Виды печей длительного горения с камерой догорания

Pixabay

Виды и конструкции печей для дома на дровах длительного горения

Эти отопительные приборы, в отличии от обычных печей, сжигают топливо очень медленно. Дрова просто тлеют, а не горят. Достигается такой эффект путем регулирования воздушного потока. Для достижения этого, конструкцией предусмотрена полная герметизация камеры сгорания. Воздух в нее нагнетается принудительно в необходимом количестве. Кроме того, в топку закладывается большое количество дров, а горят они сверху вниз. Все это обеспечивает очень длительное горение, что существенно экономит топливо, а КПД таких печей достигает 80%.

Пиролиз

Термическое разложение активируется в ходе химической реакции из-за воздействия высокой температуры. Результатом является распад субстанции или вещества. Процедура необходима для вырабатывания тепловой энергии, которая разбивает молекулярные связи и позволяет получить новые соединения. Основная функция – добыча ценного топлива и химикатов.

Для чего нужен пиролиз:

  • Получение нефтехимической продукции – этилена и пропилена.
  • Древесный крекинг позволяет произвести ценное горючее, используемое для активации химических процессов.
  • Уничтожение биологического мусора.
  • Отопление помещения.

Можно достаточно долго перечислять способы использования данной методики сжигания. Приступим к непосредственному обсуждению отопительного прибора и объясним принцип работы и действия пиролизной печи.

 Как работают отопительные твердотопливные приборы

Любые отопительные устройства, работающие на дровах или угле, обогревают дом несколькими способами:

  • непосредственный нагрев;
  • режим теплоаккумулятора;
  • нагрев теплоносителя (вода или воздух).
 Как работают отопительные твердотопливные приборы

Железные и чугунные печи – это современные буржуйки

Непосредственный нагрев – это излучение тепла корпусом печи, камина или другого устройства. Чем сильней нагрет корпус, тем больше тепла прибор отдаст для нагрева дома или комнаты. Как только огонь в топке погаснет, корпус прибора начнет остывать, что приведет к постепенному снижению температуры в доме или комнате. Чтобы снизить перепады температур, необходим теплоаккумулятор – устройство или конструкция, которая примет тепло от огня и будет отдавать его в течение долгого времени. Поэтому печь-камин длительного горения для дачи обязательно оснащают теплоаккумулятором.

Груба будет греть дом и после окончания топки

 Как работают отопительные твердотопливные приборы

Существует общее правило для всех теплоаккумуляторов – чем выше их масса и меньше площадь излучаемой поверхности, тем дольше они будут греть. Снизить неравномерность распределения тепла по дому можно с помощью системы отопления и теплоносителя. Однако и в таких системах необходимо либо постоянно подкидывать дрова или уголь, либо использовать теплоаккумулятор. В системах водяного отопления роль теплоаккумулятора играет хорошо утепленный герметичный бак, заполненный горячей водой. В системах воздушного отопления роль теплоаккумулятора играет массивная кирпичная конструкция, в которой параллельно идут дымоходы и воздушные каналы.

Калориферный обогреватель Булерьян для воздушного отопления

Как сгорают дрова в топке

 Как работают отопительные твердотопливные приборы

Процесс горения одинаков в любых каминах и печах – сильно нагретая древесина (400 градусов и больше) выделяет пиролизные газы, которые и сгорают в топке. Вне зависимости от способа передачи тепла, существует правило, которое сложно, но можно обойти. Время горения дров, при нормальном количестве подаваемого к ним воздуха, составляет 1–1,5 часа, угля 1,5–3 часа. Существуют 4 способа, увеличивающих это время:

  • снижение количества подаваемого воздуха;
  • пиролиз;
  • верхнее горение;
  • автоматическое добавление топлива.

Огонь в русской печи

 Как работают отопительные твердотопливные приборы

Снижение количества воздуха не только продлевает время топки, но и резко снижает эффективность сгорания дров. Внутренняя поверхность топки и дымохода покрывается слоем сажи, который снижает эффективность отбора тепла, в результате чего падает КПД. Пиролиз увеличивает время горения топлива в 2–3 раза, но этот процесс протекает лишь в специально оборудованных печах. Одним из условий пиролиза является отсутствие притока воздуха в топку, благодаря чему и происходит распад древесины на неорганические остатки и горючий газ. Этот газ сжигают в соседней камере, что обеспечивает нагрев топки до необходимой температуры.

Так горит пиролизный газ в котле

  • влажности дров (максимум 15 %);
  • тяге (высота дымохода над котлом 4 метра и больше);
  • температуре возвращающегося теплоносителя (минимум 56 градусов).
 Как работают отопительные твердотопливные приборы

Устройство котла Стропува

Виды и разновидности

Печь-камин длительного горения может быть только закрытого типа, ведь только при наличии дверки (еще и герметичной дверки) существует возможность регулировать подачу кислорода, что необходимо для перевода агрегата в режим длительного горения. Специально спроектированные печи-камины отличаются от обычных отопительных геометрией топки: она шире, окошко обычно имеет горизонтальную ориентацию (хотя имеются и вертикальные модели). Печная дверка делается обычно почти во всю ширину фасада, что дает возможность любоваться языками пламени.

Виды и разновидности
Виды и разновидности
Виды и разновидности
Виды и разновидности
Виды и разновидности

По конструкции печи-камины бывают пристенными (линейными) и угловыми. Пристенные имеют ровную заднюю стенку, устанавливаются на расстоянии не менее 2 метров от угла. Угловые специально разработаны так, чтобы устанавливаться в угол. Но при их монтаже стены, к которым примыкает корпус, должны быть несгораемыми.

Виды и разновидности
Виды и разновидности
Виды и разновидности
Виды и разновидности
Виды и разновидности

Есть еще особая модель печей-каминов — трехсторонние. В них из металла сделана только задняя стенка, остальные три — из стекла. Такие варианты очень декоративны, за пламенем можно наблюдать не только напротив дверки, но и практически из любой точки помещений. Устанавливаться могут у стены, как обычные линейные (Неман, Волга, Ангара), есть угловые варианты (Амур и Лувр), но самые интересные — встраиваемые модели с тремя цельностеклянными стенками, под которые делают даже специальные перегородки (немецкой фирмы Hark).

Виды и разновидности
Виды и разновидности
Виды и разновидности
Виды и разновидности
Виды и разновидности

Если говорить о практической составляющей, то полезно если печь камин длительного горения для дачи имеет в верхней части конфорки, на которых можно греть/готовить пищу. В условиях дачи это очень полезная опция. Есть еще металлические камины с духовкой, но вот они вряд ли поддерживают режим длительного горения.

Виды и разновидности
Виды и разновидности
Виды и разновидности
Виды и разновидности
Виды и разновидности

Есть модели с теплообменником. Этот вариант печи-камина для дома постоянного проживания. К теплообменнику подключаются радиаторы и строится полная система водяного отопления. Просто вместо традиционного отопительного котла используется металлическая печь-камин с теплообменником. Вариант подходит для небольших зданий, так как очень мощных каминов такого типа не найти.

Виды и разновидности
Виды и разновидности
Виды и разновидности

Этапы процесса горения

Поступающее в помещение тепло появляется в результате сгорания древесины. Важно организовать процесс горения так, чтобы на каждом его этапе получить максимальную эффективность и безопасность. Сгорание происходит не мгновенно. Это достаточно продолжительный период, который можно разделить на два этапа.

Читайте также:  Монтаж пленочного теплого пола под линолеум

Розжиг

Дерево помещается в камеру сгорания и поджигается. Сначала идет разогрев древесины или пиролиз, в ходе которого выделяется горючий или пиролизный газ. Постепенно он загорается, еще больше разогревая топливный материал.

Горение

Температура дров, подогреваемых горящими пиролизными газами, увеличивается до отметки возгорания. Вся закладка воспламеняется и равномерно горит. 

Надо знать, что без достаточного поступления кислорода пиролизные газы очень быстро прогорают и выходят через дымоотвод. Чтобы горение было длительным и равномерным, необходимо поддерживать в топке оптимальную температуру, обеспечивать поступление кислорода, следить, чтобы пиролизный газ полностью выгорал. 

Принцип действия печей длительного горения

Устройство на отработанном масле

Важной особенностью такого агрегата является наличие двух камер, где отдельно сгорают масло и газы, образующиеся при сгорании отработки.

Жидкое топливо заливается в нижнюю камеру и горит при относительно невысокой температуре. Основной процесс происходит в верхнем отсеке: газовоздушная смесь сгорает при показателе в 800 градусов, что и обеспечивает нагрев воздуха в помещении.

Принцип действия печей длительного горения

Чтобы буржуйка работала эффективно, необходимо позаботиться о доступе кислорода в камеры сгорания. В нижнем резервуаре для этого служит отверстие для заправки масла. Оно оснащается заслонкой, которое позволяет регулировать подачу воздуха. В верхнюю же камеру кислород поступает через многочисленные отверстия в трубе, которая соединяет обе емкости.

Более подробно с конструктивными особенностями оборудования можно ознакомиться в статье «Печи на отработке своими руками».

Печь Бутакова

Устройство получило название в честь профессора, который и создал эту конструкцию. Внешне оно напоминает традиционные отопительные оборудования. Однако у этого агрегата есть существенные отличия: теплоотдача достигает 85%, а работает он на одной загрузке около 10 часов.

Более эффективным устройство Бутакова делает особое применение конвекции. Используя свои наблюдения, он расположил в печи трубы так, чтобы воздух в них нагревался максимально. В устройстве Бутакова все грамотно просчитано, что даже дверца играет определенную роль в повышении теплоотдачи. В результате получился агрегат, который быстро и равномерно прогревает воздух в помещении, при этом топливо расходуется очень экономно.

Принцип действия печей длительного горения

Еще одним фактором, повышающим эффективность работы устройства, является использование пиролиза. Этот процесс предусматривает сжигание газов, которые выделяются при сгорании любого твердого топлива. Профессор Бутаков добился большей эффективности пиролиза в печи. Кроме того, он позаботился и об удобстве обслуживания. В частности, профессор предусмотрел зольный ящик, который можно чистить даже во время работы печи.

Подробнее о том, как сделать отопительное оборудование профессора Бутакова своими руками, мы рассматривали в предыдущей статье.

Печь «Булерьян»

Особенностью этого отопительного устройства является его конструкция, которая предусматривает наличие нескольких труб, встроенных в корпус. Если оборудование обладает сравнительно небольшой мощностью, то конструкция делается цилиндрической. Мощный же агрегат, предназначенный для обогрева габаритного помещения, требует каплевидного корпуса. Трубы, проходящие через конструкцию, изогнуты в форме синусоиды. Крайние участки металлопрокатных изделий, длина которых составляет треть общей длины устройства, выступают наружу. Принцип конвекции печи «Булерьян» заключается в том, что снизу в трубу засасывается холодный воздух, который интенсивно нагревается внутри печи, а сверху выходит горячим. При достижении устройством рабочей температуры горения воздух нагревается до 120 градусов и больше.

За минуту такая печь способна перекачать от 4 до 6 кубов воздуха, потому даже самое просторное помещение она нагревает довольно быстро.

Принцип действия печей длительного горения

Внутри агрегата имеется три отсека. Нижний занимает примерно четверть высоты устройства. Эта часть сверху отделена чугунными колосниками либо стальной решеткой толщиной не меньше 4 мм.

Верхний отсек по высоте примерно равен нижнему. Он отделен куском металла с множеством отверстий, которые по площади составляют около 7% всего листа стали. В этой камере происходит горение газов, которые выделяются при термическом распаде твердого топлива. Для этого нужен воздух, поступающий в камеру через нижние отверстия. Полное сгорание газов происходит в трубе.

Рекомендуем прочитать статью о том, как сделать печь «Булерьян» самостоятельно.

Читайте также:  Выбор и установка расширительного бака для отопления открытого типа

Процесс изготовления твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и сборка

Сразу следует оговориться, что конструкции могут иметь как верхнюю камеру сжигания газов, так и нижнюю. В первом случае продукты сгорания попадают в рабочее отделение под воздействием природных сил, а во втором – при помощи дополнительного приспособления для нагнетания воздуха.

Чертежи конструкции для самостоятельного изготовления

Процесс изготовления твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и сборка

Так как котлы с наличием нижней камеры догорания сложны в изготовлении и требуют установки дополнительного оборудования при монтаже, рассматривать их не имеет особого смысла. Быстрее и экономнее сделать конструкцию с верхней камерой для сжигания газов.

Пример пошагового изготовления самодельного агрегата

Далее рассказывается, как самому сделать твердотопливный котел длительного горения, используя доступные материалы.

Процесс изготовления твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и сборка

Применяемые элементы

Для изготовления конструкции потребуются:

  • труба сечением 500 мм и длиной 1300 мм;
  • труба с диаметром 450 мм и длиной 1500 мм;
  • труба сечением 60 мм и протяженностью 1200 мм;
  • два кольца шириной 25 мм и диаметром 500 мм;
  • металлические уголки и куски швеллера;
  • лист металла;
  • асбестовое полотно;
  • петли и ручки.
Процесс изготовления твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и сборка

Корпус конструкции можно изготовить из такой трубы

Порядок сборки корпуса

В первую очередь трубы сечением 1500 и 1300 мм вкладываются друг в друга. Соединяются они с использованием кольца, изготовленного из уголка размером 25х25 мм. Из металлического листа вырезается окружность диаметром 450 мм и фиксируется к торцевой части трубы. Она выступает в качестве днища. В итоге должна получиться небольшая бочка.

Процесс изготовления твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и сборка

С нижней стороны конструкции вырезается отверстие в форме прямоугольника 15х10 см для дверцы зольника. К проему крепится створка при помощи петлей, а также устанавливается задвижка.

Для конструкции можно использовать обычный газовый баллон

Чуть выше проделывается прямоугольное отверстие для топливной камеры. Размеры могут быть определены самостоятельно. От правильно подобранных габаритов будет зависеть удобство загрузки дров или другого топлива. По той же технологии устанавливается дверка с задвижкой.

Процесс изготовления твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и сборка

В верхней части самодельной конструкции делается выпускной патрубок, с помощью которого отработанные газы будут поступать в дымоходную трубу. По бокам посредством сварки фиксируются патрубки, необходимые для подсоединения к отопительной системе строения. В них обязательно нарезается резьба.

Расположение патрубка для дымоходной трубы

Устройство воздушного распределителя

Процесс изготовления твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и сборка

Из куска жести вырезается окружность с поперечным сечением на 20-30 мм меньше, чем диаметр внутренней части котла. В центральной части проделывается круглое отверстие для воздухораспределительной трубы. Его диаметр должен составить 6 см. Непосредственно в отверстие вставляется труба и приваривается к основе.

Распределитель воздуха со стабилизатором

К нижней части металлического блина крепятся куски уголка. С другой стороны путем сварки фиксируется петля, которая необходима для перемещения конструкции вверх и вниз. Для настройки подачи воздуха непосредственно в камеру сгорания устраивается заслонка.

Процесс изготовления твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и сборка

Распределение воздуха при помощи приваренных уголков

Круг диаметром 500 мм, вырезанный из подходящего по размерам куска металла, вставляется в конструкцию. Верхний конец трубы заводится в отверстие, после чего верхняя крышка котла приваривается наглухо. К петле фиксируется трос, позволяющий опускать и поднимать распределитель.

Вид собранной конструкции

Процесс изготовления твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и сборка

Обратите внимание! Была представлена самая простая из всех схем твердотопливных котлов длительного горения. Своими руками собрать надежную конструкцию по ней не так сложно, особенно если есть опыт работы со сваркой и другими инструментами.

Как сделать БКП своими руками

Единственный секрет такой печи — герметичная дверца топки. Она может быть любой формы, но, как правило, её делают круглой или квадратной.

1. Из трубы диаметром 200–350 мм (стенка 2–4 мм) отрезаем кольцо шириной 50–100 мм. Выравниваем и зачищаем края. Этот элемент называется «воротник».

2. Из листа 3–4 мм вырезаем круг ровно по наружному диаметру воротника. Это будет дверца.

3. Исходя из размеров печи, подбираем диаметр канала подачи воздуха (воздушный канал — ВК). Условно можно разделить БКП бытового назначения на 2 категории — малые (0,13–0,18 куб. м) и средние (0,18–0,25 куб. м). Для малых достаточно будет диаметра 76 мм, для средних — 102 мм. Размер прямоугольных каналов вычисляется через площадь сечения S = Пr2.

4. ВК должен иметь регулировочную заслонку или шибер.

Заслонка:

  1. Вырезаем круглую заслонку (металл 2–3 мм), перекрывающую ход ВК с проушиной под диаметр резьбы болта (М10–12). Привариваем к ней напротив проушины стержень (ручку).
  2. К трубе ВК привариваем гайку параллельно ходу воздуха заподлицо с наружным краем.
  3. Устанавливаем заслонку на трубу ВК на болт через пружину и фиксируем контргайкой.

Процесс изготовления шибера более сложен, при этом по удобству и эффекту он не имеет преимуществ перед приведённой заслонкой. Его можно скопировать с заводского экземпляра.

5. Вырезаем в дверце отверстие под ВК.

Внимание! Отверстие дверцы не должно быть меньше диаметра ВК. Сам канал должен быть смещён вниз от центра и его нижний край должен располагаться в 20–30 мм от манжета дверцы.

6. Из полосы толщиной 2–3 мм и 20–30 мм шириной берём отрезок, равный длине окружности дверцы.

7. Привариваем полосу внакладку по окружности дверцы.

8. Изготавливаем петельное устройство. Для этого в четырёх отрезках полосы 60–70 мм высверливаем с краю по одному отверстию 6–8 мм. Надеваем их на ровный проволочный штырь 6–8 мм длиной 100–150 мм. Попарно привариваем полосы к дверце и манжету топки.

9. Изготавливаем запорное устройство. Этот элемент может быть произвольным — замок инвентарного ящика, натяжитель мотоциклетной цепи или любой из видов эксцентрика с ручкой. Удобно и надёжно применить подвижную резьбовую затяжку. Подойдёт замок с молочного бидона. Главная задача — обеспечить прижим дверцы к манжету топки.

10. В угол на дверце, образованный манжетой, на термостойкий герметик укладываем асбестовый шнур.

Читайте также:  Теплый пол на балконе: фото, видео, способы утепления лоджии

Такой люк можно установить в любую буржуйку или стальной бак, получится эффективная печь. Он должен располагаться в 100 мм от дна топки. То есть, между низом загрузочного люка и дном печи должно быть не менее 10 см.

Главное и важнейшее правило эксплуатации БКП: на дне топки всегда должен быть слой золы не менее 80 мм толщиной. Иначе дно будет прокаливаться и скоро прогорит.

Простой и удобный дымоход

Устройство горизонтального канала выхода отработанных газов не всегда удобно, особенно при обслуживании печи. Мы приведём способ, как оформить его в более простом и удобном виде:

  1. В задней части верхней стенки прорезаем круглое или прямоугольное отверстие размером меньше сечения трубы дымохода на 20–30 мм.
  2. Подбираем отрезок трубы, превышающий этот диаметр на 20–30 мм длиной 40–60 мм.
  3. Навариваем его на отверстие в отцентрованном положении.

Теперь в этот манжет можно установить любую трубу, а в пазуху (зазор, образованный разницей диаметров) следует засыпать и уплотнить сухую глину. Это даст надёжную защиту от утечки дыма и упростит демонтаж при обслуживании.

Напомним, что одна из функций «базовой» буржуйки — возможность нагрева воды и приготовления пищи на верхней стенке топки. БКП с дверцей «Булерьян» сохраняет это свойство — достаточно загрузить побольше топлива и полностью открыть ВК.

Топочная переборка может стать следующей ступенью модернизации безколосниковой буржуйки. Это теплосъёмник в виде толстого (5–8 мм) листа металла, расположенный сразу под дымоходом и перекрывающий 2/3 площади топки.

Эффект. Ещё большее замедление хода горячего газа. Дополнительная аккумуляция тепла внутри помещения.

Для полноценной реализации БКП длительного горения в качестве плиты нужно добавить ещё один элемент — инжектор. Это полая трубка (или несколько) с отверстиями внутри топки, которая находится в передней части печи на уровне центра дымоходного канала.

1 — топочная переборка; 2 — инжекторные трубки

Эффект. Инжектор нужен для подпитки воздухом «языков» пламени и дожигания топлива. Он находится в том месте, где процесс горения ещё не завершён, а дымообразование вот-вот начнётся. Подавая в эту точку кислород (воздух) мы подпитываем реакцию горения, тепло от которой прогревает верхнюю стенку. Этот принцип используется и в современных пиролизных твердотопливных котлах.

Инжектор «автоматически» приходит в действие при контакте с пламенем. Это становится возможным, только если очаг расположен в передней части топки. В режиме длительного горения (когда очаг находится ближе к центру топки), он остаётся незадействованным.

Делаем котел с верхним сжиганием топлива

На самом деле в интернете уже опубликовано огромное количество инструкций по изготовлению подобных отопительных агрегатов, поскольку именно они почему-то считаются котлами длительного горения. Правда, ни в одной из них не сказано, как домашнему мастеру сделать круглый корпус и водяную рубашку без вальцовочного станка. Прямоугольная форма топки не подойдет – по углам древесина будет сгорать хуже и «зависать» на стенках.

Примечание. Старый газовый баллон из-под пропана, используемый для изготовления Бубафони, для котла не годится – слишком малый объем (всего 50 литров). С такой камерой теплогенератор сверхдлительного горения вы не получите. Нужна стальная труба с толщиной стенки 4 мм и наружным диаметром не менее 40 см.

Делаем котел с верхним сжиганием топлива

Простейшее решение — состыковать 2 газовых баллона и смастерить примитивную рубашку

Еще из материалов понадобится:

  • листовой металл для водяной рубашки 3 мм в толщину;
  • труба Ø57 мм на воздуховод и Ø100 мм для выхода дымовых газов;
  • лист толщиной 1 см для круглого «блина»;
  • арматура либо уголки для сборки колосниковой решетки;
  • полоса 40 х 4 для распределителей воздушных потоков.
Делаем котел с верхним сжиганием топлива

Как можно надеть рубашку на цилиндрическую топку

На утепление корпуса возьмите ту же базальтовую вату большой плотности и крашеный металл – на облицовку. Осталось решить главный вопрос – как в домашних условиях согнуть металл под цилиндрическую топку, чтобы сделать водяную рубашку. Варианты выхода из ситуации отражены на схеме – если вальцов поблизости нет, обшивка выполняется из сегментов в виде многогранника или же просто квадратного сечения.

Совет. Возможно, вам удастся отыскать трубу большего диаметра и надеть ее на топливник, но тогда вес отопителя выйдет довольно внушительным, а прогреваться он будет долго.

Делаем котел с верхним сжиганием топлива

Сборка ТТ-котла продолжительного верхнего горения производится так:

  1. Приварите внутри основной трубы полочки для колосников и поставьте днище. Сделайте вырезы под дверцы и дымоходное отверстие. Смастерите решетку и вставьте ее на место.
  2. Изготовьте по чертежу «блин» с отверстием посередине, куда вставьте и обварите воздушную трубу. Вырежьте верхнюю крышку агрегата с проемом для трубы, после чего установите груз внутрь топки. Поставьте крышку и закрепите ее сваркой.
  3. Сделайте обшивку водяной рубашки и приварите ее таким же образом, как описывается в предыдущем разделе. По той же технологии соберите дверцы.
  4. Установите все патрубки, выполните утепление и облицовку котла.
Делаем котел с верхним сжиганием топлива

Советы и рекомендации по эксплуатации

Перед запуском проводят испытания: нагнетают воздух под давлением 1,5 атм. Наблюдают за швами, предварительно промазанными мыльным раствором: нет ли разгерметизации.

Полностью загруженный топливом котел выходит на номинальную мощность за 20 минут. В течение часа расходуется в среднем 3 кг дров. Продолжительность горения при нормальном режиме зависит от вместимости бункера.

Если погода не требует высокой температуры теплоносителя, многие агрегаты переключаются на тлеющий режим. Производители советуют загружать меньше топлива. Тление плохо сказывается на состоянии газоходов, внутренней поверхности котла.

Из всех твердотопливных агрегатов шахтные самые удобные, эффективные, неприхотливые. Для загородных домов это лучшее решение проблемы с отоплением.