Печь с верхним горением своими руками

Как сделать самую эффективную печь длительного горения своими руками

Отопительные агрегаты могут длительно отапливать строение после одной закладки топлива. Четыре-пять килограмм дров не полыхают, а тлеют и выделяют газ, который дополнительно сгорает и дает тепло. Владельцы домов строят печь длительного горения своими руками, чертежи самой эффективной модели можно найти в интернете, заказать специалистам по монтажу нагревательного оборудования.

Описание и виды печей длительного горения

Печи длительного горения экономят теплоноситель путем дожига газов, выделяющихся при горении

Агрегат удобно использовать, т. к. после загрузки можно долго не открывать топку. В процессе перегорания дров или угля выделяется горючий газ, который собирают в камере, где он догорает и выделяет энергию.

Используются такие устройства в частных домах, дачах, гаражах, предприятиях.

По функционалу печи делят на оборудование для отопления, приготовления пищи, используют комбинированные варианты. Материалом служит металл, чугун, кирпич. Для круглогодичного использования лучше выбрать кирпичный очаг комбинированного действия. Хорошим вариантом станет самодельная печь «бубафоня» из газового баллона.

Классическая печь

Сложная конструкция предполагает наличие внутренней камеры сжигания угля. В ней обустроена камера, соединенная с колпаком для догорания выделяемых газов.

Топливо поджигают снизу, газы поступают в колпак и сгорают. Классика проявляется в проталкивании горючих газов через массу топлива в камеру, куда подается воздух. К таким видам относят печи: булерьян, печка Бутакова.

Шахтная печь

В агрегате область горения смещена к зоне колосников. Газы выходят сквозь соседнее отделение, где догорают и выделяют тепло. Лучшим материалом служит кирпич.

• кокошник для погрузки шихты, вывода газов;
• печная шахта;
• горн;
• фурма для подачи газов.

Оборудование имеет высокий коэффициент эффективности и большую производительность.

Подовая печь

В ней поджигают топливо сверху, огонь перемещается вниз. Воздух подают под сгоревший пласт по специальным каналам. Простая и эффективная конструкция разработана во множестве моделей, которые легко сделать собственноручно.

Газогенерирующие печи

Предусматривает медленное сгорание газов, отделяемых на основе пиролиза. Дровяное топливо перегорает под действием тепла и малого объема кислорода, при этом выходят горючие газы. В агрегате обязательно есть теплообменник. Подходят для отопления с подсоединением одного или двух контуров.

Особенности конструкции и принцип действия

Виды топлива для пиролизных котлов и печей

Достоинства оборудования в высоком КПД, отсутствии сложной автоматики, энергетической независимости, безопасности по сравнению с котлами на газе, жидком топливе. Пиролизные агрегаты дают полезный показатель на уровне 90%. Печи длительного горения показывают результат 75 – 80% из-за взаимодействия корпуса с водяными трубами теплообменника.

Недостаток в большой стоимости готовых агрегатов.

В топку кладут древесное топливо, которое перегорает быстро. Период интенсивного горения (1 час) нужен для нагревания котла, дымохода. Затем печь до верха загружают топливом, плотно закрывают дверку, перекрывают задвижку шибера, чтобы минимизировать воздушную подачу и тягу. В этих условиях обеспечивается хорошее сгорание с выделением горючего газа.

Умная печка работает на каменном или буром угле, торфе, можно употреблять дрова различных пород и отходы при обработке древесины. Из опилок, стружек делают гранулы и брикеты. Используют современные виды в виде паллет и евродров. Есть котлы, переоборудованные под жидкое топливо.

Материалы и инструменты

Печь длительного горения из старого газового котла

Применяют железные бочки, баллоны от газа (50 – 100 л). Канал воздушной подачи делают из стальной трубы, канал отвода дыма выполняют железным или керамическим. Для крышки берут листовую сталь 3 – 5 мм. Готовят дверку и петли к ней. Водяной контур изготавливают из листового железа и двух патрубков с резьбой.

Для работы нужна сварка, болгарка, дрель, напильник, молоток, наковальня, измерительный инструмент.

Расчет основных параметров

Показатели выбирают для эффективного использования зоны загрузки дров, камеры сбора золы. Параметры определяют, чтобы результативно работала область догорания выделяемых газов. Для корпуса выбирают правильную толщину металла, чтобы продлить время эксплуатации.

Размер печи

Высотой печи изготавливают не более 1,0 м, от этого показателя зависит время работы оборудования. В высокую конструкцию неудобно загружать брикеты, она не обеспечивает результативную тягу, горение затухает.

Диаметр выбирают, следуя соотношению пропорциональности от 1:3 до 1:5 (высота, сечение, соответственно). Оптимально работает топка диаметром около 0,3 м. Узкие камеры не рекомендуют, т. к. воздух из них вытягивается в трубу, отчего снижается мощность самоделки.

Толщина материала

Печь длительного горения из двух баллонов

Критерий является важным, т. к. тонкий металл корпуса прогорит быстрее. Выбирают сталь для стенок печи не меньше, чем 5 мм толщиной. Параметр особо важен для варианта котла с водяным теплообменником.

Тонкие стенки до 5 мм способствую потере мощности, падению температуры, снижению интенсивности догорания газа. В итоге уменьшается выделение тепла.

Параметры стального блина

Железный элемент одновременно служит перегородкой и нагревательной площадкой для возгорания пиролизных газов. Оптимальным является размер, когда промежуток от внешней грани до внутренней поверхности агрегата составляет размер 5% общего диаметра.

Параметры выходной трубы

Чаще изготавливают из стальной трубы круглого сечения для отвода продуктов перегорания топлива и газов, выведения конденсата. Нежелательно применять квадратные сечения, чтобы уменьшить скопление сажи.

Диаметр выходной трубы принимают на уровне 80 – 100 мм.

Размеры трубы, подающей воздух

Для самодельной конструкции печки применяют металлическую трубу, диаметр которой превышает 50 мм. Чаще всего ставят 70 – 80 мм. Патрубок приваривают посередине стального круга, сопоставляя с его отверстием. В итоге получают элемент, который именуют поршнем.

Подготовка к работе

Предварительно нарезают заготовки из железа по эскизу, готовят детали ручек, колосников. Из кирпича выполняют подставку, сечение которой на 30 см больше корпуса. Металлическую подкладку делают, приваривая к баллону уголки или стрежни.

Ставят печь не ближе 1,0 м к стене, при этом учитывают необходимость теплоизоляции корпуса.

Печь своими руками

Для изготовления печи понадобится сварочный аппарат

Используют любые стальные емкости с требуемой толщиной стенок. Металл применяют чаще всего, иногда мастера выстраивают печи из кирпича. Железные конструкции имеют преимущество в том, что их можно переставлять при необходимости.

Печь «бубафоня» из газового баллона

Верх емкости срезают болгаркой в месте закругления стенок баллона, деталь используют в качестве крышки. К срезу приваривают полосу железа для ее устойчивости.

Для прижимного поршня из стали вырезают круг, чтобы он мог проходить внутрь баллона, в середине формируют отверстие 5 см. Подающую воздушную трубу присоединяют к отверстию сваркой. К обратной стороне приваривают крестообразно швеллер. Устанавливают вверху и сбоку дымник, зачищают резанные швы болгаркой. Печь длительного горения своими руками из газового баллона готова.

Печь длительного горения из кирпича

Кирпичная печь длительного горения

Такая печь смотрится наиболее выигрышно, но требует больших трудозатрат при возведении и больше времени.

Прочный фундамент строят независимо от основания дома, его размеры превышают размеры печи на 20 см с каждой стороны. Под подошвой делают песчано-щебеночную подсыпку, простилают слой рубероида.

После бетонирования можно класть печь на 28 сутки. Верх фундамента изолируют от кладки рубероидом в 3 слоя, ставят жаростойкое покрытие из асбеста, стеклокерамических материалов.

Схема расположения кирпичей в каждом ряду нужна для обеспечения результативной работы конструкции. Чертежи порядовки можно найти в интернете, где указываются способ кладки каждого яруса.

Газы внутри перемещаются не только по вертикали, но и проходят горизонтально. Правильная кладка рядов увеличивает плоскость контакта дыма с кирпичом, повышает отдачу тепловой энергии.

Как усовершенствовать печь

Модернизация касается удобства работы. Железная печь весит немало (150 – 160 кг), а для очистки от золы ее нужно переворачивать. Улучшение заключается в установке дверок, через которые можно выбрать остатки горения.

Модернизация печи «бубафоня»

Особенность агрегата в отсутствии зазоров и герметичности, поэтому при монтаже дверок нужно делать изоляцию. Вначале приваривают железные бортики в проеме, затем применяют жаростойкие уплотнители.

Крестообразные куски швеллера под основанием поршня меняют металлическими пластинами, чтобы улучшить воздушную подачу. Так поток не будет закручиваться, а ритмично распределится в камере топки.

Модернизация кирпичной печи

Изготавливают печь треугольной формы, чтобы установить ее в углу комнаты. На кладку уйдет меньше кирпича, что сэкономит средства владельца.

Вторым вариантом станет монтаж разделительной заслонки для переключения режима летнего и зимнего использования.

Особенности эксплуатации

Длительность горения регулируется клапаном приточного воздуха

Уменьшают объем подающегося воздуха, чтобы снизить скорость перегорания дров. Избежать появления конденсата можно, если делать меньшее число поворотов канала дымоотводящего коллектора.

Влажность закладываемого топлива не должна превышать 25%. Во время сжигания не открывают дверку, чтобы не допустить угарный газ в комнату.

Два раза в месяц нужно протапливать агрегат в максимальном режиме, чтобы сжечь отложения шлака на внутренних стенках. Результативность работы печки будет выше, если использовать крупноразмерные дрова.

Источник

Буржуйка своими руками. Идея 3. Печи с вертикальной загрузкой. «Бубафоня» и «Ракета»

Какие бывают конструкции печей длительного горения? Из этой статьи вы узнаете, чем принципиально отличаются печи длительного горения с вертикальной загрузкой и как повысить их эффективность. Мы расскажем о секретах их изготовления и приведём пошаговые инструкции.

Продолжая тему изготовления и усовершенствования печей длительного горения (ПДГ), мы подробно опишем устройства с вертикальной загрузкой. Преимущества такого варианта:

1. Компактная камера сгорания.
2. Использование гравитации в работе.
3. Более эффективная реализация топлива (дров).
4. Низкая температура выброса — не нужно усиленно изолировать дымоход.
5. Относительная чистота (бездымность) выброса — меньше проблем с соседями.

Принципиальное отличие таких печей от буржуек и их производных — постепенное сгорание топлива и, как следствие, плавное и равномерное распределение тепла (в буржуйках разгорается сразу вся загрузка).

Две самые популярные разновидности ПДГ — «Бубафоня» и «Ракета» (ракетная печь). В первом случае реализуется энергия от горения древесины под давлением при дефиците кислорода, во втором — реактивный процесс, возникающий при перепаде температур.

«Бубафоня» или поршневая ПДГ

Своё оригинальное название эта печь получила от ника автора, который впервые выложил схему в общий доступ.

Особенность этого варианта ПДГ — постоянное давление поршня, пятка которого балансирует и удерживает постоянную равномерную температуру, не позволяя остывать или перегреваться отдельным участкам.

Конструкция

«Бубафоня» представляет собой нечто вроде цилиндра поршневого ДВС в крайне примитивном виде:

1. Элемент 1. Камера сгорания (КС). Открытая цилиндрическая ёмкость (бочка, баллон, труба) без люков и с дымоотводом у верхней границы. Размер КС может колебаться от 20 до 240 л.
2. Элемент 2. Поршень. Стальная труба сечением 75 мм с круглой пяткой на одном конце. Пятка имеет диаметр на 40–50 мм меньше, чем КС, и отверстие под диаметр трубы. В наружной части пятка имеет рёбра для допуска воздуха к участку горения. Функционально эта деталь исполняет роль воздуховода и пресса.
3. Элемент 3. Крышка. Простая стальная крышка с отверстием для трубы воздуховода.

Простота и надёжность конструкции, а также доступность материала сделали эту печь самой популярной у селян и владельцев гаражей. «Бубафоня» является рекордсменом по длительности горения — КС из бочки 200 л при полной плотной вертикальной загрузке работает 20–24 часа.

Как собрать

1. Отрезаем верхнюю крышку бочки (должна быть не гнилая). Её можно использовать потом под крышку печи. Если это газовый баллон, отрезаем по границе спайки оголовка и стенки. В 20–30 мм от верхнего края вырезаем отверстие дымохода и привариваем канал из трубы 100–120 мм.

2. Воздуховод (ВВ). Для КС любого размера достаточный внутренний диаметр трубы ВВ — 75 мм. Длина ВВ равна высоте КС плюс 200–300 мм.

3. Пятка. Лист 4–6 мм вырезаем в виде круга диаметром меньше камеры сгорания на 30–40 мм.

4. Вырезаем по центру пятки отверстие, равное внутреннему диаметру ВВ плюс 2–3 мм. По краю можно наварить бортик из полосы для устойчивости поршня при загруженной топке.

5. Привариваем на рабочую поверхность пятки уголки 30х30 или 40х40 в виде лучей от центра.

6. Привариваем ВВ к пятке под углом строго 90º с обратной стороны от рёбер.

7. На свободном конце ВВ изнутри навариваем гайку М6. Вырезаем заслонку по сечению ВВ и устанавливаем на винт. Можно использовать магнит подходящего диаметра. Этой заслонкой регулируется подача воздуха в очаг горения.

8. На крышку навариваем полосу 20–30 мм по окружности наподобие бортика.

Топливом для поршневой печи длительного горения типа «Бубафоня» может служить любой твёрдый горючий материал, но, как правило, это дрова. Небольшое количество резины или пластика не даст «чёрного выхлопа», т. к. полностью прогорит в КС. Топливо загружается при снятом поршне, но по ходу работы можно догружать печь маленькими дровами через трубу ВВ. Безопасный поджиг также можно производить через ВВ.

Проблема, которой не существует

Дотошный мастер попытается подогнать ВВ под крышку, а крышку под КС максимально плотно и даже предусмотреть уплотнения. Опытным путём было установлено, что такие «усовершенствования» оборачиваются неспособностью печи продуктивно работать. Секрет кроется во вторичном воздухе, который подкачивается через зазоры в верхней части и обеспечивает тягу. В этом случае щели выступают в роли инжекторов, о которых мы рассказали в предыдущей статье.

Извлекаем максимальную пользу

Конвектор. Для отвода тепла от КС (топки) есть простое и эффективное решение, основанное на конвекции воздуха.

Конвекция — вид теплопередачи, в котором тепловая энергия передаётся потоками или струями.

Для устройства примитивного конвектора нам понадобится профилированный лист оцинковки со средней волной, который нужно просто обернуть вокруг камеры сгорания. Волны профиля будут служить каналами, по которым будет проходить воздух. Нагретый от печи, он будет устремляться вверх, а его место займёт холодный воздух, поступающий снизу канала. Если профлиста нет, можно закрепить вокруг топки и дымохода обрезки профиля CD или UD.

Кожух. Ещё одной разновидностью конвектора может быть примитивная коаксиальная система.

Коаксиальный — от латинского со — совместный и axis — ось, т. е. имеющий совместную ось.

Для этого на камеру сгорания навариваем кронштейны длиной 40–50 мм, отступив 50 мм от верха и низа. На них фиксируем лист металла. Толщина здесь не имеет решающего значения, т. к. теплоносителем выступает воздух, а сам кожух нагреваться не будет. Подойдёт тонкая оцинковка, которую можно сделать съёмной.

Длинный ровный дымоход. Если есть возможность без затруднений увеличить длину дымохода внутри помещения, это позволит снимать остатки температуры отработанных газов.

Вентилятор, направленный на ПДГ, эффективно перемешивает воздух, что даст быстрый и равномерный прогрев помещения.

Описанная версия печи имеет один, но существенный недостаток, который можно рассматривать как дань простоте конструкции. Очистка зольника — работа «пыльная». Самим зольником служит донная часть КС и выемка золы через борт неудобна, но необходима.

Совет. Рекомендуем постоянно держать на дне 80–100 мм золы — это не даст дну преждевременно прогореть.

Ещё один нюанс можно назвать разве что «издержкой производства». При использовании бочки стенки топки прогорают относительно быстро. При интенсивной эксплуатации (на высокой температуре) камеру сгорания придётся заменить через 3–4 сезона. Но и здесь простота обеспечивает успех — достаточно подыскать такую же бочку. Газовый баллон в этом случае будет служить десятки лет.

«Ракета» или реактивная печь (РП)

Ещё одна разновидность энергоэффективных печей известна под названием «Ракета» или «Ракетная печь». Звучное имя она получила из-за реактивного процесса, основанного на теплообмене при значительном перепаде температур (и возникающей при этом тяге), который реализуют в том числе и в ракетных реактивных двигателях. Это природное явление вписано в базовые законы физики благодаря своей безотказной работе.

Конструкция

РП всегда имеет «колено» не более 90° в том или ином виде. То есть дымоход расположен под прямым или острым углом к дну топки. Обязательно наличие воздуховода (ВВ), который часто располагается смежно (через стенку) с топкой.

Принцип работы и преимущества

Главное отличие РП от описанных ранее печей — температура концентрируется не в топке, а в потоке воздуха, который находится в постоянной динамике. Непрерывная тяга, возникающая в месте нагрева (колено), заводит кислород с потоком воздуха для горения в топку через ВВ, в топке воздух получает тепловую энергию от сгорания топлива и отдаёт её в месте перепада температуры (колено и «окрестности»), благодаря чему тяга поддерживается.

В постоянном режиме РП не требуется регулировка подачи воздуха — природное стремление к балансу процессов обеспечивает тягу ровно такой силы, какая требуется для реализации температуры в топке. Выход отработанных газов проходит также естественно — давлением разогретого воздуха (поэтому РП не требует высокой трубы дымохода).

Эффект реактивности теплового потока мы будем реализовывать поэтапно, всё более усложняя конструкцию.

Этап первый. Поток в чистом виде

Как мы уже выяснили, основным элементом и условием существования потока служит колено канала. Сварив под углом 90° две трубы диаметром от 150 мм, соотносящиеся как 1/2, мы получим готовую «ракетную» топку с патрубком дымохода. Короткий участок — горизонтальный, длинный — вертикальный. Если развести огонь в горизонтальном, пламя будет выходить по вертикальной трубе.

Примитивный вариант подачи вторичного воздуха можно организовать, установив внутри топки на кронштейны лист металла — очаг будет отделён от воздуховода. При этом воздух, проходящий по нему, будет попадать в угол колена, что позволяет называть его вторичным. Такому устройству можно приваривать ножки и ставить на верхний канал решётку для сковороды.

Этап второй. «Ракетная буржуйка»

За основу берём конструкцию, описанную выше, и добавляем ещё один элемент — горизонтальный участок (канал). Прямоугольное сечение каналов будет удобнее в эксплуатации, чем трубы.

Ракетная буржуйка: 1 — пластина; 2 — область нагрева и теплообмена; 3 — поток воздуха

Воздуховод в данном случае может располагаться произвольно — главное, чтобы по нему проходил воздух. Это могут быть «щёчки», параллельные боковым стенкам загрузочного люка, или пластина на рёбрах по нижней стенке.

Далее к колену присоединяем дымоход из стальной трубы (он же — остаточный теплообменник) и устраиваем крышку. Точно описать конструкцию сложно, поскольку чаще всего её исполняют из подручных материалов. Важно понять и реализовать сам принцип образования потока.

Этап третий. Система с вертикальным теплообменником

Идея заключается в устройстве стального теплообменника с толстыми стенками на пути прохода горячего потока.

Конструкция представляет собой элемент из второго этапа, увеличенный в размерах, на котором вместо вертикальной трубы будет располагаться пустая ёмкость для сухого теплообмена (в идеале — пустой газовый баллон). В этом случае канал дымохода должен быть расположен соосно горизонтальному элементу.

Сам горизонтальный элемент (топка) может быть исполнен в разном виде — корпус печки, труба или короб. Он может служить предварительным теплообменником (если имеет достаточно большой размер). Для продолжительного (до 4-х часов) непрерывного горения нужно увеличить топливный отсек. Он может быть до 600 мм в высоту и принимать поленья вертикально. Горение будет происходить в нижней их части, и под собственным весом они будут прогорать постепенно.

Ракетная печь с теплообменником: 1 — зольник; 2 — холодный воздух; 3 — топливный отсек; 4 — крышка; 5 — дрова; 6 — граница пламени; 7 — область горения; 8 — теплообмен; 9 — дымоход; 10 — баллон

Подача первичного воздуха будет производиться через дверцу в районе топки, которая будет служить ревизионным люком для очистки. Вторичный — через отверстие или канал на колене, либо по каналу в топливном отсеке.

Этап четвёртый. Устанавливаем инжектор

Выше упоминались прообразы каналов подачи вторичного воздуха. На этом этапе мы установим отдельный канал для полноценного снабжения пламени кислородом на этапе дожигания топлива.

Для этого потребуется стальная труба диаметром 12–15 мм, изогнутая в форме канала, который получился из элементов системы. С одной стороны её нужно заглушить и просверлить в стенке 6–8 отверстий 5–6 мм на участке в 100 мм. Затем следует установить трубку таким образом, чтобы она проходила через всю систему, а её «глухой» конец с отверстиями находился в месте, куда достаёт пламя. Открытый конец должен выходить в «холодной» части системы и иметь доступ воздуха. Нагретый металл трубки создаст тягу, и свежий воздух будет подаваться на дожиг.

Варианты установки инжектора: 1 — зольник; 2 — холодный воздух; 3 — топка; 4 — топливный отсек; 5 — инжектор; 6 — граница пламени; 7 — теплообменник

Этап пятый. Турбонаддув

К инжектору подключается воздушный насос (возможно старый пылесос). Сам инжектор должен иметь бóльшую пропускную способность, чем при естественном снабжении. При включении насоса поток свежего воздуха создаёт избыточное дополнительное давление, и тяга усиливается пропорционально поданной мощности. Это обеспечивает повышение температуры теплообменника.

Этот способ известен мастерам с древних времён — функцию воздушного насоса выполняли кузнечные меха.

Принимая меры для развития ракетной печи, помните, что система должна быть гармоничной — все элементы нужно балансировать, иначе — перегрев и прогорание металла.

Пиролизная ракетная печь из консервных банок своими руками

Походная горелка-«щепочница» всегда пригодится, тем более что для неё не нужно специальных материалов и навыков. Изготовить её сможет даже подросток. Однако для того, кто впервые взялся за решение вопроса отопления «ракетными» печами, это будет хорошей практикой, т. к. принцип работы идентичен:

1. Берём две жестяные банки разного диаметра и высоты (разница на 20–25 мм).
2. Вырезаем отверстие, равное диаметру меньшей банки в дне большей банки.
3. Делаем сеть отверстий в дне меньшей банки.
4. Делаем пояс отверстий на стенке меньшей банки в 1/5 её высоты от открытого края.
5. Делаем пояс отверстий на стенке большей банки в 1/7 её высоты открытого края.
6. Вставляем меньшую банку в дно большей так, чтобы дно меньшей подходило к открытому краю большей. Горелка готова.

Вы наверно уже догадались, что, в принципе, это коаксиальная система газопровода. Добавляя к такой горелке разные приспособления, можно увеличить объём топливного отсека или кипятить воду.

Если в стенке большей ёмкости вырезать отверстие под канал и установить вентилятор, получится не что иное, как РП с турбонаддувом.

Используя этот «карманный» вариант, можно проводить эксперименты и сравнительные замеры — как горит материал сам по себе и как с применением вторичного воздуха.

Источник