Принцип действия печи
Отличием такой конструкции от обычной печки заключается в длительном горении топлива, что приводит к гораздо более высокому уровню теплоотдачи. В простых твердотопливных обогревательных конструкциях процесс происходит следующим образом: дрова горят, от пламени нагреваются стенки сооружения, от них тепло идет в помещение. Дым, образующийся от сгорающего топлива, уходит напрямую на улицу через дымоход.
Но дело в том, что именно в этих продуктах горения содержится очень большое количество тепловой энергии, которая, по сути, пускается по ветру. Если бы дым не улетал так быстро, то за счет него в помещение попало бы еще немало тепла.
Некоторые хозяева домов знают об этом факторе и прокладывают трубу дымохода через все помещение, деля ее максимально возможной длины. Конечно, при этом они получают еще некоторое количество тепла. Но большая его часть все же так и продолжает уходить. Именно поэтому простые твердотопливные печки требуют постоянной «подкормки» — закладка дров производится очень часто.
Что касается пиролизного оборудования, то здесь практикуется иной подход. В печах оборудуется две камеры. В одну из них загружается топливо — обычно дрова —, и там оно горит. При этом вырабатываются продукты пиролиза — то есть газы, способные сгорать при высоком температурном режиме. Они поступают во вторую камеру, и туда же приходит вторичный воздух, который необходим для воспламенения. Что, собственно, и происходит.
Естественно, в процессе сгорания пиролизных продуктов вырабатывается большое количество тепла, которое также работает на обогрев помещения, как и та тепловая энергия, которая выходит при непосредственном горении топлива. Таким образом, эти печи обладают несколькими преимуществами:
- высокая эффективность, по сравнению с обычными печами. КПД пиролизных конструкций может доходить до 95%, а это очень неплохо,
- длительный процесс горения. Это обусловлено и большой тепловой отдачей, и тем, что основная камера делается довольно большой. Поэтому в печь помещается довольно много дров. Это очень удобно с точки зрения эксплуатации — как правило, закладка топлива производится всего один раз в сутки,
- возможность регулировки процесса горения топлива. Вы можете контролировать подачу как первичного, так и вторичного воздуха. От этого зависит интенсивность горения дров и пиролизных продуктов. Таким образом, вы можете выставлять температурный режим обогрева в зависимости от текущих потребностей,
- экономия топливных ресурсов. Поскольку дрова в данном случае отдают максимальное количество тепла, их требуется меньше, чем для обычной печки,
- широкая область применения. Пиролизные печи можно использовать как в жилых помещениях, так и в хозяйственных, а также в бане и на улице,
- легкость изготовления. Вы вполне можете соорудить конструкцию самостоятельно. Конечно, простота варьируется от способа изготовления. Например, сделать печь из металла легче легкого, никаких особых навыков вам не понадобится, да и времени этот процесс займет немного. А вот кирпичное пиролизное сооружение делается дольше и физически тяжелее — как минимум, из-за веса блоков. Но все же любая из этих разновидностей доступна для самостоятельного изготовления, о чем будет рассказано ниже.
В качестве недостатка сооружения можно назвать, разве что, наличие определенных требований к качеству топлива. Влажные дрова здесь точно не будут востребованы, поскольку водяные пары сведут на нет всю эффективность печки — они будут активно мешать переработке выделяемых газов. Поэтому важен и изначальный подбор качественного топлива, и его правильное хранение.
Теперь вы знаете общий принцип действия печи, а также можете принять решение о ее необходимости. Конечно, можно приобрести конструкцию и в магазине. Но зачем, если ее вполне можно сделать самостоятельно, заодно потренировавшись в работе с металлом или кирпичом. Начнем, пожалуй, с первого варианта.
Принцип работы и устройство
Конструкции печей длительного горения могут отличаться, но принцип работы у них один – энергия вырабатывается не от открытого пламени, а в процессе пиролиза (под высокой температурой дерево тлеет и выделяется очень горячий газ, в составе которого метан, угарный газ, водород и другие компоненты).
Устройство печи длительного горения
Медленное и эффективное горение происходит за счёт дозирования воздуха при помощи регулятора. Когда топливо хорошо разгорается (примерно через 20 минут), отверстие перекрывают, и доступ кислорода сводится к минимуму. Дрова тлеют и практически полностью превращаются в газ.
В свою очередь топочные газы собираются в камере розжига, и при их догорании выделяется много тепла.
Не пытайтесь повысить эффективность обычной печи, переведя её в режим тления. Хорошо, если газы просто уйдут в дымоход. В худшем случае они проникнут в помещение через негерметичные дверцы.
Печь на опилках: преимущества использования
Такие системы отопления обладают массой преимуществ:
- каждый дачник найдет топливо для их работы, для этого подойдут щепа и опилки, в том числе и прессованные;
- не придется утилизировать отходы, их можно сжигать в печи;
- отсыревшие щепу, дрова и опилки не нужно предварительно высушивать, можно закладывать в таком виде;
- максимальная мощность достигается за короткий промежуток времени;
- котлы отдают максимальное количество тепла;
- любой человек способен собрать эту систему, а ее обслуживание не требует специальных навыков;
- котел такой конструкции можно использовать также для нагрева воды и приготовления пищи, если дополнить его соответствующим оборудованием;
- возможность контролировать свои расходы на топливо;
- температуру нагреваемой воды можно регулировать;
- вредные вещества прогорают в топке, не нанося вреда экологии и атмосфере.
Изготовление своими руками
В продаже сегодня можно найти различные модификации отопительных автономных котлов, работающих на щепе и опилках. Несмотря на все свои преимущества, они имеют один существенный недостаток — высокую стоимость оборудования. Поэтому многие дачники и владельцы частных домов изготавливают универсальные в использовании котлы самостоятельно, благо простая конструкция такого оборудования позволяет сконструировать его даже при отсутствии соответствующих знаний и опыта работы.
Для изготовления котла на щепе своими руками потребуются следующие инструменты и материалы:
- Прямоугольный профиль 40 на 60 миллиметров.
- Болгарка или резак для металла.
- Электродрель.
- Сварочный аппарат.
- Рулетка и молоток.
В сети можно найти различные чертежи исполнения котлов, работающих на опилках и щепе. Проще всего такие отопители выполнить на основе трубы или газового баллона. Нужно лишь использовать прочную толстостенную сталь, что позволит обеспечить долговечность изготовленного своими руками котла.
- 2. Отрезанную верхнюю часть баллона также зачищают, после чего подгоняют к основанию корпуса топки. По краям заготовки сверху приваривается окантовка, которую выполняют из полос толстостенной стали.
- 3. В крышке высверливается отверстие, в которое вваривают трубу для подачи воздуха.
- 4. В верхней части корпуса топки дрелью проделывают отверстие, которое необходимо для крепления дымоходной трубы. В полученное отверстие вставляют и заваривают железный патрубок.
- 5. Конструкция топки на опилках подразумевает наличие груза, который сверху придавливает топливо, регулируя тем самым его скорость сгорания. Груз делается из листового толстостенного металла, который вырезается по размерам внутреннего диаметра баллона. По центру диска выполняется отверстие, которое по своему диаметру идентично трубе, врезанной в крышку котла.
- 6. К внутренней поверхности круглого груза рекомендуется приварить железные рёбра, что позволяет рассеивать воздушные массы, увеличивая эффективность отопительной установки.
- 7. Из металлического листа выполняется водяная рубашка, по которой будет циркулировать теплоноситель. Водяная рубашка располагается снаружи топки, имеет форму и размеры корпуса.
- 8. К корпусу топки по кругу приваривают рёбра жёсткости, которые защищают водяную рубашку от ее температурной деформации.
- 9. Водяную рубашку крепят к металлическим ребрам жесткости.
На этом работа по изготовлению отопительного котла завершена. Необходимо провести пробный пуск, проверить качество сварки, а также удостовериться в отсутствии протечек водяной рубашки, по контуру которой циркулирует теплоноситель. В последующем возможна модернизация отопительного котла, к которому дополнительно монтируют бункер с опилками и шнековый механизм для автоматической загрузки стружки в камеру сгорания.
Выполнив самодельный пиролизный котел на опилках и щепе, можно не только решить проблемы с обогревом небольшого частного дома или дачного строения, но и сократить расходы на проживание за городом в зимнее время года. В специализированных магазинах можно приобрести уже готовые изготовленные промышленным способом котлы, имеющие один или два контура, отличающиеся полной безопасностью в эксплуатации и оснащённые управляющей автоматикой.
При необходимости можно изготовить универсальные варианты автономных отопителей, которые будут различаться своими показателями мощности, длительностью работы от одной заправки топливом, а также рядом других характеристик.
Обустройство печи
Любое устройство для отопления в теплице в зимний период лучше установить примерно посередине помещения. Нужно обустроить основание под установку отопительной системы из кирпича или керамической или тротуарной плитки.
Набор инструментов
При обустройстве печи длительного горения для обогрева теплицы необходимо подготовить следующие инструменты:
- маркеры для нанесения размеров;
- болгарку для резки по металлу;
- сварочный аппарат;
- защитную маску и перчатки.
Расчёт необходимого материала
Для изготовления отопительной системы нужно предварительно подготовить следующие материалы:
- бочку из металла на 200 л;
- трубу из металла;
- металлический уголок;
- стальные листы;
- газовый баллон (б/у).
Знаете ли вы? Данную печь сконструировал российский учёный Бутаков И. Н. Он является основоположником теории комбинированного производства электрической и тепловой энергии.
Выполнение монтажа печи
Монтаж печи осуществляется в следующей последовательности:
- Срезать сверху баллон, а снизу сделать отверстие для поступления твёрдого топлива.
- С боковой части баллона вырезать проём для монтажа дымохода.
- Круг из металла следует обточить так, чтобы он вошёл в бочку. В нём делают отверстие для поддувала, а сам круг для утяжеления и зазора возле топлива отделывают металлической арматурой (уголком).
- К крышке приделывают при помощи сварки обрезок трубы с заслонкой, которые будут выступать в качестве поддувала.
- Сваркой крепят дымоход, дверку из куска стали или части бочки. Устанавливают ножки.
Работа такого устройства для отопления заключается в горении дров с ограничением доступа воздуха. Под давлением тяжести крышка движется вниз, показывая уровень прогорания топлива.
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.
5 Изготовление своими руками
В продаже сегодня можно найти различные модификации отопительных автономных котлов, работающих на щепе и опилках. Несмотря на все свои преимущества, они имеют один существенный недостаток — высокую стоимость оборудования. Поэтому многие дачники и владельцы частных домов изготавливают универсальные в использовании котлы самостоятельно, благо простая конструкция такого оборудования позволяет сконструировать его даже при отсутствии соответствующих знаний и опыта работы.
Для изготовления котла на щепе своими руками потребуются следующие инструменты и материалы:
- Труба округлой формы диаметром 5 сантиметров.
- Прямоугольный профиль 40 на 60 миллиметров.
- Болгарка или резак для металла.
- Электродрель.
- Сварочный аппарат.
- Рулетка и молоток.
В сети можно найти различные чертежи исполнения котлов, работающих на опилках и щепе. Проще всего такие отопители выполнить на основе трубы или газового баллона. Нужно лишь использовать прочную толстостенную сталь, что позволит обеспечить долговечность изготовленного своими руками котла.
- 1. С газового баллона снимается вентиль, и выпускается весь газ. По линии сварного шва срезается верхушка, после чего болгаркой или вручную края зачищаются, убираются все заусеницы. В последующем заготовка из газового баллона будет использоваться в качестве корпуса топки.
- 2. Отрезанную верхнюю часть баллона также зачищают, после чего подгоняют к основанию корпуса топки. По краям заготовки сверху приваривается окантовка, которую выполняют из полос толстостенной стали.
- 3. В крышке высверливается отверстие, в которое вваривают трубу для подачи воздуха.
- 4. В верхней части корпуса топки дрелью проделывают отверстие, которое необходимо для крепления дымоходной трубы. В полученное отверстие вставляют и заваривают железный патрубок.
- 5. Конструкция топки на опилках подразумевает наличие груза, который сверху придавливает топливо, регулируя тем самым его скорость сгорания. Груз делается из листового толстостенного металла, который вырезается по размерам внутреннего диаметра баллона. По центру диска выполняется отверстие, которое по своему диаметру идентично трубе, врезанной в крышку котла.
- 6. К внутренней поверхности круглого груза рекомендуется приварить железные рёбра, что позволяет рассеивать воздушные массы, увеличивая эффективность отопительной установки.
- 7. Из металлического листа выполняется водяная рубашка, по которой будет циркулировать теплоноситель. Водяная рубашка располагается снаружи топки, имеет форму и размеры корпуса.
- 8. К корпусу топки по кругу приваривают рёбра жёсткости, которые защищают водяную рубашку от ее температурной деформации.
- 9. Водяную рубашку крепят к металлическим ребрам жесткости.
На этом работа по изготовлению отопительного котла завершена. Необходимо провести пробный пуск, проверить качество сварки, а также удостовериться в отсутствии протечек водяной рубашки, по контуру которой циркулирует теплоноситель. В последующем возможна модернизация отопительного котла, к которому дополнительно монтируют бункер с опилками и шнековый механизм для автоматической загрузки стружки в камеру сгорания.
Выполнив самодельный пиролизный котел на опилках и щепе, можно не только решить проблемы с обогревом небольшого частного дома или дачного строения, но и сократить расходы на проживание за городом в зимнее время года. В специализированных магазинах можно приобрести уже готовые изготовленные промышленным способом котлы, имеющие один или два контура, отличающиеся полной безопасностью в эксплуатации и оснащённые управляющей автоматикой.
При необходимости можно изготовить универсальные варианты автономных отопителей, которые будут различаться своими показателями мощности, длительностью работы от одной заправки топливом, а также рядом других характеристик.
Виды печек для разных условий эксплуатации
Печь ракета с водяным контуром, кирпичная или металлическая, сможет заменить собой котел. Теплообменник здесь устраивается в верхней части жаровой трубы в виде опоясывающей водяной рубашки. Внутри рубашки располагаются перемычки для более эффективного отвода тепла к теплоносителю. Конструкция предельно простая, она может обогревать домовладения площадью до нескольких десятков квадратных метров.
Ракетная печь для гаража может быть изготовлена из старого пузатого газового баллона или бочки. Для этого в выбранной таре делаются два отверстия – одно в верхней крышке, а другое на боковой поверхности. Внутрь вставляется Г-образная труба. Обладая небольшим опытом работы со сварочным аппаратом, все работы займут у вас максимум полчаса.
Также вы можете сделать печь вышеописанного ракетного типа из отрезков квадратной и металлической трубы по приведенному чертежу.
Также для обогрева гаража подойдет отопительная ракетная печь «Огниво – Хозяин». Это магазинная модель, изготавливаемая из алюминиевой гофрированной трубы и обычного листового железа. Она работает примерно по той же схеме и позволяет согреть гараж площадью до 30 кв. м.
Чертежей ее в открытом доступе пока нет, поэтому вы можете попробовать собрать печь «Огниво» своими руками на основе ее фотографии. Также ее можно купить на сайте производителя.
Мы уже говорили, что для обогрева больших домовладений потребуется ракетная печь длительного горения с водяным контуром. Маленькое домовладение из одной комнаты можно обогреть более простой печкой с лежанкой – так вы сэкономите место на мебели. Она состоит из следующих узлов:
- Топка с вертикальной загрузкой – в нее помещаются поленья;
- Камера дожигания – горизонтальный участок перед райзером (жаровой трубой), здесь происходит пиролизное горение;
- Райзер с варочной поверхностью – вертикальный участок с металлическим корпусом, отдающим тепло в помещение;
- Горизонтальные каналы – они нагревают лежанку, после чего продукты сгорания отправляются в дымоход.
Ракетная печка для обогрева дома из одной комнаты обмазывается глиной, чтобы получилась ровная и удобная лежанка – здесь можно постелить матрас или небольшое покрывало.
Для походного применения используются самые простые печи ракетного типа, изготавливаемые из металлических труб. Они отличаются компактностью, легко разжигаются и гасятся, быстро остывают и позволяют оперативно приготовить обед на открытом воздухе. Главное, не перестараться с количеством загружаемого топлива, чтобы не сжечь еду высокотемпературным пламенем.
Конструктивные особенности
Позвольте, но ведь обычная печь с закрытым поддувалом работает примерно так же. Ограниченный приток воздуха уменьшает ее тепловую мощность. Чем же тогда печь пиролиза отличается от привычной буржуйки?
Тем, что продукты сгорания, в обычном твердотопливном оборудовании покидающие топку через дымоход, дожигаются в отдельной камере. Стоит подмешать к перегретым горючим газам новую порцию свежего воздуха, и они мгновенно воспламенятся. Сгорающий пиролизный газ отдает основную часть тепла воздуху в доме, а заодно поддерживает в первичной топке температуру, достаточную для тления топлива.
Сгорание пиролизного газа в камере дожигания топлива.
Преимущества
Что дает такой принцип работы?
- Гибкую регулировку мощности печки простым дымососным вентилятором. Меняя его обороты, можно регулировать скорость тления топлива;
- Максимальный коэффициент полезного действия (КПД) во всем диапазоне значений тепловой мощности. У традиционного твердотопливного котла КПД снижается при любом ограничении мощности из-за неполного сгорания топлива, а пиролизная печка неизбежно дожигает все продукты неполного сгорания;
Для владельца дома высокий КПД печи или котла означает минимальные расходы на отопление.
- Низкое содержание вредных веществ в печных газах. Все, что способно гореть, дожигается во вторичной камере;
- Минимальное количество твердых отходов. Зольник приходится чистить раз в несколько дней — именно потому, что дрова или уголь сгорают практически полностью. Некоторые печи и котлы длительного горения (с ними мы познакомимся чуть позже) и вовсе лишены зольника: небольшое количестве остающейся от пиролиза золы уносится восходящим потоком печных газов;
- Быстрая растопка (при наличии принудительной тяги). Поток воздуха от вентилятора поможет дровам или углю разгореться максимально быстро;
Приток воздуха через топочную дверку при работающем дымососе обеспечивает быструю растопку.
- Возможность работы с автоматикой — выносными термостатами и программируемыми системами управления. Электроника управляет оборотами дымососного вентилятора и регулирует мощность печки, подстраивая ее под целевую температуру в отапливаемом помещении;
- Продолжительные промежутки между растопками. Пиролизные печи для отопления дома хороши тем, что их не нужно разжигать каждые 3-4 часа: двух растопок в день вполне достаточно.
Рекордсмен по продолжительности автономной работы на твердом топливе — литовский котел Стропува.
Недостатки
Без них тоже не обошлось:
- Пиролизная печь больше традиционной при той же тепловой мощности. Просто потому, что она использует две камеры сгорания вместо одной;
- Она энергозависима. Принудительная тяга делает работу пиролизной печи зависящей от электропитания. Печи с естественной тягой существуют, но они ведут себя при розжиге несколько капризнее и управляются только и исключительно вручную (шибером на притоке в камеру сгорания пиролизного газа);
Пиролизные котлы и печи могут управляться автоматикой. Но для ее работы необходима электроэнергия.
Быстрое прогорание стенок вторичной камеры из-за высокой температуры в ней тоже стоит отнести к недостаткам решения;
Футеровка топки шамотом многократно увеличит срок службы печи.
Образование конденсата в дымоходе также не порадует владельца. Высокий КПД печи имеет оборотную сторону: продукты сгорания покидают топку и попадают в дымоход со сравнительно низкой температурой (80-120 °С). В результате вода — один из продуктов полного сгорания углеводородов — конденсируется на недостаточно прогретых стенках дымохода.
Тройник с краном для конденсата на дымоходе.
Общая информация
Принцип работы такого обогревательного устройства значительно отличается от своих печных «собратьев». Единственно, что объединяет все печи, так это выработка тепла за счёт сгорания древесных углеводородов и нагрева обогревательных стенок печи горячим воздухом. Ракетный пиролиз или медленное сжигание путём поддержки тления топлива у опилочных печей, – это режим с ограниченной подачи кислорода, при котором обеспечивается поддержание медленного сгорания древесного топлива.
Принцип работы
В качестве основного вида топлива выступают древесные опилки, стружка и другие мелкие отходы от деревообработки. Получаемый при пиролизе газ содержит многоэлементные, не вполне безопасные для человека, вещества: смесь водорода, углекислого газа и метана, с помощью которых происходит нагрев отопительных поверхностей. Потому, чтобы избежать отравления, следует внимательно отнестись к монтажу газоотводящих элементов.
Устройство и методы изготовления
Принцип, по которому работают котлы на опилках, простой. Сжигание сырья осуществляется при помощи контролируемого длительного горения, трехступенчатой подачи атмосферного воздуха и вторичного дожига продуктов сгорания. При этом топливо проходит несколько стадий:
- загрузку в бункер, где находится шнек, который чаще всего расположен вне помещения;
- поступление при помощи червячной передачи в хранилище для опилок;
- отправка в следующий резервуар, соединенный с топочной камерой;
- попадание в топку котла, в котором и происходит поджигание и сгорание сырья, в результате чего нагревается теплообменник, а нагретый воздух выводится либо в камеру газогенерации (где осуществляется вторичный дожиг горючих газов), либо сразу в дымоотводную систему.
Конструкция котлов
Как правило, такое оборудование состоит из следующих элементов:
- устройства для подачи сырья;
- колосников, располагающихся в колосниковой части оборудования;
- емкости для сбора отходов;
- распределителя нагретого в топке воздуха;
- топки, где происходит сгорание топлива. Она имеет ряд отверстий, расположенных в особом порядке, позволяющем контролировать подачу воздуха и, соответственно, обеспечивать равномерность длительного горения;
- теплообменного блока, куда выходят газы, нагревающие теплоноситель и следующие затем в дымоотводящую трубу.
Как подается топливо
На одной порции загрузки котел работает длительное время и для обслуживания устройства, обогревающего коттедж или дом до 150-180 м2, достаточно ручной загрузки топлива 1-3 раза в сутки. На такое обслуживание уходит несколько минут.
Для мощной модели, обогревающей большое здание, коммерческие или производственные помещения больших размеров, предусмотрено наличие бункера. Из него засыпанное сырье автоматически подается к топке в требуемом объеме и в назначенное оператором время. Основные узлы системы подачи топлива: ворошитель – периодически рыхлит опилки (предупреждая слеживаемость) и подает их к транспортеру; шнековый (встречается ленточный) транспортер для перемещения сырья в топку.
Защитные системы, режимы работы
Автоматика твердотопливного котла делает управляемыми процессы доставки топлива в газогенератор, подачи в рабочую топку пропорционального количеству сырья объема воздуха, подачи холодной воды, регулирования температуры теплоносителя. Для безопасной эксплуатации котлов важны реализуемые автоматикой функции предотвращения возгорания, обнаружения дыма, сигнализации о возникших проблемах. Отсутствие подобных систем – главный недостаток самодельных котлов.
Твердотопливные котлы с блоком управления работают в следующих режимах:
- Максимальный. При полной загрузке опилками и прогреве воздуха с теплоносителем до требуемой температуры, автоматически снижается интенсивность рабочего процесса котла для получения большей эффективности и экономности от использования загруженного сырья.
- Средний. Режим экономного отопления до снижения температуры (значение выставляется пользователем) помещения. При достижении минимальной величины интенсивная работа котла возобновляется.
- Пауза. Намеренная остановка котла и остывание устройства.
