Печь верхнего типа горения

Печь длительного горения: из кирпича, верхнего горения, описание

Высокая стоимость на электрическую энергию и газ стали вынуждать искать иные способы для недорого отопления.

Традиционные печи, работающие от твердого топлива не самый лучший выбор, но внимание привлекают новые разработки, которые могут работать на небольшом количестве топлива и при этом имеют высокую отдачу тепла.

Котлы верхнего горения

Длительность горения достигается за счет двух факторов:

• большой объем топки, а соответственно, и запас топлива;
• принцип верхнего горения. Топливная закладка имеет вид башни и поджигается сверху, тогда как в обычных котлах — снизу. В эффективности такого решения легко убедиться на примере спички: если зажечь ее и развернуть головкой вверх, она горит 20 сек. против 10 сек. при развернутой книзу головке.

Устройство котла верхнего горения

Более подходящий пример — свеча. Длительность ее горения помимо верхнего поджига обеспечивается наличием сдерживающего фактора — медленно расплавляющейся оболочки из парафина или воска. Подобный фактор реализован и в котлах верхнего горения: воздух подается по подвижному телескопическому воздуховоду с распределителем на конце точно в зону горения, по мере истления топлива опускающуюся книзу.

Достоинства котлов этого типа:

• длительная работа на одной закладке;
• энергонезависимость при работе на дровах (прочие виды котлов длительного горения нуждаются в подключении к электричеству);
• высокий КПД: топливо истлевает более полно благодаря пиролизу под горящим слоем (древесный газ догорает в верхней части топки).

Для обеспечения процесса горения с газогенерацией (русскоязычный синоним пиролиза) имеется важный элемент — камера подогрева поступающего в топку воздуха.

Для работы на угле требуется нагнетание воздуха вентилятором, так что котел в этом случае быть энергонезависимым не может.

Недостатки котлов верхнего горения:

• высокая стоимость;
• относительно быстрое прогорание распределителя на воздуховоде;
• частое зависание топлива на стенках;
• отсутствие возможности добавить топливо до прогорания текущей закладки.

Важной особенностью отопителей являются значительные габариты и масса.

Популярные марки

Интересно отметить, что данная технология не получила признания у производителей с мировой известностью, таких как «Будерус» и др.

Изготовлением котлов верхнего горения занимаются компании на Урале, в Беларуси и в Литве, вот эти марки:

• Неделька. Российский производитель. По мощности котлы можно разделить на 4 группы, рассчитанные на отапливаемую площадь в 50-250/150-400/400-800/800-2000 м

  2

  . С целью увеличения КПД производитель применил жаротрубный теплообменник — поместил в водяную рубашку трубы, по которым дым из топки отводится в дымоход. На угольной закладке котлы «Неделька» работают до 7 суток;

• Буран. Еще один российский производитель. Не путать с белорусскими пиролизными «Буранами»;
• Liepsnele. Литовский производитель. В линейке представлены отопители мощностью от 10 до 40 кВт. Длительность работы на дровяной закладке — 2 суток, на угольной — 7 суток. Производитель обещает КПД в 90% на любом виде топлива.

Еще одна марка из Литвы — Stropuva. Именно эта компания первой начала выпуск котлов с верхним горением.

Изготовление своими руками

Повторить в домашних условиях котел заводского изготовления невозможно: выполнить элементы телескопического воздуховода так, чтобы он двигался свободно и при этом был достаточно герметичным, можно только на высокоточном станке.

Чертёж для самодельного котла

Но россиянин Афанасий Бубякин предложил альтернативное решение: выполнить воздуховод в виде поршня — вертикальной трубы с приваренным книзу стальным блином. Он лежит на топливе и по мере прогорания последнего опускается под собственным весом вниз.

Нагрев воздуха реализован следующим образом: на блин снизу наварены радиально уголки. Проходя по ним, воздух достигает нужной температуры. При малом диаметре котла уголки спирально подгибают, так что снизу блин становится похожим на крыльчатку насоса.

Изготавливают котел в таком порядке:

• берут полутораметровую часть трубы наружным диаметром 44 см и вырезают ближе к одному из торцов отверстие диаметром 120 мм для дымоотводящего патрубка;
• в трубе с наружным диаметром 50 см вырезают такое же отверстие, так чтобы при установке одной трубы в другую оба проема располагались бы друг напротив друга;
• из стального листа вырезают похожую на шайбу для резьбового крепежа деталь с наружным диаметром 50 см и внутренним 40 см. В домашних условиях сначала болгаркой вырезают многоугольник, затем ею же обтачивают углы;
• приваривают шайбу соосно (концентрически) к торцу меньшей трубы со стороны вырезанного отверстия;
• устанавливают концентрически трубу с приваренной шайбой в большую трубу, совместив вырезанные в них отверстия, и приваривают большую трубу к шайбе по периметру. Получается топка с водяной рубашкой, закрытой с одной стороны. Внутренний край шайбы, выступающий в топку, служит опорой для крышки;
• из стального листа вырезают круг диаметром 50 см;
• приваривают круг к противоположному относительно шайбы торцу конструкции. Это днище топки и водяной рубашки;
• вваривают в отверстие диаметром 120 мм патрубок для подключения к дымоходу;
• у днища «бочки» в наружную трубу вваривают штуцер для подключения «обратки» диаметром 40-45 мм;
• на противоположной стороне сверху вваривают штуцер того же диаметра для подключения подачи;
• смачивают сварные швы мыльным раствором и производят воздушную опрессовку водяной рубашки давлением не менее 2 атм. Раздувающихся мыльных пузырей быть не должно, в противном случае отмечают места утечек и заваривают их;
• из стального листа вырезают крышку — диск диаметром 44 см с отверстием посредине диаметром 40-45 мм. На внутренней стороне концентрически приваривают кольцо из прутка диаметром 39 см. Оно не позволит закрытой крышке двигаться в стороны;
• на противоположной стороне к центру крышки приваривают горловину — отрезок трубы с тем же внутренним диаметром, что и отверстие. Высота горловины — 100 мм. Благодаря ей увеличится длина щели между воздуховодом и крышкой, а значит и ее аэродинамическое сопротивление. Таким образом предотвращается паразитный подсос воздуха.

Изготавливают воздуховод:

• из стального листа вырезают диск диаметром 40 см и наваривают на него сверху для веса кольцо из швеллера (для сгибания полочки подрезают);
• подбирают трубу для воздуховода, так чтобы она свободно проходила в горловину, но с как можно меньшим зазором;
• вырезают в диске отверстие равное внутреннему диаметру подобранной трубы;
• приваривают трубу-воздуховод к центру диска со стороны кольца из швеллера;
• приваривают на противоположной стороне радиально 5 уголков, подрезанных таким образом, чтобы они сходились в центре. Уголки образуют каналы, по которым воздух движется от центра на периферию;
• в верхней части воздуховода просверливают два отверстия друг напротив друга и вставляют в них загнутый с одной стороны прут. К этой оси приваривают диск почти равный внутреннему диаметру воздуховода — заслонку.

Эта конструкция достаточно примитивна. Можно усовершенствовать ее: оформить в нижней части водяной рубашки П-образный проем, получив доступ к стенке топки, и установить в ней дверцу для удаления золы.

Монтаж и подключение

Устанавливают котел верхнего горения в пристройке, если ее нет — в нежилом помещении: специально выделенной котельной, кухне, коридоре, санузле и пр. Важное требование — наличие вентиляции.

Прочие требования:

• прочный несгораемый пол. Котлы верхнего горения тяжелы, потому их обычно устанавливают на бетонной стяжке. Если же это усиленный деревянный пол, на нем устраивают несгораемый настил (стальной лист толщиной от 1,5 мм на базальтовом картоне), так чтобы он простирался перед котлом и по бокам от него на 1,2 м;
• если пол деревянный и котел без ножек, устанавливают бетонную подставку, выходящую за пределы отопителя на 300 мм в каждую сторону;
• минимальное расстояние до стены — 1 м. Если она оштукатурена вермикулитовой или иной огнестойкой штукатуркой толщиной от 25 мм — 0,8 м.

При подключении котла к системе отопления соблюдаются два условия:

• к штуцеру подачи прикручивается т.н. группа безопасности, включающая в себя предохранительный клапан, манометр, термометр и воздухоотводчик. Предохранительный клапан крайне важен: твердотопливные котлы обладают значительной тепловой инерцией, не позволяющей быстро снизить мощность тепловыделения, так что существует высокая вероятность закипания теплоносителя;
• вблизи котла линии подачи и обратки связываются перемычкой со смесительным узлом, управляемым термодатчиком. Если температура в обратке упадет ниже +60

  0

  С, смесительный узел добавит в нее горячего теплоносителя из линии подачи.

Твердотопливные котлы боятся образования конденсата на теплообменнике, поскольку тот из-за содержания в дыму серы и прочих кислотообразующих элементов весьма агрессивен по отношению к металлу. А конденсат, как известно, выпадает на относительно холодных поверхностях.

Стоимость

Вопреки традиции и логике, некоторые отечественные котлы стоят дороже импортных. Так, угольный отопитель марки «Неделька» мощностью 25 кВт (пиковая — 60 кВт) стоит 122 тыс. руб., мощностью 45 кВт (пиковая — 90 кВт) — 173 200 руб.

Твердопаливний котел “Буран”

Котлы «Буран» продают за 95 тыс. руб. (25 кВт). Литовский Stropuva для древесного топлива мощностью 15 кВт обойдется в 67 тыс. руб., 30 кВт — 79 тыс. руб. Угольный на 20 кВт — 104 тыс. руб.

Отопитель марки Liepsnele, также производимый в Литве, при мощности в 10 кВт стоит 100 тыс. руб., при мощности в 40 кВт — 120 тыс. руб.

Особенности эксплуатации

Все печи длительного горения снабжены инструкциями, однако в них зачастую не упоминаются некоторые нюансы, которые необходимо обязательно учитывать:

• вокруг печи необходимо предусмотреть свободное пространство и защиту от возгорания;
• для удобного обслуживания (очистки) дымоход должен иметь по возможности разборную конструкцию;
• трубы необходимо устанавливать по ходу движения газов;
• из-за небольшой тяги дымоход не должен иметь изогнутую форму;
• в процессе эксплуатации в дымоходе может образовываться конденсат.

Следует также учесть, что в печах длительного горения нельзя использовать жидкое топливо, некоторые модели довольно сложны в настройке и требуют постоянного присмотра.

Популярные модели печей на рынке

Существует множество разновидностей твердотопливных отопительных систем длительного горения, среди которых можно выбрать устройство практически для любого помещения, независимо от его назначения, объема и способа обогрева (водяного или воздушного).

Наибольшее распространение получили печи длительного горения типа Булерьян, Бренеран, «система профессора Бутакова». Самые известные бренды на рынке твердотопливных отопительных приборов:

• Клондайк;
• Будерус;
• Согра;
• Сибирь;
• Термаль;
• Бубафоня;
• Герма;
• Аляска;
• Слобожанка;
• Теплодар;
• Стропува;
• Бош;
• Умка;
• Буран;
• Синель;
• Vira;
• Супра;
• Стокер (Ермак);
• MBS;
• Неделька.

Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены

Stropuva S15U

Известная литовская модель мощностью 15 кВт, по сути один из лучших котлов верхнего горения для отопления частного дома. Модель S15U, в отличие от обычной S15, – универсальная, т.е. способна работать на дровах, угле, торфе, пеллетах. Производитель рекомендует использовать в качестве топлива каменный уголь. На практике, при полной загрузке (217 л) качественным каменным углем длительность горения может достигать 7 суток. КПД, в зависимости от используемого топлива, – 85-90%.

При топке дровами котел имеет существенные недостатки: высокие требования к сухости дров и высокий уровень образования на стенках топки дегтя. Также недостатком является огромный вес – 205 кг. В остальном согласно практике монтажа и отзывам владельцев, котел беспроблемно работает уже на протяжении более 7 лет.

Стоимость: 81 500–101 770 рублей.

Котлы с длительностью горения одной закладки топлива до 7 суток

LIEPSNELE L20U

Еще одна универсальная литовская модель мощностью 20 кВт, отличный аналог Стропувы – превосходящий ее по характеристикам, но и более дорогой. Отличается модель одной из самых объемных на рынке камер сгорания – 320 л, а также высоким КПД – до 91%. Теплообменник чугунный, в стальном корпусе.

Котел известен своей надежностью, качеством используемых сплавов и сборкой, а также абсолютной «всеядностью»: можно сжигать дрова, опилки, стружка, пеллеты, уголь или даже торф. Однако стоит помнить о длительности горения каждого из видов топлива. Наиболее длительное горения достигается при сжигании каменного угля: вплоть до 7 суток.

Единственным недостатком является довольно низкое допустимое давление в водяном контуре – 1,5 бар. Поэтому котел нельзя использовать в закрытых системах отопления больших домов, где давление в контуре часто в пределах 1,7-2,5 бар.

Стоимость: 110 000-125 000 руб.

Galmet TOP-20

Польский универсальный котел верхнего горения стандартной компоновки мощностью 20 кВт. Отличается максимальной автоматизацией работы: уже в базовой комплектации предусмотрен умный PID-контроллер (автоматика), вентилятор, нагнетающий в топку воздух, возможность подключения внешнего термостата. В зависимости от комплектации, также оснащается погодозависимой автоматикой (уличный датчик). Также модель отличается наличием качественной теплоизоляции, которая минимизирует теплопотери через корпус котла.

Тем не менее, несмотря на качество материалов и умную автоматику, в отличие от шахтных вертикальных котлов, имеет более низкий КПД – 87%. Теплообменник в отличие от предыдущих моделей – стальной, хотя и с толстыми стенками (6 мм против стандартных 4 мм в других моделях), что в теории продлевает срок службы до 15 и более лет.

Стоимость: 89 000-90 900 руб.

НЕДЕЛЬКА КО-60

Известная модель российского производства большой мощности (60 кВт). Название модели говорит за себя – длительность горения на одной закладке угля – до 7 суток, при объеме топочной камеры 160 л.

КПД при использовании качественных сортов угля достигает 92%. В качестве топлива можно использовать и дрова, торф, пеллеты. Теплообменник и корпус котла изготовлены из крайне толстой печной стали, что отразилось и на весе в 420 кг. Несмотря на огромную теплопроизводительность, котел рационально использовать при отапливаемой площади не более 200-250 м

2

. При большей площади достигнуть длительности горения в 7 суток невозможно.

Существенным недостатком является крайне высокая цена, сравнимая с более качественными по сплавам и, сборке и конструкции зарубежными моделям. Тем не менее, котел представляет отличную альтернативу.

Стоимость: 130 000 руб.

Особенности конструкции и принцип работ

Котел длительного горения с верхней загрузкой – схема

Внутренняя часть используется как топка. Она устроена так, что горение происходит сверху вниз. Помогает этому специальная подача воздуха непосредственно в зону горения. Процесс напоминает скорее тление с выработкой газов из углеродосодержащего топлива. В большей степени эти газы являются горючими. За счет их догорания в верхней части топки происходит максимальное использование тепловой энергии, что позволяет увеличить теплоотдачу и уменьшить расход топлива.

Камера котла разделена на две части распределителем воздуха. Он имеет форму трубы, к которой с одного конца прикреплена площадка с лопастями, а другой конец служит для подачи кислорода.

Котлы с верхним горением отличаются цикличностью работы, и пока не сгорит первая закладка добавление второй партии топлива не понадобится.

Как выбрать котел верхнего горения

В виду небольшого выбора, когда все достойные производители и их модели «находятся на слуху», особые критерии, по которым можно фильтровать котлы отсутствуют. Практически все модели имеют похожую конструкцию, часто изготовлены из похожих сплавов, и те, и другие имеют длительный опыт беспроблемной эксплуатации. Однако стоит обратить на наиболее важные критерии:

• Материал теплообменника. Существует два варианта исполнения: сталь и чугун. Стальные теплообменники устанавливаются в более дешевые модели, они более устойчивы к перепадам температуры, в случае механического повреждения их можно просто заварить. Однако сталь сильно подвержена коррозии, которая, в зависимости от качества теплоносителя, приводит к протечке спустя 10-15 лет эксплуатации. Чугунные же теплообменники более тяжелые и толстые, они устойчивы к коррозии, срок их службы более 25 лет, однако и стоимость соответствующая. Идеальный вариант исполнения – чугунный теплообменник в легком стальном корпусе.
• Количество контуров. Одноконтурные модели рассчитаны исключительно на отопление. Двухконтурные модели рассчитаны на отопление и подогрев санитарной горячей воды. Их стоимость всего на 10-30% выше, поэтому решить вопрос горячего водоснабжения наиболее выгодно выбрав двухконтурный котел. Единственная проблема – среди котлов верхнего горения крайне мало двухконтурных моделей.
• КПД. Коэффициент полезного действия отражает соотношения объема сжигаемого топлива к объему аккумулируемой теплоносителем тепловой энергии. Соответственно, чем выше КПД, тем больше тепла можно получить при меньшем расходе топлива.
• Энергонезависимость. Энергонезависимые модели не требуют подключения к электросети, поэтому работают автономно. Энергозависимые модели имеют принудительную подачу воздуха, более сложную автоматику или циркуляционный насос, для работы которых потребуется подключение к электросети. При этом, мы рекомендуем обзавестись и генератором, на случай отключения электроснабжения.

Модель Неделька К-60 как пример существенно больших габаритов.

Минимально необходимая мощность

Для среднестатистического дома в климатической зоне Подмосковья, с кладкой в 2 кирпича и высотой потолков 2,7 м минимально необходимая мощность рассчитывается из правила 1 кВт на каждые 10 м

2

отапливаемой площади. Также мы рекомендуем закладывать запас мощности в 15-25%.

Например, для вышеописанного дома площадью 120 кв. м. минимально необходимая мощность котла – 120:10*1,2 (20% запаса) = 14,4 кВт, всегда округляем в большую сторону – т.е. 15 кВт.

Таких простых и наиболее часто используемых расчетов достаточно в более, чем 90% случаев. Если же дом слегка или серьезно утеплен, находится в южной части страны или, наоборот, находится в северной части страны, имеет большую площадь остекления, показатель может быть скорректирован на 10-50% в меньшую или большую сторону.

Как точно рассчитать необходимую мощность котла
Индивидуальный расчет, формула и корректирующие коэффициенты

Инструменты и приспособления

Для самостоятельного изготовления печи следует сначала определить место, где вы хотите поставить устройство. Это должно быть помещение, в котором проведено электричество и оно имеет большую площадь. Теперь о материалах. Проще всего использовать для печи бочку из стали с объемом в 200 литров. Но в целом объем не имеет большого значения, от него требуется лишь теплоотдача устройства, можно использовать газовый баллон и даже огнетушитель. Но все де, объем – из 27-литрового баллона можно сделать печь для обогревания бани, из огнетушителя устройство для очень маленького помещения. Также немалое значение имеет и толщина металла, так как чем толще он будет, тем дольше проработает печь. Если нет ничего подходящего, используйте стальные листы или толстостенную трубу. Металл должен быть без повреждений и следов ржавчина.

Также требуются еще некоторые материалы:

• Трубы, арматура или угольник для ножек, если печь будет круглой формы.
• Листы стали с толщиной 0,5 см по размеру торцевой стороны печи.
• Материал для создания герметичной дверцы.
• Труба с диаметром в 10 см, которая будет на 15 см длиннее, чем устройство.
• Труба 5 м и с диаметром в 15 см для дымоотвода.

Из измерительных приспособлений потребуется отвес, рулетка, строительный уровень, а еще мастерок, молоток и киянка.

Чертежи и схемы

Несомненным достоинством представленной выше конструкции «буржуйки» долгого горения является нетребовательность к размерам. Как правило, для правильной работы печи достаточно знания принципов её работы и соблюдения основных пропорций. Тем не менее, представляем вашему вниманию чертежи и схемы действующих конструкций, изготовленных и испытанных в реальных условиях.

Чертёж печи с вертикальной загрузкой

Чертёж котла длительного горения

Схема печи длительного горения с открытым воздушным каналом

Чертёж котла

Необходимые материалы и инструмент

Прежде чем приступать к постройке печи длительного горения, подготовьте такие материалы:

• двухсотлитровая бочка из-под ГСМ. Желательно выбирать ёмкость с толстыми стенками, без повреждений и сильно проржавевших участков. В качестве корпуса можно использовать трубу подходящего диаметра или баллон из-под пропана (бытовой на 50 л или автомобильный на 80–100 л). Кроме того, печку можно изготовить из листовой стали толщиной не менее 3 мм;
• металлическая труба диаметром не менее 60 мм — для обустройства воздушного канала;
• стальная труба диаметром 100 мм — для изготовления дымохода;
• стальной швеллер или уголок с полкой 50–60 мм;
• лист металла толщиной 5–6 мм размерами чуть больше диаметра корпуса — для изготовления распределителя воздуха;
• стальной лист толщиной не менее 3 мм, который потребуется, чтобы сделать крышку;
• петли для нижней дверцы.

Что касается инструментов, то они найдутся у любого уважающего себя домашнего мастера:

• сварочный инвертор или трансформатор;
• угловая шлифовальная машина (по-народному «болгарка»);
• зачистной и отрезной круг для УШМ;
• электрическая дрель;
• набор свёрл для работ по металлу;
• молоток;
• наковальня;
• мерительный и разметочный инструмент.

Если конструкция отопительного агрегата предусматривает обустройство водяного контура, то дополнительно требуется запастись листовой сталью и двумя резьбовыми патрубками для врезки котла в гидравлическую отопительную систему.

Установка и важные нюансы

Чтобы печь длительного горения работала безопасно, придерживайте таких правил:

• На расстоянии прогревании запрещается использование легковоспламеняющихся и горючих предметов.
• Дымоход должен быть разборной для чистки.
• Перед началом проведите испытание, чтобы выбрать оптимальный режим работы.

Для отвода дыма используйте трубу с диаметром в 15 см и длиной 5 метров. При меньшем сечении трубы дым не будет хорошо удаляться, а при большем появится сильная тяга. На дымоходе следует установить регулировочную задвижку. Также не забывайте удалять скапливаемый конденсат, делать это нужно регулярно. Если сделан дымоход неразборного типа, в нем должны быть дверцы для очистки. Можно легко предотвратить обильное образование конденсата, если сделать дымоотвод по типу сэндвича. Для этого между трубами с разным диаметром следует уложить слой стекловаты, а сверху трубу накрыть дефлектором, чтоб не попал дождь и снег.

Если в доме есть дети, печь следует обложить кирпичом. Кладка будет в роли защитного экрана, чтобы никто не обжегся при случайном касании, а также стены и предметы были предохранены от перегревания. Также она станет прекрасным аккумулятором тепла. Так, кирпич будет накапливать тепловую энергию, и отдавать в комнату намного меньше, нежели железный корпус. Фундамент требуется установить в том случае, если под печью пол из горючего материала. Его необязательно сильно углублять, так как вес не очень большой.

Как правильно загружать топливо и эксплуатировать агрегат

Агрегат длительного горения отличается от традиционной печи увеличенным объёмом загрузки и ограничением доступа кислорода в рабочую зону. От количества загруженного топлива зависит время работы котла, поэтому дрова укладывают максимально плотно, не оставляя больших зазоров между поленьями. Если же в качестве топлива используют такие материалы, как торф, мелкий уголь, стружка, опилки или паллеты, то их насыпают до уровня дымового канала, не утрамбовывая. Необходимое уплотнение горючего обеспечит тяжёлый металлический поршень.

Загрузку топлива выполняют в следующем порядке:

• с агрегата снимают верхнюю крышку;
• вынимают воздухораспределительное устройство;
• производят загрузку печи до уровня дымохода;
• сбрызгивают верхний слой горючего материала жидкостью для розжига;
• устанавливают регулятор воздуха;
• возвращают на место крышку;
• внутрь воздушного канала бросают клочок ветоши, смоченной в горючей жидкости.

Устойчивое горение сопровождается дымом, равномерно выходящим из трубы. По мере сгорания дров труба воздуховода опускается вниз. По ней можно судить об оставшемся времени работы твердотопливного агрегата.

Разжигать печь лучше всего при помощи ветоши, смоченной горючей жидкостью

Во время эксплуатации на дне бочки скапливается пепел и зола. Надо сказать, что на процесс горения их количество не оказывает никакого влияния. Тем не менее, продукты сгорания топлива периодически надо удалять, поскольку они уменьшают толщину слоя закладки. Для этого открывают нижнюю дверцу и выгребают золу при помощи обычного металлического совка.

Удаляя золу, оставьте слой толщиной 10–20 мм на дне печи. Особого влияния на количество дров это не окажет, однако, создаст отличную теплоизолирующую подушку, которая будет защищать днище агрегата от прогорания.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...