Принцип работы печи


Глава 4 Печное отопление / Отопление и водоснабжение загородного дома

  • Классификация бытовых печей
  • Проектирование печного отопления
  • Принцип работы печи
  • Конструктивные элементы печи
  • Фундамент
  • Шанцы и зольниковая камера
  • Топливник
  • Дымообороты
  • Дымовые трубы
  • Камины
  • Разновидности каминов
  • Устройство камина
  • Топка камина
  • Дымоход
  • Выбор топлива для камина
  • Газовые камины
  • Конечно, мы все привыкли к централизованному водяному отоплению. Но и в наш век развития техники многие владельцы загородных домов хотят иметь печное отопление и камины. При некоторых определенных условиях печное отопление в загородном доме и на даче является самым оптимальным вариантом.

    Во-первых, не во всех регионах имеется магистральный газ и не в каждом дачном поселке проведены линии электропередач. Во-вторых, в отличие от водогрейных котлов печи и камины обычно работают на древесном топливе – самом дешевом виде в европейской части России. В-третьих, печи и камины возводят из простых, доступных и дешевых строительных материалов.

    Прежде чем возводить отопительное сооружение, следует решить, что вы выбираете – печь или камин. Конечно, камин эффектнее смотрится, его эксплуатация требует меньше времени и физических усилий. Но это не все критерии, которыми стоит руководствоваться.

    Загородные дома, в которых люди живут в теплое время года, можно отапливать каминами и тонкостенными печами. Они быстро разогреваются, но так же быстро и остывают. Поэтому для обогрева большого загородного дома в течение года они не годятся. Для этого нужны толстостенные печи, у которых теплоотдача значительно выше. Они представляют собой довольно сложные устройства, рассчитанные не только на отопление дома, но и на приготовление пищи, нагрев воды и пр.

    Бытовые печи по своему назначению бывают:

    • отопительные;

    • отопительно-варочные;

    • варочные;

    • русские;

    • каменки для русской бани.

    Самым оптимальным вариантом для загородного дома является отопительная или отопительно-варочная печь. Для обогрева жилых помещений нужна печь с высоким КПД. Если печь правильно сложена и правильно эксплуатируется, то ее КПД составляет 80—85%. Это примерно столько же, сколько у электрообогревателей, и немного больше КПД водяных отопительных приборов. Так, КПД камина составляет только 20—35%.

    Рис. 71. Печь, имеющая закрытые поверхности, обращенные в отступки (пространство между печью и стеной): 1 – стена; 2 – теплоизоляционная перегородка; 3 – кладка печи

    Наружная поверхность отопительной печи не должна иметь температуру выше 60° С, а в отдельных ее точках – 80—90° С. Она должна нагреваться медленно и долго сохранять тепло. Все это возможно в том случае, когда толщина стенок печи составляет не меньше 1/2 кирпича.

    Важным моментом в работе печи является ее теплоотдача. В среднем при одной топке в сутки удельная теплоотдача печи должна равняться 290—350 Вт/м2, а при двух топках – 520—580 Вт/м2. В случае когда печь имеет закрытые поверхности, обращенные к стене дома, то теплоотдачу печи рассчитывают, применяя поправочный коэффициент, равный 0,75—1 (рис. 71). Необходимо учитывать, что в течение суток теплоотдача отопительной печи изменяется, а максимального значения достигает примерно через 1,5—2 ч после начала работы для тонкостенных печей и через 2,5—3 ч для толстостенных.

    Через 10 ч печь начнет охлаждаться, температура воздуха в комнате снизится, но станет ровной за счет тепла, отдаваемого нагретыми предметами. При использовании печей с толстыми стенками колебания температуры не так заметны, потому что чем толще стенки, тем дольше печь сохраняет тепло.

    В табл. 50 даны параметры теплоотдачи различных бытовых печей.

    Таблица 50

    Теплоотдача бытовых печей в зависимости от конструкции

    Отопительно-варочные печи не только обогревают помещение, также на них можно готовить пищу. Такого рода печи используются в двойном режиме:

    – в летнем, когда массив печи не прогревается, а горячие газы от варочной плиты поступают в дымовую трубу;

    – в зимнем, когда горячие газы поступают в дымоход печи и отдают свое тепло стенкам.

    Как правило, для обогрева всего дома одной печи бывает недостаточно, потому что она может обогреть не более трех смежных помещений (рис. 72).

    Рис. 72. Оптимальное размещение печи в трехкомнатной квартире

    Тем не менее при проектировании печного отопления следует стремиться минимизировать количество отопительных приборов путем рационального их размещения. Необходимо, чтобы соблюдалось правило, согласно которому теплоотдача выходящей в каждое помещение части нагретой печи полностью возмещала бы его тепловые потери (рис. 73).

    При проектировании печного отопления для кухни, жилых комнат и подсобных помещений печи необходимо соединить в так называемый тепловой узел. При этом дымоходы должны быть объединены в один кирпичный стояк. Такой вариант позволяет значительно снизить финансовые затраты на возведение печей.

    Рис. 73. Варианты размещения отопительных печей: а – в центре или с небольшим смещением от него; б – угловое; в – пристенное с наличием вентиляторов для создания тепловых потоков; 1 – печь; 2 – вентиляторы; 3 – потоки теплого воздуха

    Отопительные печи нужно устанавливать у внутренних стен, потому что возведение их у наружных стен создаст дополнительные проблемы и увеличит расходы на постройку дымовых труб. Печь должна стоять открыто и свободно обогревать помещение.

    Вне зависимости от конструкции принцип работы печи связан с преобразованием энергии, выделяющейся при сгорании топлива, и последующей передачей тепла в помещение конвекционным способом.

    Печи классифицируют:

    • по толщине стенок;

    • по способу теплоотдачи;

    • по форме;

    • по направлению движения дымовых газов. Печи бывают одноэтажные и многоэтажные.

    По способу топки они подразделяются на печи периодического, т. е. с прерывистым циклом горения, и непрерывного действия. На рис. 74 дана схема отопительной печи.

    Принцип работы печи таков. Кислород, необходимый для горения топлива, поступает в топливник через поддувало, имеющее открытую или полуоткрытую дверцу и сообщающееся с помещением. Топливо сгорает в топочном пространстве, которое в нижней части через колосники сообщается с поддувалом, а в верхней – с системой дымооборотов, отводящих в атмосферу дымовые газы.

    Рис. 74. Принципиальная схема отопительной печи: 1 – шанцы; 2 – поддувало; 3 – поддувальная дверка; 4 – колосниковая решетка; 5 – топочная дверка; 6 – под; 7 – топочное пространство (топливник); 8 – хайло; 9 – свод топливника; 10 – тепловоздушная камера; 11 – наружная теплоотдающая поверхность; 12 – дымообороты; 13 – перекрыша; 14 – дымоход; 15 – дымовая задвижка; 16 – внутренние тепловоспринимающие поверхности

    При прохождении через систему газоходов или дымооборотов дымовые газы нагревают боковые и заднюю стенки печи, которые излучают большое количество тепла. В табл. 51 указана зависимость коэффициента теплоустойчивости от материалов ограждающих конструкций.

    Таблица 51

    Зависимость коэффициента теплоустойчивости от материалов ограждающих конструкций

    Существует несколько конструкций печей, меняя геометрические размеры и расположение отдельных конструктивных элементов которых, можно добиться максимального использования тепловой энергии.

    Этот конструктивный элемент служит основанием для печи и принимает на себя вес печи и дымоходов. От того, насколько правильно построен фундамент, как высока его надежность, зависит безопасность эксплуатации печного оборудования. Результатом любых просадок станут трещины как в массиве печи, так и в дымовых трубах. С появлением трещин в помещение могут проникать дым и искры.

    Правильно возведенный фундамент должен брать на себя только вес печи, а не конструкций дома. Поэтому, если требуется поставить печной фундамент близко к фундаменту дома, их не объединяют, а устраивают между ними промежуток в 3—5 см. Промежуток заполняют песком или выполняют двухслойную гидроизоляцию.

    В поперечнике фундамент должен быть на 120—150 мм больше самой печи, а его глубина зависит от качества грунта. Фундамент можно строить из бутового камня, обожженного кирпича или бетона (рис. 75, 76).

    Для начала дно котлована под фундамент нужно выровнять (обязательно по уровню!). После этого насыпают слой щебня из кирпича или камня и хорошо утрамбовывают. Это будет подошва фундамента. Затем следует подошву пролить жидким цементным раствором.

    В случае если возводится кирпичный или каменный фундамент, кладку следует вести правильными рядами, выполняя перевязку швов. Наружные швы кладут на растворе под лопатку, а внутреннюю часть выполняют забутовкой. На верхней площадке фундамента должен быть слой цементного раствора, который следует выровнять правилом с уровнем.

    Рис. 75. Сплошные фундаменты для печей: а – фундамент из мелкого камня, гравия и кирпичной щебенки: 1 – пол; 2 – два ряда кирпичной кладки; 3, 6 – гидроизоляция; 4, 7 – выравнивающие слои из цементного раствора; 5 – наружный фундамент из шлакобетона; 8 – фундамент в грунте из кирпичного щебня и гравия; 9 – грунт; б – фундамент из бутового камня и кирпичной кладки: 1 – пол; 2 – кирпичная кладка; 3 – гидроизоляция; 4 – выравнивающий слой; 5 – фундамент; 6 – грунт

    Рис. 76. Столбчатый фундамент для печей: а – первый вариант: 1 – пол; 2 – выравнивающий слой; 3 – кладка; 4 – кирпичный щебень и гравий; 5 – гидроизоляция; 6 – грунт; б – второй вариант: 1 – пол; 2 – гидроизоляция; 3 – выравнивающий слой; 4 – железобетонные перемычки или плита; 5 – фундамент в грунте из бутового камня и щебня; 6 – грунт; 7 – столбики из кирпичной кладки

    Рис. 77. Устройство колосниковых решеток для различных видов топлива: а – правильная установка колосниковой решетки; б – неправильная установка колосниковой решетки; 1 – топливник; 2 – колосниковая решетка под дрова; 3 – колосник под уголь; 4 – колосник под торф; 5 – дверца топки; 6 – дверца поддувала; 7 – поддувало

    Кладка фундамента должна заканчиваться ниже уровня «чистого» пола на 140—150 мм. После этого выполняют гидроизоляцию двумя слоями рубероида, толя или аналогичного материала.

    Шанцы – это несколько рядов кирпичной кладки, поднимающих печь над фундаментом. Выполняются они обычно в 2—3 ряда кирпичной кладки, которые дают возможность низу печи стать теплоотдающим.

    Зольниковая камера, или поддувало, обладает двумя функциями. Первая заключается в подводе в топливник воздуха, необходимого для поддержания процесса горения. Помимо этого, в поддувало проваливается зола из топливника и накапливается в нем. Для того чтобы зола попадала в зольниковую камеру, между ней и топливником монтируется колосниковая решетка. Она представляет собой решетку в виде стальных или чугунных полос с промежутками между ними (рис. 77). Дверца поддувала во время горения топлива должна быть открыта частично или полностью. После окончания топки ее нужно закрыть во избежание утечки теплого воздуха из помещения.

    Топливник – это камера внутри массива печи, в которой сжигается топливо (рис. 78). Во избежание попадания в помещения искр и пламени топливник оснащен металлической дверкой. Нижняя часть топливника называется «под», а верхняя – «свод». В своде имеется отверстие для выхода дымовых газов, которое называется «хайло».

    Размеры топливника должны позволять загружать такое количество топлива, которого бы хватило для нормального разогрева печи. При этом над топливом должно оставаться свободное пространство для сгорания несгоревших в пламени частиц. В целях эффективного и полного сгорания топлива для каждого его вида имеется своя конструкция топливника.

    Дровяные или торфяные топливники должны быть довольно большого объема, потому что в этих видах топлива содержится много летучих веществ и при горении они дают высокое пламя. В поде топливника устраиваются скосы – скаты к колосникам. Это делается для того, чтобы зола свободно скатывалась в поддувало. Чтобы угли и зола не выпадали из топочной камеры, ее дверку устанавливают на один ряд кирпичной кладки выше колосников.

    Рис. 78. Топливники печи: а – для дров; б – для угля; 1 – топка; 2 – дверка топки; 3 – поддувало; 4 – дымоход; 5 – огнеупорная кладка; 6 – колосниковая решетка; 7 – под; 8 – свод; 9 – хайло

    Угольные топливники выкладывают огнеупорным кирпичом, что значительно продляет срок службы печи.

    Дымообороты, или дымовые каналы, рассчитаны на забор тепла. Эффективность работы печи во многом зависит от их размеров и расположения. Дымовые каналы бывают вертикальными, горизонтальными, подъемными и опускными (рис. 79).

    Рис. 79. Конструкции малооборотных и многооборотных систем дымовых каналов

    Если переход из одного канала в другой выполнен поверху, то его называют перевалом, а переход, выполненный внизу, – подверткой. Проходя по каналам, дымовые газы отдают свое тепло их стенкам, а те, в свою очередь, нагревают саму печь. Для того чтобы дымовые газы отдали как можно больше тепла, обычно увеличивают длину дымооборотов и меняют их направление.

    В этом и заключается правильное конструирование печи. Неправильно построенные дымовые каналы значительно уменьшают тягу в печи, а также большое количество тепла в прямом смысле улетает в трубу.

    Самыми оптимальными размерами для дымооборотов считаются 130 х 130, 260 х 130, 260 х 260 мм. Независимо от сечения все дымообороты должны отвечать единым требованиям. Их стенки должны быть гладкими и ровными, их нельзя штукатурить, т. к. со временем от воздействия высоких температур штукатурка станет разрушаться и засорять каналы. В дымовых каналах обязательно устраивают специальные дверцы-чистки для того, чтобы можно было удалить накопившуюся сажу.

    В зависимости от длины и направления дымовых каналов печи подразделяются на:

    • канальные;

    • бесканальные и смешанные;

    • малооборотные;

    • многооборотные.

    При малооборотной системе дымовые каналы имеют один подъем и один или несколько спусков, которые соединяются между собой параллельно. В печах с многооборотной системой дымообороты представляют собой последовательно чередующиеся вертикальные и горизонтальные участки.

    Данные устройства предназначены для создания тяги, которая создает условия для удаления газов, образующихся при сгорании топлива. Чтобы тяга была хорошей, дымовые трубы выводят за пределы крыши дома (рис. 80). Независимо от каких-либо условий оголовники дымовых труб всегда выводят выше зоны действия дымового подпора.

    Рис. 80. Надсадная дымовая труба: 1 – металлический колпак; 2 – оголовок трубы; 3 – шейка трубы; 4 – цементный раствор; 5 – выдра; 6 – кровля; 7 – обрешетка; 8 – стропила; 9 – стояк трубы; 10 – распушка (разделка); 11 – балка с перекрытием; 12 – изоляция; 13 – дымовая задвижка; 14 – шейка печи

    В случае если кладка дымовой трубы была выполнена неплотно, в ней остались щели, может возникать подсос воздуха из атмосферы. Такие подсосы оказывают неблагоприятное воздействие на тягу в печи. Снижается температура дымовых газов, что уменьшает гравитационный напор, а также возрастает объем газов, требующий увеличения тяги. Поэтому все неплотности обязательно нужно выявлять и устранять.

    Одним из главных условий сохранения нормальной тяги является обеспечение минимальных гидравлических сопротивлений в дымоходе. На уровень этих сопротивлений оказывают влияние форма поперечного сечения и состояние внутренних поверхностей. Оптимальной формой считается круглая, далее идет квадратная и потом – прямоугольная (рис. 81).

    Рис. 81. Формы поперечного сечения дымоходов: а – наиболее оптимальная форма дымохода; б – хорошая форма дымохода; в – допустимая форма дымохода; 1 – места отложения сажи

    Выбор формы обусловлен тем, что в прямых углах движение газов затруднено и в них часто откладывается сажа. В связи с этим для устройства дымоходов используют асбестоцементные или керамические трубы нужного диаметра. Но круглые трубы довольно трудно состыковать с дымоходом печи, поэтому дымовые трубы, как правило, делают из кирпича. Нужно не забывать, что следует избегать наклонных дымоходов, т. к. в местах поворотов возникает дополнительное сопротивление. Если же поворотов не избежать, то их необходимо выполнять по вертикали. Не стоит строить дымовую трубу большого диаметра, потому что в такой трубе газы будут остывать намного быстрее.

    Согласно мнению специалистов, поперечное сечение дымовой трубы должно равняться 1/10—1/12 размера топочного отверстия. Толщина стенки дымовой трубы над крышей должна быть не менее толщины одного кирпича. Самую хорошую тягу обеспечит оголовник, выполненный без завершающих карнизов и выступов. Хорошим подспорьем для усиления тяги станет коньковый навес над оголовником трубы. Его должен свободно обдувать ветер, чтобы дымовые газы интенсивно отсасывались. Для обеспечения пожарной безопасности на оголовнике монтируется искроуловитель, представляющий собой колпак с глухой крышей и проволочной сеткой по бокам. Сетка должна иметь ячейки не более 3 мм.

    Слово «камин» в переводе с латинского означает «очаг». В своем первозданном виде камин появился еще в эпоху неолита. Первые сооружения такого типа представляли собой каменную конструкцию, выложенную вокруг костра. На очаге готовили пищу и им же отапливали жилье. Дым уходил в отверстие в крыше. Спустя годы над очагом стали устанавливать конусообразные трубы. В средние века были широко распространены отопительные печи с открытыми очагами.

    КПД камина из-за открытой топки снижается до 15—20%. В этом камин сильно проигрывает любой печи. Он не аккумулирует тепло и обогревает воздух в помещении не за счет теплоотдачи, а за счет лучистой энергии открытого пламени. Камин будет обогревать жилище столько, сколько будет гореть пламя. При этом он обогревает ту часть комнаты, которая находится перед топочным отверстием. В топку камина поступает в 10 раз больше воздуха, чем нужно. Этот лишний воздух забирает огромную долю тепла и уносит через дымоход. Да и сам прямой дымоход не способствует накоплению тепла.

    Вообще, камины предназначены не для основного отопления загородного дома, а выбираются из эстетических соображений, а также являются символом благополучия и успеха. Нередко весь интерьер помещения строится вокруг камина.

    Но вместе с тем камин незаменим, если необходимо быстро прогреть помещение. Его часто устанавливают там, где нет других источников тепла.

    Иногда камин объединяют с печью, что является очень эффективным средством для обогрева помещения. Камин быстро нагревает комнату, а печь поддерживает в ней тепло.

    По способу размещения камины бывают (рис. 82):

    • встроенные;

    • пристенные;

    • угловые;

    • отдельно стоящие.

    Рис. 82. Варианты размещения каминов: а – встроенный в стену; б – пристенный; в – угловой; г – встроенный в перегородку; д – встроенный камин, выполняющий роль перегородки; е – отдельно стоящий камин

    Первая разновидность каминов имеет топочную часть и дымоход, встроенные в капитальную стену, поэтому они занимают мало места. Такие камины устанавливаются во время строительных работ, одновременно с кладкой стены.

    У пристенных каминов рабочая часть закрывается декоративной фальш-стенкой, которую строят отдельно. Такого рода камины возводятся в полностью отделанном помещении.

    Отдельно стоящий камин, как правило, располагается в центре комнаты, открыт со всех сторон. Он смотрится наиболее эффектно, но занимает слишком много места. Если вы не ограничены полезной площадью, т. е. имеете помещение довольно больших размеров, то стоит выбрать именно отдельно стоящий камин. Помимо прочего, он обладает большой теплоотдачей и равномерным распределением тепла по комнате. Такой камин нужно устанавливать на небольшом возвышении. Дымоход должен свешиваться с потолка непосредственно над топочной частью.

    По конструкции и теплоотдаче топочной части камины бывают:

    • открытого типа (с открытой топкой);

    • закрытого типа (с топкой, закрытой дверцами из огнеупорного стекла).

    Камины закрытого типа имеют более высокий КПД, чем камины открытого типа. Дверцы не дают холодному воздуху проникать в топку камина, но при этом позволяют любоваться огнем. Кроме этого, стеклянные дверцы существенно повышают безопасность эксплуатации камина.

    По способу излучения тепла камины бывают с одной, двумя и тремя излучающими поверхностями (рис. 83).

    Рис. 83. Разновидности каминов по виду излучения тепла: а – односторонняя поверхность излучения; б – двухсторонняя поверхность излучения; в – трехсторонняя поверхность излучения

    Самыми распространенными являются камины с односторонним излучением, т. к. они недорого стоят, просты в эксплуатации и, как ни странно, обладают большей теплоотдачей. Излучение энергии в них происходит за счет отражения тепла от задней и боковых поверхностей топливника.

    Камины с двумя излучающими поверхностями требуют большего притока воздуха, а также увеличения площади защищенной поверхности перед камином. При этом теплоотдача у них намного ниже.

    Камины с тремя излучающими поверхностями имеют больше недостатков. Единственным их положительным свойством является эффектный внешний вид.

    По способу подачи тепла существуют камины:

    • в которых эффект излучения усиливается за счет наклона задней и боковых стенок топливника, при этом наклонные стенки облицовывают зеркальными отражателями, изготовленными из нержавеющей стали;

    • в которых воздух нагревается за счет естественной циркуляции внутри двойных боковых и задней стенок топливного пространства.

    По назначению камины подразделяются на:

    • традиционные, предназначенные для быстрого нагрева помещения;

    • каминные печи (печи-камины), попеременно работающие то в режиме печи, то в режиме камина;

    • камины, на которых можно готовить пищу (с устройством для барбекю и гриля);

    • водогрейные.

    Водогрейные камины имеют в задней стенке топочной камеры трубы с водой. Такого рода камин можно подключать к системе водяного отопления загородного дома. При этом топка с трех сторон изолирована специальным материалом, защищающим от потерь тепла.

    По внешнему виду камины не классифицируют. Многообразие их видов обусловлено оригинальностью порталов, которые могут быть изготовлены из любого материала. Чаще всего для облицовки портала используют природные материалы: песчаник, известняк, мрамор или каменное литье под природный камень.

    Основными конструктивными элементами камина являются:

    • фундамент (если в нем есть необходимость);

    • корпус;

    • топливник;

    • дымосборник;

    • дымоход.

    Камины весом более 700 кг строят на отдельном фундаменте, аналогично печи. Простейшая конструкция камина имеет в своем составе следующие элементы (рис. 84):

    – портал, представляющий собой внешнее декоративное обрамление топки;

    – дымовой карниз, представляющий собой выступ, расположенный над топочным отверстием;

    – каминный стол, изготовленный из огнеупорного материала. Это основание, изолирующее топочную часть камина от сгораемых конструкций здания;

    – жаростойкий под, находящийся в нижней части топливника;

    – топливник (топка) – камера, в которой горит топливо;

    – колосниковая решетка, изготовленная из металла и предназначенная для поддержания топлива и распределения поступающего снизу воздуха (не всегда имеется в камине);

    Рис. 84. Элементы конструкции камина: 1 – портал; 2 – дымовой карниз; 3 – каминный стол; 4 – жаростойкий под; 5 – топливник; 6 – колосник; 7 – зольник; 8 – задняя каминная плита; 9 – дымосборник; 10 – дымовой зуб; 11 – дымоход

    – зольниковая камера, которая представляет собой металлический ящик для сбора золы и несгоревших частиц топлива;

    – задняя каменная плита из огнеупорного материала;

    – воронковидный дымосборник (хайло);

    – дымовой зуб (гусек), представляющий собой газовый порог, предотвращающий попадание дыма в отапливаемое помещение, а также проникновение сажи и холодного наружного воздуха из дымохода в каминную топку;

    – дымоход – дымовой канал.

    Топка обычного камина имеет специальную конструкцию, т. е. задняя и боковые стенки топливника выполнены с небольшим уклоном внутрь. Это позволяет увеличить тягу и теплоотдачу камина за счет более полного отражения лучистой энергии. Топка делается квадратной, прямоугольной и полукруглой формы.

    В настоящее время каминные топки изготавливают из чугуна, стального листа, специального бетона или огнеупорного кирпича. Металлические топки – это готовые изделия, которые легко монтировать. Кроме этого, уровень теплоотдачи у них значительно выше, чем у кирпичных топок. Габаритные размеры металлических и бетонных каминных топок рассчитывают, исходя из размеров отапливаемого помещения.

    При определении размеров кирпичной топки следует учитывать размеры кирпича, т. е. ширина кирпичной топки должна быть кратна длине кирпича (плюс ширина кладочных швов), а высота – кратна рядам кирпичной кладки (плюс ширина швов). Толщина боковых стенок должна составлять не менее 20 см, задней стенки – не менее 10 см. После кладки внутренние поверхности топки можно футеровать, т. е. облицевать съемными огнеупорными металлическими, стальными или бронзовыми пластинами. Зазор между футеровкой и кирпичной кладкой можно заполнить щебнем из кирпича и известковым раствором.

    В табл. 52 даны размеры камина в зависимости от площади отапливаемого помещения.

    Таблица 52

    Размеры камина в зависимости от площади отапливаемого помещения

    В табл. 53 даны размеры закрытых и полуоткрытых каминов.

    Таблица 53

    Размеры закрытых и полуоткрытых каминов при высоте дымовой трубы 10 м

    Каминный дымоход – это прямой, без сужения по направлению к дымовой трубе, канал. По этому каналу дымовые газы выбрасываются в атмосферу. Дымооборотов в камине нет.

    По принципу привязки к конструкциям здания каминные дымоходы бывают:

    • коренные, требующие возведения самостоятельного фундамента;

    • насадные, опирающиеся на камин;

    • стенные, встроенные в несущие стены или внутренние перегородки здания;

    • подвесные к несущим конструкциям крыши, потолочным перекрытиям или стенам.

    Самыми распространенными являются коренные дымоходы. Их выполняют по месту установки камина. Кирпичный дымоход выполняется в 1/2 или в 1 кирпич на отдельном фундаменте в виде стояка.

    Самыми экономичными считаются стенные дымоходы. Для них не нужно строить фундамент, их выкладывают в ходе строительных работ. В этом случае появляется небольшое неудобство: на этапе проектирования загородного дома нужно точно решить, какой будет конструкция камина, его размеры, местоположение и пр. Встроенные дымоходы, как правило, устанавливают во внутренних капитальных стенах дома. В наружных стенах располагать их можно только в крайнем случае, потому что дымовые газы будут сильно охлаждаться и на стенках дымохода появится конденсат.

    На входе в дымоход выполняется хайло, или дымосборник, который бывает несущим и облегченным. На задней стороне хайла выкладывается дымовой зуб (гусек), представляющий собой газовый порог, не дающий дыму попадать в помещение, а также предотвращающий проникновение холодного воздуха и сажи в каминную топку. Ширина гуська должна соответствовать проходному сечению дымохода. В чердачном помещении дымоход переходит в дымовую трубу, которая напоминает дымовые трубы печей. Разделку трубы в потолочном перекрытии и ее вывод на крышу устраивают с соблюдением тех же правил, что и при кладке печей.

    Главное, для чего предназначен дымоход, – это создание хорошей тяги. Для традиционных каминов это важно еще и потому, что топка у них открытого типа. Чтобы дымовые газы и сажа не попадали через топку в помещение, нужен дымоход с мощной тягой.

    Для лучшего вывода дымовых газов наружу внутренние стенки дымовых каналов должны быть гладкими и ровными, а также герметичными. Для этого нужно выбирать круглое сечение дымохода, т. к. при квадратных и прямоугольных формах возникают завихрения воздушных потоков в прямых углах. Помимо этого, в дымоходе лучше не устраивать наклонных участков. На них будет скапливаться сажа и мешать выходу дымовых газов.

    Для предотвращения образования конденсата на стенках дымохода нужно снаружи утеплить дымоход и дымовую трубу.

    Обычно для топки каминов используют дрова. Некоторые модели могут работать на каменном угле или торфе. Камины в выборе топлива более привередливы, чем печи: топить камин нужно только тем топливом, на которое он рассчитан.

    Большинство моделей каминов работают на дровах из лиственных пород. Следует знать, что дуб или бук при сгорании отдают больше тепла, чем древесина мягких пород, которая быстро сгорает, образуя множество искр. Древесина хвойных пород имеет в своем составе много смолы, поэтому при сгорании коптит, искрит и выбрасывает в воздух отапливаемого помещения вредные вещества, а также образует много сажи. Прекрасно горят березовые дрова. Но при их сгорании также образуется много сажи. Дрова из осины и ольхи способствуют сгоранию сажи. Поэтому самым оптимальным вариантом для топки камина станет смесь березовых, осиновых или ольховых дров.

    Помимо дров, для топки камина можно использовать старые газеты. Их нужно выкладывать 10-сантиметровым слоем поверх тлеющих углей. Горение бумаги должно быть медленным и происходить в центре стопки.

    Если в том регионе, где стоит ваш загородный дом, имеется газовая магистраль, то можно установить в доме камин, оборудованный газовой горелкой. Топливом для такого камина будет служить природный газ или сжиженный пропан-бутан. При выборе газового камина нужно обратить внимание, на какое газовое топливо он рассчитан. К примеру, камин, работающий на природном газе, не будет работать на пропан-бутане и наоборот.

    Многие модели газовых каминов имеют автоматическую систему управления, отвечающую за безопасность работы горелки. При нарушении условий горения система отключает подачу газа. Некоторые модели укомплектованы блоком дистанционного управления. Интенсивность горения можно отрегулировать и вручную.

    Менее дорогостоящим проектом станет установка автономной газовой горелки в уже имеющийся дровяной камин. Перед монтажом горелки нужно тщательно очистить внутренние поверхности дымохода и каминного топливника от золы. Но горелку должен устанавливать специалист.

    В табл. 54 дано описание некоторых импортных моделей газовых каминов.

    Таблица 54

    Газовые камины «Appalachian Stove & Fabricators».  (США)

    www.razlib.ru

    Принцип работы печи

    Говоря об уюте в доме, всегда подразумевается то, что он со вкусом оформлен, чист и хорошо утеплён, а значит, имеет налаженную систему отопления.

    Но порой по причине сбоя работы центральной системы, или невозможности к ней подключиться, например, в условиях со слаборазвитой инфраструктурой, приходится прибегать к помощи электропечей и обогревателей.

    Хорошо, если это единичный кратковременный эпизод, в противном случае стоит подумать о более выгодной автономной системе отопления.

    Сегодня существует ряд альтернативных вариантов отопительных установок, использование которых не бьёт по карману. Плюс ко всему они не уступают дорогим аналогам по всем параметрам, а иногда и превосходят их.

    Одна из таких установок – пиролизная печь, в основе действия которой лежит принцип пиролиза – термического разложения топлива без доступа воздуха.

    Устройство

    Классический вариант пиролизной печи состоит из основного корпуса, в который встроена герметичная камера сгорания для топлива — топка.

    Устройство дополнительно оборудовано горелкой, а также приточно-вытяжным вентилятором для обеспечения небольшого притока воздуха.

    Если печь самодельная, конструкция предусматривает две камеры сгорания:

    • первая камера – предназначена для топлива и плотно закрывается;
    • камера дожигания – в ней сгорает образовавшийся в процессе пиролиза газ.

    Имея опыт сварочных работ, такую печь можно сделать своими руками из подручных материалов, используя специальные чертежи.

    Принцип работы

    В топку печи кладут дрова, отходы, любое топливо и поджигают горелку. Спустя некоторое время под действием высокой температуры с ограниченной подачей воздуха, первичное топливо начинает тлеть и выделять горючий газ – дополнительное топливо, образовавшееся в результате пиролиза.

    С помощью воздуховода газ поступает во вторую камеру, куда нагнетается воздух и в результате горит уже там с более высокой теплоотдачей. За счёт двойного использования одного и того же ресурса происходит экономия затрат на топливо.

    Достоинства и недостатки

    Как и все другие отопительные приборы, пиролизная печь имеет свои плюсы и минусы.

    Достоинства:

    • экономный бережный расход топлива за счёт длительного сгорания;
    • большой интервал тепловой мощности и высокий уровень КПД (до 80%);
    • печь утилизирует отходы деревообработки, резины и полимеров;
    • экологическая безопасность и почти полное отсутствие сажи: в выбросах продуктов сгорания доля вредных веществ минимальна;
    • пожаробезопасность;
    • функциональность печи позволяет использовать их на даче, в теплицах, в гараже, бане;
    • лёгкость в эксплуатации и управлении;
    • долговечность и надёжность.

    Недостатки:

    • высокая стоимость;
    • габариты печи;
    • необходимость склада для хранения топливного материала;
    • горение может сопровождаться неприятными запахами, если неудачно налажена система вентиляции;
    • установка вентиляторов требует наличия электросети, что не всегда возможно в походных условиях или загородом.

    Однако некоторые самодельные установки имеют низкую себестоимость и не требуют подключения к электросети.

    Обзор выпускаемых печей пиролизного типа

    В последнее время печи длительного горения находят своё применение в различных ситуациях и имеют множество модификаций.

    Особой популярностью сегодня пользуется банная печь «Самогрейка» отечественного производства со сверхдлительным горением.

    Модель предусмотрена для обогрева бани, имеет накопительный бак, работает на дровах, в двух различных режимах:

    • режим интенсивного нагрева;
    • режим пиролиза.

    Достаточно одной закладки топлива на несколько дней.

    Печь «Ария» с форсажным режимом, позволяющим регулировать мощность теплоотдачи, требует закладки раз в сутки. Однако при самостоятельном изготовлении не требует сварки, так как все её комплектующие состоят из готовых строительных материалов и стальных элементов.

    Огромным плюсом данной конструкции является её независимость от энергоснабжения, а также долговечность. Ещё один бонус – низкая себестоимость. В пиролизной печи «Ария» есть специальный отдел для приготовления пищи со всеми удобствами для жарки и варки.

    Воздухогрейная пиролизная печь «Сибирь» (Булерьян). Популярная инновационная модель с высокой мощностью обогрева помещений. Модель компактна, легка в обращении, не требует расхода электроэнергии.

    Ну, а если в гараже завалялись нержавеющие консервные банки и кастрюльки, можно не выбрасывать их, а смастерить пиролизную мини печь и смело использовать её в походных условиях для обогрева палатки.

    Смотрите видео, в котором опытный пользователь объясняет принцип работы и устройство пиролизной печи, сделанной своими руками:

    6sotok-dom.com

    Как работает печь-ракета?

    Несмотря на громкое космическое название, данная отопительная конструкция не имеет ничего общего с ракетными системами. Единственный внешний эффект, придающий некоторое сходство – струя пламени, которая вырывается из вертикальной трубы у походного варианта ракетной печки.

    Работа этого очага основана на двух базовых принципах:

    • Прямом горении – свободном перетекании топливных газов по печным каналам без побуждения тягой, создаваемой дымовой трубой.
    • Дожигании дымовых газов, выделяющихся при горении древесины (пиролизе).

    Самая простая реактивная печь работает по принципу прямого горения. Добиться термического разложения древесины (пиролиза) ее конструкция не позволяет. Для этого необходимо выполнить мощную теплоаккумулирующую обмазку внешнего кожуха и качественную термоизоляцию внутренней трубы.

    Несмотря на это переносные ракетные печи хорошо выполняют свои функции. От них не требуют большой мощности. Генерируемого тепла вполне хватает для готовки пищи и обогрева в палатке.

    Конструкции ракетных печей

    Начинать знакомство с любой конструкцией следует с самых простых ее вариантов. Поэтому мы приводим схему работы мобильной ракетной печки (рис.1). На нем хорошо видно, что топливник и камера сгорания объединены в одном отрезке стальной трубы, загнутой вверх.

    Для укладки дров в нижней части трубы вваривается пластина, под которой находится отверстие для воздуха. Усилить теплоотдачу в зоне приготовления пищи помогает зола, играющая роль теплоизолятора. Ее засыпают в нижнюю часть внешнего кожуха.

    Рис. №1 Переносная  ракетная печь прямого горения

    Вторичная камера (кожух) может быть изготовлена из металлической бочки, ведра или старого газового баллона.

    Кроме металла, простейшую печь-ракету можно соорудить из нескольких десятков кирпичей даже без использования раствора. Из них выкладывают топливник и вертикальную камеру. На ее стенки ставят посуду так, чтобы под дном оставался зазор для выхода дымовых газов (рис.2).

    Рис. №2 Схема кладки простейшей ракетной печи из кирпича

    Обязательное условие хорошей работы такой конструкции – «теплая труба», как говорят печники. На практике это означает, что перед закладкой дров ракетную печь нужно прогреть в течение нескольких минут, сжигая в ней щепки и бумагу. После того, как труба прогрета, дрова сложены в топливник и подожжены, в печном канале возникает мощный восходящий поток горячих газов.

    Закладка топлива в простых конструкциях ракетных печей горизонтальная. Это не очень удобно, поскольку вынуждает периодически задвигать дрова в топливник по мере их выгорания. Поэтому в стационарных системах применяют вертикальную закладку, а воздух подают снизу через специальное поддувало (рис.3).

    Рисунок №3 Конструкция стационарной печи-ракеты

    Выгорая, дрова сами опускаются в печь, избавляя владельца от ручной подачи.

    Основные размеры

    Наглядное представление о конфигурации стационарной ракетной печи длительного горения дает чертеж №1.

    Чертеж №1 Основные элементы и движение газов в ракетной печи

    Тот, кто хочет построить стационарную ракетную печь, не отвлекаясь на упрощенные модификации, должен знать ее основные размеры. Все габариты данной конструкции привязываются к диаметру (D) колпака (барабана), накрывающего вертикальную часть жаровой трубы (райзер). Второй размер, необходимый для расчетов – площадь поперечного сечения (S) колпака.

    Исходя из двух указанных величин, рассчитывают остальные габариты печной конструкции:

    • Высота колпака H составляет от 1,5 до 2D.
    • Высота его глиняной обмазки – 2/3H.
    • Толщина обмазки – 1/3D.
    • Площадь сечения жаровой трубы – 5-6% от площади колпака (S).
    • Размер зазора между крышкой колпака и верхним обрезом жаровой трубы не должен быть меньше 7 см.
    • Длина горизонтального участка жаровой трубы должна быть равна высоте вертикального. Площади их поперечных сечений одинаковые.
    • Площадь поддувала должна составлять 50% от площади сечения жаровой трубы. Для обеспечения стабильного режима работы печи специалисты рекомендуют делать жаровой канал из прямоугольной металлической трубы с соотношением сторон 1:2. Ее укладывают плашмя.
    • Объем зольника на выходе из печи во внешний горизонтальный дымовой канал должен быть не менее 5% от объема колпака (барабана).
    • Внешний дымоход должен иметь площадь поперечного сечения от 1,5 до 2S.
    • Толщину утепляющей подушки из самана, которую делают под внешним дымоходом, выбирают в пределах от 50 до 70 мм.
    • Толщину саманной обмазки лежанки выбирают равной 0,25D (для барабана диаметром 600 мм) и 0,5D для колпака диаметром 300 мм.
    • Внешняя дымовая труба должна иметь высоту не менее 4 метров.
    • Длина газохода в лежанке зависит от диаметра колпака. Если он сделан из 200-литровой бочки (диаметр 60 см), то можно делать лежанку длиной до 6 метров. Если же колпак изготовлен из газового баллона (диаметр 30 см), то лежанка не должна быть длиннее 4 метров.

    Строя стационарную ракетную печь, нужно уделить особое внимание качеству футеровки вертикального участка жаровой трубы (райзера). Для этого можно использовать огнеупорный кирпич марки ШЛ (шамот легкий) или мытый речной песок. Для защиты футеровки от дымовых газов ее выполняют в металлической оболочке, используя для этого старые ведра или лист оцинковки.

    Примеры красивого исполнения печей для обогрева жилых помещений

    Засыпка из песка выполняется послойно. Каждый слой уплотняют и слегка обрызгивают водой. Сделав 5-6 слоев, им дают неделю для просушки. Термозащиту из шамота сделать проще, но пространство между внешней оболочкой и кирпичом также придется засыпать песком, чтобы не было пустых полостей (рис.4).

    Рисунок №4 схемы футеровки жаровых каналов ракетных печей

    После высыхания засыпки, верхний обрез футеровки обмазывают глиной и только после этого продолжают монтаж реактивной печи-ракеты.

    Преимущества и недостатки ракетных печей

    Важное достоинство правильно построенной конструкции – всеядность. Такую печь можно топить любым видом твердого топлива и древесных отходов. Причем, влажность древесины особой роли здесь не играет. Если же кто-то утверждает, что такая печка может работать только на хорошо высушенных дровах, то это значит, что при ее строительстве были допущены грубые ошибки.

    Тепловая отдача ракетной печи, основой которой является барабан из бочки, весьма внушительная и достигает 18 кВт. Печка из газового баллона способна развить тепловую мощность до 10 кВт. Этого вполне достаточно для отопления комнаты площадью 16-20 м2. Отметим также, что регулировка мощности ракетных печей производится только за счет изменения объема загружаемого топлива. Подачей воздуха изменить теплоотдачу невозможно. Регулировку поддувалом используют только для ввода печи в рабочий режим.

    Поскольку количества тепла, генерируемого ракетной печью весьма велико, то не грех использовать его для таких бытовых нужд, как подогрев пищи (на крышке барабана). А вот использовать такой очаг для нагрева воды, используемой в системе радиаторного отопления нельзя. Любое внедрение в печную конструкцию змеевиков и регистров негативно сказывается на ее работе, ухудшая или останавливая процесс пиролиза.

    Полезный совет: перед тем, как приступить к возведению стационарной реактивной печи, изготовьте  упрощенную походную конструкцию из металла или глины. Так вы отработаете основные приемы сборки и получите полезный опыт.

    К минусам ракетных печей можно отнести невозможность их применения в банях и гаражах. Их конструкция рассчитана на аккумулирование энергии и длительный обогрев. Поэтому она не может дать много тепла в короткий промежуток времени, как это необходимо в парилке. Для гаражей, в которых хранятся горючесмазочные материалы, печь с открытым пламенем тоже не лучший вариант.

    Собираем ракетную печь своими руками

    Проще всего собирается походно-садовый вариант реактивной печи. Для этого вам не придется закупать кладочные материалы и готовить саман для обмазки.

    Несколько металлических ведер, стальная труба из нержавейки для жарового канала и мелкий щебень для засыпки – вот и все нужно для того, чтобы сделать ракетную печь своими руками.

    Первый шаг – вырезание ножницами по металлу отверстия в нижнем ведре для пропуска жаровой трубы. Его нужно сделать на такой высоте, чтобы под трубой осталось место для щебеночной засыпки.

    Второй шаг – установка в нижнее ведро жаровой трубы, состоящей из двух колен: короткого загрузочного и длинного для выхода газов.

    Третий шаг – вырезание отверстия в днище верхнего ведра, которое надевается на нижнее. Оголовок жарочной трубы вставляют в него так, чтобы его срез был на 3-4 см выше днища.

    Четвертый – засыпка мелкой щебенки в нижнее ведро на половину его высоты. Она нужна для аккумулирования тепла и термоизоляции жарового канала.

    Последний шаг – изготовление подставки для посуды. Ее можно сварить из круглой арматуры диаметром 8-10 мм.

    Более сложный, но при этом долговечный, мощный и эстетичный вариант ракетной печки требует использования газового баллона и толстой стальной трубы прямоугольного сечения.

    Схема сборки при этом не меняется. Отвод газов здесь организован сбоку, а не вверху. Для приготовления пищи у баллона отрезают верхнюю часть с вентилем и на ее место вваривают плоскую круглую пластину толщиной 4-5 мм.

    remstroysam.ru

    Какие бывают печи и камины?

    Все печи в зависимости от их устройства принято классифицировать по 2-м основным параметрам:

    • назначение;
    • движение газов в каналах дымохода.

    По назначению выделяют следующие виды печей:

    • отопительные печи предназначены для отопления помещений. Это отражено в их внешнем облике — большая поверхность для максимальной отдачи тепла. Размещают их в доме таким образом, чтобы обогреть сразу несколько смежных комнат;
    • отопительно-варочные печи предназначены для выполнения сразу 2-х функций. Это всем известные русские печи, приготовление пищи в которых начинается вместе с протопкой, а заканчивается в процессе теплоотдачи уже погасшего очага;
    • кухонные плиты с отопительными щитками — универсальный прибор, позволяющий одновременно обогревать помещение, готовить на плите и во встроенном духовом шкафу. На кухонных плитах часто устанавливают водогрейные бачки для получения горячей воды, а в топливнике помещают трубу, в которой нагревается теплоноситель для местного отопления. Устройство отопительного щитка дает возможность полнее использовать тепловую энергию нагретых газов, проходящих по каналам в щитке и нагревающих большую поверхность, отапливая помещения;
    • печи специального назначения выполняют узкие хозяйственные задачи. К ним относятся банные, прачечные, печи-камины, барбекю и т.д.

    Движение газов в каналах печи позволяет говорить о печах с параллельными каналами и последовательного соединения, бесканальных и комбинированных приборах отопления.

    Камины различаются в зависимости от конструкции. Выделяют английские, старогерманские, эстонские, калориферы и др. виды открытых очагов. Общим принципом устройства всех каминов является их открытый тип и отсутствие каналов в дымоходе, т.е. газы из топливника удаляются напрямую через вертикально расположенную трубу.

    Принцип устройства печи

    Печь любого типа состоит из топки, теплообменника-дымохода и трубы.

    Главная часть печи — топка (топливник). Это камера, специально предназначенная для сжигания топлива и соответствующим образом оборудованная. На дне камеры расположено отверстие, через которое в топливник поступает воздух, необходимый для горения. Для того чтобы топливо не выпадало из отверстия, оно перекрыто колосниковой решеткой. Воздух поступает в топливник через узкие щели между прутьями колосника. Через эти же щели вниз ссыпается зола от сгоревшего топлива.

    Для загрузки топлива в камеру в печи устраивают топочную дверцу (на фасаде или сбоку). Топка со всех сторон замыкается стенками и сводом. Установленная сверху топливника чугунная плита в кухонных печах нагревается над огнем, позволяя варить или жарить на сковороде пищу.

    Под топкой расположена камера зольника. Она сообщается с внешним по отношению к печи пространством и оборудована дверцей, которая служит для удаления золы, попадающей в камеру. Помимо этого, дверца позволяет регулировать приток воздуха в топку при горении и препятствует выходу тепла из помещения после протапливания печи.

    В своде топки имеется еще одно отверстие, которое называется хайло. Это отверстие дает возможность горячим продуктам горения покидать топливник и при движении по каналам дымохода отдавать тепло стенкам отопительного щитка или колпака печи, нагревая их до значительных температур. Горячие стенки печи нагревают воздух в жилом помещении, выполняя основную функцию каждой печи — отопление.

    Дымоход представляет собой систему каналов, проложенных внутри кирпичной кладки. Самый простой дымоход состоит из участков прямого тока, обратного и снова прямого, который заканчивается трубой. Для того чтобы повысить КПД печи и увеличить нагреваемую горячими газами площадь, участок обратного тока делают из нескольких параллельных друг другу каналов.

    Многооборотные дымоходы отличаются от предыдущего тем, что чередование участков прямого и обратного хода происходит несколько раз (3-5), нагревая стенки более равномерно.

    В бесканальном дымоходе дымооборот происходит в камере (колпаке). При этом выходящие из хайла газы поднимаются к своду камеры и опускаются вниз, постепенно охлаждаясь и отдавая тепловую энергию стенкам колпака. Отработавшие газы удаляются через находящееся внизу и сбоку отверстие, которое напрямую выходит в трубу.

    Труба предназначена для удаления газообразных продуктов горения топлива (дыма) из печи. По конструкции трубы разделяются на насадные и коренные.

    Насадными называются трубы, которые установлены непосредственно на печи. Коренные могут быть расположены внутри стены дома или иметь собственный фундамент, образуя отопительные щитки.

    Как работает камин?

    Основное отличие устройства камина от печи заключается в том, что огонь горит в открытой с фасада нише (английский камин) или в очаге, который не имеет верхнего свода. Дым в обоих случаях поднимается непосредственно в трубу и удаляется наружу. Отопление помещения осуществляется в основном в процессе горения топлива, потому что стенки камина и дымохода нагреваются незначительно в сравнении с печью. Для повышения КПД камина нередко вокруг стенок топки делают конвекционную камеру, в которой циркулирует воздух из комнаты, нагреваясь при контакте со стенками и выходя снова в помещение.

    Сжигание топлива происходит на поду топки или в специальной металлической корзине, которая позволяет топливу гореть равномернее, играя роль колосниковой решетки. В некоторых случаях при строительстве камина выкладывают зольник и в поду делают отверстие для установки колосника обычного типа (как в печи).

    Улучшить теплоотражающие свойства топки помогают стенки, выложенные так, что в горизонтальном сечении камера имеет форму трапеции. Задняя наклонная стенка отражает тепло в сторону пола комнаты. Для того чтобы увеличить количество отраженного тепла, на наклонную стенку монтируют чугунную плиту.

    Для того чтобы тепло из помещения не уходило в трубу, в нее устанавливают задвижку или заслонку.

    Эффективность камина зависит от соотношения его размеров и размеров отапливаемого им помещения. Если камин будет слишком мал, он не обогреет помещение, а слишком большой камин будет охлаждать комнату, удаляя через трубу лишнее количество теплого воздуха, на место которого через щели будет поступать холодный воздух с улицы. Идеальными будут такие соотношения:

    • площадь портала — 1/50 от площади помещения;
    • площадь пода топки — 0,7 площади портала;
    • просвет дымохода — 0,1 площади портала.

    Что такое тяга?

    И печи, и камины способны выполнять свои отопительные функции благодаря наличию такого явления, как тяга. Благодаря ей продукты горения удаляются, а кислород в зону горения поступает без нагнетания воздуха при помощи вентиляторов или насосов.

    Сила тяги напрямую зависит от высоты трубы. Происходит это из-за того, что плотность горячего воздуха и вес 1 м³ его гораздо ниже, чем воздуха при комнатной температуре. Разница в давлении в районе дверцы поддувала (зольника) составляет около 0,1 кг, в результате чего и происходит втягивание воздуха из помещения в топку и дальше. Этим же объясняется и то, что иногда при растопке печи происходит опрокидывание газовой струи и дым начинает поступать в комнату: холодный воздух внутри печи имеет такую же плотность, как и воздух в комнате, и тяга отсутствует. Обычно такая неисправность устраняется горящим куском картона или бумаги, помещенным под последним каналом прямого хода, ведущим в трубу. Теплый воздух устремляется вверх, создавая разрежение в каналах дымохода и восстанавливая тягу.

    В некоторых случаях тяга может быть нарушена в процессе протапливания печи или камина сильным порывом ветра, который опрокидывает газовую струю, приводя к кратковременному выбросу дыма в помещение. Для предотвращения этого нужно соблюдать правила размещения трубы на крыше:

    • оголовок находится на 0,5 м выше конька, если расстояние от трубы до него по горизонтали меньше 1,5 м;
    • при расстоянии 1,5-3 м оголовок находится на уровне конька;
    • при большем расстоянии высота трубы должна быть такой, чтобы угол между прямой, соединяющей верхнюю часть оголовка и конек, и горизонталью, проходящей через верхнюю точку конька, был равен 100.

    Для того чтобы устранить опрокидывающее действие ветра, на оголовке трубы можно устанавливать дефлекторы или флюгеры различных конструкций.

    Нелегкая задача возведения печей и каминов становится выполнимой, если представлять себе принципы работы этих приборов. Определенные навыки в выполнении кладки из кирпича позволят выполнить работу качественно и с наименьшими затратами времени.

    1popechi.ru

    История возникновения

    Изобретателем печи является рядовой канадец Эрик Дарнелл, который в то время жил с семьёй в штате Вермонт (США) и занимался установкой специальных стальных труб в каминах с открытым огнем.

    Имея практические знания и опыт в этой сфере, мужчина отчаянно пытался повысить теплоотдачу от дровяной печи в своём жилище. Но с каждым днём констатировал большие расходы топливных пиломатериалов и отсутствие ожидаемого тепла.

    Поэтому решил усовершенствовать отопительную систему своего дома.

    А в 1977 году появилась так называемая буржуйка, работающая с эффектом конвекции. От свободного потока горячего воздуха она получила название Free Flow.

    Дарнелл даже не ожидал такого изумительного результата: агрегат позволил теплу равномерно распространяться по всему дому, при полной закладке топлива его горение длилось до 10 часов. С того времени разработкой Эрика начали интересоваться многие домовладельцы. Среди них оказался и немецкий предприниматель Эрхард Кнефлер. Оказавшись во время командировки в одном из вермонтских баров, он обнаружил странное приспособление с отменной теплоотдачей.

    Местные лесорубы рассказали иностранцу о так называемых канадских печах, производство которых к тому времени уже было налажено в Канаде.

    Встреча Кнефлера и Дарнелла закончилась передачей права на дистрибуцию чудо-изобретения в Европе. После получения патента Эрхард основал компанию «Energetec», а печь назвал Bullerjan.

    Вкладывая минимальные средства в раскрутку бизнеса, немецкому предпринимателю удалось завоевать уважение клиентов и преданность первых дистрибьюторов. Агрегат в стократном размере оправдал возлагаемые надежды и стал популярен во многих странах.

    При этом за свою сорокалетнюю историю он не претерпел серьезных изменений в конструкции, ведь изначальные расчеты были сделаны очень грамотно.

    С 2012 года компания Эрхарда Кнефлера преобразовалась в «Bullerjan GmbH», но сохранила предпринимательский дух своего основателя, а также главные принципы творчества и новаторских подходов изобретателя печи.

    Сегодня в Европе классические модели булерьяна представлены в 3 типах, стоимостью от 1900 до 3390 евро. Характерно, что из-за низкой платёжеспособности в Украине оригинальные печи немецкого бренда не продаются.

    Но местные изготовители позаботились об их аналогах, стоимость которых колеблется в пределах 120-210 евро. В широких массах они получили название «буржуйки».

    Устройство печи

    Скорость обогрева и высокая теплоотдача — главные характеристики устройства, которые обеспечили ему всемирную популярность. При этом конструкция вовсе не требует никаких дополнительных расходов и состоит из:

    • изогнутых теплообменных стальных труб;
    • первичной и вторичной камер;
    • патрубка дымохода с регулятором;
    • зольника;
    • поддувала;
    • инжектора;
    • загрузочной передней дверцы;
    • регулятора мощности и дверной ручки.

    Внешне булерьян представляет собой цельную конструкцию. Она включает в себя цилиндрический стальной корпус, внутри которого предусмотрена двухуровневая топка. Кроме того, в верхней и нижней зонах прибора расположена система труб, которые синусоидным образом огибают топку, выступая за её пределы лишь на треть.

    Принцип работы

    Механизм работы агрегата несложный: нижние ряды труб обеспечивают доступ холодного воздуха в топку, а верхние выпускают из неё тепло. Такой теплообмен позволяет за 60 секунд перекачать объём до 6 куб. м.

    При этом прогревание происходит плавно, а на выходе очень скоро получаются уже горячие потоки.

    Входящий и выходящий воздух исключает проблему атмосферного нагнетания, что часто случается при традиционном печном отоплении. Наименьшая конструкция может за минуту обогреть около 5 куб. м.

    Видео: принцип работы печи типа булерьян А самым крупным агрегатам под силу объёмы в 200 раз больше. К примеру, чтобы прогреть однокомнатную квартиру площадью 40 кв. м, нужно всего лишь около получаса. Это очень удобное решение для владельцев дачных домиков.

    Дополнительным бонусом является то, что дрова не сразу сгорают в топке. Из первичной камеры они попадают во вторичную, где продолжают тлеть при очень высокой температуре.

    Таким образом дожигание воздушно-газовой смеси позволяет увеличить коэффициент полезного действия до 80 %. К тому же печь булерьян совершенно безопасна в эксплуатации. Это возможно благодаря ограниченному доступу к топочной конструкции.

    Заметим, что процесс сгорания не ограничивается пределами топки. В трубах догорают остатки пиролизного газа.

    Вот почему конструкция предусматривает наличие метровой горизонтальной плоскости на выходе из топки, а также широкоформатную дверцу с герметическим прилеганием. Именно в этой зоне происходит торможение сгорания.

    В месте изгиба дымохода оригинальная печка включает экономайзер. Именно тут происходит завершающий этап догорания. В общем процесс горения не является равномерным, он характеризуется периодическими вспышками и затуханиями. По мнению специалистов, чтобы добиться такого эффекта на самодельных конструкциях, трубу нужно хорошенько утеплить. Для этого подойдёт любой теплоизолирующий материал: минеральный картон, базальтовая вата.

    Типы булерьяна

    Появление различных видов канадских печек обусловлено их мощностью и габаритами. В современном производстве существуют следующие виды булерьянов:

    1. Конструкции длительного горения — рассчитаны на помещения, объёмы которых не превышают 150 куб. м. Характеризуются мощностью 8,4 кВт, диаметром дымохода 120 мм, весом 73 кг и размерами 835х436х640 мм.
    2. Конструкции с водяным контуром — рассчитаны на помещение объёмом 100-1000 куб. м. Характеризуются мощностью 6-35 кВт, диаметром дымохода 12-20 см, весом 57-169 кг и габаритами 70х45х65-103х77х120 мм.
    3. Аквапечи — рассчитаны на помещение объёмом до 250 куб. м. Характеризуются мощностью 27 кВт, диаметром дымохода 150 мм, весом 57-169 кг и размерами 920х680х1140 мм.
    4. Банные печи — предусматривают отсек для камней вместительностью 75-100 кг и 30-литровый бак для воды. За 45 минут помещение прогревается до +100 °С.
    5. Газогенераторные конструкции — рассчитаны на помещение объёмом 100-1000 куб. м. Характеризуются мощностью 6,2-34,7 кВт, диаметром дымохода 120-150 мм, весом 52-235 кг, размерами 640х436х605-950х676х1505 мм.
    6. Печи-камины — рассчитаны на обогрев помещения объёмом до 170 куб. м. Характеризуются мощностью 12 кВт, диаметром дымохода 120 мм, весом 65 кг и размерами 270х640х575 мм.

    Каждый вид плиты предусматривает определённое количество труб и длину поленьев.

    Чтобы определиться, какая именно модель подойдёт вам, нужно выяснить объём своего помещения и предполагаемый функционал агрегата.

    С водяным контуром

    Современные разработки позволили отапливать большие помещения, разделённые не только на комнаты, но и на этажи.

    Речь идёт об агрегатах с водяными контурами. Их особенности заключаются в компактных габаритах, быстрой установке, экономном расходе топлива и длительном горении.

    Акваконструкции пригодны для водяных отопительных систем. В такой печи водяной контур занимает до 70 % топочной. Таким образом, вода равномерно нагревается за считанные секунды, предупреждая потери тепла.

    Отметим, что в подобных сооружениях не бывает резких температурных перепадов. По эффективности они очень близки к газовым генераторам. К тому же повторную загрузку топлива можно проводить через 12-часовые интервалы. Однако даже при таких веских доводах, булерьян с водяным контуром нельзя назвать совершенным. Дело в том, что пиролизные газы, попадая во вторичную топку, сгорают лишь на 70 %.

    Да и образующийся конденсат может существенно понижать теплоотдачу. Поэтому специалисты советуют защищать дымоход теплоизоляцией.

    Как правильно топить

    Для того чтобы канадская печка работала долго и эффективно, ею нужно правильно пользоваться и обеспечивать периодическое обслуживание системы. В качестве топлива рекомендовано использовать сухие дрова, отходы пиломатериалов, бумагу, торфяные или древесные паллеты, а также брикеты.

    Ни в коем случае нельзя заливать в топку жидкие горючие материалы, засыпать уголь или кокс.

    Не забывайте, что устройство постоянно работает в интенсивном режиме. Первую топку специалисты советуют осуществить при отрытых окнах и дверях. Предварительно важно открыть обе заслонки для хорошей тяги.

    Видео: установка и запуск Булерьяна После этого внутри печного корпуса в форме треугольника выстраивают бумагу и древесные щепки.

    Дверцу можно прикрывать, лишь когда материалы разгорятся. При хорошем горении спустя 5-10 минут закрывают заднюю заслонку регулятора, а передней выбирают режим работы булерьяна.

    Учитывайте, что коэффициент полезного действия достигает максимального значения, когда задняя заслонка герметично закрыта, а передняя слегка приоткрыта. Регулировать рабочую интенсивность печки можно переменой положений заслонок.

    Эксплуатация булерьяна включает в себя не только периодическое подкладывание дров, но и очистку топки от золы и сажи. Каждый раз, перед добавкой новой порции топлива, полностью открывайте обе дверцы. Это усилит горение. После загрузки регулятор нужно прикрыть таким образом, чтобы материал тлел. Уборка золы осуществляется при полном остывании печи. Для этого лучше использовать металлический совок и накрытое влажной тряпкой ведро. Не нужно полностью выбирать весь пепел. Оставляйте небольшой слой высотой 5 см.

    Иногда на дачах и в помещениях, которые длительное время простаивали без отопления, при первой растопке канадской печи нет тяги.

    Специалисты советуют для решения проблемы изначально использовать бумагу, а не дровяные поленья. Не стоит забывать и об уходе за дымоходом.

    Его полагается хотя бы раз в сезон очищать от сажи через специальный люк. Кстати, отсутствие тяги может быть результатом скопившихся в трубе смол и конденсата.

    Хоть булерьяны и считаются самыми безопасными печами, но всё же не помешает соблюдать правила собственной безопасности. Особенно это касается самодельных агрегатов.

    При работе с такой печкой категорически недопустимо:

    1. Оставлять топливные материалы вблизи конструкции и перед топкой.
    2. Сушить на поверхности корпуса дрова, одежду, обувь и другие легко воспламеняемые предметы.
    3. Использовать для разжигания жидкое топливо, а также поленья, размеры которых превышают габариты топки.
    4. Хранить в помещении, где стоит булерьян, топливные материалы, которые превышают суточный запас.
    5. Заменять дымоход вентиляционными и газовыми каналами, а также использовать для этого керамические и асбестоцементные материалы.

    Установка

    Пиролизная дровяная печь очень чувствительна к безграмотному монтажу. Следовательно, этот этап требует максимальной ответственности. Ведь каждая ошибка скажется на продуктивности и теплоотдаче агрегата.

    Для начала важно позаботиться о беспрепятственном доступе конвекционных потоков воздуха. В противном случае помещение будет плохо и неравномерно отапливаться.

    Видео: как установить печь булерьян В процессе установки также важно соблюдать нормы пожарной безопасности, ведь подобная конструкция разогревается до +200-300 °С. Поэтому без специальных противопожарных рассечек при прокладывании дымоходных труб, а также защитного экрана или кирпичного каркаса не обойтись.

    Специалисты советуют монтировать булерьяновый котел на твёрдое покрытие из негорючего материала. Стены в котельной обязательно должны быть оштукатурены, обложены кафелем или защищены стальной обшивкой.

    Габариты и вес топочной конструкции позволяют произвести монтаж без сооружения специального бетонного фундамента.

    Исключением являются лишь дизайнерские вариации, которые основываются на кирпичном каркасе для корпуса.

    Канадские печи хороши тем, что их запросто можно стилизовать под камин. При этом нужно позаботиться о подставке высотой не более 30 см, а кирпич класть таким образом, чтобы топочная дверца поднималась над уровнем пола на 45 см.

    Важно также оставить конвекционные клапаны для циркуляции воздуха. В большинстве случаев при установке такого рода печей деревянное напольное покрытие просто застилают теплоизолирующим и негорючим материалом.

    Многие модели булерьянов предназначены исключительно для работы в открытом помещении, без каких-либо перегородок. Если же вы планируете отопить таким агрегатом многокомнатный или многоэтажный дом, понадобятся воздуховоды. Важно обратить внимание на этот момент, особенно если речь идёт о строительстве.

    Ведь подобные конструкции не могут функционировать без специальных вентиляционных каналов, выходящих из печных конвекторов. Опытные мастера советуют их делать небольших диаметров, что способствует улучшению тяги.

    При разводке теплотруб по комнатам, учитывайте следующие правила:

    1. Отходящие от Bullerjan воздуховоды не могут в системе располагаться П- и U-образно.
    2. Допустимая максимальная длина рукава — 3 м.
    3. Для увеличения тяги в частных домах рекомендована установка вентиляторов шумностью до 35 дБ.
    4. При прокладывании труб через стены, плиточное перекрытие важно соблюдать правила пожарной безопасности (аналогично, как и в случае с монтажом дымохода).

    Изготавливаем своими руками

    Соорудить классическую модель булерьяна можно и в домашних условиях.

    Но учтите, что эта затея требует специальных знаний и чертежей. Мы постараемся максимально доступно изложить пошаговую инструкцию этого процесса.

    Если в этой сфере вы новичок и ощущаете острую нехватку опыта, лучше обратиться к специалистам за помощью.

    Инвентарь и материалы

    Для дальнейшей работы нам понадобятся:

    • листовая сталь толщиной 6-8 мм (для сооружения корпуса);
    • трубы из металла диаметром 5-6 см;
    • сварочный аппарат;
    • установка для трубных колен;
    • трубогиб;
    • набор сопутствующих инструментов.

    Этапы работы и чертежи

    Весь процесс строительства агрегата можно вкратце охарактеризовать несколькими этапами:

    1. Подготовка нужного количества изогнутых труб.
    2. Сооружение приспособлений для сбора конденсата и отводки дыма.
    3. Конструирование дверок топочной и регуляторов режимов работы печки.
    4. Сборка трубчатого каркаса и обустройство топочной камеры.
    5. Установка дверей и заслонок.

    Самым первым заданием, с которого нужно начинать постройку печи, является подготовка чертежа. Мы предлагаем готовый вариант самой популярной модели булерьяна.

    Пошаговая инструкция

    Когда в вашем арсенале есть необходимые инструменты, материалы и чертежи, можно приступать к работе:

    1. Первым делом начнем с труб, которые нужно дугообразно выгнуть для будущего каркаса топки. Их количество может варьироваться в зависимости от мощности агрегата и его габаритов. Чаще всего используют 8-10 штук. Для работы у вас должны быть заготовки длиной 1,2-1,4 м. С помощью трубогиба выгните необходимую форму, придерживаясь радиуса кривизны в 22 см. Учитывайте, что после обработки все отрезки должны быть абсолютно одинаковыми. Они будут размещаться в шахматном порядке.
    2. Теперь переходим к изготовлению Т-образного приспособления, которое предотвратит внутреннее задымление и скапливание влаги. Внизу этой конструкции важно предусмотреть кран, который периодически нужно открывать для удаления излишков воды. Чтобы агрегат полноценно работал, его понадобится оснастить специальной заслонкой для контроля тяги. Она будет способствовать прохождению дыма. Эту деталь делают из прикреплённого на металлический штиль круга, который соответствует диаметру трубы со специальным отверстием (просто вырезают четверть детали).
    3. Следующий этап позволяет перейти к вырезанию передней дверцы для поддувала. Его нужно оснастить глухой заслонкой, что обеспечит высокую продуктивность печи. Специалисты советуют предусмотреть пружинный механизм, который обеспечит фиксацию регулятора в желаемом направлении.
    4. Самым сложным в сооружении самодельных булерьянов является передняя дверь, через которую осуществляется загрузка топлива. Ведь она должна герметично прилегать к корпусу. Решить эту задачу опытные мастера советуют путём вырезания нескольких колец длиной до 4 см из трубы диаметром 35 мм. Не забудьте потом оставить в передней стенке корпуса небольшое отверстие для крепления одной из этих деталей.
    5. Затем на дверцу приварите оба кольца, сделайте с помощью специального шнура между ними асбестовую прокладку и установите заготовленную раньше заслонку.
    6. Переходим к трубчатым заготовкам. К первой и второй трубе с помощью сварочного аппарата приделайте инжекционные трубки (длиной 15 см и диаметром 1,5 см), которые должны быть вмонтированы в пропиленные дырки. Это устройство поможет наладить взаимосвязь между топочным корпусом и конвекционной системой.
    7. Теперь можно собирать воедино всю конструкцию. Для начала сварочным аппаратом сделайте из всех труб каркас. Учитывайте, что между ними должно оставаться пространство для стальных пластин, которые приваривают по отдельности.
    8. Затем к готовому корпусу приваривают заднюю глухую стенку и переднюю панель, где будут крепиться дверцы и регуляторы.
    9. Теперь прикрепите дверцы на предусмотренные заранее петли и соорудите заслонку.
    10. На завершающем этапе стоит позаботиться о ножках для печки. Лучше их изготовить из надёжных трубчатых отрезков.
    11. Печка готова. Её можно подсоединять к дымоходу.

    Видео: изготовление печи булерьян своими руками

    Достоинства и недостатки печи

    По сравнению с современными котлами и печами, канадско-немецкий булерьян очень выгодно выделяется множеством положительных качеств:

    • быстрым подогревом воздуха, даже в больших помещениях;
    • возможностью отапливать небольшим агрегатом, оснащённым воздуховодом, многоэтажные и многокомнатные дома;
    • лёгкостью в установке и эксплуатировании агрегата;
    • высоким коэффициентом полезного действия (80 % при правильном использовании и своевременной чистке);
    • небольшим расходом топливного материала и длительностью горения (полной заправки топки хватает на 10-12 часов).

    Однако даже при таком количестве достоинств печка не идеальна. Пользователи довольны её работой, но среди недостатков выделяют:

    • ограничения в выборе видов топлива;
    • утрате значительной части генераторного газа (улетучивается в трубу);
    • потребность в утеплении дымохода (процесс важен и неизбежен, независимо от использованного трубчатого материала);
    • печь, хоть и невелика по габаритам, но требует много пространства в целях пожарной безопасности;
    • необходимость выводить трубу на 5 м над поверхностью, чтобы булерьян не дымился (если этого не сделать, из-за неполного сгорания топлива помещение наполнится дымом);
    • неприятный запах в котельном помещении, появление которого обусловлено нагреванием выделяемого конденсата.

    В действительности булерьяны отличаются высокой эффективностью и заслуживают внимания своей простотой. Тем более что такую конструкцию можно смастерить самому. Не будем лукавить: назвать это дело простым нельзя. Но все сложности процесса связаны с трудоёмкостью поставленных задач.

    У некоторых на создание самодельных агрегатов уходит до 3 месяцев, а другие при наличии полной комплектации всех деталей умудряются собрать конструкцию за 1 день. Надеемся, наша статья поможет вам разобраться в принципах работы печи и самому соорудить такую же.

    agronomu.com

    otoplenie.site

    Печное отопление в частном доме своими руками: принцип водяного, воздушного и парового способа обогрева

    Давно прошло то время, когда печное отопление существовало практически в каждом доме. Сегодня его заменило централизованное отопление, газовые котлы, электрические обогреватели и даже солнечные батареи. Тем не менее этот старейший способ обогрева дома не забыт окончательно и в некоторых уголках страны все еще пользуется популярностью.

    Как работает печь

    Разновидностей печей, использующихся для отопления дома, много: русские, голландские, камины и др. Рассмотрим принцип работы на таком старинном сооружении, как русская печь. Из моды она не выходила никогда, оставаясь объектом внимания специалистов. Для ее постройки сложного оборудования и дорогих материалов не требуется. Она экономична, при небольшой затрате топливного материала помещение быстро прогревается, а остывает нескоро.

    До начала кладки делают опечье – кирпичный, деревянный, каменный или бетонный фундамент. Над ним располагается подпечек, где хранятся и сушатся дрова для растопки. Замыкается подпечек сводом в форме корыта, на который уложена подсыпка: кирпичная крошка, песок. Сверху подсыпки кладут под варочной камеры. Это составляющая часть топки.

    Русская печь после кратковременной протопки остывает почти сутки, кроме того, в ней можно готовить. Это обеспечивается загнеткой с навершием-перетрубьем, которое заканчивается соплом. Сбоку в загнетке есть углубления для хранения тлеющих углей и сбора золы. Загнеток играет роль газовоздушного экономайзера, где происходит теплообмен.

    Топка, являющаяся сердцем любой печи, делится на горнило и камеру-пекарню. Под горнила делают наклонным. Нагретый воздух принимает участие в приготовлении пищи, затем поднимается к своду горнила. В горниле сгорает практически любое топливо, при этом сажи оседает небольшое количество. Русская печь может не чиститься десятки лет. Главный секрет – сложный лабиринт дымового канала.

    Какие печи подходят для отопления дома

    Оборудование для отопления дома требует внимательного подхода. Вариантов в зависимости от материала несколько. Печь для отопления дома может быть металлической или кирпичной. Металлическая конструкция выгодна в финансовом отношении. Но устанавливать ее лучше в том случае, если хозяева не проживают в доме в холодное время года, поскольку стальная печь остывает так же быстро, как и нагревается. Хорош данный вариант, когда прогреть необходимо только одну комнату. Дров при этом уходит немного.

    Кирпичное сооружение более эффективно для равномерного, долговременного обогрева сразу нескольких комнат. Постройка требует навыков, поэтому лучше обратиться к специалисту. Особенно это касается русской печи, сложить которую под силу только мастеру-печнику. Постройку из кирпича уместно ставить в доме, где проживают постоянно. На прогревание нужно продолжительное время, но и остывание происходит медленно.

    Делятся кирпичные печи на варочно-отопительные, каминного типа и русские. Камин ставят, если хотят сделать особенным интерьер дома, создать уютную атмосферу. Варочно-отопительные постройки выполняют две функции: обогрев помещения и приготовление пищи. Русской печью можно пользоваться как для приготовления еды и обогрева, так и для сушки грибов и ягод. Кроме того, можно лежать на полатях.

    Достоинства и недостатки отопления печью

    Главное достоинство данного отопления заключается в полной автономности. Для обогрева не нужны дополнительные приспособления или источники в виде электроэнергии, насоса и др. Доступность материалов и возможность самостоятельной кладки также имеет большое значение. Для возведения сложной конструкции нужен печник, но если внимательно изучить некоторые тонкости, то с сооружением незамысловатой печки справится даже новичок.

    Такой дом без опасения разморозки системы можно оставить на любой срок – ничто не испортится и не перемерзнет. Если все сложено правильно, то в холодное время растопить печь через летний дымоход будет несложно. Печка – это аккумулятор, стены которого в течение суток остаются нагретыми, чему способствует и хорошая теплоизоляция помещения.

    Существуют и недостатки такого отопления, среди которых – невозможность обогреть большое количество комнат. Проблему можно решить с помощью установки циркуляционной системы. Хотя в этом случае теряется сам принцип отопления печью в чистом виде.

    Большие размеры конструкции – еще один нежелательный аспект. Частично этот недостаток компенсируется многофункциональностью. Кроме обогрева помещения, это возможность готовки пищи, сушки белья.

    Как сделать печное отопление в частном доме

    При установке печи для отопления частного дома приоритетной задачей является баланс теплоотдачи печи и теплопотери помещения. Если соблюдены все требования, температурный режим в доме будет оптимально поддерживаться в течение суток. Нужные параметры может обеспечить печь на дровах или другом топливе с установкой водяного контура, который подключается к системе радиаторов. Существует и воздушный способ отопления.

    Водяное печное отопление

    В этом случае печь работает по принципу согревания помещения твердотопливным котлом. Отличие только в том, что стенки котла не участвуют в процессе обогрева. При топке печь разогревает воду в радиаторах, пока горит топливо. После остывания ее поверхность еще некоторое время обогревает помещение. Водяное отопление от печки рационально проводить в частном секторе, где нет газовых труб.

    Сделать водяное отопление в доме или на даче возможно. Конструкция печи должна содержать регистр (теплообменник), устанавливающийся в топливнике. К теплообменнику и подключается водяное отопление. Конструкция регистра может быть любой, главное, чтобы циркуляция в нем была равномерной, что обеспечивает максимальную температуру теплоносителя. Схема отопления содержит важные нюансы, поэтому проектирование и монтаж должны осуществляться специалистом.

    Воздушное печное отопление

    На основе кирпичной печи делается и воздушное отопление, принцип которого заключается в подаче воздуха, нагретого до необходимой температуры в котле или теплообменнике. Воздух идет через воздуховоды или поступает сразу в помещение. Благодаря укороченному пути поток воздуха не успевает остыть, и дом прогревается равномерно.

    Наибольшее количество передачи горячего воздуха происходит, когда камера устанавливается над топкой. Циркуляция обеспечивается при помощи вентиляторов или естественным образом благодаря разной плотности горячего и холодного воздуха. Принудительная вентиляция позволяет управлять процессом, регулируя микроклимат в различных помещениях дома.

    Паровое печное отопление

    В качестве теплоносителя используется и пар. Многие путают паровое отопление с водяным, но они существенно отличаются друг от друга. Использование пара повышает теплоотдачу, и прогрев помещения происходит намного быстрее. Трубы при этом не заполнены водой, и отопление легко запускается даже после долгого перерыва. Кроме того, система парового отопления дешевле водяной, для которой нужны трубы большего диаметра.

    Из негативных сторон – недолгий срок работы. Паровая система плохо регулируется, прогрев комнат происходит неравномерно. Есть еще один нежелательный момент, когда при наполнении труб и радиаторов паром создается неприятный шум. К тому же при паровом отоплении прогрев труб настолько сильный, что при прикосновении к ним существует высокий риск получения ожогов. Поэтому данный способ больше рекомендуется для гаражей, складов или других подсобных помещений.

    Как повысить КПД печки

    Для повышения КПД дровяной печи следует усовершенствовать систему отопления путем подведения жидкостного контура. Схема аналогична той, что используется при подключении котла. Разница лишь в том, что производство тепла при использовании твердотопливного котла для жидкостной системы первично. Для печи первичным фактором служит обогрев дома с помощью воздушного обмена.

    Для более длительного сохранения тепла при сжигании дров в систему врезается жидкостный аккумулятор. Во время горения топлива он помогает накапливать тепло, которое затем благодаря узлу подмеса постепенно подается в отопительную систему. Для поддержания тепла на протяжении всего дня понадобится несколько закладок дров. Одну закладку можно сделать утром. До вечера в доме будет поддерживаться комфортная температура. Затем можно сделать повторную закладку.

    Еще более эффективна комбинированная система отопления, включающая в себя трубы, радиаторы, теплогенератор (печь), тепловой аккумулятор, температурный датчик воздуха, узел подмеса, который управляется датчиком температуры воздуха или температурным датчиком воды в отопительной системе. Такой монтаж сложен, и его должны делать профессионалы, поскольку все компоненты системы завязаны на дровяной печи.

    КПД комбинированной отопительной системы высокий. Одной закладки дров, произведенной утром, хватает на целый день. При более длительных перерывах между топками в холодное время года необходимо установить более емкий аккумулятор тепла, обеспечивающий в доме стабильную температуру на все время отсутствия хозяев. Важно также не забывать о пожарной безопасности всей отопительной системы.

    gidpovode.ru

    Электродуговые печи: принцип работы, устройство, эксплуатация, производители

    Свернуть

    Дуговая печь постоянного или переменного тока предназначена для плавки металлов. Перед началом работ или покупкой печи требуется знание основных теоретических моментов.

    Дуговая электропечь в промышленности начала широко использоваться в середине прошлого века. Конструкция постоянно усовершенствовалась и уже именно дуговые печи вытесняют традиционные мартены и домны со сталелитейного производства.

    Кто изобрел?

    Дуговая электрическая печь, а именно эффект плавления металла с помощью электрической дуги был впервые показан отечественным ученным Поповым в начале 19 века. Такие опыты показали, что с помощью электродуговой установки можно не только расплавлять металл и стали, но и восстанавливать новые материалы из окислов при нагревании совместно с углеродистыми восстановителями. Эти опыты стали прародителем электрической дуговой сварки.

    Но параллельно с Поповым, исследования проводились и зарубежными ученными. Уже 1810 году Дэви Гемфри была показана первая экспериментальная установка горения дуги, а в 1853 была осуществлена попытка построения первой плавильной печи Пишоном. 1878 – год, когда Вильгельмом Сименсом был получен патент на изобретение первой печи, работающей на электродуге. Но первая в мире сталеплавильная дуговая установка появилась только 1899 году. Поэтому, споры кто изобрел это устройство тянутся до наших дней.

    Широкое применение в сталеплавильной промышленности таких устройств началось после окончания 2 Мировой войны.

    Несколько фото электродуговых печей:

    к содержанию ↑

    Принцип работы

    Электрическая печь для плавки металла способна успешно работать  на сталелитейном производстве и в домашней мастерской. Принцип работы любой конструкции работающей с использованием электрической дуги разбит на 3 этапа:

    1. Процесса плавки шихтового материала. На этом этапе, поверхность расплава закрывается пленкой, препятствующей поступлению различных вредных газов. Происходит поглощение фосфора, серы и других химических элементов, влияющих на качество стали и сплавов.
    2. Окисления металлов. На этом этапе корректируется содержание в металле вредных веществ. Максимальный уровень фосфора или серы, не должен превышать 0,15% от общей массы. Для формирования марки сталей важно обеспечить корректировку содержания в ней азота, водорода. Уровень температуры в печи на этом этапе поддерживается выше предела плавления основного вещества на 1200. В качестве окислителя используется кислородный или слой окалины.
    3. Этапа восстановления. В этот период удаляются серные включения, и структура металла доводится до заданного уровня по содержанию легирующих добавок и углерода.

    Это общий принцип работы печей, но в зависимости от вида приборов, печь будет работать по определенной схеме. Разберем этот вопрос подробнее.

    к содержанию ↑

    Постоянного тока

    Электродуговые печи постоянного тока – устройства для использования в литейном деле и металлургической промышленности. С помощью поддержания дуги по центру увеличивается срок службы внутреннего слоя огнеупорных кирпичей в камере нагрева металлов. Такая работа приводит к экономии электроэнергии, повышению уровня производительности печей. Такие устройства состоят:

    • наружного корпуса камеры нагрева металлов;
    • свода из огнеупорного материала;
    • нагревательного электрода, который монтируется в своде;
    • в поде камеры установлены 2 электрода;
    • три мощных электромагнита для корректировки положения электродуги;
    • системы контроля над работой установки. В нее входят термодатчики, термопары и другое оборудование для управления процессом. Термопары устанавливают в верхней полости свода, над верхним пределом расплавленного металла, на минимальном расстоянии в 500 мм;
    • блока управления электромагнитами;
    • установлен дополнительный источник тока, с напряжением в 24 В.

    Электромагниты удерживают дугу на центре камеры. Они устанавливаются так, чтобы угол отклонения по осям не составляло более 1200.

    к содержанию ↑

    Переменного тока

    Дуговые печи переменного тока – их принцип действия основан на пронизывающем эффекте переменного магнитного потока, который проходит через замкнутый контур камеры. В нее помещены материалы, которые под действием магнитного поля расплавляются. Внутренняя камера заключена в металлический корпус из жаропрочной стали.  Все внутреннее пространство до определенного уровня заполняется расплавленным металлом с легирующими добавками.

    Сталь доводится до определенной температуры, проходит все три этапа приведенные выше и после окончания процесса плавки выводится в отдельный канал. При выпуске металла из печи, ток размыкается и расплавленная, готовая сталь сливается в ковши.

    к содержанию ↑

    Устройство

    Дуговая печь с подовым электродом или другой конструкции имеют единый принцип устройства таких агрегатов:

    1. графитированные электроды для электродуговых печей – 3 шт. их устанавливают в специальные держатели, к которым подключены кабели подводящие электроэнергию;
    2. корпус печи выполняется цилиндрической формы. Нижняя часть выполнена в виде сферы, в нее укладывается шихта. В пространстве между электродами, после подачи нагрузки, возникает дуга, и плавильный материал постепенно расплавляется и доводится до жидкого состояния. Внутренняя часть пода выкладывается из огнеупорного материала, способного выдерживать длительное воздействие высоких температур;
    3. наружная часть закрывается при помощи стального корпуса, в плоскостях которого закреплена управляющая автоматика с множеством датчиков и термопар. Модели печей могут дополнительно оснащаться системой водяного охлаждения;
    4. для слива расплава изготовлен специальный желоб;
    5. на лицевой стороне выполнены несколько полостей с дверками для контроля над ходом плавки, забора проб для химического анализа готовности и качества стали;
    6. в корпусе делается несколько полостей для удаления шлаков и добавления легирующих добавок и внесения корректировки в состав стали.

    Для нормальной работы потребуется оснастить конструкцию высоковольтным понижающим трансформатором, подключенным к линии ЛЭП, ковшами для слива готовой стали и кранами для загрузки шихты и других добавок. Для обеспечения работы агрегатов устанавливается предохранительная арматура и система аварийного отключения питания, а также блок автоматического управления работой печи.

    Такое общее устройство имеет дуговая плавильная печь. Но конструкция может изменяться при разных вариантах печей.

    На рисунке указана общая схема электродуговой печи.

    Размер электродуговой печи может повлиять на выбор мощности трансформатора, габариты электродов и толщину стен, но общий принцип конструкции остается неизменным.

    Размеры электродов подбираются согласно данным установочных документов.

    к содержанию ↑

    Какие стали можно получить в дуговых печах?

    На вопрос, какие стали можно получить в дуговых печах, опытный металлург, не задумываясь, ответит – всевозможные и даже чугун. Даже в сетевых играх «space engineers» и «immersive engineering» вы найдете способы постройки таких печей и производства различных сплавов и сталей. Электродуговые конструкции используются для производства в промышленных и лабораторных или домашних масштабах:

    • конструкционной или легированной стали с различными уровнями содержания углерода и легирующих добавок;
    • тугоплавких сплавов;
    • расплава золота, серебра и других металлов в небольших количествах для ювелирной или домашней мастерской;
    • изготовление всех марок чугуна и для переплавки его в легированную сталь;
    • высокотемпературные стали используются для выращивания монокристаллов, плавки оптического стекла и волокон.
    к содержанию ↑

    Производители

    Рынок сталеплавильной электродуговой техники завален предложениями о поддельных, кустарных моделях по низкой цене. Поэтому планируя покупку, найдите в интернете сайт производителей подобной техники и закажите печи напрямую или через официальных дилеров. Покупая агрегаты у непроверенного продавца, вы рискуете приобрести некачественную и недолговечную конструкцию, пускай и за небольшие деньги.

    Приведем краткий список компаний производителей электродуговых печей:

    1. Группа компаний «Thermal Technology» производит разнообразные по конструкции и мощности сталеплавильные агрегаты для лабораторных исследований и металлургической промышленности. Высокотемпературные печи могут проводить плавку в вакууме или при атмосферном давлении. Во всех случаях проводится тщательный контроль состояния воздуха в камере с расплавом. Технику используют не только в сталеплавильной отрасли, она успешно работает при выращивании монокристаллов и для получения оптоволокна.
    2. Российский производитель, компания «Оптим Толедо» выпускает электрические сталеплавильные печи для промышленных установок под маркировкой «ДППТ» и «ЭШП». Модели «ДППТ» — одни из самых мощных промышленных сталеплавийных электродуговых печей. В них собран весь запас конструкторов и эксплуатационников при проведении разработки проекта для плавильных устройств, работающих на переменном электрическом токе. Мощные преобразователи постоянного тока работают для обслуживания печей, модели ДСП.
    3. Дуговая сталеплавильная печь от Тайваньской компании «LEGNUM» — популярная марка производителей на российском рынке. Тиристорные электрические плавильные печи работают не только с металлами. Простота и надежность конструкции позволяет выполнять устройства в 2 вариантах. Они могут поставляться с гидравлической модификацией или редукторной. Отлично подходят для малого и среднего сталеплавийного предприятия с 3уровнем производительности свыше 2000 тонн в течение года.
    4. С 1989 года на российском рынке успешно работает научно – техническая компания «ЭКТА», специализирующаяся на выпуске термического промышленного оборудования. Научные методы, используемые при разработке и проектировании печей позволяют компании конкурировать с зарубежными производителями, особенно по соотношению цены и качества продукции. Дуговые печи переменного и постоянного тока могут использоваться для производства сплавов алюминия и других металлов.
    5. Печи от китайской компании «Чжэнчжоу Ланьшо промышленная печь» обеспечивают быструю плавку при пониженной себестоимости работы агрегата. Минимальные габариты при большом объеме загрузки, отличные показатели по теплоотводящим характеристикам и минимальный уровень загрязнения окружающей среды при полной загрузке и плавления шихты – это не полный список достоинств этой техники. Модели «KGPS 200кВт» применяются для производства нержавейки, чугуна, всех видов легированных, жаропрочных и конструкционных сталей. Можно использовать для получения цветных и драгоценных металлов.

    Цены указывать нет смысла, они очень быстро меняются. Поэтому, советуем обратиться к производителям напрямую и узнать стоимость на интересующую вас технику.

    к содержанию ↑

    Особенности эксплуатации

    Работа на таких печах в первую очередь требует соблюдения правил ТБ и охраны труда. Весь цикл работ выполняется в несколько основных этапов:

    • В первую очередь перед началом работ осматривается состояние огнеупорных кирпичей на своде и поде печи. Все пострадавшие или поврежденные участки ремонтируются. Обязательна проверка исправности системы вентиляции и водяного охлаждения.
    • Завалка шихты. Для завалки современных производственных установок используется верхняя система с помощью загрузочных бадей или специальной завалочной машины с ковшом. Такую технику применяют для внесения легирующих добавок или необходимых компонентов для корректировки состава металла в период плавки. На дно пода укладывается мелкий лом, так удается избежать повреждения огнеупорных кирпичей при выполнении этой операции.
    • Для раннего образования шлака и защиты ванны от вредных газов в состав шихты добавляется 2% извести от весы полной загрузки камеры.
    • Печь закрывается сводом с электродами и на них подается питание.
    • На этапе выполнения плавки стали может произойти внезапная поломка одного или нескольких электродов. В основном это происходит при недостаточной проходимости электрического тока, при несоблюдении минимального зазора от кончика электрода до верхней кромки шихты.
    • Регулировка мощности и скорости плавления осуществляется, если изменить положение нагревательного элемента. Тогда изменяется длина электрической дуги. Изменяется нагрузка и при повышении или понижении величины нагрузки поступающего тока.
    • Шихта расплавилась, образовался слой шлаков и расплава металла. Шлак удаляется по специальному каналу на протяжении всего периода работы печи. Это способствует удалению вредных веществ из состава стали. Для этого слой шлака вспенивают с помощью углеродосодержащих материалов, которые прерывают работу электрической дуги.
    • Периодически проводится забор пробы и проведение лабораторного анализа по составу и готовности стали. В домашних условиях эту операцию придется выполнять на глаз. При необходимости можно визуально контролировать ход работы через специальную полость, которая может служить и как леток для добавления и корректировки качества стали или других видов металлов или сплавов.
    • После готовности материала, его выводят через специальные каналы в стальной ковш или выпуск производится при наклоне корпуса печи.
    • После окончания работ выключается питание. Работа и производство одной закладки шихты окончена. Поверхности очищаются от налета и дефектов после остывания печи и только после этого можно производить следующую плавку.

    Такая работа должна выполняться на любом предприятии, независимо от размера или объема печи.

    В заключение pechnoy.guru еще раз напоминает основную мысль статьи:

    Не старайтесь сэкономить на покупке дорогостоящей техники. Никогда не обращайтесь к неизвестным поставщикам и не покупайте технику по акции или распродаже на незнакомом сайте – однодневке. Так вы не только сэкономите средства, но и получите качественную и долговечную технику.

    pechnoy.guru


    Смотрите также