Самая простая печь – буржуйка.

Твердотопливные котлы и печи пиролизного типа могут выступить прекрасным источником тепла, давая полную энергонезависимость многоквартирному или частному дому. Вышеуказанные приборы устанавливаются в качестве дополнительного нагревательного элемента, помогая людям экономить деньги. Ведь все знают о теплопотерях централизованного отопительного контура, за которые приходится платить потребителю. Многие, используя профессиональный чертеж печи длительного горения, пытаются соорудить оборудование самостоятельно. Насколько полученный результат оправдает надежды своего создателя? Целесообразно ли вообще выполнять пиролизные печи своими руками?

Суть пиролизных печей

Прочитать правильно чертеж печи длительного горения и на его основе сделать качественное нагревательное оборудование можно, если понять всю суть процессов, которые протекают при пиролизном разложении топлива. Он отдаленно напоминает крекинг нефти, но выполняется с твердым топливом в несколько другом диапазоне температур.

Пиролиз твердого топлива проходит при температуре 450°C и в условиях недостатка кислорода. В результате получается газ, состоящий из фракций древесины. Его температура воспламенения значительно выше, по сравнению с энергией, которая выделяется при сжигании твердого топлива. Это и обуславливает высокий КПД отопительного оборудования (80-85%).

Этапы преобразования энергоносителя.

Принцип работы печи длительного горения основывается на следующих стадиях пиролиза твердого топлива:

• просушка энергоносителя;
• непосредственно пиролиз;
• горение легкой, летучей фракции и параллельная карбонизация горючего;
• разложение тяжелых фракций до летучего состояния;
• реакция восстановления при температуре +400°C.

В результате последней реакции получаются чистый водород, угарный газ. Именно в результате их окисления выделяется большое количество тепла. Однако устройство печи длительного горения должно быть организовано таким образом, чтобы температура в ней не опускалась ниже +250°C. В противном случае угарный газ и водород не окислятся, а уйдут наружу, так и не отдав свою часть тепла.

Схема работы печи . Независимо от типа, формы и размеров оборудования, во всех случаях принцип работы печи длительного горения по своей сути схож. Эксплуатация прибора начинается с загрузки топлива.

Для вышеуказанного оборудования используется только древесина. Уголь и кокс в результате высокой температуры горения приводит к чрезмерно скорому выгоранию вторичного воздуха. Печь просто задыхается. Горение в ней прекращается.

Конструкция печи в дожигом пиролизных газов.

В нижнюю часть камеры подается первичный воздух, дрова поджигаются. В печи происходит обычная реакция горения до тех пор, пока температура в камере не поднимется до нужных +400°C. Тогда первичный воздух перекрывается. В камере начинается крекинг древесины. Полученные в результате газы поднимаются в верхнюю часть камеры. Туда же подается вторичный воздух, в среде которого происходит дожиг сублимированных продуктов. В результате получается большое количество тепловой энергии. Задача печи – максимально эффективно и с наименьшими потерями передать тепло либо окружающему воздуху в помещении, либо водяной рубахе.

От характера отвода тепловой энергии зависит устройство печи длительного горения. Так, ее корпус может оснащаться экраном. Он предотвращает возгорание близ находящихся предметов и улучшает теплообмен. В некоторых случаях экран заменяется водяной обвязкой, которая подсоединяется к . В данной ситуации нужно учитывать, что при контакте с холодной водой корпус печи будет быстро остывать. Это отрицательно скажется на пиролизе внутри. Именно потому либо увеличивают производительность нагревательного элемента (что очень затруднительно), либо рубаху размещают на некотором расстоянии от корпуса.

Делаем печь для гаража или дачи

Практичная печь длительного горения на опилках для гаража или дачи.

Самодельное нагревательное оборудование идеально подойдет для нежилых зданий или домов, которые посещаются людьми от случая к случаю. В данной ситуации речь идет о немалой выгоде. Во-первых, не нужно тратиться на дорогостоящие материалы и изготовить прибор из подручных материалов. Во-вторых, не нужно уделять большое внимание дизайну изделия, а сконцентрироваться на его производительности. В основе любой работы лежит чертеж и схема печи длительного горения от профессионалов.

Необходимые материалы:

• металлическая бочка (до 200 литров) или металлическая труба (диаметр до 600 мм);
• лист стали;
• швеллера;
• труба, диаметром до 200 мм и длиной до 2,5 м;
• труба, диаметром до 100 мм;
• сварка;
• автоген;
• ножовка по металлу;
• строительный уровень.

Бочка или труба – это корпус нагревательного элемента. В случае с трубой, к ее нижней части приваривается дно. Оно вырезается из листа металла. Вторым этапом будет организация дымооборота. От также делается из листа металла. Его диаметр должен быть несколько меньше, чем диаметр выбранной бочки или трубы. К полученному металлическому «блину» приваривается швеллер. Он увеличит массу дымооборота, в результате чего он будет опускаться вниз по мере прогорания энергоносителя. К металлическому диску приваривается труба. Ее длина должна быть больше, чем высота корпуса печи.

Самодельная печь из бочки, так называемая “Бубафоня”.

Далее, вверху и внизу боковой части бочки вырезаются отверстия, диаметр которых приравнивается диаметру трубы-дымохода. Трубы и корпус соединяются. Трубы должны быть достаточной длины. Это позволит вывести их наружу здания для забора первичного и вторичного воздуха. На дымоходах устанавливаются заслонки. Крышкой печи служил круглый лист металла.

Подобные конструкции печей длительного горения не отличаются эстетичностью. Однако здесь есть существенные преимущества. Это низкая себестоимость, простота в управлении работой. В случае поломки можно организовать новый нагревательный элемент из подручных средств, не тратя деньги на ремонт старого.

Недостатки печей длительного горения:

• низкий КПД (до 70%);
• необходимость в постоянном контроле;
• недолговечность.

Следовательно, вышеописанный нагревательный элемент не может использоваться для жилых помещений. Для обогрева частного дома специалистами приводится схема печи длительного горения по типу буржуйки с водяным контуром.

Современные буржуйки с водяным контуром

Традиционная печка буржуйка рассчитана на обогрев одного помещения за счет конвекции теплового воздуха и, частично, в результате генерации ИК-излучения. В ее основе также лежит пиролиз древесины. Но, в отличие от твердотопливного котла, топка буржуйки не разделяется на две части. Как результат при неправильной организации системы топка-дымоход, пиролизные газы быстро покидают зону горения и выходят наружу, так и не отдав свое тепло. Именно потому, выполняя все работы своими руками, нужно уделять должное внимание:

• объему камеры горения;
• диаметру дымоходной трубы;
• контролю температуры в топке.

Так, например, объем топки составляет 40 л. В таком случае дымоход выполняется диаметром до 106 мм. Подобное соотношение позволит задержать пиролизные газы в верхней части печки и газ успеет сгореть. С другой стороны, дымоход подобного диаметра достаточно быстро выведет наружу продукты горения и предупредит задымление комнаты.

Второй нюанс изготовления печи – это колосниковая решетка. Чтобы в нагревательном элементе проходил пиролиз, колосниковую решетку удаляют. Таким образом, исключается искусственный надув кислорода в топку. Тлеющая масса самостоятельно будет втягивать в себя нужное количество воздуха через поддувало. Его делают округлой формы.

Конструкция печки-буржуйки.

Третий нюанс: для спешной работы нагревательного оборудования необходимо следить за температурой внутри его топки. Легче всего это делать, наблюдая за температурой отходящих газов. Если она упадет до +100°C, это указывает на нарушение процесса пиролиза. В таком случае в дымоходе выпадет конденсат. Он превращается в твердую массу, что затрудняет процесс чистки.

Как устроена печь длительного горения с водяным контуром по типу буржуйки? От традиционной модели ее отличает Г-образный патрубок, который приваривается к поддувалу. Он выполняет функцию воздуховода. Для этого в нижней его части выполняются мелкие (диаметром до 8 мм), радиальные отверстия. Они прикрываются винтовой пробкой. Навинчивая или отвинчивая последнюю, нетрудно регулировать подачу газа в топку, следовательно, регулируется и интенсивность горения.

Чертеж печи длительного горения с водяным контуром предусматривает наличие водяной рубахи для системы отопления дома. Она монтируется вместо теплового экрана и представляет собой прямоугольную емкость с водой.

Водяную рубаху нельзя размещать вплотную к корпусу печки. Это приведет к быстрому остыванию топки, что отрицательно скажется на процессе пиролиза внутри.

Как работает печь длительного горения, указанная на рисунке:

• для начала происходит закладка дров;
• Г-образный воздуховод полностью открывается, топливо поджигается;
• как только температура корпуса буржуйки достигнет нужного предела, об этом судят по ее красному цвету, отверстия воздуховода закрываются.

Таким образом, ограничивается подача воздуха. В топке начинается процесс пиролиза. Тепло от стен буржуйки передается водяной рубахе и далее системе отопления дома. Полезно знать: “ “.

Специалисты указывают на минусы печей длительного горения подобного типа – про это малая мощность. Здесь нецелесообразно увеличивать объем топочной камеры, так как нарушится закон квадрат-куба. Устройство на вышеописанной схеме подойдет для обогрева помещения, площадью до 25 м. кв. Также запрещается брать воду из контура для хозяйственных нужд.

Кирпичные печи и пиролиз

Кирпичные печи до сих пор пользуются спросом, хотя их пик популярности давно канул в лету.

Принцип работы кирпичной печи основывается на противодействии горящего топлива и футеровки. В самом начале реакции пиролиза горят легкие летучие газы. Их тепло поглощается футеровкой через дымоход. Таким образом, в топке и печке температура поднимается до достаточно высокого уровня. Это обеспечивает крекинг более тяжелых, летучих компонентов и карбонизацию древесины. Разогретая футеровка выступает своеобразным, тепловым буфером. При недостатке тепла она его выделяет, при избытке – забирает.

В кирпичную печь пиролизного типа новое топливо закладывается постепенно. Нельзя использовать энергоноситель с высокой теплоемкостью. В противном случае топка «задохнется», что отрицательно скажется на КПД оборудования. Он упадет до 70%. Возможны также варианты с аварией, если футеровка не справится с сильными скачками температуры.

Какую печь выбрать?

Сегодня можно найти чертежи и схемы печи длительного горения самой разнообразной конструкции, размера и производительности. Однако насколько эффективным будет выбранное оборудование, сделанное в домашних условиях, и где его можно использовать? Специалисты на данный вопрос отвечают следующее: для нежилых помещений прекрасно подойдет самодельная пиролизная печь из подручных материалов. Однако она будет маломощной и недолговечной.

Для жилых помещений важна не только эстетика, но и производительность. В этом случае нужно обратить внимание на буржуйку в современной модификации. Ее измененный воздуховод и водяная рубаха позволят обогреть помещение до 25 м. кв площадью. Чтобы увеличить производительность и обогреть дом большей площади, размер печи длительного горения нельзя увеличивать. Для решения данной задачи останавливают свой выбор на кирпичных пиролизных агрегатах. Тематическое видео о том, как сделать буржуйку своими руками:

Предлагаем вашему вниманию модель отопительной печи длительного горения, которая ее разработчиком признается наиболее оптимальной и аккуратной после нескольких вариантов изготовления.

А вот такую печку (фото ниже) можно приобрести в интернет-магазине.

Взгляните сначала на прототип, если можно так сказать о фабричном котле долгого горения Стропува литовских производителей.


В описываемой нами самодельной дровяной печи долгого горения из бочки заимствован принцип горения дров или другого топлива сверху, с опусканием огня вниз по мере сгорания дров, что как раз дает эффект продлевания процесса. Ее сделал впервые несколько лет назад человек по имени бубафоня (bubafonja –его ник на форуме, где он изложил свою идею). Поэтому его конструкция и печки, сделанные другими по его примеру, в интернет-обсуждениях получили название “печь бубафони” или просто “бубафоня”. Печка действительно интересная и стоит изучить подробнее, как мастер ее создавал. В конце статьи будут размещены также видео с бубафонями других мастеров.

Схема печи долгого горения

Сначала взгляните на схему печи длительного горения.

По схеме видно, что печь работает нестандартно, горение происходит сверху, дым уходит в боковое отверстие и далее в трубу. Блин опускается вниз по мере прогорания топлива.

Какие материалы использовались?

Железная бочка на 200 литров; металлический круг (блин) диаметром несколько меньше, чем бочка; 4 швеллера или уголка высотой 50-60 мм с длиной меньше радиуса блина; труба 100 мм для поддува; труба 150 мм для дымохода длиной 5 метров.

Как Бубафоня собирал печь

Необходимо было срезать верхнюю кромку бочки. Перепробовав много способов, он остановился на болгарке. Итак, срезан болгаркой верх бочки. Получился аккуратный цилиндр, дно которого герметично.


Далее мастер взял крышку с готовой отбортовкой.


Далее мастер подогнул края бочки-цилиндра вовнутрь, посредством молотка и кувалды.


А крышку, чтобы она не сползала, наоборот, он подогнул краями наружу, одел ее на верх бочки, чтобы она сидела устойчиво, не сползала. Далее он взял трубу диаметром 100 мм, ее длина подгоняется так, чтобы сравнять с высотой бочки. То есть длина трубы равна высоте бочки. Использовав зубил, мастер в центре этой крышки сделал отверстие на 2 мм больше диаметра нашей 100-миллиметровой трубы, то есть диаметр отверстия получился приблизительно 102 мм. Отверстие от пробки бочки лучше не заваривать а просто вкрутить пробку и, в ходе эксплуатации печи длительного горения, откручивая ее, контролировать процесс горения, заглядывая в топку.

После этого он на верхней части бочки отметил место, к которому будет присоединяться дымоходная труба.


На следующем шаге он сделал отверстие на месте разметки и приварил к корпусу трубу на 150 мм. И сразу внутри трубы установил перекрывающую заслонку. Корпус печи долгого горения готов.


Далее была изготовлена воздухоподающая часть. Автор печи использовал ещё одну крышка от бочки, но можно брать вырезанный из металла круг меньшего диаметра диаметра бочки. Он взял трубу поддувную на 100 мм и приварил по центру предварительно вырезанного отверстия во внутреннем экране – движущейся вверх-вниз горизонтальной перегородке. Если вы будете повторять печку, нужно подогнать блин так, чтобы он был чуть меньше диаметра бочки на пару сантиметров по периметру. По периметру блина края отогнуты для большей жёсткости, чтобы не скручивало от высокой температуры. На фото отверстие от пробки. Отверстие на фото от пробки открыто, но его нужно заварить, так как в процессе работы печи газы должны протекать вверх только по краям этого блина.


Книзу блина приварил куски уголков, но можно и куски швеллера.


Теперь устройство для подачи воздуха готово. Оно вставляется внутрь бочки. В верхней части трубы воздухоподачи ставится регулировочная заслонка. К внутренней стенке трубы вертикально приварил шпильку с резьбой, под эту шпильку на краю заслонки сделал отверстие так, чтобы заслонка, которая насажена на шпильку, аккуратно закрыла трубу. Насадив заслонку, гайкой-барашком затянул ее. Ослабляя гайку, сдвигая заслонку относительно края трубы и затягивая гайку обратно, можно будет регулировать поступление воздуха в топку.


Наконец, сверху установлена крышка и вот, готовая печка перед нами.

Как сделать дымоходную трубу

Оптимальна высота трубы более 5 метров для лучшей тяги. Устанавливается она рядом с печью. Нижнюю часть лучше сделать на ножках. Под коленом строго необходимо вварить шаровой кран. Он нужен для слива создающегося в трубе конденсата. Печка подсоединяется встык к колену от дымохода и затягивается хомутом. Под хомутом нужно положить стеклоткань для лучшей герметизации. Дрова полностью сгорают. Пепла образуется мало, можно долго, на протяжении 2 недель не убирать его. Однако нужно знать, что с увеличением пепла снижается длительность горения, так как становится меньше объем топочного пространства.

Закладка дров и растопка печи долгого горения на дровах

Снимем крышку. Вынимаем воздухоподающее устройство. Наложим внутрь дрова, лучше не выше нижней кромки дымоходного выхода. Можно класть дрова диаметром до 20 см. На верхний слой дров кладем мелкую щепу. Сверху на тряпку или бумагу поливаем совсем немного керосину или отработанного масла. Потом сверху ставим воздуха подающую часть. На трубу одеваем наружную крышку. Открываем поддувную заслонку и бросаем туда, внутрь трубы, зажжённую тряпку. Как только дрова разгорятся с характерным треском, можно поддувную заслонку полностью перекрыть. В таком режиме она может работать очень долго, целыми сутками.






Такова действующая основа. Многие мастера повторяют печку бубафони, используя не только бочки, но и другие подходящие заготовки и материалы.
Из бочек можно делать и

Котлы на твёрдом топливе иногда становятся единственным вариантом, когда требуется обогреть помещение. Причин этому может множество: отсутствие возможности или экономическая нецелесообразность подключения к газовой магистрали, когда нужно обогреть временное сооружение, либо твёрдое топливо более доступно, чем все другие энергоресурсы.

Наиболее экономичными являются печи долгого горения на дровах, которые, в отличие от обычных котлов, имеют более высокий КПД. Такие печи вполне можно сделать и собственноручно, если познакомится с рекомендациями опытных мастеров. Таким образом, получится двойная экономия: на эксплуатации и на изготовлении.

В чём отличие от обычных печей?

Для начала можно рассмотреть, с какими недостатками сталкивается владелец обычной печи:

• очень низкий КПД, уровень которого можно поднять до 80 процентов, не больше;
• постоянно нужно следить за тем, чтобы вовремя подложить новую порцию топлива (обычно, это нужно делать каждые 2-3 часа);
• нет возможности сделать процесс горения автоматизированным и таким образом, снизить трудозатраты.

Ни одного из перечисленных недостатков в печах верхнего горения нет. Можно сказать, что они стали усовершенствованным вариантом традиционной печи, которая не сдаёт своих позиций уже много столетий. Кроме того, у неё есть масса преимуществ, среди них - практически полное отсутствие сажи, небольшие габариты котла, возможность регулировки процесса горения. Есть множество конструкций, которые можно сделать своими руками.

Печь длительного горения устроена так, что кислород поступает к топливу в ограниченном количестве. Дрова (уголь, пеллеты) не горят, а тлеют. В этот момент они выделяют так называемый пиролизный газ. Он поступает в отдельную камеру и там догорает полностью. В итоге КПД повышается ещё на 10-15 процентов, а период закладки топлива растягивается от 8 до 12 часов.

Для таких печей можно использовать в качестве топлива опилки, дрова, уголь и пеллеты. То есть, подобрать его не сложно в зависимости от региона и доступности какого-либо вида топлива. Когда в таких усовершенствованных печах используются пеллеты, то процесс загрузки топлива легко делают автоматизированным. Всего лишь надо будет следить за наполняемостью бункера.

Справка. Пеллеты постепенно становятся востребованным видом топлива. Они удобны в эксплуатации и позволяют экономить природные богатства Земли, так как делают этот вид топлива из отходов деревообрабатывающей промышленности.

Автоматизированная печь длительного горения, в которой используют пеллеты, может работать без вмешательства людей несколько дней.

Материалы и инструменты

Чтобы определиться с тем, как сделать самому печь длительного горения, нужно заранее подготовить весь инструмент и запастись материалом:

• для корпуса печи потребуется металлическая ёмкость не менее 200 литров в объёме (иногда берут для этой цели пустой, вышедший из строя газовый баллон);
• два отрезка трубы с диаметром в 10 см;
• металлический швеллер; для ножек корпуса;
• примерно 60 штук огнеупорного кирпича (в случае, если решено печь обкладывать кирпичом);
• лист металла толщиной от 60 до 80 см по диагонали;

• смесь для кладки (лучше готовая, но можно раствор сделать самому);
• петли для дверок;
• необходимые инструменты, которые применяют при работе с металлом (например, «болгарка»);
• электросварочное оборудование, электроды;
• уровень и отвесы,
• строительная рулетка и другой разметочный инструмент.

После того, как будут подготовлены все материалы и инструменты, можно приступать к процессу изготовления печи.

Как делают печь своими руками

Когда выбирают помещение, где можно заняться изготовлением печи длительного горения своими руками, нужно иметь в виду, что для сварочных работ потребуется выход к электричеству на 220 В.

Корпус может быть из нержавейки, чугуна или стали. Когда его изготавливают самостоятельно с помощью сварки, нужно брать стальные листы с толщиной не менее 4 мм. Наиболее удобная и устойчивая конструкция получится, если корпусу придать форму прямоугольного параллелепипеда. Но главное - сделать его герметичным.

Однако проще и надёжнее подобрать готовую ёмкость. Например, для печи небольшой мощности подойдёт даже использованный огнетушитель.

Важно! Если для корпуса используется бывший в употреблении газовый баллон, в целях безопасности нужно соблюдать особый порядок действий. В пустом баллоне всегда остаются пары газа, которые могут привести к взрыву. Поэтому перед тем, как срезать с него «макушку», баллон нужно наполнить до самого верха обычной водой.

Отдельно из листа железа вырезают ещё один круг с диаметром на 2-2,5 см больше диаметра самого корпуса. В нём надо прорезать отверстие под трубу диаметром 10 см. Трубу сразу приваривают на место.

Ножки делают из металлического швеллера. Они будут не только поддерживать основание, но и «проталкивать» топливо в процессе горения.

Крышка изготавливается отдельно. В ней так же вырезают дыру для трубы 10 см в диаметре. По краям предусматривают «юбку» для более плотного соединения крышки с корпусом.

На корпусе вырезают отверстия для топки и зольника. На них навешивают металлические дверки, к которым приваривают ручки (из уголка или швеллера). Топка и зольник разделены колосниковой решёткой, на которую нужно укладывать топливо.

Основание для печи

При изготовлении печи на угле своими руками нужно позаботиться о надёжном фундаменте. Сделать это надо обязательно, даже если печь окажется не тяжёлой по конструкции.

Углубление для фундамента делать не нужно. Достаточно сделать ровную бетонную «подушку».

Для того, чтобы обозначить основание печи, можно использовать таки строительные материалы, как керамическая плитка или кирпич. При этом надо строго соблюдать прямолинейность, контролируя поверхность основания с помощью монтажного уровня.

Устройство дымохода

Когда речь идёт об отопительном оборудовании, которое работает на твёрдом топливе, нужно обязательно устраивать дымоход. В данном случае, дымоход делают из трубы диаметром 100 мм.

На расстоянии 50–100 мм от верхнего среза печи, врезают дымоотводный патрубок. Это отрезок стальной трубы, в которую будет плотно входить дымовая труба. Дымовой канал делают с небольшим горизонтальным участком - 50 – 60 см прямой трубы хватит для того, чтобы ослабить тягу. Не допускается большое количество колен до выхода из помещения.

В эксплуатации удобен дымоход, выполненный из нескольких отрезков. Так его можно будет без проблем чистить.

Важно! Участки сборной дымоходной трубы собирают в направлении, противоположному движению газов.

Завершающий этап

После того, как печь будет собрана и установлена на постоянное место, ей можно придать эстетический вид с помощью огнеупорного кирпича. Как показал практика, на производительность котла это никак не влияет. Есть мнение, что из-за уменьшения тепло потерь увеличивается период прогорания топлива. Однако это пока не доказано.

Поэтому владельцу печи можно выбирать - стоит ли затрачивать дополнительные средства на то, чтобы обкладывать печь кирпичом, или обойтись без этого этапа. Иногда таким способом делают печь для теплицы длительного горения своими руками , что очень удобно и практично.

Какое бы топливо не применялось в печи длительного горения, принцип работы одинаков. Процесс пиролиза при минимальном доступе кислорода работает на значительное увеличение КПД печи и увеличивает период прогорания топлива.

Есть некоторые правила при изготовлении и установке печи, соблюдение которых важно для дальнейшей эксплуатации:

1. В целях безопасности на метр вокруг печи не должно быть мебели, предметов, других вещей во избежание возможного возгорания.
2. Если установить печь на небольшой постамент, то при необходимости можно будет легко снять и разобрать дымоход.
3. Золы в печи длительного горения образуется не много, но время от времени её нужно удалять, оставляя небольшой слой для теплоизоляции днища (таким образом уменьшается интенсивность его прогорания).

Для улучшения эксплуатационных характеристик на стене позади печи закрепляют отражатель тепла - металлический или фольгированный лист. Он не только защищает стену от возгорания, но и возвращает тепло от стены назад, в помещение.

Конечно, газ в настоящее время является самым экономически выгодным и менее проблемным в эксплуатации. Но не всегда его подключение возможно. Множество регионов вынуждены обходиться другими видами топлива. Электричество, хоть и относится к удобным энергоресурсам, но очень дорогое. В такой ситуации выручат печи длительного горения на твёрдом топливе.

© 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.

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: