Изготавливаем печь длительного горения своими руками

Pixabay

Устройство печи длительного горения

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

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

Устройство печи длительного горения

Устройство печи длительного горения

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

Характеристика и виды котлов

В загородных посёлках (где нет газопроводов) постоянно решается вопрос об улучшении качества отопления домов. Обычные печи на угле и дровах получили повсеместное использование, а сейчас, имея новые технологии, они являются не единственным способом обогрева.

Прекрасно можно заменить старые печи котлами длительного горения на дровах, являющимися сравнительно новыми конструкциями, которые работают на твёрдом топливе. Мощности такого прибора хватает обогреть не только жилые, но и производственные помещения.

Длительность горения соответствует происходящим внутри него процессам, которые будут зависеть от конструкции прибора. Твердотопливный котёл отличается технологией работы от обычной дровяной печи тем, что горит сначала верхняя часть дров, постепенно захватывая нижнюю вместе с продуктами распада (золой, сажей).

В старых печах дрова загораются снизу, а затем воспламеняются остальные, при этом происходит быстрое сгорание топлива и остывание печи, поэтому приходится наблюдать за процессом горения и часто подкладывать дрова. Обычно считают, что длительность горения зависит от продолжительности тления с ограничением поступления воздуха. Но это неэффективный способ сжигания дров и угля:

Характеристика и виды котлов
  1. 1. При максимальном горении КПД дровяных котлов достигает 75%, а в режиме тления эффективность прибора падает до 40%.
  2. 2. Тлеющими дровами выделяется небольшое количество тепловой энергии, что влияет на полный, качественный обогрев дома.
  3. 3. Невозможность сжигания способом тления свежесрубленного дерева таких пород, как ивы, тополя и низкокалорийного топлива.

Продолжительность горения зависит от увеличенной топливной камеры в котле, именно её размер оказывает влияние на процесс: чем больше закладываемых в топку дров, тем дольше они будут гореть и выделять тепло. Бытовые агрегаты могут работать 10—12 часов с одной закладкой дров, а с порцией угля до суток. Существуют такие виды твердотопливных котлов:

  • классические, у которых функционирует принудительная подача воздуха;
  • действующие по методу верхнего горения;
  • пиролизные модели;
  • теплогенераторы шахтного типа.

Такие устройства твердотопливных котлов можно выполнить самостоятельно. Для этого нужно иметь необходимый инструмент и практику сварочных работ.

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 водяному контуру отопления дома. 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.

Медный плинтусный радиатор отопления обогревает помещение не так как обычные батареи. Вначале он греет стены.

Сколько будет стоить обогрев дома газовым обогревателем? Ответ здесь.

Принцип работы печи камина длительного горения

Подробно разбирая схему камина и печи, мы не раз говорили, что одним из основных элементов отопительной конструкции является топка, дымоход и зольник.

Так вот особенность печей длительного горения как раз и заключается в том, что в ней отсутствует зольник, через который происходит забор холодного воздуха.

Принцип работы печи камина длительного горения

Схема печи длительного горения

Зольник выполняет функцию не только поддувала, но и позволяет производить систематическую очистку от золы и пепла камин. Здесь же принцип работы таков, что продуктов горения практически не остается.

А кислородом, напрямую участвующим в процессе горения печи, дровяная печь камин снабжается через специальное отверстие. Это своеобразный приточный патрубок, который позволяет регулировать приток кислорода и, соответственно, влиять на интенсивность горения печи.

Чугунная печь длительного горения

Принцип работы печи камина длительного горения

Ключевым моментом печи камина длительного горения является необходимость обеспечения достаточного количества кислорода. Это позволит поддерживать стабильное горение топлива в камере и обеспечит экономичный расход дров.

Принцип работы дровяной печи камина длительного горения похож на пиролизный агрегат, где основное тепло образуется не от сгорания дров или угля, а от газификации твердого топлива. И хотя в этой статье мы рассматриваем конструкции, отапливаемые дровами, принцип у всех агрегатов длительного горения будет аналогичным.

Сам процесс горения происходит в закрытом пространстве, откуда через специальную трубу, высвобождается древесный газ. Дальше нагретый газ идет во вторую, где происходит смешивание с вторичным воздухом, закаченным вентилятором.

Это обеспечивает беспрерывный процесс, который происходит до тех пор, пока полностью не сгорят дрова. При этом температура горения порой достигает 1200 градусов. При этом сырье расходуется очень медленно, по мере необходимости, что существенно увеличивает экономичность такого камина печи.

Принцип работы печи камина длительного горения

Высокий КПД (80-85%) печей каминов продолжительного горения также достигается благодаря удачному расположению теплообменника, который представляет собой водяную рубашку.

Устройство помогает равномерно прогревать водяной контур по всему периметру, увеличивая теплоотдачу. Температура отходящих газов обычно не превышает 130-150 градусов. Тепло, выделяющееся в камине, максимально эффективно прогревает теплоноситель.

Конструкция печи

Учитывая то, что тление происходит крайне медленно, камины длительного горения, в отличие от пиролизных печей и котлов, не так требовательны к качеству и влажности топлива. Конечно, производительность тоже уменьшится при влажных дровах (более 30%), но не так сильно упадет, как в пиролизном котле.

Принцип работы печи камина длительного горения

Очень многие модели работают на основе на сыпучих древесных веществах (опилки, щепки), на торфяных брикетах или на базе древесных кусков, срезов. Но это скорее заводские модели. А вот конструкции, выполненные своими руками, лучше отапливать все же дровами.

Читайте также:  Устройство и монтаж коаксиального дымохода

Сама модель печи длительного горения появилась на рынке сравнительно недавно. В начале 21 века компания Stropuva благодаря инженеру Эдмунтасу Штропайтис нашла решение проблемы постоянного добавления топлива в котел.

Именно он первым придумал подачу кислорода сверху, благодаря чему став возможен реализации длительного горения. На сегодняшний день это наиболее практичное устройство для обогрева дачи, уровень производительности которого достигает 70, а иногда и 100%.

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.

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. 

Бубофаня — делаем из бочки печь для дачи длительного горения

Шедевром инженерной мысли, реализованной в истинно народном исполнении, можно считать печку «бубофаню». Она делается из обычной старой металлической бочки. Конструкция очень терпима к небольшим изменениям и может быть собрана даже новичком. Если речь идет про печи дровяные для дачи длительного горения недорого, первое что «приходит на ум» — бубофаня из бросовых материалов.

Устройство простой печи длительного горения из металлической бочки

Строение бубофани понятно из рисунка ниже. Суть процесса заключается в разделении зоны термоперегонки и зоны догорания. Подвижный поршень вместе с воздухоподающей трубой под своим весом смещается вниз по мере выгорания дров. Поэтому данную простую конструкцию тоже можно считать саморегулирующейся.

Принцип работы

Агрегаты с водяным контуром укомплектованы встроенным в топку или канал дымохода теплообменником. Существуют модели, способные функционировать в режиме циркуляции пара.

Печь для отопления на дровах может изготавливаться из котловой стали, чугуна, рассчитанных на работу в условиях высокого давления пара. Данные устройства используют как в качестве дополнительного оборудования, так и в качестве основного источника тепла.

Внутри печного агрегата установлен теплообменник. По каналам резервуара нагревания перемещаются разогретые газы, передающие тепло жидкости. Печь с котлом в своей конструкции может иметь одновременно несколько резервуаров, что позволяет существенно увеличить ее КПД. Вода нагревается в одном резервуаре, при усиленном нагревании во втором происходит процесс парообразования.

Чтобы обогреть большое здание с традиционным печным отоплением, потребуется несколько печей, при этом расход угля или топлива будет довольно высоким. Поэтому более экономным и альтернативным вариантом станет печь для водяного отопления дома на дровах, оборудованная вмонтированным в топку специальным водогрейным котлом. Даже при сильных морозах для такой отопительной системы хватит двухразовой растопки печи.

Такие устройства способны подогревать здание даже в перерывах между топками. В процессе остывания трубопроводы еще в течение 5-6 часов отдают свое тепло, тем самым они осуществляют подогрев без расхода топлива. Водяное отопление от печи на дровах имеет КПД 80-85 %.

Начинаем и работаем

Практический совет! Приготовьтесь, что вся проводимая работа будет сопровождаться шумом и грязью. Лучше начать собирать своими руками печь длительного горения на улице или в мастерской, можно во дворе под навесом. Позаботьтесь, чтобы рядом находился источник электроэнергии, если будете работать электросваркой.

Необходимые материалы и рабочий инструмент

Для устройства своими руками печи длительного горения нужны будут следующие приспособления, инструмента и расходники:

  • бочка металлическая на 200 л (размер и объем непринципиален, если требуется печь для бани небольшой мощности, ее можно сделать из пустого газового баллона.);

Обратите внимание: если планируется сделать печь из газового баллона, то целесообразным является использование баллона объемом 27 литров. При применении баллона меньшей емкости, печь будет маломощной, ее не хватит даже для обогрева небольшой бани.

  • два небольших отрезка стальной трубы, подлиннее и покороче;
  • металлический швеллер;
  • ножовка для работы по металлу, молоток стальной, топор, киянка;
  • измерительные приспособления (рулетка, уровень строительный, отвес);
  • красный кирпич для устройства кладки (примерно 50 штук);
  • отражатель (необязательный элемент);
  • небольшой кусок листовой стали;
  • сварочный агрегат, электроды;
  • смесь строительная или материалы для приготовления раствора на кладку.
Читайте также:  Балансировочный клапан для гвс принцип работы

Печь из огнетушителя

Плохая тяга в дымоходе: последствия

Обязательное условие правильного функционирования дымоотвода — наличие естественной тяги. Плохая тяга в дымоходе дровяной печи приведет к тому, что в помещение начнет накапливаться дым, а воздух (необходимый для поддержания огня) перестанет поступать.

Чтобы этого не произошло, необходимо очень серьезно подойти к вопросу проектировки канала дымохода. Ошибки или некачественный расчет приведут к образованию слишком сильной или слишком слабой тяги внутри дымоотводного канала.

ТОП-лучших дровяных печей от м3

Для отопления больших помещений нужны мощные дровяные печи с удобной вместительной топкой. Этим критериям соответствуют три модели.

TMF Инженер

Твердотопливая печь для напольной установки предназначена для быстрого обогрева больших жилых и хозяйственных помещений.

Конструкция устройства детально продумана, поэтому использование печи крайне простое, а расход топлива экономный.

Еще одно важное преимущество модели в том, что в качестве топлива в ней можно сжигать не только дрова и древесные отходы, но также торфяные брикеты и бурый уголь.

Верхняя поверхность печи плоская, поэтому ее можно использовать для подогрева и приготовления пищи.

Форма самой печи тоже была специально подобрана для того, чтобы устройство максимально отдавало тепло и быстро прогревало комнату.

Также в приборе предусмотрен зольный ящик и реализована система длительного горения.

Технические характеристики:

  • отапливаемый объем 250 м3;
  • масса 113 кг;
  • высота 90 см.

Плюсы

  • демократичная стоимость в сочетании с отменными эксплуатационными характеристиками;
  • компактные габариты;
  • особая форма корпуса способствует равномерному распределению тепла по помещению;
  • можно использовать разные виды твердого топлива;
  • есть система длительного горения.

Минусы

  • требует особых навыков для установки;
  • не всем пользователям нравится дизайн.

Guca Arina Low

Стильная, красивая и простая в эксплуатации печь-камин способна стать не только основным источником тепла в помещении, но и украшением жилой комнаты.

Корпус и устойчивые ножки изготовлены из чугуна, и украшены коваными декоративными элементами.

На дверце топки располагается огнеупорное стекло, а надежный запорный механизм позволяет герметично закрыть дверцу для интенсивного горения.

Само стекло жаропрочное, поэтому не деформируется под воздействием высоких температур, а пользователь может наблюдать за языками пламени.

Несмотря на компактные габариты, производитель предусмотрел удобный выдвижной ящик для золы.

Его можно очищать от пепла, не прерывая процесса горения дров. Для подключения к дымоходу в корпусе предусмотрены заднее и верхнее отверстие.

Технические характеристики:

  • высота 78 см;
  • масса 115 кг;
  • мощность 10 кВт.

Плюсы

  • можно использовать вместо камина;
  • стильный внешний вид;
  • не занимает много места в помещении;
  • можно использовать не только дрова, но и другие виды топлива.

Минусы

  • при интенсивной эксплуатации расшатываются направляющие дверцы;
  • некоторые пользователи считают печь слишком тяжелой.

Везувий В11

Еще одна компактная, но производительная модель дровяной печи, которая поможет быстро прогреть дом, и будет красиво смотреться в интерьере.

Для изготовления устройства используется специальная сталь, которая способствует распределению тепла по комнате и обладает устойчивостью к коррозии и механическим повреждениям.

Верхняя плита выполнена из чугуна и имеет два конфорочных кольца, которые предназначены для приготовления или разогрева пищи.

Устройство нельзя назвать компактным, но его внушительные габариты компенсируются продуманной конструкцией и простотой эксплуатации.

В комплект входят чугунный колосник и чугунная дверца с жаропрочным стеклом. Она широко открывается, поэтому в топку можно помещать дрова любого размера.

В нижней части корпуса располагается ящик для золы. Он выдвижной, поэтому удаление пепла не займет много времени.

Технические характеристики:

  • мощность 11 кВт;
  • диаметр дымохода 11,5 см;
  • высота 75 см.

Плюсы

  • стильный дизайн;
  • широкая дверца для загрузки топлива;
  • высокая мощность обеспечивает быстрый прогрев помещения;
  • две варочные конфорки в верхней части корпуса.

Минусы

  • внушительный вес;
  • большие габариты осложняют установку.