Проблема отопления небольшого дачного домика или бытовки обычно решается двумя способами – устанавливаются электрообогреватели либо металлическая печка на дровах. Построить выйдет вдвое - втрое дороже. Наименее затратный вариант – сделать отопительную буржуйку для дачи самому, пользуясь готовыми чертежами.
Представляем 2 оригинальных конструкции, разработанные и проверенные нашим экспертом . Главное преимущество отопителей – способность полноценно обогревать 2 смежных комнаты.
Печка длительного горения с наддувом
Показанная на чертеже дровяная буржуйка состоит из таких элементов:
- горизонтально расположенный топливник объемом 50 литров;
- снизу к топке приварен зольник, оснащенный отдельной дверцей;
- вертикальная вторичная камера с патрубком дымохода;
- проложенный сквозь нее наклонный воздушный канал;
- третья камера с теплообменными ребрами и патрубком выхода нагретого воздуха.
Примечание. Печь на чертеже изображена в разрезе. Способ стыковки двух труб – произвольный, внутреннее проходное отверстие – квадратного сечения, размером 15 х 15 см.
На горизонтальный воздушный патрубок Ø100 мм, предусмотренный в вертикальной части буржуйки, устанавливается вентилятор. К выходному штуцеру теплообменной камеры подсоединяется гофрированная алюминиевая труба, нагнетающая горячий воздух в соседнее помещение.
Принцип работы железной печки основан на интенсивном подогреве воздушного потока, создаваемого вентилятором. Как функционирует отопительный агрегат:
- В топливнике горят дрова длиной 0.5-0.7 м, количество подаваемого воздуха регулируется дверкой зольника.
- Продукты горения проникают во вторую камеру, где дожигаются пиролизные газы. Плюс происходит передача теплоты наружным стенкам и внутренней наклонной трубе. Дальше отработанные летучие вещества выбрасываются на улицу посредством дымохода.
- Нагнетаемый вентилятором воздух предварительно нагревается в наклонном канале, затем поступает в основную теплообменную камеру, расположенную прямо над топкой.
- Окончательно прогревшись от внутренних ребер и раскаленного свода топливника, воздушный поток выходит через вертикальный патрубок и направляется в смежное помещение.
Самодельная печь – буржуйка данной конструкции отапливает комнату вокруг себя традиционным способом, и соседнюю – за счет принудительного воздушного обогрева. Продолжительность горения обеспечивается приличным объемом топки (50 л), куда укладываются длинные толстые поленья.
Длинный горизонтальный топливник позволяет закладывать в буржуйку почти метровые поленья
Вышеописанная металлическая печь развивает тепловую мощность порядка 7 кВт, то есть, способна отопить дачу, гараж или бытовку площадью 60-70 м². Установка буржуйки производится внутри большего помещения, воздушная труба прокладывается в меньшее.
Подбираем материалы
Круглый корпус печи делается из старого пропанового баллона либо тонкостенной стальной трубы диаметром 300 х 5 мм. Во втором случае длину топливника можно нарастить до 1 метра.
Совет. Лучше найти стандартные баллоны 50 л из-под сжиженного газа, на сборку печки пойдет 2 шт. Труба Ø300 толщиной стенки 5 мм - изделие нестандартное, искать придется долго. Более доступный вариант Ø300 х 8 мм получится слишком тяжелым.
Для изготовления железной печи потребуются следующие дополнительные материалы:
- листовой металл толщиной 3 мм - на дверцы, зольник и воздухогрейную камеру;
- арматура периодического профиля (так называемая рифленка) Ø10…12 мм - на усиление колосников;
- кусок трубы Ø76 х 3 мм длиной 0.6-0.7 м;
- обрезки Ø100 мм - на дымоходные и воздушные патрубки;
- отходы металлопроката – уголки, маленькие швеллеры, профтрубы для ножек печки.
Монтаж заводских запоров (слева) и уплотнение графитно-асбестовым шнуром (справа)
Запорные ручки дверец проще купить готовыми, нежели изготавливать самостоятельно. На уплотнение притворов понадобится асбестовый шнур. Вентилятор – любая бытовая модель производительностью до 50 м³ воздуха в час.
Изготовление буржуйки – пошаговая инструкция
При использовании газовых баллонов первой операцией станет безопасное вскрытие этих сосудов. Порядок действий:
- Полностью откройте вентиль, переверните резервуар с целью максимально слить оставшийся конденсат.
- Выкрутите вентиль трубным ключом, заполните баллон доверху водой.
- Болгаркой аккуратно срежьте боковину, ориентируясь по заводскому сварочному шву.
Справка. Пропан тяжелее воздуха, поэтому самостоятельно не выветрится. Остатки газа вытесняются из сосуда только водой, резка выполняется при заполненном резервуаре.
Вообще-то, крышку отпиливать необязательно, поскольку конструкцией не предусмотрена установка внутренней колосниковой решетки. Можно сразу вырезать проем под монтаж дверцы или боковое квадратное отверстие для выхода дымовых газов.
Как сделать печь длительного горения для дачи своими руками:
- Выполните подготовительные работы – прорежьте щели колосниковой решетки, технологические отверстия для прохода газов и установки дверок. Распилите второй баллон, подгоняя будущую вторичную камеру под топливник.
Чертеж дровяной печки - вид сверху - Наварите на колосники усилители из арматуры или профиля, как сделано на фото. Иначе при нагреве металл начнет прогибаться.
- Приделайте зольник из металлических полос и ножки печи, ориентируясь по чертежу.
- Изготовьте дверцы и обрамление, как показано на картинке. Уплотняйте притвор асбестовым шнуром, внутрь заложите базальтовый утеплитель.
- Выполните отверстия в вертикальном корпусе, поместите внутрь трубу Ø76 мм, соблюдая угол 35…40°. Герметично обварите торцы, состыкуйте готовый элемент с горизонтальным баллоном.
- Сверху к своду топливника приварите несколько полос из обрезков металлопроката – они послужат ребрами воздушного теплообменника. Изготовьте корпус камеры, приделайте все патрубки.
- Приварите обрамление, установите дверцы топки и зольника.
Совет. Не отступайте от чертежа и не увеличивайте размеры теплообменной полости – эффективность нагрева снизится. Угол монтажа наклонного канала дается приблизительно, главное, вставить трубу между боковыми стенками и хорошенько обварить.
Патрубок для установки вентилятора не обязательно делать длинным (по схеме - 20 см). Чтобы крыльчатка не перегрелась, достаточно подключить нагнетатель через алюминиевую гофротрубу. Как самому сварить печку, смотрите на видео нашего эксперта:
Отзыв о работе печки в реальных условиях мы поместили в конце публикации - в видеоролике рассказывается об отоплении гаража 6 х 12 м.
Вертикальная печь с водяным контуром
Эта буржуйка может работать на дровах, угле и брикетах. Агрегат делается из одного 50-литрового баллона, установленного вертикально. Внутрь верхней части заделана камера нагрева с теплообменными ребрами, сквозь которые можно прогонять воду либо воздушный поток. Кратко перечислим технические характеристики печки:
- отапливаемая площадь – до 40 м²;
- мощность водяного контура – 2 кВт (в режиме максимального горения);
- объем топки – примерно 25 литров;
- толщина металла перегородок – 4 мм.
Принцип действия печи прост: пламя нагревает боковые стенки агрегата и дно верхней камеры с приваренными металлическими пластинами. Через патрубок в полость принудительно подается вода или , отнимает тепло у поверхностей нагрева, затем направляется в отопительные приборы (как вариант, самодельные регистры из гладких труб).
Уточнение. Вместо воды через нагревательные пластины можно прогонять воздух – печка будет работать в режиме тепловой пушки.
Печь-буржуйка годится для обогрева 2 комнат маленького дачного домика, мастерской или бытовки. Длительность горения в режиме поддержания тепла – 2…3 часа в зависимости от качества и вида топлива. Количество присоединяемых радиаторов отопления – 2 шт. 0.8-1 кВт каждый.
Чертеж и схема работы вертикальной круглой печи
Из чего варить дачный отопитель
Помимо пропановой емкости на 50 л, для сборки понадобятся такие материалы:
- сталь листовая марки Ст20 толщиной 4-5 мм - дно водяной камеры;
- то же, 3 мм – дверки, обрамления, ребра теплообменника;
- арматура Ø12…16 мм на колосниковую решетку;
- обрезки труб диаметром 100 и 32 мм для изготовления присоединительных патрубков;
- асбестовый шнур, огнестойкое базальтовое волокно.
Для подключения системы водяного отопления можно поставить сгоны Ø32…20 мм с готовой резьбой. Перед началом работ аккуратно разберите баллон - демонтируйте газовый вентиль и налейте в емкость воды.
Ребра из обрезков железа играют важную роль - увеличивают рабочую поверхность теплообменника
Порядок ведения сборочных работ
Изготовление печи-буржуйки начинается со вскрытия баллона – здесь придется срезать верхнюю часть по существующему сварному шву. Дальше работаем по инструкции:
- Проделайте в боковой стенке квадратные отверстия согласно приведенному чертежу.
- Заготовьте из металла детали печки – круглую перегородку Ø30 см, рамки под дверцы шириной 80 мм и сами створки. Обрамления прикрепите сваркой к корпусу, как показано на фото.
- Из арматуры сварите колосники, четко придерживаясь внутреннего размера сосуда. Тогда решетка плотно ляжет на сварочный стык без дополнительных опор.
- К отрезанной крышке герметично приварите 2 штуцера с резьбой, куда впоследствии подключатся магистрали водяной системы.
- Круглую заготовку установите на торец баллона, обварив шов со стороны топливника. Сверху приделайте теплообменные пластины из обрезков металлического листа.
- Поставьте крышку со штуцерами на прежнее место, смонтируйте дверцы и приварите дымоходный патрубок. Для красоты печку можно покрасить черным термостойким составом (продается в аэрозольной упаковке).
Напоминание. Не забудьте заглушить верхнее отверстие резервуара, откуда ранее вывернули вентиль.
Монтаж печи и дымохода выполняйте согласно правилам пожарной безопасности. Отделку из горючих материалов поблизости от буржуйки закрывайте листами оцинковки. Также соблюдайте расстояние 0.5 м от стального дымохода до деревянного перекрытия. Если применяется , то отступ уменьшается до 38 см.
При устройстве водяного отопления учтите важный нюанс: без принудительной циркуляции теплоноситель в нагревательной камере печи быстро закипит. Подключайте батареи в соответствии со схемой, на обратной линии ставьте фильтр-грязевик и циркуляционный насос. Если планируется отапливать дачу периодически, заполните систему антифризом.
Схема присоединения греющего контура буржуйки к батареям отопления
Совет. Насос для перекачки воды через 2 радиатора выбирайте с минимальной производительностью, объем расширительного бачка – до 5 литров.
Заключение
Металлическая самодельная буржуйка – удобное и относительно недорогое решение для обогрева дачи или временной бытовки. Печка неплохо смотрится в комнате с простой отделкой, а при необходимости быстро демонтируется. Если же требуется отопить двухэтажный дачный дом, лучше или печь из кирпича канального типа – «голландку».
Сегодня газовое отопительное оборудование является наиболее востребованным, но отправлять твердотопливные котлы и печи на свалку истории, пожалуй, пока рановато. Во многих регионах дрова обходятся гораздо дешевле газа, а кое-где они вообще являются единственным доступным топливом, так что работающие на таких энергоресурсах теплогенераторы все ещё нужны. Более того, это оборудование постоянно развивается и совершенствуется, избавляясь от многих своих недостатков. Пытаясь справиться с главнейшим из них - необходимостью часто подбрасывать топливо, — инженеры создали целое направление, которое принято обозначать термином «теплогенераторы длительного горения». О том, как своими руками сделать печь длительного горения, и пойдёт речь в нашей статье.
Те, кому приходилось топить дровами или углем обычную металлическую печь, хорошо знают, что расслабиться такой агрегат не позволяет - топливо приходится подкладывать в среднем каждые 4 часа.
Такое положение дел не могло оставить разработчиков равнодушными и многие из них задумались над созданием «долгоиграющих» печей. Логика подсказывала, что в первую очередь нужно увеличить ёмкость топочной камеры. Но одного этого явно было недостаточно: при обычном горении даже самая большая порция топлива всё равно израсходуется достаточно быстро, просто при этом мы получим избыточную мощность, и львиная доля выработанного тепла вылетит в трубу.
Устройство печи длительного горения
Необходимо было найти новый способ сжигания. Было предложено и реализовано несколько вариантов, а то, что получилось, так и назвали - печи длительного (ещё говорят - долгого) горения. Некоторые из них способны работать без перезаправки до нескольких суток. Правда, для этого пришлось отказаться от полной автономности: такие печки нуждаются в электроснабжении.
Разновидности теплогенераторов длительного горения
Итак, печь или котёл с долгим горением легко можно узнать по огромной топке: вместо обычных 50 л её объем может составлять 100, 150, а у некоторых гигантов - даже более 200 л. А по принципу действия такие установки делятся на несколько групп.
Печи с верхним горением
Конвекционные потоки увлекают пламя вверх, поэтому при розжиге сверху топливо горит дольше. Этот простой принцип лежит в основе работы печей с верхним горением. Чтобы сделать перемещение пламени ещё более постепенным, воздух подают ограниченно и прямо в зону горения.
Модель с верхним горением
Недостатки
Изготовить полноценную печь с верхним горением в домашних условиях невозможно, но народные умельцы разработали несколько упрощённых разновидностей с неплохими показателями. Самая популярная из них - так называемая печь Бубафоня (названа по имени разработчика - Афанасия Бубякина).
Пиролизные печи
Принцип действия этих теплогенераторов основан на способности органического топлива «таять» под воздействием высокой температуры, постепенно превращаясь в газовую смесь. Её состав достаточно разнообразен - от метана до азота, и почти все компоненты являются горючими. По-русски процесс «таяния» древесины или угля называют «газогенерацией», на греческий манер - пиролизом. Чтобы топливо не вспыхнуло, доступ воздуха в камеру, где оно разлагается, ограничивают. Сжигание же пиролизного газа происходит в соседней камере, куда воздух подаётся в достаточном количестве.
Пиролизная печь - замечательное изобретение. Она не только долго работает без участия пользователя, но ещё и является экономичной (за счёт полного сгорания топлива КПД достигает 85%), экологичной (второе название - бездымная печь) и крайне удобной в эксплуатации: это фактически газовая печь со встроенной газогенераторной установкой. Но изготовить её самостоятельно невозможно. Самый сложный узел - система подачи воздуха, которая должна управляться хитроумной электроникой.
С принудительной подачей воздуха
Создатели этого отопителя решили подойти к делу с другой стороны: нельзя ли оставить в печи все как есть, но научиться по необходимости тушить её и разжигать без помощи владельца? Действительно, если бы такую идею удалось реализовать, топливо не сгорало бы в топке сразу, поскольку печь работала бы короткими циклами. Потушить твердотопливную печь достаточно просто - нужно только перекрыть подачу в неё воздуха.
Схема печи с принудительной подачей воздуха
А вот как её разжечь без участия пользователя? Тяга в дымоходе отсутствует и если просто открыть заслонку, пламя не разгорится. Выход один - установить вентилятор, который и будет раздувать огонь. С его же помощью можно регулировать интенсивность горения, то есть мощность печи.
Для самостоятельного изготовления этот вариант наиболее доступен. Он представляет собой классическую твердотопливную печь, оснащённую воздуховодом и недорогой системой автоматики. Созданием такого теплогенератора мы и займёмся.
Обратите внимание! Некоторые производители широко рекламируют энергонезависимые печи длительного горения, которые на поверку оказываются обычными «буржуйками». Хитрость состоит в следующем: отопитель предлагают эксплуатировать не в режиме пламенного горения, а в режиме тления, для чего просто нужно прикрыть заслонки поддувала и дымохода.
Действительно, закладка топлива при этом будет гореть несколько дольше, но у такого режима эксплуатации есть целый ряд недостатков:
Тем не менее такие печи являются довольно востребованными. Они незаменимы в полевых условиях, например, в экспедиции или на передвижном лесозаготовительном пункте, где электроснабжение отсутствует. Будучи способными работать на одной закладке топлива около 8 часов, пусть даже с небольшим КПД, они позволяют бригаде выспаться.
Описание конструкции и принцип работы
По своему устройству печь длительного горения с принудительной подачей воздуха очень похожа на печь обычную, но имеется ряд принципиальных отличий:
Обратите внимание! В продаже имеются наборы автоматики внешне похожие на продукцию KG Elektronik, но имеющие китайское происхождение. Их надёжность и долговечность оставляют желать лучшего.
Блок управления и вентилятор
Принцип действия данной печи позволяет без снижения характеристик отбирать теплоту не только воздухом, но и жидкостным теплоносителем - водой или антифризом. Таким образом, если агрегат оснастить теплообменником, то его можно будет подключить к радиаторной системе отопления. Рекомендуемая ёмкость теплообменника - 50 л. Основной его объём будет располагаться над топкой, а небольшая часть охватит её в виде водяной рубашки.
При наличии теплообменника термодатчик устанавливается на его стенке. При остывании теплоносителя он даст команду контроллеру запустить вентилятор и котёл разгорится. Как только температура рабочей среды достигнет установленного пользователем максимума, тот же термодатчик заставит контроллер выключить вентилятор. Гравитационная заслонка опустится и печь потухнет.
Расчёт параметров
Расчёт твердотопливного отопительного прибора имеет целью определить две величины: объем топки, с помощью которого можно будет обеспечить требуемую мощность, и размеры поперечного сечения дымохода. Рассмотрим обе части расчёта детально и в привязке к выбранной нами печи.
Объём топки и мощность отопительной печи
Оценить приблизительно производительность твердотопливной печи по теплу достаточно просто. Предположим, объем её топки составляет Vт = 50 л.
Объем помещающихся в неё дров рассчитаем по формуле: Vд = Vт * Кз .
Где Кз - коэффициент заполнения топки, обычно принимают Кз = 0,63.
Следовательно, Vд = 50 * 0,63 = 31,5 л.
Следующим шагом определяют массу дров. Для этого нужно знать их плотность - она зависит от разновидности древесины:
Массу дров вычислим по формуле: М = Vд * р.
Где р - плотность древесины.
Если расчёт выполняется, к примеру, под дубовые дрова, то М = 0,0315 * 650 = 20,5 кг.
Количество тепловой энергии, которое получится при сжигании этой массы дров, вычислим по формуле: Q = М * 0,8 * Т * КПД.
Где 0,8 - данное число показывает, какая часть топлива сгорает полностью (80%);
Т - удельная теплотворная способность топлива, МДж/кг:
КПД - КПД печи: для рассматриваемого здесь агрегата КПД можно принять равным 75%.
Тогда: Q = 20.5 * 0.8 * 20 * 0.75 = 246 МДж.
Для определения мощности отопителя воспользуемся формулой: W = Q / t.
Где t - время горения одной топливной закладки, с. В обычном режиме такая масса дров будет гореть чуть дольше 2 часов, следовательно, принимаем t = 8200 с.
Тогда W = 246 * 1 000 000 / 8200 = 30 000 Вт = 30 кВт.
Но такой расчёт применим к традиционным печам, в которых топливо сжигается обычным способом. В теплогенераторах длительного горения режим несколько иной, да и время сгорания топлива может меняться, поэтому приведённая здесь методика зачастую даёт большую погрешность.
Для более точной оценки следует, если есть такая возможность, воспользоваться опытными данными. Так, по свидетельству пользователей, занимавшихся изготовлением печей с принудительной подачей воздуха, при объёме топки в пределах 100л с каждого литра удается снять примерно 0,205 кВт.
Печь, которую в данной статье предлагается сделать своими руками, будет иметь топку объемом 112 л. Тогда ее мощность составит примерно 112 * 0,205 = 23 кВт. Полезный объём составит примерно 70–80 л.
Учитывая, что средняя длина полена составляет примерно 40 см, длину топки примем равной 46 см. Тогда ее ширину и высоту можно принять равными, соответственно, 36 см и 25 см.
При таких размерах печь будет весить около 150 кг.
Время работы без перезаправки топлива составляет 10 – 12 часов для древесины и около 24 часов для угля.
Определение размеров поперечного сечения дымохода
Требуемая площадь сечения дымохода зависит от мощности подключённого к нему теплогенератора. Соотношение этих величин приведено в СНиПе, посвящённом организации систем отопления, вентиляции и кондиционирования:
В случае подключения теплогенератора к круглой стальной трубе площадь её сечения должна быть такой же, как у прямоугольных дымоходов, перечисленных в СНиПе. Следовательно, для нашей печи с её мощностью в 23 кВт минимальная площадь сечения круглого дымохода равна 27 х 27 = 729 кв. см, то есть его диаметр должен быть не менее 30,5 см.
Материалы и инструменты
Для изготовления печи длительного горения потребуется стальной прокат. Идеальный вариант - выполнить заготовки из жаропрочной стали с добавками молибдена и хрома. В качестве примера можно привести марки 12Х1МФ и 12ХМ. Но следует быть готовым к тому, что данный материал обходится достаточно дорого.
Если удорожание самодельной «долгоиграющей» печи в ваши планы не входит, используйте обычную конструкционную сталь. Стоит она намного дешевле легированной, только нужно правильно подобрать марку. Наиболее долговечными самодельные теплогенераторы получаются из марки Сталь 20 (выдерживают 15-летнюю эксплуатацию). Но можно использовать и другие низкоуглеродистые марки - Сталь 10, Ст.3 и пр. Марки с более высоким содержанием углерода - от марки «Сталь 35» и выше - при воздействии высокой температуры подвергаются закалке. Вследствие этого они становятся хрупкими, поэтому для изготовления печи не годятся.
С материалами всё понятно, теперь рассмотрим конкретные разновидности проката, которые нам потребуются:
Кроме того, потребуются такие материалы и изделия:
Конструкция будет сварной, поэтому домашнему умельцу следует вооружиться сварочным аппаратом. Можно использовать электроды марок МР-3С или АНО-21. Также понадобятся болгарка и дрель с набором свёрл по металлу. Всё остальное - инструменты для обычной слесарной работы да рулетка с карандашом.
Подготовительные работы
Стальной прокат нужно разрезать на заготовки. Конечно, сделать это можно и своими силами - при помощи болгарки, но более рациональный способ - заказать раскрой в какой-нибудь мастерской, оборудованной гильотинными ножницами и газовым резаком. Работа будет выполнена быстрее и качественнее. Да и обойдётся она ненамного дороже ручной резки, ведь диски для болгарки тоже стоят денег.
Чертёж: фронтальный и боковой разрезы печи
Чертёж самодельной печи
Стальные листы нужно разрезать на детали, перечень которых отображён в таблице.
Таблица: количество и размеры стальных листов
Также необходимо изготовить патрубки из труб и детали колосниковой решётки из уголков.
Ясно, что при весе в 150 кг перемещать печь в готовом виде будет затруднительно. Поэтому собирать её следует прямо на том месте, которое предназначено для установки. Его также необходимо подготовить:
На полу со стороны топочной дверцы настилается базальтовая или асбестовая подкладка, а поверх неё - стальной лист толщиной не менее 1,5 мм. Размеры этого несгораемого покрытия подбираются таким образом, чтобы пол был им защищён в радиусе 1,2 м от оси топочной дверцы.
Пошаговая инструкция с фото
Изготовление топки
На начальном этапе все детали - они вырезаны из листа толщиной 4 мм - прихватываются точечной сваркой. К днищу приваривают боковые стенки, затем свод (он же является днищем теплообменника) и обрамления проёмов дверок. То что должно получиться - изображено на рисунке. Как видно, днище несколько выходит за стенки топки. Передняя его часть одновременно является нижним обрамлением проёма зольной камеры.
После сборки конструкции все стыки заваривают сплошным швом. Затем топка проверяется на герметичность.
Топка в сборе
Теплообменник с водяной рубашкой
Наружные стенки теплообменника выполнены из листовой стали толщиной 3 мм. Толщина водяной рубашки, охватывающей топку, составляет 20 мм. Её объем ограничивается отрезками полосы, которые приварены к топке и имеют выпуск в 20 мм - на толщину теплоизоляции. К ним впоследствии будет прикручиваться обшивка. Дно рубашки располагается на уровне колосниковой решётки.
Процесс сборки водяной рубашки
Водяная рубашка упрочнена короткими отрезками прута, которые называются клипсами. Они располагаются в шахматном порядке. Сначала клипсы приваривают встык к топке, затем монтируют наружную стенку с предварительно проделанными под них отверстиями. После этого каждую клипсу приваривают снаружи к внешней стенке сплошным швом.
Клипсы привариваются в шахматном порядке
На расстоянии в 50–100 мм от переднего края можно установить клипсы, изготовленные из стальной полосы: здесь они доступны для сварки, поэтому их можно приварить к обеим стенкам, не проделывая отверстий во внешней.
Все места соединений элементов водяной рубашки должны быть герметично заварены.
Жаровые трубы внутри теплообменника
Эти элементы устанавливаются в отверстия, проделанные в передней и задней стенках. К передней стенке они слегка расходятся, образуя подобие веера. С торца каждую трубу следует проварить сплошным швом.
Жаровые трубы расходятся веером
Изготовление колосниковой решётки и дверок
«Прутья» решётки выполняются из уголка 50х4 мм. Важно расположить их именно так, как показано на рисунке - углом вниз. При таком исполнении решётка становится обтекаемой для поступающего снизу воздуха и распределяет его более равномерно.
Чертёж колосниковой решетки
Дверцы представляют собой вырезанные из листа прямоугольники, к внутренней поверхности которых приваривается в два ряда полоса. Между этими рядами образуется паз, в который укладывается уплотнитель - асбестовый шнур. Дверцы оснащаются ручками и петлями заводского изготовления.
Установка воздуховода и патрубков
Воздуховод, выполненный из прямоугольной трубы сечением 60х40 мм, монтируется согласно чертежу. Он должен быть снабжён фланцем, посредством которого будет присоединяться вентилятор. Вход воздуховода в зольную камеру выполнен в задней стенке.
Печь с установленными патрубками
Для подключения печи к системе отопления в стенки теплообменника врезаются патрубки из трубы диаметром 50 мм.
Также необходимо установить патрубок дымоудаления.
Монтаж кронштейнов и утеплителя
Кронштейны - это детали, к которым будет прикручиваться обшивка. Они привариваются к внутренним элементам печи, как показано на рисунке.
Монтаж теплоизоляционного материала
Теперь теплообменник с водяной рубашкой нужно обложить сбоку и сверху базальтовой ватой, связав её асбестовым шнуром.
Обратите внимание! Применение стекловаты вместо базальтовой не допускается, так как она плавится уже при 400 градусах.
Обшивка и установка дверок
Тут особо комментировать нечего: декоративные панели прикручиваются к кронштейнам винтами, дверцы навешиваются на петли. После этого их (дверки) следует окрасить термостойкой эмалью. Не забудьте снять с декоративных панелей защитную плёнку.
Так выглядит готовое изделие
Монтаж комплекта автоматики
Вентилятор следует прикрутить к фланцу воздуховода, температурный сенсор закладывается под базальтовую вату у задней стенки теплообменника. Модуль управления с контроллером удобно разместить на верхней крышке.
Эксплуатация и обслуживание печи
Печь длительного горения с принудительной подачей воздуха предельно проста в использовании:
Дальнейшее происходит в уже описанном порядке: контроллер при помощи вентилятора попеременно то тушит печь, то снова её активирует.
Время от времени печь и дымоход следует очищать от золы и сажи.
Модернизация самодельной печи
Пользователю доступны несколько усовершенствований:
Также в теплообменник можно врезать гильзу для установки обычного термометра - это на случай отключения электричества, без которого электронный термодатчик, да и отображающий температуру дисплей, окажутся неработоспособными.
Видео: как сделать печь долгого горения из кирпича своими руками
При нынешнем уровне развития технологий владельцу твердотопливной печи вовсе не обязательно вскакивать среди ночи и бежать в поленницу за очередной вязанкой дров. Придуманы агрегаты, способные работать без участия пользователя по нескольку суток. Некоторые из них могут быть изготовлены только в заводских условиях, но есть и такие, которые даже малоопытный мастер без особого труда сможет воспроизвести в домашних условиях. Одну из таких моделей - печь длительного горения с принудительной подачей воздуха - мы рассмотрели в данной статье. Приведённая инструкция с чертежами и фотографиями поможет осуществить все работы по изготовлению отопителя без ошибок.
Высокая стоимость газа и электричества вынуждает искать альтернативные варианты отопления. Традиционные русские печи на твердом топливе – не самый хороший выход из-за их прожорливости. Внимание привлекают разработки, способные работать на небольшом количестве самого дешевого топлива с высокой теплоотдачей.
Почему печи длительного горения так экономны?
К отопительным устройствам такого рода относится печь длительного горения. В них топливо фактически не горит, а тлеет, однажды заложив порцию, можно греться около 18 часов, не подбрасывая его. Устройства автоматической подачи не требуются. Топливо расходуется в минимальное количество и самое разное, в том числе бросовое вроде щепок, опилок. Но устройства также способны работать на дровах, угле с хорошей отдачей тепла, потребляя в несколько раз меньше.
Заводская печка, называемая буржуйкой, быстро сжигает топливо, нагревая помещение за непродолжительное время, но также быстро остывает. Чтобы в помещении поддерживать тепло, требуется постоянно подбрасывать топливо, что не всегда удобно, много расходуется. Продаются изделия, в которых процесс горения затягивается на более длительный промежуток. Однако их стоимость довольно значительная, они не лишены недостатков: низкая эффективность, необходимо вручную часто закладывать топливо.
Причина малой эффективности кроется в прямом доступе кислорода, свободном выбросе продуктов горения. Существуют и другие проблемы сгорания:
- 1. Горение происходит быстро, контролировать процесс трудно. В топке наблюдается сильное повышение температуры, металл со временем прогорает.
- 2. Топливо сгорает не полностью, особенно бытовой мусор, мелкие отходы. В помещении чувствуется запах дыма, раскаленного металла.
- 3. Приходится ежечасно догружать печку топливом, иначе потухнет и быстро остынет.
Печь долгого горения лишена этих недостатков, поэтому ее эффективность гораздо выше.
Как работают печи долгого горения?
Конструкций печей длительного горения разработано много, но все работают по единому принципу. Тепло получается не в процессе открытого горения, а в результате пиролиза. Под воздействием высокой температуры топливо тлеет, выделяются горючие газы. Они воспламеняются и сгорают, выделяя много тепла. Медленный процесс горения происходит посредством регулирования подачи кислорода. Когда топливо разгорится, до минимума перекрывают поступление воздуха.
Обычной русской печью пользоваться в таком варианте невозможно, подобная попытка приведет, по всей вероятности, к плачевным последствиям. Газы могут проникнуть в помещение, что грозит отравлением людей. Печки с длительным процессом горения оснащаются герметичными дверями, заслонками, регулировочными приспособлениями, что исключает попадание газа в помещение. Отопительные устройства подобного рода заслуживают внимания по многим причинам:
- могут работать на одной закладке без присмотра 10–20 часов;
- небольшой вес, можно установить без фундамента;
- подходит топливо любого вида, сгорает полностью, КПД до 90%;
- можно пользоваться эпизодически, что важно для дачи;
- нет посторонних запахов и дыма;
- возможность собрать самостоятельно из недорогих материалов.
К несомненным достоинствам относится также низкая стоимость, так как материала требуется немного. Если делать своими руками, используя металлическую бочку, газовый баллон, выйдет еще дешевле.
Область использования – от гаража до дома
Как можно использовать отопительную печь с длительным горением? Выбор конструктивного варианта зависит от предполагаемых задач. Если агрегат требуется для дома или дачи, лучше применять печи с водяной рубашкой. Они совмещают в себе обычное печное отопление и водяное. Вода разносит тепловую энергию по системе, нагревая помещение. Одновременно прогревается корпус печи, что повышает эффективность теплоотдачи.
Можно использовать в гараже, в бане или в доме
В котле длительного горения вода при остановке процесса горения быстро остывает, батареи становятся холодными. Но печь стынет медленнее, еще понемногу отдавая тепло. Для дачи печь, объединенная с предпочтительнее . Она включает в себя змеевик, в котором нагревается вода. Иногда его устанавливают прямо в топку, что небезопасно. Высокая температура, возникающая при сгорании газов, может привести к закипанию воды и разрушить змеевик.
Лучше установить змеевик водяного отопления в колпаке дымоотвода. Такое решение подходит для отопления дачи, повышая отдачу тепла. Конструкцию агрегата выбирают, учитывая площадь помещения. Для небольшой бани, гаража, теплицы можно пользоваться печью без водяного контура. Воздухогрейная печь в бане удобна возможностью регулировки интенсивности горения. Она хорошо прогревает помещение небольших размеров, что хорошо для бани, но не подходит для дома с постоянным проживанием.
Приступаем к изготовлению – что понадобится
Для изготовления самодельной печи требуется подобрать удобное место. Это должно быть помещение с подключенным электричеством, достаточной площадью. Теперь о материалах. Легче для печи с долгим горением применить стальную бочку на 200 л. Впрочем, объем не имеет принципиального значения, от него просто будет зависеть теплоотдача устройства. Используют газовые баллоны и даже огнетушители.
Но, опять же, объем заготовки: из баллона на 27 л можно изготовить печь для обогрева бани, из меньшего или огнетушителя – для крохотного помещения. Имеет значение толщина металла: чем толще, тем дольше прослужит печь. Если ничего подходящего нет, используем толстостенную трубу, листы стали. Металл не должен иметь повреждений и ржавчины. Из других материалов потребуются:
- материал для ножек, если печь круглой формы (трубы, угольник, арматура);
- листовая сталь 5-миллиметровой толщины по размерам торцевой стороны изделия;
- герметичная дверца или материал для нее;
- 100-миллиметровая труба на 15 см длиннее устройства;
- 5 м трубы 150 мм для отвода дыма.
Необходимы измерительные приспособления: рулетка, отвес, уровень, а также молоток, киянка, мастерок.
Устройство печей – детальный разбор особенностей
Приступая к изготовлению, предварительно знакомимся с особенностями устройства, работой. Составляем для печи чертежи, исходя из материалов, которые планируем применить. Как основной материал наиболее подходит стальная труба диаметром 400 мм или такая же чугунная. Стенки должны быть толще, лучше 5 мм, тогда печь прослужит долго, особенно чугунная. Тонкий металл служит недолго, стенки быстро прогорают.
Чугун как материал для печи предпочтительнее, но работать с ним сложнее, чем со сталью. Требуются специальные электроды и определенное умение сварщика.
На рисунке представлена работа печи долговременного горения.
Устройство состоит из трех частей. В нижней зоне находится твердое топливо, которое медленно тлеет. Выше зона сгорания газов и отвода дыма. Между ними загрузочная зона, которая постепенно уменьшается по мере выгорания топлива.
Для любой схемы обязательным является воздушный регулятор, который определяет продолжительность горения. Это диск из стали толщиной 5 мм. Посредине вварена труба, по которой воздух поступает в камеру. По мере того как сгорает топливо суточной нормы закладки, диск постепенно опускается. Для беспрепятственного скольжения он делается несколько меньше внутренних размеров топочного отделения. Снизу распределителя расположена крыльчатка высотой 5 см, с большими размерами ускоряется процесс горения, что нежелательно.
Труба для подвода кислорода диаметром 100 мм для изделия из бочки и 60 для баллонного или из трубы. Отверстия в распределителе соответственно 90 или 50 мм, иначе в камеру сгорания попадет много кислорода, топливо будет сгорать быстрее. Наверху приточной трубы устанавливается заслонка для регулирования тяги. Возможны два варианта исполнения: печь с воздушным прогревом и котел, который нагревает воздух и одновременно воду для обогрева помещения. Вода нагревается в змеевике и поступает к радиаторам. На схеме ниже показана подобная конструкция.
Собираем сами – последовательность действий
Наиболее удобно применить бочку или газовый баллон. В них аккуратно отрезаем верх – материал еще пригодится. В баллоне предварительно откручиваем вентиль, сливаем остатки газа и на несколько дней оставляем, пока не перестанет чувствоваться запах газа. В корпусе вырезаем место для крепления герметичной дверки, через которую удаляется зола. Из 5-миллиметрового металла вырезаем круг, по диаметру несколько меньший внутренней части.
Посредине привариваем трубу для подвода кислорода. Она в нижнем положении должна выступать над поверхностью отопительного устройства на 15 см. Снизу привариваем 6 лопастей высотой 5 см под некоторым углом. Для модели, в основе которой газовый баллон, применяем верхнюю часть корпуса, где вырезаем место под трубу, в бочке для этих целей используем крышку. Воздухоподводная труба должна свободно передвигаться вверх-вниз. Снизу корпуса привариваем ножки для устойчивости. Сбоку верхней части вырезаем круглую дырку и крепим трубу 150 мм для отвода дыма.
Из листового железа изготовить агрегат сложнее. Требуется точность расчетов и разметки всех деталей, разрезать и приварить. Устройство круглой формы сделать в домашних условиях без специальных валков для выгибания металла практически невозможно, конечно, если не применяется тонколистовая жесть, что нерационально. Если нет возможности для скручивания листов, выходом станет изготовление прямоугольной печи. Возможный вариант представлен на чертеже.
По внешнему виду она напоминает известную всем , но в конструкцию внесены изменения, повышающие эффективность. Основные изменения касаются поддувала. Оно выполнено из 80-миллиметровой трубы наподобие буквы Г, но для простоты можно выполнить прямым. На патрубке с резьбой сверлим отверстия диаметром 6–8 мм. На резьбу устанавливаем глухую пробку, поворачивая которую по резьбе регулируем горение с большой точностью.
Правильную подачу кислорода определяем по раскаленному пятну на дымоходе – сначала оно должно быть подальше от печи, со временем постепенно смещается в ее сторону.
Буржуйка в процессе работы раскаляется, поэтому ее используют не только как отопительную, но и в качестве варочной. По сторонам снаружи устанавливаем экран на расстоянии от стенок 50 мм. Ребра наваривать не стоит – агрегат эффективно работает при раскаленном нутре. Экран служит защитой помещения от инфракрасных лучей, предотвращает перегрев помещения. Их он отражает не менее половины, поддерживая оптимальную температуру в отопительном устройстве.
Водогрейный контур – вариант для отопления дома
Буржуйку можно без особых усилий переделать в котел замедленного горения для водяного отопления. Вместо экрана устанавливаем П-образную металлическую водогрейку, которая также отразит ИФ-лучи. Ее устанавливаем на том же расстоянии, что и экран. Установка вплотную охлаждает печь, снижается ее эффективность. Буржуйка, как на чертеже, вырабатывает 15 кВт, поэтому может обогреть 25 м 2 помещения. Если нужды в водяном отоплении нет, можно пользоваться водогрейкой для бытовых нужд.
Намерение изготовить буржуйку с длительным горением для обогрева большей площади, бесперспективно. Увеличение размеров приведет к ухудшению качественных показателей. В большом топливнике наблюдается вялая циркуляция, выделение газов недостаточное, помещение плохо прогревается. Если заполнить топку дровами доверху, просто не останется места, чтобы образовался конвекционный вихрь. Вывод однозначный: размеры буржуйки определяют свойства пиролизного газа.
Но все-таки более мощный котел длительного горения для водяного отопления разработан. Повторить промышленные образцы сложно, но конструкцию, представленную на чертеже, можно собрать дома.
Особого внимания заслуживает узел В с телескопической штангой для регулирования потока кислорода. Агрегат развивает мощность 35 кВт при работе на угле и пеллетах, горение продолжается 12 часов. На дровах эффективность ниже, они сгорают за 8 часов.
Печь на опилках – ничего сложного и доступно
Подобное устройство работает на самом дешевом топливе, которое хорошо сгорает и дает немало теплоэнергии. Часто опилки просто выбрасывают или продают по символической цене. Но гореть они могут только в специальных приспособлениях, в других видах печей если и горят, то плохо. Конструктивными особенностями предусмотрена возможность сильного уплотнения древесной массы, чтобы между ее частичками не оставался воздух. В таком состоянии они будут не сгорать быстро, а тлеть, отдавая тепло, достаточное для обогрева одной – двух комнат.
Собирается установка по тому же принципу, что и другие с вертикальной загрузкой. Лучше применить металлические изделия цилиндрической формы, но если такой возможности нет, можно выполнить прямоугольной формы. В отличие от буржуйки, где дрова загружаются сбоку, предусматриваем загрузку опилок сверху. От других моделей эта отличается наличием конусной трубы. Она вставляется посредине воздушного регулятора – круга с отверстием внутри печи. Конструкция представлена на чертеже.
Внутрь засыпаем опилки и трамбуем как можно плотнее, чтобы продлить процесс горения. Трубу убираем – это легко из-за ее конусной формы. Отверстие, образованное на ее месте, послужит дымоходом и для подвода кислорода, чтобы поддержать тление опилок. Со стороны поддувала поджигаем опилки – процесс пошел. Важно правильно настроить дымоход: излишняя тяга вытянет тепло на улицу, при слабом горении в помещение будет проникать дым.
Горение происходит в основном в центральной части топочного отделения, стенки нагреваются слабо. Если проложить по помещению длинную дымовую трубу, эффективность устройства повысится. Для теплиц это хороший вариант.
Установка обогревательного прибора – важные правила
Чтобы установка работала безопасно, следует придерживаться определенных правил:
- на расстоянии прогрева запрещено размещение горючих и легковоспламеняющихся предметов;
- дымоход делаем разборным с возможностью чистки;
- перед использованием проводим испытание, чтобы подобрать оптимальный режим.
Для дымоотвода используем трубу диаметром 150 мм, длиной 5м. С меньшим сечением дым не будет хорошо удаляться, с большим – появится избыточная тяга. Устанавливаем на дымоходе регулируемую задвижку. Скапливаемый конденсат необходимо периодически удалять. Если дымоход неразборный, в нем делают дверцы для чистки. Обильное образование конденсата можно предотвратить, выполнив дымоход по принципу сэндвича. Между двумя трубами разного диаметра укладываем для утепления слой стекловаты. Сверху дымоходную трубу накрываем дефлектором, чтобы не попадал дождь, снег, не задувало ветром.
Печь в доме, где есть дети, обкладываем кирпичом. Кладка вокруг играет роль защитного экрана, чтобы не обжечься при случайном касании, предохраняет предметы и стены от перегрева. Также она служит хорошим аккумулятором тепла. Кирпич накопит тепло, будет отдавать его гораздо медленнее железного корпуса. Фундамент устраиваем в том случае, если пол под печкой из горючих материалов. Необязательно его сильно углублять, вес отопительного прибора небольшой.
Долгоработающую вертикальную печь топят, придерживаясь следующих правил. Снимаем крышку, вынимаем регулировочное устройство – трубу с прижимным кругом. Топку загружаем топливом, максимальная высота – до нижней части отверстия дымохода. Любое топливо стараемся уложить возможно плотнее. Сверху по центру укладываем мелкие сухие ветки, затем бумагу или тряпочку, смоченную керосином. Устанавливаем прижим, крышку, бросаем в трубу горящую бумагу или тряпку. Спичкой поджечь вряд ли удастся – она потухнет на лету. Когда топливо хорошо разгорится, закрываем воздушную заслонку – продолжается работа в режиме тления.
Самодельные конструкции используют практически любое твердое топливо: древесное, уголь, мусор, пеллеты. Но все же требуется учитывать особенности каждой модели, чтобы выбрать наиболее эффективное топливо. На опилках, как уже упоминалось, эффективно могут работать вертикальные печи с конусной трубой. Вертикально расположенные устройства хорошо работают на дровах, угле, брикетах. Изделия долговременного горения с горизонтально расположенной топкой рассчитаны на использование дров, щепы. Пеллеты используются в основном на промышленном оборудовании, где топливо подается автоматически, но могут гореть и в самодельных установках.
В печах горизонтального исполнения можно повысить теплоотдачу устройством топочной переборки. Из толстого металлического листа вырезаем заготовку шириной по внутренним размерам, а длиной – ⅔ длины топочного отделения. Устанавливаем ее вверху под дымоотводной трубой. Такое простое устройство замедляет ход газа, дополнительно аккумулируется тепло.
Еще одно устройства для полноценного использования эффекта длительного горения – инжектор. Это одна – две трубы с отверстиями, выходящими в топку. В стенках отопительного аппарата вырезаем отверстия по их диаметру, и ввариваем инжектор. Он располагается на высоте центра дымоходной трубы, но в передней части топки. Инжектор служит для подпитки воздухом процесса горения, верхняя стенка лучше прогревается. Когда устройство переходит в процесс тления, он не работает.
Мы рассказали лишь о некоторых. Надеемся, что используя полученные сведения, вы сможете самостоятельно изготовить простой и надежный аппарат, не требующий постоянного ухода.
Бум на твердотопливные печи, который возник на рынке отопительного оборудования, имеет несколько причин. Во многом он обуславливается массовым строительством дач и загородных домов в местах, где нет возможности подключиться к магистральному газу. Сыграло роль и значительное подорожание энергоносителей, вынуждающее дублировать установленные отопительные агрегаты котлами, работающими на дровах и угле. Но главное, что хочется отметить, это появление конструкций, использующих совершенно иной подход к сжиганию твёрдого топлива, благодаря которому удаётся в несколько раз увеличить время между загрузками. Агрегаты, использующие новый принцип, различаются по сложности, габаритам и производительности. Сегодня мы расскажем о простой печи длительного горения, которую можно построить своими руками за выходные. Конечно, такой агрегат не подойдёт для отопления большого дома, а вот для обогрева подсобных помещений, гаража или теплицы он будет незаменим. Тем более что материалы для работы найдутся на любом пункте приёма металлолома.
Какие отопительные приборы относятся к печам длительного горения. Преимущества и недостатки существующих конструкций
Разнообразие конструкций котлов длительного горения позволяет выбрать оптимальный вариант для изготовления своими руками
Каждый, кто хоть раз топил дровяную печку, обращал внимание, что топливо в ней может гореть с различной скоростью. При полностью открытом поддувале и свободном дымовом канале в топочную зону интенсивно поступает воздух, поэтому дрова сгорают быстро и с высокой температурой. При этом корпус печи раскаляется лишь на несколько минут, а огромная доля тепловой энергии оказывается выброшенной в дымоход. Выходом из этой ситуации является ограничение количества кислорода в рабочем пространстве печи, которого добиваются частичным перекрыванием поддувала. Дрова начинают тлеть, а языки пламени становятся тусклыми и коптящими - прибор переходит в газогенераторный режим работы. Процесс горения растягивается на несколько часов, во время которых температура твердотопливного агрегата остаётся практически неизменной. Сложности заключаются в том, что эксплуатация отопительного котла в таком состоянии требует постоянного участия оператора, иначе огонь может полностью угаснуть. Кроме того, недостаток кислорода сказывается на полноте сгорания топлива. Активно выделяющиеся горючие углеродные соединения (пиролизные газы) попросту не могут окисляться и гореть, что приводит к чрезвычайно низкому КПД устройства.
Пиролиз - процесс разложения твёрдого топлива при высокой температуре и недостатке кислорода. Образующиеся в результате так называемой сухой перегонки летучие углеводородные соединения представляют собой газ, теплота сгорания которого приближается к метану.
Схема работы заводских котлов длительного горения чаще всего основана на пиролизном сжигании топлива
В отличие от традиционной конструкции, схема работы печи длительного горения предполагает дозированную подачу воздуха не снизу, а сверху. Поскольку кислород поступает лишь к тонкому слою топлива, исключается возможность возгорания всей загрузки, что существенно увеличивает длительность работы агрегата. Горючие газы, которые ранее удалялись вместе с дымом, в современных «долгоиграющих» моделях полностью сгорают. Для этого печи оборудуются зоной дожига, воздух в которую подаётся по отдельным каналам. Высокая температура горения пиролизных газов позволяет повысить КПД прибора и намного уменьшить выброс вредных веществ в атмосферу. Что же касается других отличий, то отопительные печи новой конструкции нетрудно узнать по более объёмной загрузочной камере. Возможность многократно увеличить топливную закладку, которая появилась благодаря смещению зоны горения в нижний слой топлива, и определяет длительный режим работы.
Преимущества и недостатки
Современные печи долгого горения имеют массу достоинств, которые при первоначальном выборе отопительного оборудования могут сыграть решающее значение. Тем не менее, недостатки существующих конструкций требуют взвесить все за и против, прежде чем принять решение о замене работающего отопительного агрегата новомодным пиролизным котлом.
К плюсам рассматриваемых конструкций относятся:
- многократное увеличение времени работы на одной закладке топлива;
- возможность полной автономности - при выходе на основной режим эксплуатация агрегата не требует вмешательства оператора;
- топливо сгорает практически без остатка;
- использование в качестве топлива не только угля и дров, но и щепок, опилок, сухих растительных отходов, пеллет и т. д.;
- уменьшенный вес и габариты;
- возможность регулировки процесса горения;
- КПД пиролизных котлов долгого горения достигает 90%;
- дымовые остатки не содержат сажи и вредных веществ;
- множество конструкций, доступных для изготовления своими руками.
Обязательно ознакомьтесь с недостатками печей этого типа:
- повышенные требования к дымоходу. Он должен иметь достаточную высоту и теплоизоляцию;
- в печах длительного горения можно использовать только сухое топливо. Излишки влаги снижают температуру пламени, а водяной пар перекрывает доступ кислорода, что делает невозможным работу агрегата в режиме газогенератора;
- пониженная температура дыма способствует наслоению сажи и других продуктов горения на стенках дымохода;
- при сжигании влажного топлива в дымовых остатках появляются тяжёлые фракции и опасные химические соединения;
- более высокая стоимость по сравнению с печами обычной конструкции.
Если взвесить все плюсы и минусы, нетрудно понять, что широкая популярность печей длительного горения - вовсе не случайность, а результат точных расчётов и тщательно проработанной конструкции.
Виды печей длительного горения. Выбираем простой и производительный отопительный агрегат для изготовления своими руками
Речь о разновидностях печей длительного горения зашла из-за необходимости определиться с конструкцией, наиболее пригодной для изготовления своими руками. Поэтому рассмотрим все варианты твердотопливных котлов новой генерации, а также изучим особенности их работы.
При классификации отопительных печей по способу сжигания выделяют несколько основных схем.
1. Традиционная конструкция с распространением пламени снизу вверх, при котором горящие газы проходят через весь слой топлива и выводятся в дымоход. На пути продуктов сгорания обустраивают теплообменник и камеру дожига, в которую подаётся дополнительное количество воздуха. К отопительному оборудованию этого типа относятся известные на весь мир булерьян или бренеран, печь профессора Бутакова и вариации этих агрегатов с изменёнными теплообменниками.
Булерьян представляет собой котёл длительного горения с воздушным теплообменником
2. Шахтная печь, в которой зона горения смещается к колосниковой решётке, а продукты сгорания отводятся через соседнюю камеру, где происходит дожиг и теплообмен. Подобная конфигурация чрезвычайно удобна для изготовления отопительного агрегата из кирпича, чему способствует многовековой опыт строительства дровяных печей с воздушными каналами (печь с грубой).
Схема твердотопливного котла шахтного типа
3. Агрегаты верхнего горения, в которых поджигается верхушка топливной закладки, а пламя направляется вниз. По мере прогорания требуется подача воздуха под слой золы, поэтому такая конструкция требует специальных решений для доставки кислорода в зону горения. Простота этой печи и эффективность её работы способствовала появлению множества вариантов, доступных для повторения в домашних условиях. Причём материалом для изготовления такого отопительного агрегата может выступать как обычная металлическая бочка, так и бытовой газовый баллон. Хотелось бы особо выделить известную в Сети конструкцию «долгоиграющей» буржуйки под названием Бубафоня - модификацию литовского котла «Stropuva», чрезвычайно популярную у домашних умельцев.
В котлах «Stropuva» длительный режим работы возможен благодаря горению верхнего слоя топлива
4. Печи, работающие в режиме газогенераторного или пиролизного сжигания топлива. Дрова горят при высокой температуре и недостатке кислорода, что способствует выделению большого количества горючих газов. Летучие соединения, полученные в результате так называемой сухой перегонки, дожигают в отдельной камере, куда подают вторичную порцию воздуха. Эта схема является самой сложной в конструктивном отношении, но по части эффективности и удобства эксплуатации ей нет равных.
Пиролизный котёл представляет собой довольно сложную конструкцию, поэтому его изготовление в домашних условиях сопряжено с наибольшими трудностями
Если говорить о других особенностях печей длительного горения, то они бывают квадратными или круглыми, а изготавливаться могут как из металла, так и из кирпича.
Высокая температура газов при пиролизном сжигании требует обязательной футеровки рабочей зоны, которую выполняют при помощи огнеупорного кирпича или защитных обмазок.
При выборе схемы и конструкции печи длительного горения необходимо учитывать не только преимущества и эффективность существующих вариантов, но и возможность повторения той или иной конструкции в домашних условиях. Например, изготовление булерьяна или печи Бутакова нельзя представить без использования мощного трубогибочного станка. Ввиду сложной конфигурации оборудования потребуется немалый опыт сварочных работ и дополнительные затраты на покупку толстой листовой стали и труб большого диаметра. Строительство пиролизного котла, кроме финансовых вложений и мастерства сварщика, предъявляет требования к точности расчётов и знаниям всех нюансов сухой перегонки дров. Что же касается агрегатов верхнего горения, то именно они являются идеальным вариантом в качестве первой конструкции, изготовленной своими руками. Во-первых, не потребуется практически никаких затрат, а во-вторых, устройство типа «Stropuva» или Бубафони простит все просчёты и несовершенство сварных швов. Её конструкция настолько работоспособна, что не даст разочароваться в своих силах даже начинающему домашнему мастеру.
Устройство и принцип действия печи верхнего горения
Твердотопливный агрегат долгого действия с верхним горящим слоем можно изготовить из железной бочки из-под ГСМ, газового баллона или стальных труб большого диаметра. Толщина стенок корпуса должна быть не меньше 4–5 мм, иначе они могут прогореть вследствие высокой температуры. Высота отопительного прибора должна составлять не менее 1 м, поскольку от количества топлива зависит длительность его работы. Тем не менее, не надо стараться соорудить слишком высокий агрегат. Во-первых, его будет неудобно загружать, а во-вторых, слишком толстый слой дров или опилок может снизить тягу настолько, что горение попросту прекратится.
Условно вертикальную печь можно разделить на три рабочих пространства:
- загрузочная камера - часть корпуса, в которую закладывается топливо. Во время работы высота загрузки уменьшается по мере прогорания брикетов, дров или стружки;
- зона горения или рабочая зона представляет собой самый высокотемпературный участок. В этом слое горючего материала происходят окисляющие реакции с выделением большого количества тепла;
- зона отвода горючих газов - пространство с высокой температурой, в котором происходит теплообмен и дожиг продуктов сгорания.
Представленная ниже принципиальная схема котла длительного горения позволяет получить полное представление о его конструкции и принципе действия.
Схема котла длительного горения с вертикальной загрузкой
Для того чтобы ограничить зону горения применяется распределитель воздуха. Это устройство представляет собой плоский металлический круг толщиной 5–6 мм, по центру которого выполнено отверстие для подвода кислорода в рабочую зону. Подача воздуха осуществляется по длинной стальной трубе, выведенной через верхнюю крышку отопительного агрегата. Беспрепятственное движение воздухораспределительного устройства обеспечивается за счёт разности диаметра металлического блина и корпуса агрегата, а высота горящего слоя зависит от ширины крыльчатки. Поскольку последняя определяет воздушный зазор между топливом и поршнем, от её параметров зависит, как быстро будет прогорать топливо.
Распределитель воздуха самодельного котла
Экспериментальным путём установлено, что высота лопастей воздухораспределителя не должна превышать 50 мм, иначе скорость сгорания топлива будет увеличена, а это приведёт к необходимости более частых закладок горючего материала.
Диаметр воздушного канала должен быть не менее 60 мм, в то время как размер отверстия распределителя более 20 мм считается излишним - перенасыщение кислородом увеличивает интенсивность горения, что для агрегата этого типа является недопустимым.
Чаще всего труба распределителя изготавливается с открытым краем, благодаря чему в качестве окислителя используется атмосферный воздух. Место, где воздуховод входит в верхний люк, не герметизируют - свободный доступ кислорода к надпоршневому пространству даёт возможность сгорать летучим углеводородным соединениям. Существует и вариант, когда воздух в зону горения проходит из верхней камеры, где он предварительно подогревается. Такая конструкция повышает производительность отопительного прибора и делает его работу более стабильной. Количество кислорода регулируют специальной заслонкой, установленной в окне подачи воздуха.
Для отвода продуктов сгорания верхнюю часть котла оборудуют дымовым каналом с небольшим горизонтальным участком. Как правило, 50–60 см прямой трубы достаточно для того, чтобы ослабить тягу. Несмотря на то, что в печах этого типа полнота сгорания топлива достигает 90–95%, периодически требуется удалять пепел и золу, которые скапливаются на дне установки. Для этого в нижней части корпуса делают окно и устанавливают герметичную дверцу.
Для подключения печи длительного горения к жидкостной системе отопления, агрегат оборудуют теплообменным контуром или водяной рубашкой.
Чертежи и схемы
Несомненным достоинством представленной выше конструкции «буржуйки» долгого горения является нетребовательность к размерам. Как правило, для правильной работы печи достаточно знания принципов её работы и соблюдения основных пропорций. Тем не менее, представляем вашему вниманию чертежи и схемы действующих конструкций, изготовленных и испытанных в реальных условиях.
Чертёж печи с вертикальной загрузкой
Чертёж котла длительного горения
Схема печи длительного горения с открытым воздушным каналом
Чертёж котла
Необходимые материалы и инструмент
Прежде чем приступать к постройке печи длительного горения, подготовьте такие материалы:
- двухсотлитровая бочка из-под ГСМ. Желательно выбирать ёмкость с толстыми стенками, без повреждений и сильно проржавевших участков. В качестве корпуса можно использовать трубу подходящего диаметра или баллон из-под пропана (бытовой на 50 л или автомобильный на 80–100 л). Кроме того, печку можно изготовить из листовой стали толщиной не менее 3 мм;
- металлическая труба диаметром не менее 60 мм - для обустройства воздушного канала;
- стальная труба диаметром 100 мм - для изготовления дымохода;
- стальной швеллер или уголок с полкой 50–60 мм;
- лист металла толщиной 5–6 мм размерами чуть больше диаметра корпуса - для изготовления распределителя воздуха;
- стальной лист толщиной не менее 3 мм, который потребуется, чтобы сделать крышку;
- петли для нижней дверцы.
Что касается инструментов, то они найдутся у любого уважающего себя домашнего мастера:
- сварочный инвертор или трансформатор;
- угловая шлифовальная машина (по-народному «болгарка»);
- зачистной и отрезной круг для УШМ;
- электрическая дрель;
- набор свёрл для работ по металлу;
- молоток;
- наковальня;
- мерительный и разметочный инструмент.
Если конструкция отопительного агрегата предусматривает обустройство водяного контура, то дополнительно требуется запастись листовой сталью и двумя резьбовыми патрубками для врезки котла в гидравлическую отопительную систему.
Пошаговая инструкция по изготовлению печи длительного горения своими руками
1. Для изготовления корпуса печки используют болгарку, которой аккуратно срезают верх металлической бочки. Разумеется, в случае использования ёмкости толщиной более 3 мм применение газового резака будет более оправдано. Ещё раз напоминаем о том, что работу надо сделать аккуратно - из срезанной части в дальнейшем будет изготовлена крышка печи. Если в качестве корпуса используется труба, то к ней необходимо приварить днище, вырезанное из листового металла толщиной 5–6 мм.
Срезая крышку, помните, что этот элемент понадобится в дальнейшем
2. В нижней части к корпусу при помощи сварочного аппарата монтируют четыре ножки из швеллера или уголка. Отметим, что если корпус будет изготавливаться из металла и иметь прямоугольную форму, то можно обойтись и без дополнительных опор.
Один из вариантов обустройства опорных ножек
3. При помощи всё той же болгарки или автогена из листовой стали толщиной 5–6 мм вырезают распределитель воздуха - круг, который сможет входить в бочку с небольшим зазором. Края металлического блина необходимо тщательно зачистить, чтобы предотвратить возможность задевания за стенки печи.
4. По центру воздухораспределительного устройства прорезают отверстие диаметром 20 мм и приваривают трубу для подачи воздуха в зону горения.
Лопасти воздухораспределительного устройства крепят на одинаковом расстоянии
5. С обратной стороны плоского поршня приваривают четыре отрезка швеллера или уголка, равномерно расположив их по кругу. Заметим, что лопасти не должны выступать за пределы воздухораспределителя. В дальнейшем, благодаря этим элементам, между металлическим блином и дровами будет находиться воздушный зазор, необходимый для горения топлива.
В итоге воздухораспределительное устройство должно выглядеть так
6. Из отрезанной ранее верхушки бочки изготавливают крышку. Для этого с внешней стороны по всему контуру приваривают металлическую полосу так, чтобы её диаметр позволял свободно установить верх печки на корпус.
Изготовление крышки
7. В крышке прорезают отверстие, на 3–5 мм больше диаметра трубы воздуховода. Кроме того, на её верх приваривают две ручки из полосок металла. С их помощью будет проще открывать люк для загрузки топлива.
8. В нижней части корпуса вырезают люк для чистки печи. Постарайтесь проделать эту часть работы при помощи болгарки с установленным тонким кругом. Так будет обеспечено более точное прилегание дверцы к корпусу. По периметру люка приваривают тонкую металлическую полосу, чтобы устранить образовавшуюся щель. Затем приваривают петли, устанавливают конструкцию на корпус и монтируют задвижку.
9. С другой стороны печи, на расстоянии 50–100 мм от её верхнего среза, врезают дымоотводный патрубок. В его качестве используют кусок стальной трубы, в которую с небольшим натягом будет входить дымоход.
Монтаж дымоотводящего патрубка
Лучше использовать дымоход разборной конструкции, состоящий из нескольких участков - в процессе эксплуатации его будет легче чистить.
На этом изготовление твердотопливного агрегата вертикального типа можно считать завершённым. Остаётся установить печь на место и присоединить дымовую трубу.
Печь длительного горения: окончательный вариант
Как правильно загружать топливо и эксплуатировать агрегат
Агрегат длительного горения отличается от традиционной печи увеличенным объёмом загрузки и ограничением доступа кислорода в рабочую зону. От количества загруженного топлива зависит время работы котла, поэтому дрова укладывают максимально плотно, не оставляя больших зазоров между поленьями. Если же в качестве топлива используют такие материалы, как торф, мелкий уголь, стружка, опилки или паллеты, то их насыпают до уровня дымового канала, не утрамбовывая. Необходимое уплотнение горючего обеспечит тяжёлый металлический поршень.
Загрузку топлива выполняют в следующем порядке:
- с агрегата снимают верхнюю крышку;
- вынимают воздухораспределительное устройство;
- производят загрузку печи до уровня дымохода;
- сбрызгивают верхний слой горючего материала жидкостью для розжига;
- устанавливают регулятор воздуха;
- возвращают на место крышку;
- внутрь воздушного канала бросают клочок ветоши, смоченной в горючей жидкости.
Устойчивое горение сопровождается дымом, равномерно выходящим из трубы. По мере сгорания дров труба воздуховода опускается вниз. По ней можно судить об оставшемся времени работы твердотопливного агрегата.
Разжигать печь лучше всего при помощи ветоши, смоченной горючей жидкостью
Во время эксплуатации на дне бочки скапливается пепел и зола. Надо сказать, что на процесс горения их количество не оказывает никакого влияния. Тем не менее, продукты сгорания топлива периодически надо удалять, поскольку они уменьшают толщину слоя закладки. Для этого открывают нижнюю дверцу и выгребают золу при помощи обычного металлического совка.
Удаляя золу, оставьте слой толщиной 10–20 мм на дне печи. Особого влияния на количество дров это не окажет, однако, создаст отличную теплоизолирующую подушку, которая будет защищать днище агрегата от прогорания.
Видео: Работа печи длительного горения, изготовленной из бочки
Рассмотренная конструкция обладает всеми достоинствами печей длительного горения, однако, специфика использования этого отопительного агрегата может превратить преимущества в недостатки. Например, если в отапливаемом помещении необходимо поработать час или два, то лучше использовать обычную буржуйку - она и тепло даст сразу же после возгорания дров, и прогорит топливо как раз к моменту вашего ухода. Если же потребуется обогревать помещение целый день, то более подходящей конструкции просто не найти. В отдельных случаях можно установить и два отопительных агрегата, подключив их к одному дымоходу. Благо, места при этом потребуется совсем немного.
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:
- В целях безопасности на метр вокруг печи не должно быть мебели, предметов, других вещей во избежание возможного возгорания.
- Если установить печь на небольшой постамент, то при необходимости можно будет легко снять и разобрать дымоход.
- 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.
