с таким же диаметром, как и сама бочка.
Этой поверхностью можно будет воспользоваться, чтобы приготовить еду или вскипятить чай. На месте пробки, которая находится сверху бочки, устанавливается сдвижная заслонка, регулирующая подачу вторичного воздуха, который поступает в зону дожига. Посередине крышки прорезается отверстие для воздуховода, которое обваривается по кругу металлом. Поршень изготавливается из стального листа или из дна другой бочки.
Буржуйка длительного горения.
На верхнюю плоскость поршня привариваются дополнительные металлические детали, чтобы сила его давления соответствовала расчетам поступления воздуха в топливник. В центре прижимного круга делают отверстие, диаметр которого должен совпадать с внешним диаметром воздуховода, и они прочно привариваются друг к другу. Затем к нижней части поршня нужно присоединить лопасти высотой до 40 мм, которые используются для равномерного распределения кислорода по всей топке.
Они бывают ровные и округлые. Можно использовать те и другие, но при закругленных дымовой поток идет, как по спирали, и его путь замедляется. В конечном счете теплоотдача печи увеличивается. По центру поршня со стороны трубы приделывается рассекатель. Сверху трубы устанавливается заслонка с фиксатором, чтобы регулировать поступление первичной порции воздуха. В верхний проем, который прорезается на корпусе, монтируется патрубок с помощью сварки сплошным швом. Из разных металлических отходов сооружается опорная рама с ножками.
Важной частью при создании буржуйки является дымоход с трубами, диаметр которых должен быть чуть больше 10 см. Надо также приготовить три колена и заглушку и все последовательно присоединить друг к другу:
Руководство по эксплуатации
В пиролизных печах используются только сухие дрова . Дело в том, что когда сжигается сырая древесина, выделяется большое количество водяного пара, и он намного снижает температуру разогрева топлива. Кроме того, не происходит полного сгорания летучих веществ, и при охлаждении в дымоходе они остаются на его стенках, которые при очистке очень трудно удаляются. При сгорании сырых дров выделяется много вредных химических веществ, влияющих на окружающую среду и здоровье людей.
У хорошо просушенного топлива отходы в основном состоят из углекислого газа и водяного пара, а снаружи можно видеть небольшое, едва уловимое движение воздуха. Перед заполнением печи дровами поршень вынимается. Время работы буржуйки и ее теплоотдача зависят от плотности укладки топлива. Даже маленькие просветы между поленьями засыпаются щепками, стружкой, опилками и т. д. Поверх всего кладут тряпку, смоченную в керосине, и, поставив на место поршень, отопительный прибор плотно закрывают крышкой. Только после этого бросают туда горящую спичку.
Класть в печку различные бытовые отходы, кроме бумаги, не рекомендуется. Все пластиковые изделия и пузырьки от шампуней, пенопластовые вкладыши, полиэтиленовые пакеты при сжигании выделят много опасных элементов, которые не смогут разложиться даже в процессе пиролиза. К тому же они выделят высокий процент сажи, которая засорит дымоход раньше положенного времени.