Пічне опалення переживає друге народження. Кращими в рейтингу опалювального обладнання вважаються печі тривалого горіння. Їх принципові переваги - ефективність, економічність, здатність виробляти більше тепла і довше його зберігати. Одним з головних достоїнств такої печі є можливість виготовити її власними руками. Для цього достатньо володіти початковими навичками слюсаря і зварювальника.
У чому вигода автономних тепло генераторів тривалого горіння
Чому автономні печі вигідніше централізованого опалення? Справа в тому, що потужні промислові опалювальні котли з 100% ККД втрачають до 30% тепла при проходженні по магістральних і розподільних трубопроводах. Автономне опалення працює без тепловтрат, а його продуктивність визначається коефіцієнтом корисної дії використовуваного для обігріву котла. Саморобні печі можуть бути непоказними на вигляд, але мати ККД більше 90%. Топити їх можна дровами, вугіллям і відходами.
Ефективний і економічний піролізний котел на дровах протягом тривалого часу зберігає тепло
Що таке піроліз і сублімація
Високий ККД і нерозбірливість в паливі досягається за рахунок піролізу - термохімічного розкладання твердих речовин. При цьому утворюються легко згоряють компоненти. Піролізні процеси можуть проходити в розділеному просторі, і така конструкція називається піролізної. Якщо процес відбувається в повільно тліючому шарі, то це піч тривалого горіння на тлінні. Виділення летких компонентів називається сублімацією.
Як протікає піроліз
Процес піролізу проходить чотири стадії:
- Сушка - з дров видаляється зайва волога. Виконується в процесі підготовки або в топці за рахунок її тепла.
- Піроліз - сублімація летючих компонентів, розкладання важких складових - смол і бітумів до летючих. Паливна маса починає карбонизовані, тобто обвуглюватися.
- Горіння піролізних газів при досягненні точки спалаху під впливом високої температури і вільного кисню. Горіння карбону починається при підвищенні температури вище 600 градусів.
- Після згоряння летучих компонентів і основної маси карбону починаються відновні реакції - виділення чадного газу, вільного водню і кисню.
Щоб ККД був високим, при конструюванні обладнання необхідно домогтися, щоб відновні гази затримувалися в гарячій зоні і туди ж був забезпечений доступ підігрітого свіжого повітря. При швидкому охолодженні енергія, витрачена на відновлення, вилетить в трубу. Не слід забувати, що чадний газ отруйний.
Примітка: одне з головних переваг печі повільного горіння - в простоті експлуатації. Раз чи два на добу в неї завантажують дрова, раз чи два на тиждень вигрібають золу.
Твердопаливна піч буржуйка
За межами міст найдоступнішими є дрова, тому найбільш затребувана піч довгого горіння - дров'яна. Топлять її не тільки дровами з кряжа, а й низькою деревиною - стружками, тирсою, відходами ДВП і ДСП, мелковеточним хмизом, соломою і т.п. Систем опалення на дровах і деревних відходах безліч. Розглянемо найбільш ефективні, коефіцієнт корисної дії яких більше 70%.
Найпростішу буржуйку можна виготовити своїми руками
Буржуйка - економна грубка, що з'явилася в Росії після революції, за часів воєнного комунізму, коли багатьом доводилося терпіти нестатки. Геніальність буржуйки в тому, що вона миттєво прогрівається, а також в простоті її пристрою, прообразом якого стала російська піч. Верхні дверцята - для закладки дров, нижня - для регулювання горіння шляхом подачі повітря через прочинені дверцята.
Завдання буржуйки: зберегти тепло хоча б в одній кімнаті при мінімальних витратах. При використанні вугілля забирається решітка, а повітря з піддувала направляється в топку. Важливо не набивати її битком - обсяг закладки повинен бути не більше чверті від її обсягу. Камерою допалювання служить довга горизонтальна або трохи похила частина димоходу. Виконана з металу, вона зберігає тепло в приміщенні.
Важливо! Буржуйка може працювати на всіх видах твердого палива, крім тирси. Виготовляється у вигляді короба з листової сталі або круглої з бочки. Діаметр димоходу - 85 - 150 мм.
Така буржуйка не тільки зігріє, а й прикрасить інтер'єр
При топці будь-яка буржуйка розжарюється до червоного, тому її верхня поверхня може використовуватися як для варки. З боків повинен встановлюватися екран на відстані 40-60 мм від печі. Він захищає приміщення від ІК-променів і підтримує температуру на оптимальному рівні.
На базі буржуйки можна зробити саморобний котел тривалого горіння на дровах. Для цього замість екрану встановлюється П-образна металева водогрейкі. Відстань між тілом печі і котлом має бути таке ж, як і відступ екрану.
Опалювальні котли на базі буржуйки
Для обігріву багатокімнатного будинку знадобиться проточний водогрійний контур з твердопаливним котлом тривалого горіння. Така система може бути облаштована двома способами. За основу береться принцип, закладений в буржуйки.
Перший спосіб або котел №1
Природний вихор замінюється примусовим наддувом, а піроліз ділиться на дві стадії в просторі: піролізні камеру, форсунку (сопло), яка формує потік піролізних газів, і камеру спалювання. Сопло робиться для того, щоб не було паразитних завихрень за масою палива. Для повного забезпечення контролю над процесом необхідний наскрізний продув.
Особливості прямоточних і тепло акумулюють піролізних котлів:
- Температура в камері згоряння - параметр, необхідний для контролю над процесом.
- Оптимізація тепловиділення прямо пропорційна інтенсивності наддуву.
- Нечутливість системи до температури стінок камери згоряння, тому водогрейкі може вбудовуватися технічно зручним способом.
- Довантаження можлива на будь-якій стадії і в будь-якому допустимому кількості.
ККД прямоточних котлів може бути вище 90%. Для їх експлуатації потрібно електроживлення. При відключенні для подальшого запуску системи необхідно вигрібати спечену масу і робити нову закладку в топку.
У паролізних твердопаливних котлах використовуються різні види палива
Другий спосіб або котел №2
Піролізний котел з водогрейкі, що не вимагає електрики і автоматики, працює за принципом протидії двох законів квадрата-куба. Мається на увазі закладення палива і футерування з шамотної цегли.
Алгоритм роботи цегляної печі:
- На початку інтенсивність піролізного процесу забезпечується сублімацією найлегших летючих. «Перший жар» йде по димооборотам, поглинаючись футеровкою.
- На стаціонарній стадії футерування служить тепловим буфером: при надмірному піролізному теплі вона його поглинає, при охолодженні віддає.
- По завершенні карбонізації палива відбувається поступова віддача тепла футеровкою, що не дає знизитися температурі нижче критичної точки.
Завантаження дров або вугілля в котел з тепловим буфером проводиться поступово. Різкі коливання температури їй протипоказані. Якщо використовується занадто мляве паливо, вона може стихнути. При занадто пальному є ризик аварійної ситуації. Якщо не пригнічується перший жар, ККД не перевищить 76-78%, так як миттєва тепловіддача футеровкою назовні виключається.
англійська камін
Про привабливості вогню складають легенди, його декоративно-естетична функція має величезне значення для людини. Чи може звичайна людина спорудити в своєму будинку піч-камін тривалого горіння, щоб насолоджуватися не тільки теплом, але і красою вогню? Головне в таких пристроях - НЕ тепловіддача і ККД, а можливість споглядати вогонь протягом дня.
Камін в англійському стилі, виконаний власними руками, прикрасить ваш інтер'єр
Такі конструкції є, і придумали їх англійці. У класичного англійського каміна є димовий зуб, що нагадує поріжок в російській печі, яка формує циркуляцію димових газів, яка не пускає свіже повітря вгору, котра спрямовує його в закладку, як це відбувається в буржуйки.
Через велику гирла ККД каміна невеликий - не більше 50%, навіть якщо в димоході є димооборотамі. Тління і виділення тепла з вечора до ранку відбувається тільки при використанні Корнуоллського вугілля або подібного йому коксівного. Кажуть, що за старих часів англійські лорди топили каміни кореневищами сосен, що ростуть на прибережних скелях.
Прикладом ще одного «довгого» каміна є звичайна голландка. Піддавали перед розпалюванням закривається, дрова завантажуються на чверть топки, її дверцята залишаються відчиненими навстіж. Основна частина тепла відлітає в трубу, але декоративний ефект забезпечений.
Найпростіша грубка своїми руками
Твердопаливні котли тривалого горіння, про які говорилося вище, зробити своїми руками за схемою складно. Наведені нижче креслення допоможуть майстру-самодельщиков спорудити найпростіше опалювальний пристрій самостійно. Потужність обладнання - 35 кВт, ККД - до 85%, тривалість горіння - 12 годин. В якості палива використовується вугілля або паливні пелети. Завантаження дровами знижує ККД до 75%, тривалість горіння знижується до 8-10 годин.
Креслення конструкції печі допоможе виготовити її своїми руками
Слобожанка - ефективна недорога пічна конструкція
Слобожанка - продукт народної творчості, створений на Слобожанщині. За своєю ефективністю вона краще виробів, придуманих радянськими галузевими НДІ.
Схема і можливість удосконалення конструкції
Слобожанка - повноцінна чудо-піч на дровах з варильною поверхнею. Повітря до тліючої закладці подається збоку по U-подібною траєкторією: вниз по Г-образному воздуховоду і далі через перфоровану кожух. Доступ забезпечується в усі верстви, що сприяє більш активному піролізу, тому Слобожанка добре працює на вугіллі і пеллетах. Це економне пристрій з ККД більше 80%.
Потужність обладнання можна збільшити шляхом ускладнення його конструкції: розтягування внутрішнього перфорованого кожуха на всю окружність. Для облаштування піддувала з дроселем робиться третій вузький кожух для охоплення повітрязабірників зовні.
Вертикальна Слобожанка виконана на основі бочки
Слобожанка з капелюшком-грибком
У традиційній Слобожанки є недоліки:
- Вона не сприймає жирного і смолистого палива. Побутове сміття, відходи ДСП і ДВП утворюють твердий нагар на краях отворів внутрішнього кожуха і перфорованому кожусі воздуховода.
- Потрібно обережна дозаправка недотлевшей закладки, так як біля перфорації кожуха повинен залишатися вільним хоча б невеликий тліючий ділянку. Якщо цього не передбачити, після догорання закладки грубка охолоне.
Конструкція з центральним конічним перфорованим воздуховодом з капелюшком-грибком - розробка одного з радянських п / я. Створена на основі Слобожанки. Конус вільно встановлювався в розвантажувальний люк топки і виймався для прочищення.
Краї капелюшки відкидали паливо до країв, під нею утворювалося тліюче кільце, необхідне для раскочегаріванія грубки. Довантаження могла проводитися в будь-якій кількості і в будь-який час. За рахунок країв капелюхи повітря прямував в зону тління, що забезпечувало всеїдність конструкції.
Недоліком «Слобожанки з грибком» було те, що при спалюванні побутового сміття або сирої сосни потрібно перевіряти нагар. Конус міг прикипіти намертво. Вийняти його, чи не зіпсувавши, в цьому випадку було складно.
Побутові печі повільного горіння - перспективний напрямок в теплотехніці. Поєднання з альтернативними енергетичними ресурсами і промисловими технологіями безвідходного виробництва допоможе запобігти екологічній катастрофі. При зовнішній простоті конструкції процеси в них складні і до кінця не опрацьовані. У таких печей є великий потенціал. Їх розробка і створення - благодатна ніша для творчості талановитих самодельщиков.