Как сделать печь длительного горения своими руками. Как самому изготовить печь длительного горения. Расчёт основных параметров

© 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):

1. Сушка – из закладки топлива удаляются излишки влаги. Сушка может осуществляться как отдельно, в процессе подготовки топлива, так и в топке, за счет тепла растопки.
2. 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.
3. Когда температура достигнет точки вспышки пиролизных газов, то при наличии свободного кислорода начинается горение. Температура повышается до более 600 градусов, и начинает гореть карбон.
4. 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:

1. 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.
2. На стационарной стадии процесса футеровка работает как тепловой буфер: при избытке пиролизного тепла поглощает его, а при остывании закладки отдает.
3. 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.

При выборе отопительного оборудования особое внимание уделяется доступности применяемого топлива и минимальным эксплуатационным затратам. При этом главным требованием остается эффективный обогрев помещений.

Все чаще предпочтение отдается традиционным , удобным в использовании, но потребляющим большое количество топлива.

Проблему выбора поможет решить печь длительного горения – отопительный прибор, позволяющий поддерживать огонь в топке на одной закладке дров более восьми часов, обеспечивая постоянную температуру в помещении.

Особенности процесса длительного горения

Такие печи и камины способны работать в двух режимах :

• Интенсивное горение , которое происходит сразу при розжиге и предназначено для быстрого нагрева помещения;
• Длительное горение , основная функция которого – как можно дольше поддерживать постоянную температуру воздуха.

Достигается ожидаемый эффект благодаря одновременной загрузке большого количества топлива и уменьшению подачи кислорода. В результате интенсивность горения заметно снизится и дрова начнут медленно тлеть.

Технология, используемая в печах длительного горения, обеспечивает ряд преимуществ перед работающими с использованием других принципов аналогами:

• экономичность ;
• быстрый нагрев и обеспечение нужной температуры помещения ;
• длительное время до следующей закладки ;
• большой объем топки ;
• высокий КПД .

В продаже можно найти различные предложения о покупке подобных печей, но все они отличаются достаточно высокими ценами. Эта проблема решится, если произвести сборку своими руками .

Конструкция и принцип работы

Существует несколько несложных схем, предназначенных для самостоятельного монтажа печей длительного горения. Простейшая конструкция, известная как «Бубафоня» , состоит из следующих элементов:

• цилиндрического корпуса , установленного вертикально и выполняющего одновременно функцию топки;
• плоского поршня ;
• чугунных труб для подачи воздуха и отведения дыма;
• крышки с отверстием .

В нижнюю часть корпуса складываются дрова и прижимаются плоским поршнем. Розжиг производится через отверстие для подвода воздуха .

Изменяя при помощи заслонки в трубе количество подаваемого кислорода, регулируется сила пламени. По мере выгорания топлива поршень опускается и постоянно давит на тлеющие дрова, обеспечивая равномерный нагрев.

Материалы и инструменты

Для работы мастеру понадобится:

• аппарат для сварки ;
• болгарка ;
• тяжелый молоток или кувалда ;
• зубило, отвертки, ключи и другие инструменты, входящие в стандартный домашний набор.

Для изготовления корпуса можно применить бочку из металла объемом 200 литров , которые используются для хранения нефтепродуктов.

Обратите внимание! Все швы корпуса печи должны быть герметичными.

• круглый блин из металлического листа , имеющий диаметр немного меньше, чем у бочки;
• швеллеры высотой в 5 см , длина которых немного короче от радиуса, их можно заменить уголками;
• две трубы: диаметром 10 см и длиной немного большей от высоты корпуса и пятиметровый отрезок диаметром 15 см.

Расходные материалы для сварки и резки подбираются в зависимости от используемого оборудования.

Сборка печи

Для монтажа подойдет большой сарай или место во дворе, позволяющее подключиться к электроэнергии. Работы проводятся в несколько этапов :

1. У бочки отрезается верхняя часть шириной примерно 15-20 см . На большей ее части края подгибаются внутрь, а на меньшей – наружу. Получаются корпус и крышка;
2. В центре поршня и крышки вырезаются отверстия диаметром немного большим, чем 10 см , в которые будет вставлен воздуховод;
3. Края металлического круга немного загибаются для придания жесткости конструкции . На нижнюю поверхность перпендикулярно привариваются 4 отрезка швеллера (или уголки), направленные радиально. С верхней стороны в отверстие вставляется воздуховод и крепится при помощи сварки. Край воздуховода закрывается заслонкой;
4. В верхней части корпуса делается отверстие, к которому приваривается труба для дымохода . Другой ее конец крепится к боковому отверстию в трубе, закрепленной вертикально рядом с печью и выполняющей роль дымохода.

Важный совет! Угол между трубой и поршнем должен быть строго 90º, это обеспечит более интенсивный выход дыма и отработанных газов из печи в дымоход.

Розжиг и используемое топливо

Эксплуатация печей длительного горения возможна с использованием различных твердых энергоносителей (подробно о различных способах отопления дома, читайте ):

• дров ;
• угля ;
• опилок ;
• специальных гранул - пеллет .

Чаще всего для отопления используются дрова , что объясняется более низкой ценой и высокой теплоотдачей. В топку до уровня выхлопного отверстия загружаются дрова, для лучшего розжига можно использовать стружку.

Когда они разгорелись, устанавливается поршень, закрывается крышка. Важно, чтобы заслонка во время розжига оставалась открытой .

После того, как воздух в комнате прогреется, заслонка прикрывается . Приток воздуха, а значит и интенсивность горения, регулируется при помощи увеличения или уменьшения зазора в заслонке.

Особенности эксплуатации

Одна закладка топлива может обеспечить работу печи в период примерно 12 часов в зависимости от размеров аппарата и используемого топлива.

Во время работы печи можно подбрасывать через воздуховод небольшие поленья. Обязательно нужно чистить ее от золы и сажи и содержать в сухом состоянии, что значительно повысит срок службы .

Установка вокруг корпуса кожуха из профлиста , судя по отзывам, значительно повысит эффективность работы печи за счет конвекции воздуха.

Приварив к корпусу лючки, можно облегчить процесс закладки топлива и удаления золы. Полученная печь при небольших затратах на изготовление обеспечит теплом подсобное помещение или дачу.

Посмотреть принцип работы печи длительного горения Вы можете в этом видео .

Твердое топливо в качестве основного источника тепла не сдает свои позиции уже много десятков лет. И даже сегодня с учетом электрической и газовой альтернативы, по-прежнему очень популярны котлы на твердом топливе, особенно если речь идет о длительном горении.

Такое оборудование может работать на разных видах, начиная с опилок и заканчивая углем. В зависимости от региона и стоимости топлива отдается предпочтение тому или иному виду. Безусловно, природный газ является самым недорогим способом отопления, но он проведен не во все районы и регионы. Электричество - самый дорогой источник тепла, хотя и повсеместный. А если мы говорим о печи длительного горения своими руками, то получится сэкономить не только на эксплуатации, но и на изготовлении. Такую печь можно сделать собственноручно, если разбираться в схемах и чертежах и уметь работать с металлом.

Почему котлы и печи экономнее в эксплуатации

Для того, чтобы разобраться в этом, пойдем методом от противного и сравним с обычными печами.

Какие недостатки у стандартной печи:

• крайне низкий КПД, который в лучшем случае составляет 80%;
• необходимость постоянного контроля прогорания топлива - время закладки составляет 2-4 часа в зависимости от объема топки;
• отсутствие возможности автоматизировать горение.

В печи длительного горения эти недостатки устранены, в результате чего она стала оптимизированным аналогом традиционной печки.

Здесь процесс горения заменен на тление - за счет ограниченного количества кислорода дрова в топке не горят, а фактически тлеют, выделяя одновременно пиролизный газ. В свою очередь тот сгорает в отдельной камере, за счет чего повышается на 12-15% коэффициент полезного действия агрегата. В итоге время прогорания одной закладки дров увеличивает до 8-10 часов.

Схема печи

Что касается автоматизации процесса, это успешно реализовано в пеллетных печах, где в качестве топлива используются пеллеты.

Для справки! Пеллеты - прессованные опилки, пыль, труха, щепа и прочие мелкофракционные отходы деревообрабатывающей промышленности, обработанные природными смолами.

Такая печь представлена совместно с бункером под пеллеты. Когда часть топлива прогорает, происходит автоматическое наполнение топки дополнительным объемом. Без участия человека подобная печь длительного горения может работать несколько дней.

Процесс изготовления

Начинать изготовление печи лучше с поиска подходящего помещения. Работа с металлом в принципе очень пыльная, а если учесть, что все это надо будет варить и пилить - лучше воспользоваться подсобным помещением, где есть электропроводка на 220 В.

Технические нюансы при возведении печи на видео:

Необходимые материалы и инструменты

• металлическая емкость минимальным объемом от 200 литров (идеально для этой цели подойдет б/у газовый баллон);
• 2 отрезка трубы ∅10 см;
• швеллер;
• огнеупорный кирпич для кладки (55 шт.);
• отрезок листа 60-80 см по диагонали;
• готовая смесь или цементный раствор для кладки;
• набор инструментов для работы с металлом;
• электродуговая сварка и электроды;
• монтажный уровень;
• отвесы.

В качестве основы можно использовать любую металлическую емкость с толщиной стенки не менее 4 мм. Подойдет даже огнетушитель, но такую печь целесообразно устанавливать лишь в небольших помещениях.

Процесс изготовления

Изначально необходимо подготовить корпус печи. Для этого, повторимся, можно использовать любую емкость из стали, чугуна, нержавейки с толщиной стенки 4-5 мм. Чаще всего под основу берут использованный газовый баллон, который обязательно необходимо вымыть и загрунтовать, чтобы ликвидировать запах и остатки газа.

Если подходящей емкости нет, ее можно сварить из листа стали толщиной 5-6 мм диаметром не менее 40-50 см. К цилиндру приваривается сваркой днище. Крышка готовится отдельно. Можно сделать будущую печку прямоугольной или квадратной - форма не имеет значения, важно, чтобы сварные швы были герметичными.

У баллона или огнетушителя необходимо будет срезать крышу. Баллон от искр может создать подобие детонации. Предварительно наполните его до краев водой и приступайте к резке.

Если емкость будете варить из листа, лучше сделать днище не из круга по диаметру цилиндра, а из прямоугольника - у вас сразу получится устойчивое основание.

Отдельно из листа вырезаете еще один круг с диаметром на сантиметр-два меньше диаметра бочки, и в нем же вырезаете круг ∅10 см под трубу. Сваркой привариваете трубу к отверстию.

По краям стального круга из швеллера привариваете ножки, которые будут одновременно придерживать основание и проталкивать топливо в период его горения.

Длина отрезка трубы должна быть минимальной на 15 см больше, чем высота всей конструкции с тем, чтобы по окончании горения труба была на уровень выше края бочки.

Из верхней части баллона (огнетушителя) или отдельно из листа вырезаете круг под будущую крышку. По краям целесообразно приварить подобие «юбки», чтобы крышка прилегала максимально плотно.

В крышке вырезаете отверстие ∅10 см под еще одну трубу.

На самом корпусе бочки вырезаете два отверстия - под топку и под зольник. К каждому из них на петли сажаете дверцу, а к ней привариваете из уголка или швеллера ручку. Оба отверстия между собой соединены колосниковой решеткой, на которую будет укладываться топливо.

Пример прямоугольной печи длительного горения

Устройство фундамента

Общая масса печи не большая, даже с учетом обкладки из огнеупорного кирпича. Тем не менее, фундамент под нее должен быть крепким и устойчивым.

Не стоит делать даже небольшое заглубление под фундамент, достаточно залитой бетоном абсолютно ровной площадки.

В качестве основания могут быть использованы кирпичи, из которых выкладывается пятно печи, керамическая плитка, цементный пол и т.д. Принципиально только одно - идеальная прямолинейность, проверять которую следует при помощи монтажного уровня.

Дымоход

Это обязательный элемент абсолютно любой печи, работающей на твердом топливе. В качестве дымохода для самодельной конструкции послужит труба диаметром 10-15 см, приваренная сверху с небольшим отклонением.

Длина прямого отрезка дымохода должна быть не менее диаметра всей печи, чтобы продукты сгорания выводились беспрепятственно. Не допускается при обустройстве дымоходной трубы углы более 450, большое количество колен до выхода из помещения и минимальная длина. Оптимально, когда до выхода дымоходная труба абсолютно прямая. К слову, для облегчения чистки ее следует делать из двух частей.

Единственное исключение касается печи ракеты, дымоход в этом случае используется как дополнительный источник тепла и проходит или под полом или под лежаком.

Отражатель

Это металлический или фольгированный лист, закрепленный на стене позади печи. Основная задача такого элемента - отражение тепла от стены и исключение возгорания. В качестве дополнительного бонуса отражателя - повышение температуры в помещении за счет возврата тепла от стены и перераспределения тепловых потоков.

Финальная сборка конструкции

Готовый корпус

Декоративное оформление

Обкладка кирпичом - сугубо личное дело, которое зависит только от эстетического вкуса. На КПД печи наличие кирпичной оболочки большого влияния не оказывает. По некоторым данным увеличивается время прогорания одной закладки дров за счет уменьшения потерь тепла, хотя такой эффект весьма сомнителен. Чистого эксперимента с использованием одного типа печей и вида топлива, где в одном случае есть кирпичная оболочка, а во втором нет, пока не проводилось.

Обкладывать печь кирпичом или нет - по желанию. Выбирайте, стоит ли выполнять дополнительные работы, если, например, такая печь находится в подсобном помещении или отдельной котельной.

Принцип печи длительного горения на твердом топливе (дровах, опилках, щепе или пеллетах) одинаков во всех случаях - ли стоит такой агрегат или отапливает загородный дом. Процесс пиролиза, происходящий при минимальном доступе воздуха, значительно увеличивает КПД котла и время прогорания.

Перед тем, как сооружать печь своими руками, обратите внимание на следующие нюансы:

• отдельные участки дымохода собираются в направлении против движения газов;
• вокруг печи должно быть как минимум метр свободного места, чтобы не создавать угрозу ни здоровью, ни имуществу;
• устанавливайте печь на небольшой постамент. Чтобы ее можно было аккуратно снять и разъединить дымоходную трубу - в этом случае чистка не будет создавать никаких хлопот.

Как сделать обычную бубафоню (печь длительного горения) с водяной рубашкой - видео:

Бум на твердотопливные печи, который возник на рынке отопительного оборудования, имеет несколько причин. Во многом он обуславливается массовым строительством дач и загородных домов в местах, где нет возможности подключиться к магистральному газу. Сыграло роль и значительное подорожание энергоносителей, вынуждающее дублировать установленные отопительные агрегаты котлами, работающими на дровах и угле. Но главное, что хочется отметить, это появление конструкций, использующих совершенно иной подход к сжиганию твёрдого топлива, благодаря которому удаётся в несколько раз увеличить время между загрузками. Агрегаты, использующие новый принцип, различаются по сложности, габаритам и производительности. Сегодня мы расскажем о простой печи длительного горения, которую можно построить своими руками за выходные. Конечно, такой агрегат не подойдёт для отопления большого дома, а вот для обогрева подсобных помещений, гаража или теплицы он будет незаменим. Тем более что материалы для работы найдутся на любом пункте приёма металлолома.

Какие отопительные приборы относятся к печам длительного горения. Преимущества и недостатки существующих конструкций

Разнообразие конструкций котлов длительного горения позволяет выбрать оптимальный вариант для изготовления своими руками

Каждый, кто хоть раз топил дровяную печку, обращал внимание, что топливо в ней может гореть с различной скоростью. При полностью открытом поддувале и свободном дымовом канале в топочную зону интенсивно поступает воздух, поэтому дрова сгорают быстро и с высокой температурой. При этом корпус печи раскаляется лишь на несколько минут, а огромная доля тепловой энергии оказывается выброшенной в дымоход. Выходом из этой ситуации является ограничение количества кислорода в рабочем пространстве печи, которого добиваются частичным перекрыванием поддувала. Дрова начинают тлеть, а языки пламени становятся тусклыми и коптящими - прибор переходит в газогенераторный режим работы. Процесс горения растягивается на несколько часов, во время которых температура твердотопливного агрегата остаётся практически неизменной. Сложности заключаются в том, что эксплуатация отопительного котла в таком состоянии требует постоянного участия оператора, иначе огонь может полностью угаснуть. Кроме того, недостаток кислорода сказывается на полноте сгорания топлива. Активно выделяющиеся горючие углеродные соединения (пиролизные газы) попросту не могут окисляться и гореть, что приводит к чрезвычайно низкому КПД устройства.

Пиролиз - процесс разложения твёрдого топлива при высокой температуре и недостатке кислорода. Образующиеся в результате так называемой сухой перегонки летучие углеводородные соединения представляют собой газ, теплота сгорания которого приближается к метану.

Схема работы заводских котлов длительного горения чаще всего основана на пиролизном сжигании топлива

В отличие от традиционной конструкции, схема работы печи длительного горения предполагает дозированную подачу воздуха не снизу, а сверху. Поскольку кислород поступает лишь к тонкому слою топлива, исключается возможность возгорания всей загрузки, что существенно увеличивает длительность работы агрегата. Горючие газы, которые ранее удалялись вместе с дымом, в современных «долгоиграющих» моделях полностью сгорают. Для этого печи оборудуются зоной дожига, воздух в которую подаётся по отдельным каналам. Высокая температура горения пиролизных газов позволяет повысить КПД прибора и намного уменьшить выброс вредных веществ в атмосферу. Что же касается других отличий, то отопительные печи новой конструкции нетрудно узнать по более объёмной загрузочной камере. Возможность многократно увеличить топливную закладку, которая появилась благодаря смещению зоны горения в нижний слой топлива, и определяет длительный режим работы.

Преимущества и недостатки

Современные печи долгого горения имеют массу достоинств, которые при первоначальном выборе отопительного оборудования могут сыграть решающее значение. Тем не менее, недостатки существующих конструкций требуют взвесить все за и против, прежде чем принять решение о замене работающего отопительного агрегата новомодным пиролизным котлом.

К плюсам рассматриваемых конструкций относятся:

• многократное увеличение времени работы на одной закладке топлива;
• возможность полной автономности - при выходе на основной режим эксплуатация агрегата не требует вмешательства оператора;
• топливо сгорает практически без остатка;
• использование в качестве топлива не только угля и дров, но и щепок, опилок, сухих растительных отходов, пеллет и т. д.;
• уменьшенный вес и габариты;
• возможность регулировки процесса горения;
• КПД пиролизных котлов долгого горения достигает 90%;
• дымовые остатки не содержат сажи и вредных веществ;
• множество конструкций, доступных для изготовления своими руками.

Обязательно ознакомьтесь с недостатками печей этого типа:

• повышенные требования к дымоходу. Он должен иметь достаточную высоту и теплоизоляцию;
• в печах длительного горения можно использовать только сухое топливо. Излишки влаги снижают температуру пламени, а водяной пар перекрывает доступ кислорода, что делает невозможным работу агрегата в режиме газогенератора;
• пониженная температура дыма способствует наслоению сажи и других продуктов горения на стенках дымохода;
• при сжигании влажного топлива в дымовых остатках появляются тяжёлые фракции и опасные химические соединения;
• более высокая стоимость по сравнению с печами обычной конструкции.

Если взвесить все плюсы и минусы, нетрудно понять, что широкая популярность печей длительного горения - вовсе не случайность, а результат точных расчётов и тщательно проработанной конструкции.

Виды печей длительного горения. Выбираем простой и производительный отопительный агрегат для изготовления своими руками

Речь о разновидностях печей длительного горения зашла из-за необходимости определиться с конструкцией, наиболее пригодной для изготовления своими руками. Поэтому рассмотрим все варианты твердотопливных котлов новой генерации, а также изучим особенности их работы.

При классификации отопительных печей по способу сжигания выделяют несколько основных схем.

1. Традиционная конструкция с распространением пламени снизу вверх, при котором горящие газы проходят через весь слой топлива и выводятся в дымоход. На пути продуктов сгорания обустраивают теплообменник и камеру дожига, в которую подаётся дополнительное количество воздуха. К отопительному оборудованию этого типа относятся известные на весь мир булерьян или бренеран, печь профессора Бутакова и вариации этих агрегатов с изменёнными теплообменниками.

Булерьян представляет собой котёл длительного горения с воздушным теплообменником

2. Шахтная печь, в которой зона горения смещается к колосниковой решётке, а продукты сгорания отводятся через соседнюю камеру, где происходит дожиг и теплообмен. Подобная конфигурация чрезвычайно удобна для изготовления отопительного агрегата из кирпича, чему способствует многовековой опыт строительства дровяных печей с воздушными каналами (печь с грубой).

Схема твердотопливного котла шахтного типа

3. Агрегаты верхнего горения, в которых поджигается верхушка топливной закладки, а пламя направляется вниз. По мере прогорания требуется подача воздуха под слой золы, поэтому такая конструкция требует специальных решений для доставки кислорода в зону горения. Простота этой печи и эффективность её работы способствовала появлению множества вариантов, доступных для повторения в домашних условиях. Причём материалом для изготовления такого отопительного агрегата может выступать как обычная металлическая бочка, так и бытовой газовый баллон. Хотелось бы особо выделить известную в Сети конструкцию «долгоиграющей» буржуйки под названием Бубафоня - модификацию литовского котла «Stropuva», чрезвычайно популярную у домашних умельцев.

В котлах «Stropuva» длительный режим работы возможен благодаря горению верхнего слоя топлива

4. Печи, работающие в режиме газогенераторного или пиролизного сжигания топлива. Дрова горят при высокой температуре и недостатке кислорода, что способствует выделению большого количества горючих газов. Летучие соединения, полученные в результате так называемой сухой перегонки, дожигают в отдельной камере, куда подают вторичную порцию воздуха. Эта схема является самой сложной в конструктивном отношении, но по части эффективности и удобства эксплуатации ей нет равных.

Пиролизный котёл представляет собой довольно сложную конструкцию, поэтому его изготовление в домашних условиях сопряжено с наибольшими трудностями

Если говорить о других особенностях печей длительного горения, то они бывают квадратными или круглыми, а изготавливаться могут как из металла, так и из кирпича.

Высокая температура газов при пиролизном сжигании требует обязательной футеровки рабочей зоны, которую выполняют при помощи огнеупорного кирпича или защитных обмазок.

При выборе схемы и конструкции печи длительного горения необходимо учитывать не только преимущества и эффективность существующих вариантов, но и возможность повторения той или иной конструкции в домашних условиях. Например, изготовление булерьяна или печи Бутакова нельзя представить без использования мощного трубогибочного станка. Ввиду сложной конфигурации оборудования потребуется немалый опыт сварочных работ и дополнительные затраты на покупку толстой листовой стали и труб большого диаметра. Строительство пиролизного котла, кроме финансовых вложений и мастерства сварщика, предъявляет требования к точности расчётов и знаниям всех нюансов сухой перегонки дров. Что же касается агрегатов верхнего горения, то именно они являются идеальным вариантом в качестве первой конструкции, изготовленной своими руками. Во-первых, не потребуется практически никаких затрат, а во-вторых, устройство типа «Stropuva» или Бубафони простит все просчёты и несовершенство сварных швов. Её конструкция настолько работоспособна, что не даст разочароваться в своих силах даже начинающему домашнему мастеру.

Устройство и принцип действия печи верхнего горения

Твердотопливный агрегат долгого действия с верхним горящим слоем можно изготовить из железной бочки из-под ГСМ, газового баллона или стальных труб большого диаметра. Толщина стенок корпуса должна быть не меньше 4–5 мм, иначе они могут прогореть вследствие высокой температуры. Высота отопительного прибора должна составлять не менее 1 м, поскольку от количества топлива зависит длительность его работы. Тем не менее, не надо стараться соорудить слишком высокий агрегат. Во-первых, его будет неудобно загружать, а во-вторых, слишком толстый слой дров или опилок может снизить тягу настолько, что горение попросту прекратится.

Условно вертикальную печь можно разделить на три рабочих пространства:

• загрузочная камера - часть корпуса, в которую закладывается топливо. Во время работы высота загрузки уменьшается по мере прогорания брикетов, дров или стружки;
• зона горения или рабочая зона представляет собой самый высокотемпературный участок. В этом слое горючего материала происходят окисляющие реакции с выделением большого количества тепла;
• зона отвода горючих газов - пространство с высокой температурой, в котором происходит теплообмен и дожиг продуктов сгорания.

Представленная ниже принципиальная схема котла длительного горения позволяет получить полное представление о его конструкции и принципе действия.

Схема котла длительного горения с вертикальной загрузкой

Для того чтобы ограничить зону горения применяется распределитель воздуха. Это устройство представляет собой плоский металлический круг толщиной 5–6 мм, по центру которого выполнено отверстие для подвода кислорода в рабочую зону. Подача воздуха осуществляется по длинной стальной трубе, выведенной через верхнюю крышку отопительного агрегата. Беспрепятственное движение воздухораспределительного устройства обеспечивается за счёт разности диаметра металлического блина и корпуса агрегата, а высота горящего слоя зависит от ширины крыльчатки. Поскольку последняя определяет воздушный зазор между топливом и поршнем, от её параметров зависит, как быстро будет прогорать топливо.

Распределитель воздуха самодельного котла

Экспериментальным путём установлено, что высота лопастей воздухораспределителя не должна превышать 50 мм, иначе скорость сгорания топлива будет увеличена, а это приведёт к необходимости более частых закладок горючего материала.

Диаметр воздушного канала должен быть не менее 60 мм, в то время как размер отверстия распределителя более 20 мм считается излишним - перенасыщение кислородом увеличивает интенсивность горения, что для агрегата этого типа является недопустимым.

Чаще всего труба распределителя изготавливается с открытым краем, благодаря чему в качестве окислителя используется атмосферный воздух. Место, где воздуховод входит в верхний люк, не герметизируют - свободный доступ кислорода к надпоршневому пространству даёт возможность сгорать летучим углеводородным соединениям. Существует и вариант, когда воздух в зону горения проходит из верхней камеры, где он предварительно подогревается. Такая конструкция повышает производительность отопительного прибора и делает его работу более стабильной. Количество кислорода регулируют специальной заслонкой, установленной в окне подачи воздуха.

Для отвода продуктов сгорания верхнюю часть котла оборудуют дымовым каналом с небольшим горизонтальным участком. Как правило, 50–60 см прямой трубы достаточно для того, чтобы ослабить тягу. Несмотря на то, что в печах этого типа полнота сгорания топлива достигает 90–95%, периодически требуется удалять пепел и золу, которые скапливаются на дне установки. Для этого в нижней части корпуса делают окно и устанавливают герметичную дверцу.

Для подключения печи длительного горения к жидкостной системе отопления, агрегат оборудуют теплообменным контуром или водяной рубашкой.

Чертежи и схемы

Несомненным достоинством представленной выше конструкции «буржуйки» долгого горения является нетребовательность к размерам. Как правило, для правильной работы печи достаточно знания принципов её работы и соблюдения основных пропорций. Тем не менее, представляем вашему вниманию чертежи и схемы действующих конструкций, изготовленных и испытанных в реальных условиях.

Чертёж печи с вертикальной загрузкой

Чертёж котла длительного горения

Схема печи длительного горения с открытым воздушным каналом

Чертёж котла

Необходимые материалы и инструмент

Прежде чем приступать к постройке печи длительного горения, подготовьте такие материалы:

• двухсотлитровая бочка из-под ГСМ. Желательно выбирать ёмкость с толстыми стенками, без повреждений и сильно проржавевших участков. В качестве корпуса можно использовать трубу подходящего диаметра или баллон из-под пропана (бытовой на 50 л или автомобильный на 80–100 л). Кроме того, печку можно изготовить из листовой стали толщиной не менее 3 мм;
• металлическая труба диаметром не менее 60 мм - для обустройства воздушного канала;
• стальная труба диаметром 100 мм - для изготовления дымохода;
• стальной швеллер или уголок с полкой 50–60 мм;
• лист металла толщиной 5–6 мм размерами чуть больше диаметра корпуса - для изготовления распределителя воздуха;
• стальной лист толщиной не менее 3 мм, который потребуется, чтобы сделать крышку;
• петли для нижней дверцы.

Что касается инструментов, то они найдутся у любого уважающего себя домашнего мастера:

• сварочный инвертор или трансформатор;
• угловая шлифовальная машина (по-народному «болгарка»);
• зачистной и отрезной круг для УШМ;
• электрическая дрель;
• набор свёрл для работ по металлу;
• молоток;
• наковальня;
• мерительный и разметочный инструмент.

Если конструкция отопительного агрегата предусматривает обустройство водяного контура, то дополнительно требуется запастись листовой сталью и двумя резьбовыми патрубками для врезки котла в гидравлическую отопительную систему.

Пошаговая инструкция по изготовлению печи длительного горения своими руками

1. Для изготовления корпуса печки используют болгарку, которой аккуратно срезают верх металлической бочки. Разумеется, в случае использования ёмкости толщиной более 3 мм применение газового резака будет более оправдано. Ещё раз напоминаем о том, что работу надо сделать аккуратно - из срезанной части в дальнейшем будет изготовлена крышка печи. Если в качестве корпуса используется труба, то к ней необходимо приварить днище, вырезанное из листового металла толщиной 5–6 мм.

Срезая крышку, помните, что этот элемент понадобится в дальнейшем

2. В нижней части к корпусу при помощи сварочного аппарата монтируют четыре ножки из швеллера или уголка. Отметим, что если корпус будет изготавливаться из металла и иметь прямоугольную форму, то можно обойтись и без дополнительных опор.

Один из вариантов обустройства опорных ножек

3. При помощи всё той же болгарки или автогена из листовой стали толщиной 5–6 мм вырезают распределитель воздуха - круг, который сможет входить в бочку с небольшим зазором. Края металлического блина необходимо тщательно зачистить, чтобы предотвратить возможность задевания за стенки печи.

4. По центру воздухораспределительного устройства прорезают отверстие диаметром 20 мм и приваривают трубу для подачи воздуха в зону горения.

Лопасти воздухораспределительного устройства крепят на одинаковом расстоянии

5. С обратной стороны плоского поршня приваривают четыре отрезка швеллера или уголка, равномерно расположив их по кругу. Заметим, что лопасти не должны выступать за пределы воздухораспределителя. В дальнейшем, благодаря этим элементам, между металлическим блином и дровами будет находиться воздушный зазор, необходимый для горения топлива.

В итоге воздухораспределительное устройство должно выглядеть так

6. Из отрезанной ранее верхушки бочки изготавливают крышку. Для этого с внешней стороны по всему контуру приваривают металлическую полосу так, чтобы её диаметр позволял свободно установить верх печки на корпус.

Изготовление крышки

7. В крышке прорезают отверстие, на 3–5 мм больше диаметра трубы воздуховода. Кроме того, на её верх приваривают две ручки из полосок металла. С их помощью будет проще открывать люк для загрузки топлива.

8. В нижней части корпуса вырезают люк для чистки печи. Постарайтесь проделать эту часть работы при помощи болгарки с установленным тонким кругом. Так будет обеспечено более точное прилегание дверцы к корпусу. По периметру люка приваривают тонкую металлическую полосу, чтобы устранить образовавшуюся щель. Затем приваривают петли, устанавливают конструкцию на корпус и монтируют задвижку.

9. С другой стороны печи, на расстоянии 50–100 мм от её верхнего среза, врезают дымоотводный патрубок. В его качестве используют кусок стальной трубы, в которую с небольшим натягом будет входить дымоход.

Монтаж дымоотводящего патрубка

Лучше использовать дымоход разборной конструкции, состоящий из нескольких участков - в процессе эксплуатации его будет легче чистить.

На этом изготовление твердотопливного агрегата вертикального типа можно считать завершённым. Остаётся установить печь на место и присоединить дымовую трубу.

Печь длительного горения: окончательный вариант

Как правильно загружать топливо и эксплуатировать агрегат

Агрегат длительного горения отличается от традиционной печи увеличенным объёмом загрузки и ограничением доступа кислорода в рабочую зону. От количества загруженного топлива зависит время работы котла, поэтому дрова укладывают максимально плотно, не оставляя больших зазоров между поленьями. Если же в качестве топлива используют такие материалы, как торф, мелкий уголь, стружка, опилки или паллеты, то их насыпают до уровня дымового канала, не утрамбовывая. Необходимое уплотнение горючего обеспечит тяжёлый металлический поршень.

Загрузку топлива выполняют в следующем порядке:

• с агрегата снимают верхнюю крышку;
• вынимают воздухораспределительное устройство;
• производят загрузку печи до уровня дымохода;
• сбрызгивают верхний слой горючего материала жидкостью для розжига;
• устанавливают регулятор воздуха;
• возвращают на место крышку;
• внутрь воздушного канала бросают клочок ветоши, смоченной в горючей жидкости.

Устойчивое горение сопровождается дымом, равномерно выходящим из трубы. По мере сгорания дров труба воздуховода опускается вниз. По ней можно судить об оставшемся времени работы твердотопливного агрегата.

Разжигать печь лучше всего при помощи ветоши, смоченной горючей жидкостью

Во время эксплуатации на дне бочки скапливается пепел и зола. Надо сказать, что на процесс горения их количество не оказывает никакого влияния. Тем не менее, продукты сгорания топлива периодически надо удалять, поскольку они уменьшают толщину слоя закладки. Для этого открывают нижнюю дверцу и выгребают золу при помощи обычного металлического совка.

Удаляя золу, оставьте слой толщиной 10–20 мм на дне печи. Особого влияния на количество дров это не окажет, однако, создаст отличную теплоизолирующую подушку, которая будет защищать днище агрегата от прогорания.

Видео: Работа печи длительного горения, изготовленной из бочки

Рассмотренная конструкция обладает всеми достоинствами печей длительного горения, однако, специфика использования этого отопительного агрегата может превратить преимущества в недостатки. Например, если в отапливаемом помещении необходимо поработать час или два, то лучше использовать обычную буржуйку - она и тепло даст сразу же после возгорания дров, и прогорит топливо как раз к моменту вашего ухода. Если же потребуется обогревать помещение целый день, то более подходящей конструкции просто не найти. В отдельных случаях можно установить и два отопительных агрегата, подключив их к одному дымоходу. Благо, места при этом потребуется совсем немного.

Сегодня газовое отопительное оборудование является наиболее востребованным, но отправлять твердотопливные котлы и печи на свалку истории, пожалуй, пока рановато. Во многих регионах дрова обходятся гораздо дешевле газа, а кое-где они вообще являются единственным доступным топливом, так что работающие на таких энергоресурсах теплогенераторы все ещё нужны. Более того, это оборудование постоянно развивается и совершенствуется, избавляясь от многих своих недостатков. Пытаясь справиться с главнейшим из них - необходимостью часто подбрасывать топливо, — инженеры создали целое направление, которое принято обозначать термином «теплогенераторы длительного горения». О том, как своими руками сделать печь длительного горения, и пойдёт речь в нашей статье.

Те, кому приходилось топить дровами или углем обычную металлическую печь, хорошо знают, что расслабиться такой агрегат не позволяет - топливо приходится подкладывать в среднем каждые 4 часа.

Такое положение дел не могло оставить разработчиков равнодушными и многие из них задумались над созданием «долгоиграющих» печей. Логика подсказывала, что в первую очередь нужно увеличить ёмкость топочной камеры. Но одного этого явно было недостаточно: при обычном горении даже самая большая порция топлива всё равно израсходуется достаточно быстро, просто при этом мы получим избыточную мощность, и львиная доля выработанного тепла вылетит в трубу.

Устройство печи длительного горения

Необходимо было найти новый способ сжигания. Было предложено и реализовано несколько вариантов, а то, что получилось, так и назвали - печи длительного (ещё говорят - долгого) горения. Некоторые из них способны работать без перезаправки до нескольких суток. Правда, для этого пришлось отказаться от полной автономности: такие печки нуждаются в электроснабжении.

Разновидности теплогенераторов длительного горения

Итак, печь или котёл с долгим горением легко можно узнать по огромной топке: вместо обычных 50 л её объем может составлять 100, 150, а у некоторых гигантов - даже более 200 л. А по принципу действия такие установки делятся на несколько групп.

Печи с верхним горением

Конвекционные потоки увлекают пламя вверх, поэтому при розжиге сверху топливо горит дольше. Этот простой принцип лежит в основе работы печей с верхним горением. Чтобы сделать перемещение пламени ещё более постепенным, воздух подают ограниченно и прямо в зону горения.

Модель с верхним горением

Недостатки

Изготовить полноценную печь с верхним горением в домашних условиях невозможно, но народные умельцы разработали несколько упрощённых разновидностей с неплохими показателями. Самая популярная из них - так называемая печь Бубафоня (названа по имени разработчика - Афанасия Бубякина).

Пиролизные печи

Принцип действия этих теплогенераторов основан на способности органического топлива «таять» под воздействием высокой температуры, постепенно превращаясь в газовую смесь. Её состав достаточно разнообразен - от метана до азота, и почти все компоненты являются горючими. По-русски процесс «таяния» древесины или угля называют «газогенерацией», на греческий манер - пиролизом. Чтобы топливо не вспыхнуло, доступ воздуха в камеру, где оно разлагается, ограничивают. Сжигание же пиролизного газа происходит в соседней камере, куда воздух подаётся в достаточном количестве.

Пиролизная печь - замечательное изобретение. Она не только долго работает без участия пользователя, но ещё и является экономичной (за счёт полного сгорания топлива КПД достигает 85%), экологичной (второе название - бездымная печь) и крайне удобной в эксплуатации: это фактически газовая печь со встроенной газогенераторной установкой. Но изготовить её самостоятельно невозможно. Самый сложный узел - система подачи воздуха, которая должна управляться хитроумной электроникой.

С принудительной подачей воздуха

Создатели этого отопителя решили подойти к делу с другой стороны: нельзя ли оставить в печи все как есть, но научиться по необходимости тушить её и разжигать без помощи владельца? Действительно, если бы такую идею удалось реализовать, топливо не сгорало бы в топке сразу, поскольку печь работала бы короткими циклами. Потушить твердотопливную печь достаточно просто - нужно только перекрыть подачу в неё воздуха.

Схема печи с принудительной подачей воздуха

А вот как её разжечь без участия пользователя? Тяга в дымоходе отсутствует и если просто открыть заслонку, пламя не разгорится. Выход один - установить вентилятор, который и будет раздувать огонь. С его же помощью можно регулировать интенсивность горения, то есть мощность печи.

Для самостоятельного изготовления этот вариант наиболее доступен. Он представляет собой классическую твердотопливную печь, оснащённую воздуховодом и недорогой системой автоматики. Созданием такого теплогенератора мы и займёмся.

Обратите внимание! Некоторые производители широко рекламируют энергонезависимые печи длительного горения, которые на поверку оказываются обычными «буржуйками». Хитрость состоит в следующем: отопитель предлагают эксплуатировать не в режиме пламенного горения, а в режиме тления, для чего просто нужно прикрыть заслонки поддувала и дымохода.

Действительно, закладка топлива при этом будет гореть несколько дольше, но у такого режима эксплуатации есть целый ряд недостатков:

Тем не менее такие печи являются довольно востребованными. Они незаменимы в полевых условиях, например, в экспедиции или на передвижном лесозаготовительном пункте, где электроснабжение отсутствует. Будучи способными работать на одной закладке топлива около 8 часов, пусть даже с небольшим КПД, они позволяют бригаде выспаться.

Описание конструкции и принцип работы

По своему устройству печь длительного горения с принудительной подачей воздуха очень похожа на печь обычную, но имеется ряд принципиальных отличий:

Обратите внимание! В продаже имеются наборы автоматики внешне похожие на продукцию KG Elektronik, но имеющие китайское происхождение. Их надёжность и долговечность оставляют желать лучшего.

Блок управления и вентилятор

Принцип действия данной печи позволяет без снижения характеристик отбирать теплоту не только воздухом, но и жидкостным теплоносителем - водой или антифризом. Таким образом, если агрегат оснастить теплообменником, то его можно будет подключить к радиаторной системе отопления. Рекомендуемая ёмкость теплообменника - 50 л. Основной его объём будет располагаться над топкой, а небольшая часть охватит её в виде водяной рубашки.

При наличии теплообменника термодатчик устанавливается на его стенке. При остывании теплоносителя он даст команду контроллеру запустить вентилятор и котёл разгорится. Как только температура рабочей среды достигнет установленного пользователем максимума, тот же термодатчик заставит контроллер выключить вентилятор. Гравитационная заслонка опустится и печь потухнет.

Расчёт параметров

Расчёт твердотопливного отопительного прибора имеет целью определить две величины: объем топки, с помощью которого можно будет обеспечить требуемую мощность, и размеры поперечного сечения дымохода. Рассмотрим обе части расчёта детально и в привязке к выбранной нами печи.

Объём топки и мощность отопительной печи

Оценить приблизительно производительность твердотопливной печи по теплу достаточно просто. Предположим, объем её топки составляет Vт = 50 л.

Объем помещающихся в неё дров рассчитаем по формуле: Vд = Vт * Кз .

Где Кз - коэффициент заполнения топки, обычно принимают Кз = 0,63.

Следовательно, Vд = 50 * 0,63 = 31,5 л.

Следующим шагом определяют массу дров. Для этого нужно знать их плотность - она зависит от разновидности древесины:

Массу дров вычислим по формуле: М = Vд * р.

Где р - плотность древесины.

Если расчёт выполняется, к примеру, под дубовые дрова, то М = 0,0315 * 650 = 20,5 кг.

Количество тепловой энергии, которое получится при сжигании этой массы дров, вычислим по формуле: Q = М * 0,8 * Т * КПД.

Где 0,8 - данное число показывает, какая часть топлива сгорает полностью (80%);

Т - удельная теплотворная способность топлива, МДж/кг:

КПД - КПД печи: для рассматриваемого здесь агрегата КПД можно принять равным 75%.

Тогда: Q = 20.5 * 0.8 * 20 * 0.75 = 246 МДж.

Для определения мощности отопителя воспользуемся формулой: W = Q / t.

Где t - время горения одной топливной закладки, с. В обычном режиме такая масса дров будет гореть чуть дольше 2 часов, следовательно, принимаем t = 8200 с.

Тогда W = 246 * 1 000 000 / 8200 = 30 000 Вт = 30 кВт.

Но такой расчёт применим к традиционным печам, в которых топливо сжигается обычным способом. В теплогенераторах длительного горения режим несколько иной, да и время сгорания топлива может меняться, поэтому приведённая здесь методика зачастую даёт большую погрешность.

Для более точной оценки следует, если есть такая возможность, воспользоваться опытными данными. Так, по свидетельству пользователей, занимавшихся изготовлением печей с принудительной подачей воздуха, при объёме топки в пределах 100л с каждого литра удается снять примерно 0,205 кВт.

Печь, которую в данной статье предлагается сделать своими руками, будет иметь топку объемом 112 л. Тогда ее мощность составит примерно 112 * 0,205 = 23 кВт. Полезный объём составит примерно 70–80 л.

Учитывая, что средняя длина полена составляет примерно 40 см, длину топки примем равной 46 см. Тогда ее ширину и высоту можно принять равными, соответственно, 36 см и 25 см.

При таких размерах печь будет весить около 150 кг.

Время работы без перезаправки топлива составляет 10 – 12 часов для древесины и около 24 часов для угля.

Определение размеров поперечного сечения дымохода

Требуемая площадь сечения дымохода зависит от мощности подключённого к нему теплогенератора. Соотношение этих величин приведено в СНиПе, посвящённом организации систем отопления, вентиляции и кондиционирования:

В случае подключения теплогенератора к круглой стальной трубе площадь её сечения должна быть такой же, как у прямоугольных дымоходов, перечисленных в СНиПе. Следовательно, для нашей печи с её мощностью в 23 кВт минимальная площадь сечения круглого дымохода равна 27 х 27 = 729 кв. см, то есть его диаметр должен быть не менее 30,5 см.

Материалы и инструменты

Для изготовления печи длительного горения потребуется стальной прокат. Идеальный вариант - выполнить заготовки из жаропрочной стали с добавками молибдена и хрома. В качестве примера можно привести марки 12Х1МФ и 12ХМ. Но следует быть готовым к тому, что данный материал обходится достаточно дорого.

Если удорожание самодельной «долгоиграющей» печи в ваши планы не входит, используйте обычную конструкционную сталь. Стоит она намного дешевле легированной, только нужно правильно подобрать марку. Наиболее долговечными самодельные теплогенераторы получаются из марки Сталь 20 (выдерживают 15-летнюю эксплуатацию). Но можно использовать и другие низкоуглеродистые марки - Сталь 10, Ст.3 и пр. Марки с более высоким содержанием углерода - от марки «Сталь 35» и выше - при воздействии высокой температуры подвергаются закалке. Вследствие этого они становятся хрупкими, поэтому для изготовления печи не годятся.

С материалами всё понятно, теперь рассмотрим конкретные разновидности проката, которые нам потребуются:

Кроме того, потребуются такие материалы и изделия:

Конструкция будет сварной, поэтому домашнему умельцу следует вооружиться сварочным аппаратом. Можно использовать электроды марок МР-3С или АНО-21. Также понадобятся болгарка и дрель с набором свёрл по металлу. Всё остальное - инструменты для обычной слесарной работы да рулетка с карандашом.

Подготовительные работы

Стальной прокат нужно разрезать на заготовки. Конечно, сделать это можно и своими силами - при помощи болгарки, но более рациональный способ - заказать раскрой в какой-нибудь мастерской, оборудованной гильотинными ножницами и газовым резаком. Работа будет выполнена быстрее и качественнее. Да и обойдётся она ненамного дороже ручной резки, ведь диски для болгарки тоже стоят денег.

Чертёж: фронтальный и боковой разрезы печи

Чертёж самодельной печи

Стальные листы нужно разрезать на детали, перечень которых отображён в таблице.

Таблица: количество и размеры стальных листов

Также необходимо изготовить патрубки из труб и детали колосниковой решётки из уголков.

Ясно, что при весе в 150 кг перемещать печь в готовом виде будет затруднительно. Поэтому собирать её следует прямо на том месте, которое предназначено для установки. Его также необходимо подготовить:

На полу со стороны топочной дверцы настилается базальтовая или асбестовая подкладка, а поверх неё - стальной лист толщиной не менее 1,5 мм. Размеры этого несгораемого покрытия подбираются таким образом, чтобы пол был им защищён в радиусе 1,2 м от оси топочной дверцы.

Пошаговая инструкция с фото

Изготовление топки

На начальном этапе все детали - они вырезаны из листа толщиной 4 мм - прихватываются точечной сваркой. К днищу приваривают боковые стенки, затем свод (он же является днищем теплообменника) и обрамления проёмов дверок. То что должно получиться - изображено на рисунке. Как видно, днище несколько выходит за стенки топки. Передняя его часть одновременно является нижним обрамлением проёма зольной камеры.

После сборки конструкции все стыки заваривают сплошным швом. Затем топка проверяется на герметичность.

Топка в сборе

Теплообменник с водяной рубашкой

Наружные стенки теплообменника выполнены из листовой стали толщиной 3 мм. Толщина водяной рубашки, охватывающей топку, составляет 20 мм. Её объем ограничивается отрезками полосы, которые приварены к топке и имеют выпуск в 20 мм - на толщину теплоизоляции. К ним впоследствии будет прикручиваться обшивка. Дно рубашки располагается на уровне колосниковой решётки.

Процесс сборки водяной рубашки

Водяная рубашка упрочнена короткими отрезками прута, которые называются клипсами. Они располагаются в шахматном порядке. Сначала клипсы приваривают встык к топке, затем монтируют наружную стенку с предварительно проделанными под них отверстиями. После этого каждую клипсу приваривают снаружи к внешней стенке сплошным швом.

Клипсы привариваются в шахматном порядке

На расстоянии в 50–100 мм от переднего края можно установить клипсы, изготовленные из стальной полосы: здесь они доступны для сварки, поэтому их можно приварить к обеим стенкам, не проделывая отверстий во внешней.

Все места соединений элементов водяной рубашки должны быть герметично заварены.

Жаровые трубы внутри теплообменника

Эти элементы устанавливаются в отверстия, проделанные в передней и задней стенках. К передней стенке они слегка расходятся, образуя подобие веера. С торца каждую трубу следует проварить сплошным швом.

Жаровые трубы расходятся веером

Изготовление колосниковой решётки и дверок

«Прутья» решётки выполняются из уголка 50х4 мм. Важно расположить их именно так, как показано на рисунке - углом вниз. При таком исполнении решётка становится обтекаемой для поступающего снизу воздуха и распределяет его более равномерно.

Чертёж колосниковой решетки

Дверцы представляют собой вырезанные из листа прямоугольники, к внутренней поверхности которых приваривается в два ряда полоса. Между этими рядами образуется паз, в который укладывается уплотнитель - асбестовый шнур. Дверцы оснащаются ручками и петлями заводского изготовления.

Установка воздуховода и патрубков

Воздуховод, выполненный из прямоугольной трубы сечением 60х40 мм, монтируется согласно чертежу. Он должен быть снабжён фланцем, посредством которого будет присоединяться вентилятор. Вход воздуховода в зольную камеру выполнен в задней стенке.

Печь с установленными патрубками

Для подключения печи к системе отопления в стенки теплообменника врезаются патрубки из трубы диаметром 50 мм.

Также необходимо установить патрубок дымоудаления.

Монтаж кронштейнов и утеплителя

Кронштейны - это детали, к которым будет прикручиваться обшивка. Они привариваются к внутренним элементам печи, как показано на рисунке.

Монтаж теплоизоляционного материала

Теперь теплообменник с водяной рубашкой нужно обложить сбоку и сверху базальтовой ватой, связав её асбестовым шнуром.

Обратите внимание! Применение стекловаты вместо базальтовой не допускается, так как она плавится уже при 400 градусах.

Обшивка и установка дверок

Тут особо комментировать нечего: декоративные панели прикручиваются к кронштейнам винтами, дверцы навешиваются на петли. После этого их (дверки) следует окрасить термостойкой эмалью. Не забудьте снять с декоративных панелей защитную плёнку.

Так выглядит готовое изделие

Монтаж комплекта автоматики

Вентилятор следует прикрутить к фланцу воздуховода, температурный сенсор закладывается под базальтовую вату у задней стенки теплообменника. Модуль управления с контроллером удобно разместить на верхней крышке.

Эксплуатация и обслуживание печи

Печь длительного горения с принудительной подачей воздуха предельно проста в использовании:

Дальнейшее происходит в уже описанном порядке: контроллер при помощи вентилятора попеременно то тушит печь, то снова её активирует.

Время от времени печь и дымоход следует очищать от золы и сажи.

Модернизация самодельной печи

Пользователю доступны несколько усовершенствований:

Также в теплообменник можно врезать гильзу для установки обычного термометра - это на случай отключения электричества, без которого электронный термодатчик, да и отображающий температуру дисплей, окажутся неработоспособными.

Видео: как сделать печь долгого горения из кирпича своими руками

При нынешнем уровне развития технологий владельцу твердотопливной печи вовсе не обязательно вскакивать среди ночи и бежать в поленницу за очередной вязанкой дров. Придуманы агрегаты, способные работать без участия пользователя по нескольку суток. Некоторые из них могут быть изготовлены только в заводских условиях, но есть и такие, которые даже малоопытный мастер без особого труда сможет воспроизвести в домашних условиях. Одну из таких моделей - печь длительного горения с принудительной подачей воздуха - мы рассмотрели в данной статье. Приведённая инструкция с чертежами и фотографиями поможет осуществить все работы по изготовлению отопителя без ошибок.