Печное отопление переживает второе рождение. Лучшими в рейтинге отопительного оборудования считаются печи длительного горения. Их принципиальные преимущества – эффективность, экономичность, способность вырабатывать больше тепла и дольше его сохранять. Одним из главных достоинств такой печи является возможность изготовить ее собственными руками. Для этого достаточно владеть начальными навыками слесаря и сварщика.
В чем выгода автономных тепло генераторов длительного горения
Почему автономные печи выгоднее централизованного отопления? Дело в том, что мощные промышленные отопительные котлы со 100% КПД теряют до 30% тепла при прохождении по магистральным и распределительным трубопроводам. Автономное отопление работает без теплопотерь, а его производительность определяется коэффициентом полезного действия используемого для обогрева котла. Самодельные печи могут быть неказистыми на вид, но иметь КПД более 90%. Топить их можно дровами, углем и отходами.
Эффективный и экономичный пиролизный котел на дровах в течение длительного времени сохраняет тепло
Что такое пиролиз и сублимация
Высокий КПД и неразборчивость в топливе достигается за счет пиролиза – термохимического разложения твердых веществ. При этом образуются легко сгорающие компоненты. Пиролизные процессы могут проходить в разделенном пространстве, и такая конструкция называется пиролизной. Если процесс происходит в медленно тлеющем слое, то это печка длительного горения на тлении. Выделение летучих компонентов называется сублимацией.
Как протекает пиролиз
Процесс пиролиза проходит четыре стадии:
- Сушка – из дров удаляется лишняя влага. Выполняется в процессе подготовки или в топке за счет ее тепла.
- Пиролиз – сублимация летучих компонентов, разложение тяжелых составляющих – смол и битумов до летучих. Топливная масса начинает карбонизироваться, то есть обугливаться.
- Горение пиролизных газов при достижении точки вспышки под воздействием высокой температуры и свободного кислорода. Горение карбона начинается при повышении температуры выше 600 градусов.
- После сгорания летучих компонентов и основной массы карбона начинаются восстановительные реакции – выделение угарного газа, свободного водорода и кислорода.
Чтобы КПД был высоким, при конструировании оборудования необходимо добиться, чтобы восстановительные газы задерживались в горячей зоне и туда же был обеспечен доступ подогретого свежего воздуха. При быстром остывании энергия, затраченная на восстановление, вылетит в трубу. Не следует забывать, что угарный газ ядовит.
Примечание: одно из главных преимуществ печи медленного горения – в простоте эксплуатации. Раз или два в сутки в нее загружают дрова, раз или два в неделю выгребают золу.
Твердотопливная печка буржуйка
За пределами городов самыми доступными являются дрова, поэтому самая востребованная печь долгого горения – дровяная. Топят ее не только дровами из кряжа, но и бросовой древесиной – стружками, опилками, отходами ДВП и ДСП, мелковеточным хворостом, соломой и т.п. Систем отопления на дровах и древесных отходах множество. Рассмотрим наиболее эффективные, КПД которых более 70%.
Простейшую буржуйку можно изготовить своими руками
Буржуйка – экономная печка, появившаяся в России после революции, во времена военного коммунизма, когда многим приходилось терпеть лишения. Гениальность буржуйки в том, что она мгновенно прогревается, а также в простоте ее устройства, прообразом которого стала русская печь. Верхняя дверца – для закладки дров, нижняя – для регулирования горения путем подачи воздуха через приоткрытую дверцу.
Задача буржуйки: сохранить тепло хотя бы в одной комнате при минимальных затратах. При использовании угля убирается колосниковая решетка, а воздух из поддувала направляется в топку. Важно не набивать ее битком – объем закладки должен быть не более четверти от ее объема. Камерой дожига служит длинная горизонтальная или немного наклонная часть дымохода. Выполненная из металла, она сохраняет тепло в помещении.
Важно! Буржуйка может работать на всех видах твердого топлива, кроме опилок. Изготавливается в виде короба из листовой стали или круглой из бочки. Диаметр дымохода – 85 – 150 мм.
Такая буржуйка не только согреет, но и украсит интерьер
При топке любая буржуйка раскаляется докрасна, поэтому ее верхняя поверхность может использоваться как варочная. По бокам должен устанавливаться экран на расстоянии 40-60 мм от печи. Он защищает помещение от ИК-лучей и поддерживает температуру на оптимальном уровне.
На базе буржуйки можно сделать самодельный котел длительного горения на дровах. Для этого вместо экрана устанавливается П-образная металлическая водогрейка. Расстояние между телом печи и котлом должно быть такое же, как и отступ экрана.
Отопительные котлы на базе буржуйки
Для обогрева многокомнатного дома понадобится проточный водогрейный контур с твердотопливным котлом длительного горения. Такая система может быть обустроена двумя способами. За основу берется принцип, заложенный в буржуйке.
Первый способ или котел №1
Особенности прямоточных и тепло аккумулирующих пиролизных котлов:
- Температура в камере сгорания – параметр, необходимый для контроля над процессом.
- Оптимизация тепловыделения прямо пропорциональна интенсивности наддува.
- Нечувствительность системы к температуре стенок камеры сгорания, поэтому водогрейка может встраиваться технически удобным способом.
- Догрузка возможна на любой стадии и в любом допустимом количестве.
Примечание: на скорость пиролиза и состав газов влияет сорт топлива. Учет этих факторов производится регулированием противодавления на выходе при помощи дросселирования дымохода. Регуляторы промышленных твердотопливных котлов снабжаются отметками, указывающими рекомендуемый вид топлива.
КПД прямоточных котлов может быть выше 90%. Для их эксплуатации требуется электропитание. При отключении для дальнейшего запуска системы необходимо выгребать спекшуюся массу и делать новую закладку в топку.
В паролизных твердотопливных котлах используются разные виды топлива
Второй способ или котел №2
Пиролизный котел с водогрейкой, не требующий электричества и автоматики, работает по принципу противодействия двух законов квадрата-куба. Имеется в виду закладка топлива и футеровка из шамотного кирпича.
Алгоритм работы кирпичной печи:
- В начале интенсивность пиролизного процесса обеспечивается сублимацией самых легких летучих. «Первый жар» идет по дымооборотам, поглощаясь футеровкой.
- На стационарной стадии футеровка служит тепловым буфером: при избыточном пиролизном тепле она его поглощает, при остывании отдает.
- По завершении карбонизации топлива происходит постепенная отдача тепла футеровкой, не дающая снизиться температуре ниже критической точки.
Загрузка дров или угля в котел с тепловым буфером производится постепенно. Резкие колебания температуры ей противопоказаны. Если используется слишком вялое топливо, она может заглохнуть. При слишком горючем есть риск аварийной ситуации. Если не подавляется первый жар, КПД не превысит 76-78%, так как мгновенная теплоотдача футеровкой наружу исключается.
Английский камин
О притягательности огня слагают легенды, его декоративно-эстетическая функция имеет огромное значение для человека. Может ли обычный человек соорудить в своем доме печь-камин длительного горения, чтобы наслаждаться не только теплом, но и красотой огня? Главное в таких устройствах – не теплоотдача и КПД, а возможность созерцать огонь в течение дня.
Камин в английском стиле, выполненный собственными руками, украсит ваш интерьер
Такие конструкции есть, и придумали их англичане. У классического английского камина имеется дымовой зуб, напоминающий порожек в русской печке, формирующий циркуляцию дымовых газов, не пускающую свежий воздух вверх, направляющую его в закладку, как это происходит в буржуйке.
Из-за большого устья КПД камина небольшой – не более 50%, даже если в дымоходе имеются дымообороты. Тление и выделение тепла с вечера до утра происходит только при использовании корнуоллского угля или подобного ему коксующегося. Говорят, что в старину английские лорды топили камины корневищами сосен, растущих на прибрежных скалах.
Примером еще одного «долгого» камина является обычная голландка. Поддувало перед растопкой закрывается, дрова загружаются на четверть топки, ее дверца остается открытой настежь. Основная часть тепла улетает в трубу, но декоративный эффект обеспечен.
Простейшая печка своими руками
Твердотопливные котлы длительного горения, о которых говорилось выше, сделать своими руками по схеме сложно. Приведенные ниже чертежи помогут мастеру-самодельщику соорудить простейшее отопительное устройство самостоятельно. Мощность оборудования – 35 кВт, КПД – до 85%, длительность горения – 12 часов. В качестве топлива используется уголь или топливные пеллеты. Загрузка дровами снижает КПД до 75%, продолжительность горения снижается до 8-10 часов.
Чертеж конструкции печи поможет изготовить ее своими руками
Слобожанка – эффективная недорогая печная конструкция
Слобожанка – продукт народного творчества, созданный на Слобожанщине. По своей эффективности она лучше изделий, придуманных советскими отраслевыми НИИ.
Схема и возможность усовершенствования конструкции
Слобожанка – полноценная чудо-печь на дровах с варочной поверхностью. Воздух к тлеющей закладке подается сбоку по U-образной траектории: вниз по Г-образному воздуховоду и далее через перфорированный кожух. Доступ обеспечивается во все слои, что способствует более активному пиролизу, поэтому Слобожанка хорошо работает на угле и пеллетах. Это экономное устройство с КПД более 80%.
Мощность оборудования можно увеличить путем усложнения его конструкции: растяжения внутреннего перфорированного кожуха на всю окружность. Для обустройства поддувала с дросселем делается третий узкий кожух для охвата воздухозаборников снаружи.
Вертикальная Слобожанка выполнена на основе бочки
Слобожанка с шляпкой-грибком
У традиционной слобожанки есть недостатки:
- Она не приемлет жирного и смолистого топлива. Бытовой мусор, отходы ДСП и ДВП образуют твердый нагар на краях отверстий внутреннего кожуха и перфорированном кожухе воздуховода.
- Требуется осторожная дозаправка недотлевшей закладки, так как возле перфорации кожуха должен оставаться свободным хотя бы небольшой тлеющий участок. Если этого не предусмотреть, после догорания закладки печка остынет.
Конструкция с центральным коническим перфорированным воздуховодом с шляпкой-грибком – разработка одного из советских п/я. Создана на основе слобожанки. Конус свободно устанавливался в выгрузочный люк топки и вынимался для прочистки.
Края шляпки отбрасывали топливо к краям, под ней образовывалось тлеющее кольцо, необходимое для раскочегаривания печки. Догрузка могла производиться в любом количестве и в любое время. За счет краев шляпы воздух направлялся в зону тления, что обеспечивало всеядность конструкции.
Недостатком «слобожанки с грибком» было то, что при сжигании бытового мусора или сырой сосны требовалось проверять нагар. Конус мог прикипеть намертво. Вынуть его, не исковеркав, в этом случае было сложно.
Видео: печь Слобожанка верхнего горения
Бытовые печи медленного горения – перспективное направление в теплотехнике. Сочетание с альтернативными энергетическими ресурсами и промышленными технологиями безотходного производства поможет предотвратить экологическую катастрофу. При внешней простоте конструкции процессы в них сложны и до конца не проработаны. У таких печей есть большой потенциал. Их разработка и создание – благодатная ниша для творчества талантливых самодельщиков.