Печь длительного горения – высокоэффективное и простое устройство

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.

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 водяным отоплением предпочтительнее твердотопливных котлов. 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 печь-буржуйку, 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 м² 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.

Некоторые советы – что поможет улучшить работу печи

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 – 2/3 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.

Вариантов конструкций много, мы рассказали лишь о некоторых. Надеемся, что используя полученные сведения, вы сможете самостоятельно изготовить простой и надежный аппарат, не требующий постоянного ухода.