Конструкция печей длительного горения
Выбирая дровяную печку для дачи длительного горения, следует особое внимание уделить ее конструктивным особенностям. Контроль подачи воздуха позволит уменьшить интенсивность процесса горения
Добиться такого эффекта можно тремя способами. Путем:
- верхнего горения;
- нижнего горения;
- пиролиза дров.
Чаще всего такие печи имеют верхнее горение. Такое конструктивное исполнение позволяет создать условия, при которых дрова тлеют сверху вниз, постепенно опускаясь к основанию топки. Для ограничения области горения подача воздуха осуществляет в ограниченном объеме и строго сверху. Из-за отсутствия конвекции происходит выгорание кислорода с консервацией древесины.
Конструктивное исполнение печи с верхним горением
Камера сгорания имеет форму высокого стакана с квадратным или круглым сечением. Закладку дров выполняют как можно плотнее до определенной отметки. Для поджога используется небольшая кучка хвороста или жидкость, предназначенная для разведения огня. В первый момент времени при полностью открытых заслонках обеспечивается прогрев дров печи. После начала активного горения дров доступ кислорода перекрывается, чтобы огонь потух и начался процесс медленного тления.
В приборах с низким горением подача воздуха осуществляется снизу камеры и в дозированном количестве. В результате удается частично реализовать пиролизный способ сжигания топлива. На начальном этапе дрова не только прогреваются, но и просушиваются. Это способствует повышению теплоотдаче с выделением горючего газа, который затем дополнительно сжигается в отдельной верхней камере. Его можно также закупорить, чтобы произошло вытеснение кислорода без прогорания закладки топлива.
Конструктивное исполнение печи с нижним горением
В пиролизных котлах из топлива выбирается максимум энергии. Благодаря использованию режима нижнего горения и активному применению выделяемого пиролизного газа. В результате температура длительное время находится при высокой температуре, которая находится ниже точке самовозгорания, или при отсутствии кислорода начинает разлагаться на пиролизный газ, золу и другие вещества. Благодаря тому, что образовавшая огнеопасная масса будет горячее и легче воздуха, она начнет скапливаться в верхней части камеры сгорания. При постоянной подаче газе газа в дополнительную камеру. После поджога выделяющееся тепло передается стенками печи, теплообменнику или конвектору.
Пиролизный котел на дровах
Устройство печи
Устройство русской печи включает очень большое количество элементов.
Перечислим лишь основные детали конструкции:
- Хайло, то есть устье печи. Это сектор, расположенный над варочной камерой, который соединяет печь с каналами для выведения дыма.
- Задвижка или шибер – специальный элемент, который позволяет регулировать движение газов по выводящим каналам (детальнее: «Зачем нужна задвижка дымохода – что такое шибер, виды, правила монтажа»). В небольшой печи может быть одна задвижка, однако встречаются модели с тремя и четырьмя задвижками.
- Труба дымохода.
- Распушка – это специальный теплоизолирующий пояс вокруг дымохода, размещенный в местах прохождения трубы сквозь перекрытия или чердак.
- Вьюшка – маленький люк, который позволяет контролировать тягу в топочной камере и при необходимости полностью перекрыть дымовую трубу.
- Чело – участок фасада, расположенный над варочной камерой.
- Заслонка – металлическая крышка, которая закрывает вход в горнило.
- Шесток – участок над горнилом. В современных печах в этом месте монтируют варочную плиту.
- Коробка для нагрева воды.
- Столбцы – кирпичные элементы, формирующие очистные каналы.
- Шпур – углубление в варочной камере, посредством которого газы из горнила попадают в боковой дымоотводящий канал.
- Топливник – это камера, в которой сгорает топливо. В современной русской печи с плитой имеется 2 такие камеры – одна под горнилом, а вторая – под варочной плитой.
- Колосники – это элемент, расположенный на дне топливной камеры, через который в топку попадает воздух из поддувала.
- Подпечье или дровник – место для складирования и просушки топлива (дров).
- Под – днище горнила.
- Горнило, то есть, собственно, варочная камера.
- Небо – свод горнила.
- Лежанка – характерный элемент русской печки. Она может быть довольно просторной или маленькой.
Как изготовить своими руками
Изготовить буржуйку длительного горения своими руками несложно, если знать принцип работы установки и конструктивные особенности. Об этом мы уже написали выше, поэтому стоит остановиться на вопросе изготовления.
В первую очередь надо выбрать модель. Давайте рассмотрим самую простую, которая в точности напоминает буржуйку. По сути, это она и есть. Только в ней проведены некоторые конструктивные изменения.
- Убирается колосниковая решетка. Дрова будут лежать на поде печки, поэтому рекомендуется этот элемент изготовить или из толстого листа железа, или усилить его еще одним листом.
- Установить дверцу топки по типу дверцы модели «Булерьян». В самой дверце необходимо сделать отверстия, которые будут открываться и закрываться с помощью специальной круглой заслонки.
Конструктивный ряд буржуйки длительного горения
Что этими конструктивными изменениями добивается? Во-первых, отсутствие подколосниковой зоны дает возможность снизить поступление воздуха. Ведь под дровами нет пространства и нет поддувала. Значит, снижается интенсивность горения. Во-вторых, горячий газ, который образуется в процессе тления дров, сразу не покидает топку, он долго находится в ней, тем самым хорошо прогревает стенки печки. В-третьих, с помощью круглой заслонки легко отрегулировать подачу кислорода.
Можно данную конструкцию немного изменить, но при этом увеличить эффективность ее работы. Для этого камеру сгорания топлива надо разделить горизонтальной или наклонной перегородкой. Но этот элемент должен не доходить до лицевой стенки камеры на несколько сантиметров. Между нижней камерой и верхней должен образоваться зазор, через который горячие потоки топочных газов должны устремляться в верхнюю камеру. Это увеличивает площадь теплообмена, плюс появляется возможность использовать пиролизный процесс.
Что это значит? Можно дополнительно создать условия, при которых топочные газы будут сгорать во второй камере. Для этого надо просто дополнить конструкцию боковыми трубками, через которые кислород будет поступать во вторую камеру. Сами газы гореть не будут, а вот воздушно-газовая смесь горит отлично, выделяя огромное количество тепловой энергии. Кстати, такие печи являются обладателями большого КПД, доходящего до 95%.
Печь для бани длительного горения
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
-
- К верхнему краю (на месте среза будущей крышки) приварить металлическую полосу. Такой бортик не даст крышке съезжать.
- Далее необходимо изготовить прижимной поршень, благодаря которому топочный материал будет придавливаться во время горения. Из толстого стального листа вырезать круг диаметром немного меньше корпуса. Круг должен свободно опускаться внутрь баллона. Зазор между стенкой корпуса и кругом должен быть шириной 8–10 мм.
- В середине круга просверлить отверстие диаметром 100 мм. Удобно это сделать, используя корончатое сверло.
- Взять трубу с аналогичным диаметром и приварить один её конец к середине круга. В результате получится деталь с общим отверстием.
Затем к тыльной стороне круга приварить четыре отрезка швеллера в крестообразном порядке. Они образуют своеобразные каналы, по которым в топочную камеру будет поступать воздух.
Вместо швеллеров на поршне можно использовать уголки
- Приварить рукоятки и подставки.
- Зачистить острые и выступающие фрагменты сварки напильником или болгаркой.
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
Особенности конструкции и функционирования русских печей
Строительство печи выполняют с помощью кирпичной кладки. Ее конструкция довольно сложное инженерное сооружение с целым лабиринтов ходов (колодцев), через которые медленно проходят дымовые газы, передавая тепло через стену внутреннему воздуху помещения дома. Регулировка подачи тепла, вывода отработанных газов и силы тяги выполняется двумя специальными заслонками их функции надо знать, для понимания того, как правильно топить русскую печь дровами.
Русская печь в интерьере дома
Устройство конструкции:
- Подпечье, выполненное углубление в районе основания печки. Несмотря на то, что сегодня многие мастера его не устанавливают с целью экономии на строительных работах, специалисты все рекомендуют установку, поскольку этот элемент несет важную функцию хранения и подсушки дров.
- Печурка — ниша, предпочтительна для хранения посуды, в ней не происходит температурный нагрев.
- Шесток — горизонтальная плоскость перед горнилом, на которую выставляют посуду из очага, чтобы пища оставалась горячей. В современных конструкциях печей в этом месте устанавливают чугунную варочную плиту.
- Под (лещадь) — расположенное с небольшим уклоном основание в очаге, того чтобы легко передвигать тяжёлую чугунную посуду.
- Горнило — главное внутренне пространство печки, одновременно выполняющее функции топочной и варочной камер и имеет уклон к выходу. Такая конструкция удерживает горячие газы под сводом, в связи, с чем они успевают нагреть каменный массив стен печи.
- Загнёток — переходная зона между горизонтальными поверхностями печки с разным температурным режимом.
- Перетрубьеили хайло — это газосборник, устроенный над шестком, за которым следует дымовая труба.
- Самоварник(душник) – узкий дымоход, идущий в основной газотвод, к которому раньше подключали самоварную трубу. В настоящее время устройство не выполняют.
- Вьюшка — лючок в вертикальном дымоходе над шестком, перекрывающий его полностью в случае необходимости и когда печь не топится. Через нее имеется доступ к задвижке, регулирующей тягу в устройстве. Лежанка.
Устройство русской печи Принцип работы печки:
- В загнётке, которая выполняет роль современного рекуператора, входящий воздух нагревается продуктами сгорания. Процесс смешивания не выполняется из-за различной плотности сред. Проведенные специалистами расчеты доказали нулевую турбулентность на границе раздела обеих потоков — горячего и холодного. Поверхности хайла и загнётка выполняют ровными, в связи, с чем подающий в печь кислород из воздуха обеспечивает полное сгорание топлива.
- Разогретые продукты горения поднимаются к своду горнила. Уклон и небольшой порожек, препятствует свободному движению дыма к хайлу, создавая устойчивые циркуляционные зоны циркуляции. Именно здесь заключена мощь русской печи. Поэтому необходимо при строительстве в точности выполнять все основные размеры.
- Зоны циркуляции продолжительное время удерживают несгоревшие частицы топлива в районе высокотемпературного пламени, тем самым повышая полноту сгорания дров. Разогретый свод и стены становятся источником инфракрасного теплообмена, равномерно прогревая пищу в горниле.
- Загнёток, исполняет роль теплового экономайзера, что позволяет оставаться пище в течение дня горячей. Для этого перекрывают дымоход (при полностью сгоревшем топливе), а устье закрывают деревянной заслонкой.
- Дымооборот печки происходит с минимальным температурным градиентом. Постоянство температуры уходящих газов с сильной циркуляцией в зоне горения способствует тому, что в печи сгорают даже мельчайшие частицы. Такой процесс не образует сажи и копоти в газоходах, они осаждаются на стенках печи, поэтому чистить её всего лишь несколько раз за весь период эксплуатации.
Принцип работы русской печи
Плюсы и минусы печей-каминов длительного горения
Основным признаком современной печи-камина служит отрегулированный процесс горения твердого топлива, происходящий в основной камере при некотором недостатке кислорода. Дрова при таком режиме не вспыхивают ярким пламенем, а долго тлеют.
При этом поддерживается температура, достаточная для пиролиза – разложения высокомолекулярных соединений до простейших газов, включая (СО). Они полностью догорают на выходе из топки, куда поступает в необходимых количествах дополнительный воздух. В результате выделяется максимальное количество тепла, передаваемого помещению.
В отличие от классического котла печь-камин не нуждается в дополнительных источниках энергии. Ей не требуется принудительная подача воздуха, который в данном случае поступает за счет естественной тяги двумя потоками:
- первичный воздух подается в нижнюю часть основной камеры сгорания;
- вторичный воздух смешивается с отходящими газами на выходе из топки.
Лучшие печи-камины, устроенные подобным образом, демонстрируют КПД на уровне 75-85 %. Они требуют небольшой закладки дров и долго не нуждаются в их добавлении, обеспечивая длительный обогрев помещения.
Основной процесс теплоотдачи у них происходит за счет теплового излучения, но есть и конвекционные камины, подающие нагретый воздух по трубопроводам в соседние комнаты. При этом все подобные устройства сохраняют главное достоинство обычного камина – возможность любоваться играющими языками пламени.
Что же касается недостатков печи-камина длительного горения на дровах, то они тоже есть. Главным из них является то, что для рассматриваемых отопительных устройств характерно низкое расположение так называемой “точки росы”.
Низкое расположение вышеназванной точки, в свою очередь, провоцирует более активное накопление продуктов горения на стенках дымохода.
Каким образом? Дело в том, что при высокой температуре горения высвобождаемый пар также крайне горяч. Поэтому точки росы он достигает позже. То есть, она находится либо почти на выходе, либо вообще за пределами дымохода.
Если же температура горения не высокая, то и пар не столь горячий. А, значит, точки росы он достигнет быстрее. В итоге ситуация, складывающаяся при использовании печи длительного горения, выглядит так: точка, в которой пар превращается в капли, находится в дымоходе, причем в середине или нижней его части. За счет этого на поверхности дымоходной трубы неизбежно образуется конденсат. Но он не так-то и страшен, если бы не одно но: совместно с продуктами горения капли воды образуют креозот.
Это — очень легковоспламеняемое вещество, которое по своей консистенции и некоторым свойствам напоминает смолу. Оно образуется на стенках дымохода, со временем покрывая все большую площадь. Под воздействием высокой температуры, “гуляющих” по трубе угольков креозот может запросто воспламенить и стать причиной пожара. А возникший в дымоходе огонь крайне сложно потушить.
Достоинства и слабые стороны
Печи медленного горения на дровах значительно превзошли устаревшие конструкции, у которых были следующие показатели:
- низкий КПД, не превышающий при хороших условиях 85%;
- постоянное присутствие человека для контроля горения и подкладки материала каждые 3—4 часа;
- невозможность автоматизации различных процессов и т. д.
Главным достоинством конструкций будет то, что изменится процесс горения. Так как доступ кислорода ограничивается, дрова только тлеют. Во время процесса выделяется пиролизный газ, который в дальнейшем сгорает в отдаленное камере, увеличивая КПД на 15—20%. В итоге вместо 4 часов подкладка дров происходит через 8—9 ч. Также не следует забывать об автоматизации процесса горения.
Делаем буржуйку
Печи длительного горения буржуйки хороши тем, что они делаются из любых доступных материалов – это различные бочки, старые вместительные бидоны, куски труб большого диаметра или просто листовой металл. В качестве исходного материала мы выбрали листовую сталь – это более удобный в обработке материал. Вы можете приспособить для этого бочку, но выполнять работы в ее внутреннем объеме не очень удобно.
Все размеры представлены скорее как ориентиры, некий усредненный наилучший вариант. Вы же, в свою очередь, можете отклоняться от размеров деталей для создания печки, удовлетворяющей Ваши конкретные пожелания.
Конструкция печи длительного горения вполне понятна из представленного выше чертежа. Вот ее основные узлы:
- Камера сгорания – в ней горят дрова с образованием пиролизного газа;
- Камера дожига – в ней происходит сгорание продуктов пиролиза;
- Дверки камеры сгорания и зольника – они приобретаются в магазине, но их можно изготовить и своими руками;
- Дымоход – в большинстве случаев это труба диаметром 100-150 мм.
Вы можете отклониться от чертежа в ту или иную сторону. Но помните, что с уменьшением размеров уменьшается время горения и уменьшается мощность печи длительного горения.
Чем меньше мощность, тем меньше отапливаемая площадь. Поэтому лучше всего предусмотреть небольшой запас.
Для изготовления печи длительного горения типа буржуйка нам понадобится листовая сталь толщиной не менее 3 мм – это обеспечит продолжительный срок службы отопительного оборудования. Если сталь будет тонкой, она начнет прогорать – через пару сезонов в ней образуются дыры
Поэтому толщине стали уделяется особое внимание. Оптимальное значение толщины составляет 3-5 мм
Для нашего примера мы возьмем классическую схему буржуйки, доработаем и получим в свое распоряжение эффективную печь для дома на дровах. На начальном этапе готовим боковые листы – на нашем чертеже они имеют размеры 450х450 мм. Далее изготавливаем нижние стенки, переднюю и задние стенки – их размеры составляют 200х450 мм. В итоге у нас должен получиться прямоугольный короб. Но не спешите сваривать его воедино – впереди полно работы.
Для начала нужно изготовить основу – это нижняя стенка и две боковые. Свариваем их воедино, на высоте 80 мм от дна привариваем колосниковую решетку. Теперь нужно подготовить переднюю стенку печи длительного нагрева – ввариваем в нее обе дверцы, после чего привариваем ее к нашей конструкции.
Готовим два металлических листа размером 200х370 мм. Первый из них привариваем к передней и боковым стенкам на высоте 160 мм от верха. Далее готовим заднюю стенку – ввариваем в нее небольшие металлические трубки, которые должны входить в пространство между двумя внутренними листами, образующих камеру дожигания – через них будет подаваться вторичный воздух. Потом привариваем заднюю стенку и второй металлический лист на высоте 80 от верха (приваривается к боковым и задней стенкам).
Шибер используется для регулировки воздушных потоков. Именно он повышает эффективность и качество тяги.
Наша печь длительного горения своими руками почти готова – осталось разобраться с верхней крышкой. В ней мы делаем отверстие диаметром 100 мм и ввариваем кусок трубы для будущего дымохода. Теперь остается выяснить, нужна вам варочная поверхность или нет – она тоже вваривается в верхнюю крышку. На последнем этапе устанавливаем крышку на место и привариваем ее – печка готова, теперь ее можно установить на негорючее основание, приделать дымоход и запустить.
При запуске представленной выше печи длительного сгорания дайте ей разгореться, после чего прикройте поддувало, чтобы дрова еле тлели и началась генерация пиролизного газа.
Еще одна интересная пиролизная печь длительного горения представлена на следующем рисунке. Она изготавливается из бочки или отрезка трубы большого диаметра и снабжается подходящей крышкой. В нижней части, на расстоянии 80-100 мм от дна, вваривается металлический диск с отверстием посередине. Между диском и дном, на боковой стенке, вваривается дверца. Полученное пространство образует у нас топку. В верхней части ввариваем дымоход диаметром 70-100 мм.
В плане дешевизны использования такая печь сущий подарок, так как недостатка в опилках в частном доме не бывает.
Полученная печь длительного горения получает тепло за счет сжигания пиролизных газов, образующихся при нагреве опилок. Сами опилки засыпаются в основной объем, а для того чтобы они не просыпались в топку, производится их трамбовка с помощью деревянного конуса. При запуске печи в топке разводится огонь, конус извлекается – через некоторое время агрегат начнет давать тепло.
Как выбрать дровяную печь длительного горения?
Приступая к выбору дровяной печи для отопления дома длительного горения, следует в первую очередь обратить внимание на мощность предлагаемого оборудования. Она должна быть достаточной для поддержания комфортных условий в помещении
Для расчета можно ориентировочно принять, что для отопления каждый 10 квадратов потребуется 1 кВт вырабатываемой тепловой энергии. Рассчитанное значение стоит округлить до ближайшего.
Объем топки должен быть достаточным для размещения стопки дров
Не стоит приобретать печь со значительным запасом мощности. Из-за отсутствия автоматики будет невозможно снизить температуру в помещении до оптимального уровня. Кроме того, увеличение мощности приведет к повышению затрат на последующее обслуживание.
Далее в процессе выбора стоит сравнить объем камеры сгорания. От этого зависит количества дров, которые можно будет заложить в печь за одну закладку и, следовательно, длительность процесса горения.
Если решено приобрести печь камин для дома на дровах, то стоит уделить внимание конструктивным особенностям заинтересовавшей модели. Чтобы в процессе эксплуатации сажа постоянно не оседала на фронтальное стекло, ухудшая тем самым видимость пламени, должны быть приняты соответствующие меры
Конструктивное решение заслуживает отдельного внимания
Отдельного внимания заслуживает металла корпуса и форма самой печи. Желательно приобрести оборудование с толстыми стенками (более 3 мм), чтобы обеспечить продолжительный период эксплуатации оборудования. Лучшими аэродинамическими показателями обладают изделия круглой формы.
Сам корпус должен иметь горизонтальную ориентацию (лежачий) с несколькими внутренними перегородками. Конвекционный кожух позволит защитить присутствующих в помещении людей от инфракрасного излучения при сильном разогреве печи и придаст эстетичность монтируемому оборудованию.
