Процесс пиролиза в котле

Принцип работы пиролизного твердотопливного котла длительного горения

В данной статье рассмотрим, что такое пиролизные котлы, их недостатки и преимущества.

Пиролизные твердотопливные котлы — схема, принцип работы, достоинства и недостатки

Пиролиз – это химический процесс разложения древесины на древесный уголь и газ, при котором выделяется большое количество энергии в виде тепла. Такой процесс возможен при высокой температуре (200…800°С) и ограниченным содержанием кислорода.

Пиролизные котлы – это котлы, которые предназначены для отопления помещений, основной принцип их работы основан на выделении пиролизного газа и его сжигании, фото 1.

Фото 1. Пиролизные котлы

Топливом для пиролизных котлов могут быть (фото 2.):

  • дрова (оптимальный размер не более 450×250 мм (длина × толщина);
  • брикеты;
  • опилки, измельченные ветки;
  • пеллеты;
  • кокс;
  • уголь;
  • торф.

Фото 2. Пиролизные котлы используют различное твердое топливо

Наиболее эффективным видом топлива является древесина, которая выделяет максимальное количество пиролизного газа. Для эффективной работы пиролизных котлов следует применять дрова толщиной не менее 70…100 мм. Также в комплексе с дровами можно использовать опилки и пеллеты (до 25%). Только на опилках или измельченных ветках и древесине пиролизные котлы не работают, или работают с очень низким КПД.

Принцип работы пиролизных котлов

Оборудование, которое позволяет получить газ вследствие пиролиза древесины, называется газогенератором. В замкнутой емкости, которая называется реактором или топливная камера помещаются дрова, фото 3.

Дрова поджигают с помощью спичек или других средств (этап 1). Вначале дрова начинают гореть как в обычном котле, а далее при достижении температуры 200…800°С задвижка подачи воздуха в камеру сгорания прикрывается и тогда начинает происходить процесс пиролиза древесины. В процессе разложения происходит выделения древесного газа (пиролизного газа), который отводится с помощью отводной трубы (этап 2). Химический процесс пиролиза происходит с выделением теплоты (экзотермия).

В трубке данные газы конденсируются и подаются в камеру сгорания (дожига), где смешивается с вторичным воздухом и затем сжигаются (этап 3). Температура в котле регулируется автоматически с помощью автозадвижки, которая обеспечивает подачу нужного количества воздуха и пиролизного газа в камеру дожига. В камере дожига температура горения пиролизного газа может достигать 110…1200°С.

Фото 3. Принцип работы пиролизных котлов

При сгорании газа выделяется тепло, которое проходит через теплообменник, нагревая тем самым воду в системе, а продукты сгорания выходят через дымоход (этап 4).

Производители пиролизных котлов заявляют, что КПД таких котлов достигает 85…89%. Тут надо отметить, что такая эффективность использования котла достигается только за счет оптимального качества дров – в этом случае дрова должны быть максимально сухими. Приведем данные для наглядности, как влияет влажность дров на получения количества теплоты (энергии):

  • сжигание 1 кг дров с влажностью 20% – мощность 4 кВт;
  • сжигание 1 кг дров с влажностью 50% – мощность 2 кВт.

Высокая влажность дров приводит к интенсивному выделению водяного пара, который перемешиваясь с пиролизным газом уменьшает концентрацию горючего, и тем самым снижает мощность горения.

Еще одной отличительной особенностью таких котлов является взаимодействие пиролизного газа и продуктов сгорания, т.е. с углеродом содержащимся в их составе. Такое взаимодействие значительно обезвреживает выброс вредных веществ.

Температура воды обратной трубы, которая поступает в котел должна быть не меньше 50…60°С. Снижение температуры воды, которая поступает в котел приводит к образованию конденсата на оборудовании котла и интенсивному процессу коррозии, что снижает долговечность эксплуатации котла, изготовленного из стали. Внутренняя толщина стальных стенок котла должна быть не менее 4…5 мм.

Конструкция твёрдотопливных пиролизных котлов

В наше время производят очень большое количество пиролизных котлов различной конструкции, но принцип действия их одинаковый, и основные узлы и детали содержатся в каждом из видов такого котла, фото 4.

Фото 4. Примеры конструкции пиролизных котлов длительного горения

Твердотопливный пиролизный котел состоит из двух основных камер:

  • топки загрузки (газогенераторная камера);
  • топки сгорания (камера сгорания газа).

В топке загрузки происходит процесс пиролиза дров. В топке сгорания происходит горение газа, который выделился из древесины вследствие пиролиза.

В зависимости от места расположения камеры сгорания различают котлы с:

  • нижней топкой;
  • верхней топкой.

Наиболее распространенные котлы с верхней топкой сгорания.

Рассмотрим кратко основные достоинства и недостатки котлов с нижней и верхней топкой (камерой сгорания):

Достоинства и недостатки котлов с нижней и верхней топкой

Пиролизные котлы в зависимости от типа тяги разделяются на:

  • с естественной тягой;
  • с принудительной тягой.

Естественная тяга обеспечивается за счет длинного (высокого) дымохода. Котел с принудительной тягой оборудован вентилятором или дымососом, которые работают от электрической сети переменного тока напряжением 220 В. Котел с принудительной вентиляцией более эффективный, но зависит от наличия электричества.

Теперь рассмотрим кратко недостатки и преимущества котлов с принудительной и естественной тягой:

Недостатки и преимущества котлов с принудительной и естественной тягой

Пиролизные котлы длительного горения дорогой комплектации оборудованы программатором, с помощью которого выставляется требуемый режим отопления. Автоматизация процесса горения заключается в регулировании работы циркуляционного насоса и вытяжного вентилятора.

Корпус котла изготовлен из стали или чугуна. Чугунные котлы (например «DAMAT PYRO») более надежные и долговечные, потому что не так быстро прогорают и подвергаются коррозии.

Достоинства и недостатки пиролизных котлов
Достоинства:
  • получение дополнительного тепла из-за сгорания газа, который выделяется при пиролизе древесины. При сгорании дров выделяется значительно меньше тепловой энергии, чем при сгорании пиролизного газа. Для горения газа затрачивается меньшее количество воздуха, чем при сжигании дров в обычном котле;
  • при сжигании не образуется сажа или образуется в очень малом количестве. Пиролизные котлы вследствие сгорания древесины и других видов топлива выделяют в 3 раза меньше вредных веществ и компонентов, чем традиционные твердотопливные котлы;
  • дрова сжигаются полностью, что означает получения очень маленького количества пепла в виде пыли по сравнению с обычным сгоранием дров;
  • высокое значение КПД (до 85…89%);
  • длительная работа котла (время между загрузками составляет 8…12 часов и более) и зависит от температуры окружающей среды, размера жилой площади, мощности и конструкции котла;
  • возможность регулировки мощности котла, в приделах 30…100%. Процессом сгорания пиролизного газа легче управлять, чем процессом сжигании дров или другого вида топлива в обычном котле;
  • в некоторых модификациях таких котлов можно сжигать резину и полимерные изделия с минимальным выбросом в атмосферу вредных веществ и соединений.
Читайте также:  Санитарные нормы для выгребной ямы
Недостатки:
  • зависимость от электричества. Вентилятор потребляет энергию в размере 80…100 Вт. Для обеспечения бесперебойной и надежной работы пиролизного котла с принудительной тягой применяют систему оборудованной генератором невысокой мощности;
  • большие габариты котлов;
  • высокое требование к влажности дров;
  • пиролизные котлы производятся только одноконтурными. Для обогрева воды следует дополнительно устанавливать отдельно стоящее оборудование;
  • высокая стоимость котла (примерно, в 1,5…2 раза выше стоимости традиционных котлов).

На рынке пиролизные котлы представлены такими фирмами-производителями: отечественные «Мотор Сич», «Буржуй-К», «Стс» и иностранные VIESSMANN, DAKON, ATMOS, OPOP, OLYMP и др.

Что такое пиролизный котел длительного горения

Среди отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, пиролизный котел занимает особое место. О чудодейственных свойствах этих теплогенераторов придумано много небылиц. Мы хотим развеять мифы и объективно представить твердотопливные газифицирующие котлы в нормальном свете – как эффективные источники тепла со своими преимуществами и недостатками. Для начала поясним, что такое пиролиз.

  • 1 Кратко о пиролизном горении
  • 2 2 типа газогенераторных котлов
    • 2.1 Принцип работы пиролизного агрегата
    • 2.2 Описание газифицирующих теплогенераторов
  • 3 Правила эксплуатации
  • 4 Реальные преимущества пиролизных отопителей
  • 5 Существенные минусы котлов
  • 6 Выводы и рекомендации по выбору

Кратко о пиролизном горении

Процесс пиролиза – это медленное разложение углеродного топлива, происходящее под воздействием высокой температуры при недостатке кислорода. На выходе получается горючий газ либо жидкое топливо – в зависимости от исходного сырья и условий протекания химической реакции.

Пиролизные котлы отопления производят и сжигают именно газ, отсюда второе название – газогенераторные или газифицирующие. Начальное сырье – сухие дрова, уголь, топливные брикеты.

Схема газогенераторной установки, вырабатывающей топливо для двигателя внутреннего сгорания

Справка. Для пиролизного горения используется самое разнообразное твердое топливо, содержащее углеводородные соединения. Пример – производство жидкого горючего из старых автомобильных покрышек либо сжигание мусора в промышленных газогенераторных печах.

Как происходит пиролиз древесины:

  1. В закрытый резервуар (реактор) загружается определенный объем измельченной древесины или опилки.
  2. Металлический сосуд нагревается снаружи до 500…900 °C, сквозь фурмы (дутьевые отверстия) ограниченно подается воздух.
  3. Дерево тлеет и разлагается на составляющие – водород, метан, угарный газ, водяной пар, углекислый газ. По окончании реакции на дне остается немного золы.
  4. Полученная газовая смесь охлаждается, очищается, потом закачивается в баллоны для дальнейшего использования.

Перед загрузкой внутрь газогенератора древесина подсушивается. Иначе энергия нагрева станет расходоваться на испарение воды, реакция пиролиза сильно замедлится, на выходе получим кучу водяного пара.

Отметим, что любой процесс сжигания твердого топлива сопровождается выделением древесного газа, даже в костре (смотрим фото). Подробнее пиролиз описывается в другой нашей публикации.

2 типа газогенераторных котлов

Принцип работы обоих агрегатов одинаков, только сжигание организовано по-разному. В любом пиролизном котле имеется 2 камеры:

  • топливник, где происходит горение, разложение дров с выделением горючих газов;
  • вторичная камера, где топочные газы сгорают, выделяя дополнительное тепло.

То есть, принцип действия пиролизного котла основан на раздельном сжигании топлива. Древесина горит, отдает тепло и нагревает верхние слои, отчего выделяется угарный газ и водород. Смесь поступает во вторичную камеру и сгорает благодаря отдельной подаче воздуха.

Для более понятного описания дровяных и угольных теплогенераторов мы решили воспользоваться классификацией известной чешской фирмы Atmos, которая более 10 лет производит двухкамерные отопители. Итак, котлы делятся на 2 группы:

  1. Обычные пиролизные. Здесь раздельная подача воздуха организована за счет естественной тяги дымохода.
  2. Газифицирующие модели с принудительным наддувом с помощью вентилятора (или дымососа), оборудованные автоматикой.

Рассмотрим каждую разновидность отдельно, используя в качестве примеров котлы «Атмос».

Принцип работы пиролизного агрегата

Для описания возьмем маломощную модель Atmos DC15E максимальной производительностью 15 кВт. Изнутри котел пиролизный выглядит так (ориентируемся по чертежу):

  • сферические корпусы обеих камер сварены из стали толщиной 6—8 мм, верхняя – это топливный бункер, нижняя – камера догорания;
  • изнутри стенки защищены огнеупорной оболочкой из керамики (футеровкой);
  • из верхней топки в нижний отсек ведет газоход, чей размер ограничивается соплом керамической форсунки;
  • подвижная колосниковая решетка встроена в проходное сечение форсунки;
  • сзади к камерам подведены отдельные воздушные каналы, поступление воздуха регулируется механическим термостатом (цепным регулятором тяги) и ручной заслонкой;
  • внутренний корпус окружен водяной рубашкой из металла 3 мм, обшитой слоем утеплителя и внешней облицовкой;
  • на случай перегрева внутрь рубашки вмонтирован змеевик – водяной контур аварийного охлаждения котла, штуцеры выведены на верхнюю панель;
  • на задней стенке располагаются патрубки подключения к системе отопления и дымоходу;
  • роль зольника играет вторичная камера дожига, где размещен защитный керамический элемент, показанный ниже на фото.

Слева на фото топливный бункер с форсункой, справа – вторичная камера дожига

Примечание. Устройство пиролизных теплогенераторов других европейских производителей (например, Buderus, Viessmann) практически не отличается от конструкции «Атмосов», хотя последние заметно дешевле.

Схема работы твердотопливного котла DC15E следующая. Крупные поленья закладываются в топку и разжигаются, первичный воздух идет через заслонку в задней стенке. Дальнейшие процессы:

  1. Дрова сжигаются в режиме интенсивного либо среднего горения. Начинается реакция пиролиза, дым вместе с топочными газами движется в нижнюю камеру, минуя сопло форсунки.
  2. Доля выделенного тепла расходуется на поддержку пиролизного процесса, другая часть передается теплоносителю.
  3. Благодаря подаче вторичного воздуха горючие газы дожигаются в нижнем отсеке, выделяют тепло, которое передается стенкам водяной рубашки.
  4. Естественная тяга увлекает продукты горения в дымовую трубу.
  5. После прогорания топливной закладки срабатывает котловой термостат, отключающий циркуляционный насос отопления.

Схема подключения аварийного контура охлаждения к водопроводу через клапан теплового сброса

  • В случае перегрева в работу включается водяной контур, подключенный к водопроводу (не к сети ГВС, как можно подумать). Подачей холодной воды занимается клапан теплового сброса, реагирующий на сигнал температурного датчика.
  • При полноценной работе температура в топливнике достигает 800 градусов, агрегат выходит на максимальный КПД 83% (заявлен производителем). Если «прижать» воздух заслонкой и перевести котел в режим длительного горения, эффективность упадет до 71%.

    Причина – уменьшение количества теплоты от прямого сжигания дров, снижение температуры, замедление пиролиза. Внешний вид и конструкция отопителя представлена на видео:

    Описание газифицирующих теплогенераторов

    В целом конструкция этих котлов повторяет устройство пиролизных теплогенераторов, но есть и существенные отличия:

    • первичный и вторичный воздух нагнетается вентилятором, как правило, дымососом;
    • воздушные потоки направляются на топливо с боковых стенок;
    • температурой теплоносителя управляет блок автоматики;
    • изменена форма керамической форсунки и отбойника во вторичном отсеке;
    • в задней части установлен жаротрубный теплообменник;
    • КПД котлов лежит в пределах 81…87%, наибольшая температура факела пламени – 1250 °C (данные производителя «Атмос»).

    Конструкция газифицирующего котла в разрезе. Воздух на горение подается дымососом из отверстий в боковых стенках топливника (на схеме не показаны)

    Принцип работы газифицирующего отопителя такой же – верхний отсек служит бункером для дров и газогенератором, в нижнем происходит сжигание. Благодаря высокому расходу воздуха в камере догорания образуется факел пламени, повышается температура, древесина и уголь сгорает лучше.

    Газогенераторные котлы разных брендов могут отличаться в мелочах – формой топливника, способами распределения воздуха в камерах, конфигурацией форсунки. В недорогих моделях вместо фигурной керамики может применяться кирпичная футеровка, отсутствовать контур водяного охлаждения, использоваться металл 4–5 мм толщиной.

    Правила эксплуатации

    Чтобы получить от газогенераторного отопителя хорошую теплоотдачу при минимальном расходе топлива, производители рекомендуют придерживаться следующих правил:

    • использовать только сухие дрова, допустимая влажность 12…20%;
    • при установке и обвязке котла обязательно применять трехходовой смесительный клапан либо комплексное устройство Laddomat-21 для поддержки температуры в обратной линии на уровне 65 °C;
    • рабочая температура теплоносителя на подаче – 80…90 °C;
    • теплогенератор должен работать на мощности, близкой к максимальной, нельзя долго эксплуатировать агрегат в режиме малой производительности (менее 50%);
    • очень желательно топить крупными поленьями, но не круглыми колодами;
    • вместе с пиролизными котлами настоятельно рекомендуется применять буферную емкость, которая будет аккумулировать излишки тепловой энергии;
    • требование к минимальному объему теплоаккумулятора – 25 литров на каждый киловатт мощности отопителя.

    Пояснение. Если в котловой бак пойдет холодный теплоноситель с температурой ниже 65 градусов, то в процессе газификации топлива в первичной камере образуется конденсат и деготь. Подробнее о правильной обвязке читаем в отдельном руководстве о подключении ТТ-котлов.

    Применение буферной емкости обусловлено эффективным режимом работы котла – интенсивное горение, температура на выходе 80…90 градусов. Именно при таких условиях достигается высокий КПД 86–87%. «Душить» теплогенератор по воздуху нельзя, эффективность сжигания снизится до 40–50%, как у самодельной печки-буржуйки.

    Реальные преимущества пиролизных отопителей

    Перечислим плюсы газифицирующих котлов, декларируемые продавцами, а потом отсеем откровенные байки:

    • пиролизные источники тепла являются полноценными газогенераторами, выделяющими горючий синтез-газ;
    • агрегаты очень экономичны и экологичны благодаря высокому КПД;
    • котлы полностью сжигает уголь и дрова, практически без остатка;
    • длительность горения – свыше 10 часов (самый скромный показатель – 8 часов).

    Примечание. Рекламисты и не слишком добросовестные производители всегда сравнивают газогенераторные агрегаты с обычными котлами прямого горения, «забывая» о столь же эффективных пеллетных отопителях. Но даже такое сравнение не слишком выигрышное.

    Первое заявление чересчур смелое. Вспомним: интенсивный пиролиз начинается от сильного нагрева и недостатка кислорода, а что происходит в котле? Вентилятор нагнетает воздух в топку с избытком, никакого тления нет. Синтез-газ, конечно, выделяется, но прямое сжигание топлива тоже присутствует.

    Слева показан факел пламени в отсеке дожига при работе котла, справа – огнетрубный теплообменник (вид сверху)

    Разберем остальные преимущества:

    1. Утверждение насчет экономичности и экологичности – не сказки. За счет приличного КПД котел лучше осваивает энергию топлива и выбрасывает в атмосферу гораздо меньше токсичных соединений – оксида азота и угарного газа. При 1 условии: рекомендации по режиму работы и влажности дров полностью соблюдаются.
    2. Причины более полного сжигания – сухие дрова и принудительное нагнетание воздуха. Если заложить в традиционный турбированный котел брикеты из опилок или сухую акацию, то зольный остаток тоже будет нулевым. Много легкого пепла попросту выдувается вентилятором в дымоход. Значит, указанный факт преимуществом не является.
    3. Длительность горения зависит от 2 факторов: КПД и вместительности топливного отсека. По эффективности твердотопливные котлы проигрывают пиролизным на 10%, это небольшая прибавка к продолжительности работы. Главный фактор – объем камеры сгорания, если он достигает 80 л и более, дрова прогорают за 6–8 часов.

    Справка. Чешский производитель Atmos так и описывает достоинства своих теплогенераторов (дословно): большой бункер для топлива – продолжительное время горения. Отсюда вывод: заявление о длительности работы правдиво, только причина другая – вместительность топки, а не факт генерации древесного газа.

    Также много небылиц рассказывается об экономичном режиме тления, который в пиролизных агрегатах попросту отсутствует. В инструкции по эксплуатации «Атмос DC15E» так и написано – уменьшение интенсивности пламени ведет к снижению эффективности и повышению расхода топлива.

    Новейший теплогенератор «Атмос» пиролизного типа на выставке «Акватерм–2019»

    Существенные минусы котлов

    Если вы посетите любой интернет-магазин отопительных агрегатов и поинтересуетесь, сколько стоят пиролизные теплогенераторы, то сразу увидите их главный недостаток. Не самый дорогой российский котел «Суворов М» К-20 (20 кВт) обойдется в 1320 у. е., а идентичный по мощности ATMOS DC 20 GS – 2950 у. е. Для сравнения: цена недешевого традиционного отопителя Buderus Logano S131-22 H составляет 1010 у. е.

    Обозначим другие недостатки газифицирующих источников тепла:

    • 2 камеры, футеровка из кирпича или керамики плюс водяная рубашка в нижней части корпуса – перечисленные конструктивные решения значительно увеличивают массу и размеры агрегатов;
    • высокие требования к качеству топлива;
    • теплоноситель с температурой 80 °C редко используется при обогреве частных домов, значит, не обойтись без дорогостоящего теплоаккумулятора + элементы обвязки;
    • керамические детали футеровки не вечны – от перегрева форсунка может треснуть и ее придется менять.

    Надо сказать, пиролизные котлы привлекают домашних умельцев. Но сделать такой агрегат своими руками очень непросто, нужен опыт и вложение средств в закупку материалов. Бесплатно изготовить отопитель не получится. Куда проще сварить обычный или шахтный котел.

    Примечание. Судя по отзывам владельцев котлов на тематических форумах, использовать сырые дрова все-таки возможно. Алгоритм такой: агрегат растапливается и прогревается сухими поленьями, затем подкидывается влажная древесина. Но доля такого топлива не должна превышать 30%, иначе пойдет копоть и сажа. Послушаем мнение эксперта на видео:

    Выводы и рекомендации по выбору

    Выбирать из всех существующих котлов пиролизный имеет смысл при таком раскладе:

    • вы готовы платить за эффективность и сохранение окружающей среды;
    • бюджет позволяет приобрести отопитель и теплоаккумулятор нужного объема;
    • в котельной хватает места под оборудование;
    • есть возможность заготавливать качественные дрова, покупать брикеты либо сушить свежесрубленную древесину.

    Модель теплогенератора подбирается по мощности и функциональности. Как правильно выбрать источник тепла на дровах для дома, читайте в нашей инструкции.

    Изначально пиролизные бытовые котлы рассчитаны на установку бака-аккумулятора и использование хорошего топлива. Это западноевропейская практика, где твердотопливные агрегаты нельзя эксплуатировать без буферного резервуара.

    У нас доходы не столь высоки, оттого домовладельцы экономят на всем – оборудовании, горючем, способе сжигания. Отсюда вывод: на данный момент газогенераторные установки несовместимы с нуждами и расходами большинства домовладельцев, ведь их не удастся правильно эксплуатировать.

    Печь Бубафоня: конструкция, принцип действия, достоинства и недостатки

    С наступлением первых зимних холодов перед садоводами, пчеловодами и владельцами гаражей ребром становится вопрос о защите от промерзания хранящихся запасов, личных автомобилей, отоплении парников, ульев и подобных сооружений.

    Печь бубафоня своими руками

    При этом важными критериями становятся экономичность, продолжительность горения топлива без дополнительной дозагрузки, экологичность, безопасность, эффективность, малые габариты и простота конструкции.

    Кто придумал печь?

    Первую печь сконструировал, собрал, протестировал и поделился схемой сборки с пользователями сети Интернет Афанасий Бубякин, умелец из города Колыма. На просторах Всемирной паутины Афанасий предстал под псевдонимом «Бубафоня» (bubafonja), благодаря чему предложенная конструкция отопительной системы длительного горения получила свое название. Сам конструктор признался, что на создание печи его вдохновили литовские котлы «Стропува», имеющие аналогичный принцип действия.

    Что из себя представляет печь «Бубафоня»

    Печь «Бубафоня» изготавливают практически из подручных материалов. В основе конструкции – цилиндрическая емкость или попросту металлическая бочка или заваренный с одного конца отрезок трубы достаточного диаметра с толстыми стенками. Дно емкости герметичное, а сверху бочка закрывается крышкой. Внутри установлен поршень с грузом (приваренными отрезками швеллера или металлических уголков), рассекателями воздуха и подводящей трубой. К верхней части корпуса топливного бака (бочки) приварена отводящая труба. С основным трубопроводом она соединяется посредством хомута и стеклоткани, служащей для уменьшения потерь тепла.

    Для удобства эксплуатации на крышке и внешних стенках топливного бака приваривают металлические ручки.

    Достоинства конструкции

    • компактность;
    • низкая стоимость конструкции и топлива;
    • быстрота и легкость сборки;
    • достаточно продолжительная работа печи без дополнительной дозагрузки топлива;
    • возможность собрать конструкцию необходимых габаритов своими руками;
    • экологичность;
    • высокий КПД;
    • автономность, то есть возможность работать без электричества;
    • простота эксплуатации (трубы от конденсата чистят обычным «ершом»);
    • возможность быстрой замены изношенных деталей;
    • возможность регулировать расход топлива и интенсивность горения;
    • возможность модифицирования печи и подключения ее к системе водяного отопления.

    Недостатки печи

    • образование конденсата на трубах;
    • возможное промерзание труб;
    • неудобно удалять золу и пепел со дна топливного бака, в результате они спекаются в массу, похожую на асфальт и печь со временем потребует замены топливного бака;
    • иногда происходит «обратное горение», когда газы попадают в помещение, что порой требует установки нагнетающего вентилятора;
    • быстро остывает после использования.

    Принцип действия печи Бубафоня

    Горение происходит сверху вниз. Твердое топливо, загруженное в металлический корпус печи, сгорает под действием воздушной тяги. В свою очередь тягу создает труба, приваренная к верхней крышке. Эта крышка с грузом под своей массой медленно опускается вниз в процессе сгорания топлива, а теплый воздух, поднимаясь вверх, поступает в отводящую трубу, присоединенную к основному трубопроводу.

    Верхнюю подводящую трубу прикрывают заслонкой, регулируя величину зазора, соответственно, регулируют величину тяги. Таким образом, если воздушная тяга будет большой, то горение топлива будет очень интенсивным, с большим выделением тепла, но продолжительность горения от этого снижается. Напротив, уменьшая зазор до такой величины, чтобы горение перешло в тление, можно добиться достаточно долгой (от шести до шестидесяти часов) работы печи без дополнительной дозагрузки топлива.

    Чертеж печи бубафоня

    Правила эксплуатации печи «Бубафоня»

    Чтобы разжечь в печи топливо, необходимо загрузить на дно топливного бака дрова небольшого размера,сверху добавить слой щепок, бумаги и спичками разжечь огонь. После этого в топливный бак устанавливают поршень с грузом, закрывают крышку и регулируют величину зазора между заслонкой и подводящей трубой.

    Техника безопасности

    • Не рекомендуется располагать вплотную к печи легковоспламеняющиеся жидкости, бумагу, ветошь, мебель и тому подобное.
    • Загружать топливо необходимо в защитных рукавицах.
    • При розжиге не рекомендуется использовать керосин, бензин, ацетон и другие горючие жидкости. Но если без этого не обойтись, то жидкость вначале добавляют на дрова, затем их загружают и только после этого разжигают огонь, внимательно следя за тем, чтобы не воспламенились рукавицы или одежда.
    • Если на печи планируется приготовление пищи, то это необходимо делать лишь после полного прогрева печи, не ранее, чем через пятнадцать минут после розжига.
    • Прикасаться к нагревающимся деталям работающей печи можно только в защитных рукавицах.
    • Чтобы погасить печь, необходимо полностью перекрыть доступ кислорода (закрыть задвижку на входной трубе) и дождаться, пока горение прекратится. Если этот процесс нужно прекратить немедленно, то используют противопожарные средства.
    • Не рекомендуется сжигать в печи пластмассу и бытовые отходы, при этом выделяются ядовитые газы, и происходит отложение сажи на трубах системы.
    • Дрова выбирают соразмерно габаритам топливного бака. При этом следует помнить, что сырые или смолистые дрова мешают горению, образуют конденсат и налет на рабочих элементах печи.
    • Окрашивать нагревающиеся детали печи лаками и эмалями запрещено. С увеличением температуры краска может выделять небезопасные для человека пары и даже воспламениться. Для окрашивания разрешено использовать только жаропрочные краски.
    • Устанавливать печь необходимо на слой негорючего материала (железо, бетон и т.д.).

    Модернизация печи «Бубафоня» и увеличение КПД

    Печь «Бубафоня» с успехом используют не только для обогрева жилых и нежилых помещений, но и с успехом применяют вкупе с системой водяного отопления.

    Для этого вокруг топливного бака сооружают водяную «рубашку», к которой подводят отопительные трубы. Таким образом, тепло, образующееся в печи, сквозь металлические стенки топливного бака нагревает воду, движущуюся по трубам отопительной системы.

    Для того чтобы соорудить водяную «рубашку», берут два куска листового металла, сгибают в кольца и соединяют посредством сварочного аппарата таким образом, чтобы получился замкнутый металлический кожух. Оптимальная толщина металла – 3 мм. Внутрь кожуха устанавливают нагревательный котел печи «Бубафоня», затем присоединяют трубы, подводящие воду и воздух, изготавливают крышку подходящей величины и эксплуатируют готовую конструкцию.

    Чтобы уменьшить потерю тепла в атмосферу, железные стенки топливного бака обмазывают глиняным раствором, затем возводят кирпичную кладку.

    Понравилась статья?
    Сохраните, чтобы не потерять!

    Печь длительного горения Бубафоня: конструкция, чертеж, принцип действия

    Часто для отопления технических помещений не требуется красивый внешний вид отопительных приборов. Это касается мастерских, небольших производственных помещений, теплиц, подвалов, гаражей, дачных домиков и т.д. В таких случаях, в качестве отопительной системы многие стараются установить что-то не дорогое, например печь длительного горения Бубафоня, которая идеально подходит для таких ситуаций. Недорогой, простой в использовании отопительный прибор.

    Bubafonja из газового баллона.

    История создания

    Создателем печи является Афанасий Бубякин из города Колыма, известный под никнеймом «bubafonja». Именно от его псевдонима и произошло название печки. Прототипом послужил котел Стропува (Stropuva) литовского производства, который имеет более сложную конструкцию.

    Бубафоня является печью длительного горения, это ее основное отличие от обычных буржуек, где загорается сразу вся закладка. У Бубафони из-за недостатка кислорода в камере сгорания горение происходит постепенно.

    Конструкция печи Бубафоня

    Конструкция состоит из следующих частей:

    • Корпус цилиндрической формы (как правило, бочка, газовый баллон, труба), в котором происходит горение твердого топлива. Корпус оснащен отверстием для трубы дымохода;
    • Дымоход, выполненный из металлической трубы диаметром 110-250 мм;
    • Поршень. Состоит из пятки с «ребрами» к которой приварена труба диаметром 85-100 мм для подачи воздуха в камеру сгорания. Благодаря ребрам, пятка не плотно прилегает к топливу, что положительно влияет на процесс горения;
    • В верхней части трубы подачи воздуха установлена задвижка для регулировки объема поступающего в камеру сгорания воздуха;
    • Крышка. Представляет собой обычную металлическую крышку от бочки с отверстием под трубу поршня.

    Чертеж печи Бубафоня с размерами: один из возможных вариантов реализации.

    Преимущества

    • Простая конструкция. Имея сварочный аппарат, металлическую бочку и несколько труб можно самостоятельно ее изготовить.
    • Работа практически на любом виде твердого топлива (на угле, дровах, стружке, опилках и т.д.).
    • Длительность горения. В зависимости от объема конструкции (чем больше, тем дольше горит), вида топлива и объема поступающего кислорода котел Бубафоня может гореть от 3 до 24 часов.

    Недостатки

    • Низкий КПД. Из-за конструктивных особенностей, основной нагрев металла происходить не по всей площади бочки, а лишь в определенных местах, в результате чего создается низкая теплоотдача. КПД такой конструкции не идет ни в какое сравнение с печью Булерьян или печью Бутакова.
    • Неприглядный внешний вид. Ее внешний вид ассоциируется с эпизодом из американского фильма, в котором несколько бедняков афроамериканцев греются вокруг горящей бочки.
    • Неудобство очистки золы, которую приходиться вынимать через верхнюю часть корпуса. В усовершенствованных конструкциях эта проблема решена благодаря добавлению колосниковой решетки и дверки для очистки золы в нижней части корпуса.

    Как сделать печь Бубафоня своими руками?

    Как уже было сказано выше конструкция печки проста. Здесь нет колосников, поддувал, различных дверок и т.д. (за исключением модернизированных печек). Любой, кто может пользоваться сварочным аппаратом, сможет ее изготовить. Именно это и привлекает многих людей, которые хотят сделать своими руками дешевый, но в то же время эффективный источник тепла.

    Bubafonja – простой и дешевый котел отопления.

    Для изготовления печи потребуются следующие материалы и инструменты:

    • Материал для корпуса печи. Это может быть 200 литровая бочка, газовый баллон или труба;
    • 2 стальные трубы. 1-ая – для подачи воздуха, 2-ая – для дымохода;
    • Листовой металл;
    • Болгарка;
    • Сварочный аппарат.

    Монтаж

    Изготовление печи длительного горения Бубафоня потребует выполнение следующих шагов:

    • Для начала следует подготовить все необходимые материалы и инструменты;
    • Болгаркой отрезаем «крышку» 200 л бочки, которая пойдет на изготовление верхней части печки. По краю крышки навариваем бортик, шириной около 25 мм;
    • Изготавливаем трубу подачи воздуха. Для этого потребуется металлическая труба диаметром 85-100 мм, через которую будет поступать воздух в камеру сгорания. Высота трубы для 200 л бочки должна быть 1 100-1 200 мм. Если для корпуса были использованы другие материалы (газовый баллон, труба,…), то для изготовления трубы, к высоте корпуса необходимо добавить 200-300 мм.
    • «Пятка». Представляет собой металлический лист диаметром около 550 мм (для 200 л бочки). Диаметр «пятки» должен быть на 35-45 мм меньше диаметра корпуса печи. В центральной части листа делаем отверстие с таким же диаметром, как у трубы подачи воздуха, только на 2-3 мм больше. На нижнюю часть листа (которая придавливает топливо) навариваем несколько ребер, исходящих в разные стороны от отверстия.
    • Собираем поршень. Для этого привариваем трубу подачи воздуха к «пятке» (к стороне, где нет ребер). В верхней части трубы монтируем заслонку для увеличения/уменьшения объема поступающего воздуха. Заслонка крепиться на приваренный болт. Также в качестве заслонки может быть использован обыкновенный магнит.

    Правильно сделанный поршень.

    Устройство дымохода

    Любая печь, установленная в помещении нуждается в дымоходе и печка Бубафоня не исключение. Основное предназначение дымохода – отвод продуктов горения из помещения, а также создание необходимой тяги.

    Для обеспечения хорошей тяги потребуется 2 отрезка трубы диаметром 110-250 мм:

    • 1-ая часть, длиной 300-400 мм, горизонтально вставляется и заваривается в верхнюю часть корпуса;
    • 2-ая часть, «основной» дымоход, который соединяется с 1-ой частью, образуя колено 90°.

    Укладка фундамента

    1. Для изготовления фундамента необходимо выкопать яму размерами около 150х150 см и глубиной 20-30 см
    2. Добавляем в яму щебенку и заливаем бетонным раствором.
    3. После высыхания бетона, на полученное основание укладываем 2 ряда огнестойкого кирпича.

    Как увеличить КПД печи?

    Профильный лист вокруг корпуса котла увеличит конвекционные потоки

    Одним из недостатков самодельной печи Бубафоня является низкий КПД, который можно увеличить следующим способом:

    С внешней части корпуса монтируется профильный лист, который плотно прилегает к корпусу. Таким образом, во время горения образуются конвективные потоки. Холодный воздух втягивается через нижнюю часть «волн» профильного листа и нагревается по мере прохождения вдоль корпуса, поднимается наверх и выходит уже разогретым через верхнюю часть «волн» профильного листа.

    Печь Бубафоня с водяной рубашкой

    Вышеописанная конструкция применяется для воздушного отопления, но это не все возможности конструкции. Помимо воздушного отопления, можно изготовить печь Бубафоня с водяным контуром, который также используется и на более совершенных конструкциях. Это значительно увеличит отопительные возможности печки.

    Для изготовления водяной рубашки (толщиной 25-30 мм) понадобиться еще одна бочка большего диаметра (либо квадратный корпус), в которой будет нагреваться теплоноситель. Если в помещении уже существует система отопления, то печка подключается к ней и циркуляционный насос перегоняет теплоноситель из водяной рубашки в отопительный контур.

    В верхней части расположен — отвод подачи, в нижней — обратка.

    Процесс розжига печи

    Для того, чтобы затопить печь длительного горения Бубафоня, необходимо проделать следующий порядок действий:

    • снять поршень с крышкой;
    • загрузить топливо в камеру сгорания до отметки, где начинается дымоходная труба;
    • зажечь топливо;
    • установить поршень и крышку на корпус.

    Видео

    Пиролизная печь длительного горения «бубафоня»: как сделать своими руками

    Не секрет, что множество удачных технических решений рождается домашними умельцами при реализации своих замыслов. Одним из примеров служат отопительные устройства. В результате переделок своими руками под свои постребности они становятся все эффективнее по соотношению цена — качество даже при отоплении жилища. Это особенно касается пиролизных печей «бубафоня», сжигающих печной газ из низкосортного топлива.

    Что такое процесс длительного горения

    Чтобы понять, как правильно изготовить металлическую печь, нужно рассмотреть, что собой представляет процесс горения. Сделать это нужно на примере самого распространённого вида топлива — древесины.

    Розжиг производится легкогорючими предметами от щепы и бересты до горючих жидкостей. Пока температура поверхности дров не достигнет температуры 100 градусов, от них поднимается белесый дымок, который представляет собой пар уходящей влаги. Она всегда содержится в них независимо от условий хранения.

    При достижении температуры 250 градусов поверхность древесины начинает обугливаться, разлагаясь на более простые по составу химические составляющие. Под воздействием кислорода воздуха реакция идёт все более интенсивно. При достижении температуры в 300 градусов вещество древесины начинает разлагаться на газообразные составляющие, активно вступающие в реакцию окисления. Они горючи и дают высокую температуру пламени. К сожалению, закладка топлива быстро прогорает и печь «требует подкормки».

    Печки длительного горения «бубафоня»

    Есть много конструкций печей длительного горения. Отличием их устройства является дозированная подача воздуха в топку. Уменьшение его подачи приводит к замедлению окисления и более полному использованию топлива. Регулировка поступления производится через топку и зольник специальными заслонками, то есть — снизу.

    Вариант конструкции печи на опилках

    В печи бубафоня воздух подаётся сверху через полый шток. Таким способом достигается эффект постепенного сжигания топлива без прогрева нижерасположенных слоёв. Когда такой тепловой агрегат прогревается до температуры 300 и более градусов, начинается процесс пиролиза древесины. Горючие печные газы поступают в верхнюю часть топки и сгорают там с выделением большого количества тепла. То есть, клетчатка древесины сгорает в нижней части с выделением горючих газов, которые воспламеняются поверх поршня.

    Принцип действия печи длительного горения Бубафоня с водогрейной рубашкой и зольником

    Область применения

    В зависимости от ёмкости печи горение одной закладки топлива может продолжаться от 12 до 24 часов. Это удобно при использовании в системах отопления загородного дома, теплиц, гаражей и производственных помещений.

    Достоинства и недостатки теплового агрегата

    К достоинствам такой печи можно отнести следующие факторы:

      Простота конструкции, позволяющая изготовить её собственными руками.

    Самая простая печь конструкции бубафоня

    Однако имеется и ряд существенных недостатков этой конструкции:

    • Бубафоня имеет низкий коэффициент полезного действия. Это можно связывать с неравномерностью нагрева корпуса печи, следствием чего является снижение степени теплоотдачи агрегата. Для пиролизных печей усовершенствованных конструкций КПД может достигать 90%.
    • Бубафоня классической конструкции неудобна для очистки от остатков горения топлива. Их приходится извлекать через верх. Но этот недостаток легко устраняется устройством дверки в нижней части топливной ёмкости. Дверка должна достаточно плотно закрываться, чтобы минимизировать поступление воздуха через неё.
    • Непривлекательность внешнего вида. Печь выглядит грубо и не украшает интерьер при установке в жилом доме.

    Конструкция и принцип работы

    Устройство печки довольно простое. Она состоит из четырёх основных узлов:

    • Корпус. Для его изготовления часто применяется бытовой газовый баллон. На нём обрезают верхнюю часть, которая впоследствии используется для изготовления оголовка печи.
    • Крышка. В обрезанной части по оси прорезается отверстие для штока. Для удобства пользования к этой детали привариваются ручки из любого подходящего материала.

    Оголовок печи бубафоня при изготовлении из баллона

    Шток печи бубафоня

    Принцип действия

    Чтобы рассмотреть, как работает пиролизная печь бубафоня, нужно подробно описать полный цикл сжигания топлива:

    1. Загрузка топки. Производится мелкими дровами вперемешку со стружками и опилками. Чем плотнее оно уложено, тем дольше будет сгорать закладка. Уровень топлива должен быть ниже дымохода на 15–20 сантиметров. Загрузка производится при снятой крышке и извлечённом штоке.
    2. Розжиг печи. Поверх топлива нужно уложить лоскут ветоши, смоченную в горючей жидкости. Можно использовать солярку, керосин или специальную жидкость для розжига.

    загрузка топки и розжиг печи бубафоня

    Пиролизный агрегат длительного горенияя

    Следует помнить! Нельзя загружать топливо вертикально. Если какое-то полено упрётся в шток, это может затруднить его продвижение. Режим горения будет нарушен.

    Печь «бубафоня» своими руками

    Определение основных параметров

    Основная пропорция, закладываемая в расчёт размеров печи, это соотношение внутреннего диаметра к высоте корпуса. Оптимально оно должно составлять 3–5:1. Рекомендованный внутренний размер составляет 30–80 сантиметров. Корпус меньшего размера неэффективен, потому, что воздух будет слишком быстро проходить по камере сгорания. Контакт с топливом будет неполноценным, снижая КПД устройства. При размере более 80 сантиметров наружные слои топлива будут сгорать медленнее внутренних, шток провалится внутрь закладки и горение в топке станет невозможным.

    Оптимальная толщина стенок корпуса

    Оптимальный теплообмен происходит при толщине стенок 4–5 миллиметров. При меньшей толщине корпус может быстро прогореть.

    Диаметр прижимного поршня

    Величина зазора между стенками корпуса и этой деталью оптимально должен составлять порядка 5% от внутреннего диаметра топки. То есть, диаметр поршня определяется из соотношения:

    Д внутренний диаметр топи

    Дшт – диаметр штока.

    Например, при внутреннем диаметре корпуса 40 сантиметров, размер штока составит: 400 * 0,9 = 360 миллиметров.

    Толщина прижимного блина

    Этот параметр также зависит от размера камеры сгорания, но в обратной пропорции. Функционально эта деталь нужна для создания давления на топливо. При недостаточном воздействии может быть нарушен принцип действия печи — обратное действие. В результате происходит возгорание топки с образованием обратной тяги. При этом продукты горения пойдут во всасывающую трубу. При чрезмерном давлении шток просто провалится в слой топлива и горение бубафони прекратится.

    Приводим выборочные данные зависимости толщины блина от диаметра топки в сантиметрах:

    • 30 – 6–10.
    • 40 – 6–8.
    • 60 – 4–6.
    • 80 – 2,5–5.

    Категорических требований или строгих ограничений по данному параметру нет, но лучше придерживаться приведённых пропорций.

    Размер выходного патрубка дымохода

    Этот показатель является важнейшим, поскольку от него зависит режим потоков газа в тепловом агрегате. Теплотехнический расчёт очень сложен и производится с учётом большого количества параметров. На практике установлено эмпирическое соотношение:

    S — площадь поперечного сечения дымохода:

    E — энергетическая мощность печи, кВт/час.

    Показатель E может быть определён из соотношения:

    е — табличная величина, представляющая собой удельную тепловую отдачу конкретного топлива:

    М — масса одноразовой закладки топлива, определяется как произведение массы удельной загрузки на объем топливного пространства, кг/дм 3 .

    Приведём некоторые справочные данные по удельной теплоёмкости твёрдого топлива, кВт/час:

    • Дрова стандартного размера из осины — 2,84.
    • Опилки или стружки хвойных пород — 3,2.
    • Пеллеты из ольхи — 3,5.
    • Уголь каменный сорта ДПК — 4,85.
    • Уголь каменный марки ССОМ — 5,59.
    • Брикеты торфяные — 2,36.

    Наиболее часто употребляемым размером дымовой трубы является диаметр 150 мм, если топливная часть печи составляет не менее 2/3 общей высоты корпуса.

    Сечение трубы для подачи воздуха

    Этот размер составляет 0,5–0,57 от диаметра трубы дымохода. В нашем случае можно рекомендовать размер 76–83 мм.

    Материалы и инструменты

    Для изготовления печи бубафоня понадобятся:

      Старый газовый баллон или отрезок стальной трубы нужного диаметра.

    Применение старого газового баллона для печи

    Применение дополнительных теплообменников

    Перечисленные материалы могут быть заменены на другие подходящие из наличия.

    1. Машинка угловая шлифовальная (болгарка) – для резки металлических деталей.
    2. Аппарат сварочный бытовой.
    3. Электроды, соответствующие материалу деталей.
    4. Аппарат для газопламенной резки металла.
    5. Электродрель.
    6. Щётка стальная для электродрели.
    7. Напильник полукруглый.
    8. Средства индивидуальной защиты — щитки, рукавицы и пр.

    Фотогалерея: инструменты для изготовления печи

    Кроме перечисленных, могут понадобиться и другие инструменты общего назначения.

    Подготовительные работы к монтажу печки из газового баллона

    Применение сварки при монтаже потребует помещения с хорошей вытяжной вентиляцией. Если таковой не имеется, допускается выполнение работ на воздухе.

    Дальнейшие действия могут выглядеть следующим образом:

      Разработка эскизного проекта теплового агрегата с изготовлением чертежей деталей.

    Твердотопливный котел с печью бубафоня

    Монтаж

    Сборка агрегата производится в таком порядке:

      Аккуратно срезать верхнюю часть баллона.

    Резка баллона болгаркой

    Крышка из оголовка баллона

    Дымоход под прямым углом

    Вариант исполнение прижимной стороны штока

    Дымоход наружный со сборником конденсата

    Важно! Высота дымохода должна быть менее 5 метров от уровня выхода из печи.

    Бубафоня с водяной рубашкой

    Чтобы организовать водяное отопление загородного дома, такой тепловой агрегат можно использовать в качестве котла. Для этого на него наваривается ёмкость в виде водяной рубашки. Можно использовать металлическую бочку, прорезав в дне отверстие под баллон. По высоте кожух должен достигать выходного патрубка дымовой трубы. Сверху рубашка заваривается кольцевой деталью между корпусом и бочкой.

    Выходное отверстие под водопровод устанавливается в верхней части рубашки, обратка — в нижней. Непременной принадлежностью системы отопления является расширительный бачок с мембраной. В зависимости от конструкции теплового контура, он может быть самотёчным с естественной циркуляцией или принудительной с использованием циркуляционного насоса.

    Печь бубафоня с водяной рубашкой в системе отопления

    По такому же принципу можно устроить рубашку на корпусе печи.

    Варианты конструкций

    Другой основой печи бубафоня могут быть:

    • Бочки металлические разных размеров, например, 100 и 200 литров. Меньшая служит корпусом печи, большая играет роль водогрейного котла.
    • Трубы стальные большого диаметра. Для печи можно приобрести такие изделия на вторичном рынке. Металл труб прекрасно сваривается и отличается высокой прочностью. Дополнительные расходы связаны только с необходимостью приварить днище из листового металла.

    Особенности эксплуатации

    Тепловой агрегат нуждается в повышенном внимании только в первый период после начала эксплуатации. Это необходимо, чтобы понять все особенности именно конкретной печи. Для этого:

    • После запуска нужно сжечь несколько закладок топлива различной влажности, чтобы определить время полного сгорания. Но также можно получить информацию о потребном его количестве при различных режимах горения.
    • Дымоход лучше сделать разборным для облегчения его чистки.
    • В помещении с печью должен быть огнетушитель и ящик с песком.
    • Нужно регулярно осматривать печь на предмет выявления прогаров и утечек продуктов горения.

    Чистка и ремонт печи

    Мероприятия по уходу за таки тепловым агрегатом заключаются в следующем:

    • В период интенсивной эксплуатации нужно еженедельно сливать конденсат из сборника.
    • Перед началом отопительного периода следует очистить дымоход от сажи.
    • Не использовать в качестве топлива отходы фанеры, ДСП и прочих материалов с применением синтетических связующих.

    Нет сомнения, что и сейчас много домашних мастеров работают над улучшением конструкций металлических печей. Не за горами день, когда мы узнаем новые решения в таком непростом деле, как отопление жилища.

    Печь Бубафоня: особенности конструкции и пошаговая инструкция по изготовлению

    Печь Бубафоня – гениальный аналог сложного пиролизного котла. Особенность конструкции позволяет при минимальных затратах топлива обогреть помещение достаточно большой площади. На одной закладке печь работает 8 – 10 часов. Если вам необходима такая длительность работы и вы заинтересованы в экономии топлива, попробуйте смастерить Бубафоню своими силами.

    Устройство и принцип работы

    Оригинальное название печь Бубафоня получила по имени ее конструктора, умельца Афанасия Бубякина. За основу своей конструкции он взял пиролизный котел «Strоpuva» производящегося в Литве. Мастер упростил устройство печи, поэтому каждый народный мастер сможет изготовить ее самостоятельно. Самодельная пиролизная печь быстро завоевала популярность, благодаря высокому КПД, сочетающемуся с простотой изготовления.

    Перед детальным описанием конструкции печи стоит рассмотреть принцип ее работы. Топливо в Бубафоне горит по принципу свечи – сверху вниз. Фактически дрова не горят, а постепенно тлеют, выделяя пиролизный газ. За распределение воздуха отвечает поршень в форме стального круга с ребрами и трубой посередине.

    Эта деталь делит цилиндрический корпус печи на две камеры:

    • нижнюю – сжигания дров;
    • верхнюю – камеру сгорания газов.

    Основа печи напоминает привычную Буржуйку, КПД которой всего 50 – 60%. При сгорании топлива в любых дровяных печах образуются газы, бесполезно растворяющиеся в воздухе.

    В пиролизных котлах эта энергия используется для обогрева помещения. КПД поднимается до 80%. Бубафоня также работает по принципу пиролизного котла.

    Это обеспечивает ее конструкция:

    • Основа – металлический бак в форме цилиндра. Внизу расположен колосник и входное отверстие для доступа воздуха.
    • Для защиты от огня и предотвращения его перемещения по емкости предусмотрен защитный экран. Для регуляции температуры используется заслонка, прекращающая подачу воздуха и горение.
    • Важная конструктивная деталь – подавитель. Это металлический круг с наваренными ребрами. Они нужны для создания воздушной прослойки, что позволит увеличить время тления топлива.
    • В центре подавителя расположена труба для отвода продуктов горения. На ее торце вмонтирована задвижка, позволяющая регулировать объем подаваемого внутрь камеры горения кислорода или полностью перекрывать его, когда нужно прекратить работу печи.
    • Топка печи снабжена крышкой с отверстиями. Это элемент камеры сгорания газов. Они проходят через зазор между стенками корпуса и диском поршня. Полный вывод продуктов горения осуществляет дымоход, присоединенный к верхней части.

    Преимущества и недостатки

    Бубафоня – универсальное отопительное оборудование, обладающее весомыми достоинствами:

    1. Экономичность. Одной загрузки дров хватает на горение в течение не меньше 10 часов. При использовании твердых пород древесины время увеличивается до 12 часов.
    2. Простота изготовления. Любой человек, имеющий элементарные навыки работы сварочным аппаратом и обращения с металлами, легко справится с работой за 1 – 2 дня.
    3. Возможность применения любого вида топлива. Бубафоня хорошо работает на любых, способных гореть материалах.

    Но идеальной эту печь назвать нельзя. Простота конструкции приводит к возникновению некоторых недостатков:

    • Неравномерный нагрев корпуса приводит к снижению КПД. В процессе горения нижняя часть раскаляется практически докрасна. При этом верх имеет температуру гораздо ниже. В современных пиролизных котлах прогрев более равномерный, поэтому КПД достигает 90%.
    • Ограниченные возможности при работающей печке. Верхний загрузочный бункер во время горения становится недоступным и исключает возможность дозаправки. Потушить печь в один момент сложно. Если сделать это заслонкой с шибером, нет гарантий, что не возникнет подсос дыма в помещение.
    • Невозможность тонкого управления тягой. Обязательная щель в верхней крышке не позволяет тонко управлять интенсивностью горения. Это важно для экономного и безопасного процесса. Через нее проходит воздух, призванный вызвать догорание дымов. Но под воздействием тяги он улетучивается в дымоход, так и не добравшись до нужного места, стоит лишь чуть опуститься «пятке».
    • Неудобство обслуживания. Бубафоню трудно чистить от несгоревшего топлива. Если не предусмотреть внизу корпуса дверку, пепел и золу приходится выгребать сверху.
    • Эстетическая непривлекательность. Бубафоня имеет невзрачную внешность, поэтому подходит только для хозпостроек или теплиц.

    Пошаговая инструкция изготовления

    Процесс изготовления печи состоит из нескольких этапов. Основные действия – это резка и сварка металла.

    Инструменты и материалы

    Основа всей печи и главная деталь – это цилиндрический корпус. Поэтому прежде всего нужно найти материал для его изготовления.

    Самый популярный и доступный вариант – бочка емкостью 200 л. Но лучше использовать пустой газовый баллон. Его преимущества – обтекаемая форма, которая будет способствовать лучшей циркуляции газов и достаточная толщина стенок (3 мм). Но у него также есть недостаток – маленький объем. Первый вариант для теплиц предпочтительнее, поскольку может гореть на одной закладке целые сутки.

    Также понадобится следующий набор:

    1. Металлические заготовки для ножек. Можно обойтись без них, особенно при установке печи в теплице.
    2. Обрезки арматуры для ручек на корпусе и крышке. Это поможет в переноске печи и ее обслуживании.
    3. Листовая сталь для поршня.
    4. Трубы для дымохода и воздуховода. Диаметр воздуховода – 85 – 100 мм, длина на 150 мм превышающая высоту корпуса. Дымоход диаметром около 150 мм. Минимальная длина трубы должна быть равна поперечному сечению корпуса.
    5. Металлопрофиль – швеллер.
    6. Молоток.
    7. Тиски.
    8. Сварочный аппарат.
    9. УШМ с дисками по металлу.
    10. Рулетка и маркер для нанесения разметки.

    Необходимые расчеты

    Отношение величины внутреннего диаметра корпуса к высоте – определяющие расчеты в изготовлении печи. Оно должно быть от 3 – 5 к одному.

    Оптимальный диаметр корпуса – 30 – 80 см. Размеры менее 30 см не целесообразны. Тогда окислитель будет быстро проходить через камеру сгорания, и не вступит в реакцию с топливом. КПД печи будет минимальным, теплоотдача неравномерной.

    Остальные величины рассчитывают следующим образом:

    • Толщина стенок. Оптимален стальной корпус толщиной 4 – 5 мм. Более тонкие стенки сократят срок службы печи и уменьшат время работы на одной закладке топлива.
    • Размер диска поршня – вычисляется по формуле d =D -2*H. Величина зазора – 0,05*D.
    • Высота ребер на диске поршня. Эмпирически для диаметров корпуса печи от 60 до 80 сантиметров это число принимаем равным 0.1*D. Для печи меньшего размера используйте простую пропорцию: при D 0=30 см h 0=4 см. Пример расчета по пропорции. Внутренний диаметр баллона 40 см. Необходимую высоту швеллеров считаем так: h=D*h0/D0=4*40/30=5,3 см

    • Толщина блина поршня. Данный параметр обратно пропорционален внутреннему диаметру корпуса. Нужно чтобы поршень с оптимальной силой давил на слой топлива. При слабом давлении снизится коэффициент обратного действия печи и возникнет риск обратного возгорания котла с последующим выходом дыма через воздуховод. Тяжелый блин не оставит достаточной воздушной прослойки и печь погаснет.
    • Диаметр дымохода. Наименьшая величина площади трубы вычисляется исходя из максимального энерговыделения топлива в час. S(см2) =1.75*Е(кВт/час). Где Е=m*q где m – масса топлива, которую можно узнать, умножив максимальный объем закладки V=Hf*(*D2/4) на ее плотность. Коэффициент q, в свою очередь, это удельная энергия сгорания единицы объема топлива в час.

    Данные для расчетов приведены в таблице:

    Вид топлива Плотность закладки (кг/дм3) Энерговыделение (кВт/ч)
    Осиновые или березовые дрова 0,143 2,82
    Опилки 0,137 3,20
    Брикеты из ольхи 0,285 3,50
    Уголь 0,400 4,85
    Торф 0,340 2,36

    Процесс изготовления

    После подготовки всех необходимых инструментов и материалов можно приступать к сборке печи:

    1. У бочки или баллона срежьте верхнюю часть. Она впоследствии будет служить крышкой печи. Края срезанного круга кувалдой подбейте немного наружу, а на корпусе печи – внутрь. В результате этих действий крышка должна плотно садиться на цилиндр.
    2. Если корпус изготавливается из простого металлического цилиндра, крышку нужно варить из металлического диска соответствующего диаметра. По краю в этом случае приваривают пластину высотой в 5 – 7 см. Она обеспечит плотное прилегание крышки к корпусу.
    3. По центру крышки вырежьте отверстие для трубы поршня. Края зачистите и сделайте максимально ровными, чтобы впоследствии они не препятствовали движению поршня в процессе горения топлива. Если печь изготавливается из газового баллона, отверстие в центре остается от редуктора.

    Печь бубафоня своими руками длительного горения

    Многие люди, в поисках простой и эффективной печи, встречают описание незаурядной конструкции, под названием – “Бубафоня”. Это широко известная вариация, на тему котлов из Литвы, под названием “Stropuva“(Стропува). Попытка найти схему, с универсальными параметрами, приводит к неоднозначным результатам. Многие люди восторженно радуются своим самоделкам, другие безуспешно продолжают поиски решений, вновь возникающих проблем. Некоторые в сердцах отказываются от подобной идеи вовсе.

    Принцип работы печи Бубафоня

    Стоит ли браться за изготовление своими руками? Не будем долго ходить вокруг да около, а прямо с порога рассмотрим принцип работы, сложность создания и анализ характеристик. Чаще всего, простейшие представители отопительных устройств подобного рода, изготовлены из газовых баллонов, применяющихся для хранения пропана. Поэтому поиск необходимых пропорций и размеров касается именно такой версии.

    Главное призвание и конструктивная особенность такой самоделки, это длительный и по возможности экономный режим работы. Заключается вся хитрость, в способе сжигания топлива. Как и во многих долгоиграющих печах, делается закладка полной топки дров. Но вопреки привычному, горение происходит только в верхнем слое. Ещё одной неожиданной особенностью, является подвижный элемент – поршень, постоянно доставляющий, кислород в точку воспламенения, которая постепенно опускается. Одновременно, он своим весом осыпает пепел ниже точки активного процесса и подогревает раскалённой поверхностью, всасываемый тягой кислород. Именно эти два фактора, точечная доставка кислорода и горение верхнего слоя, позволяют надолго затянуть процесс, для всей закладки дров.

    Недостатки и опасности

    Недостатков у этой печи хватает и начать, скорее всего, следует с тех, которые больше всего влияют на её производительность.

    Первое, это чувствительность к влажности дров. Сгорание именно верхнего слоя древесины и без того довольно неустойчивый процесс. Повышенная влажность древесины тормозит, так необходимый для хорошей тяги, процесс нагрева поршня и стенок топки. Сырость топлива, в геометрической прогрессии, ухудшает тягу и коэффициент полезного действия. Кроме того, материал с таким качеством несёт в себе скрытую угрозу. Оказавшаяся в вертикальном положении, сырая чурка может заметно отставать в процессе сгорания дров и заблокировать опускание поршня. Как следствие, горение может прекратиться вовсе и повлечь за собой возникновения обратной тяги. Для сгорания, так любимых всеми пиролизных дымов, над плоскостью поршня, необходимо соблюдение ряда условий. Диск не должен быть толстостенным и наоборот иметь высокую температуру даже от тления снизу. В зону вероятного вторичного сгорания должен поступать чистый, перегретый воздух. Высота дымохода и диаметр всех его участков, должны быть достаточными для обеспечения уверенной тяги.

    Ограниченая подача воздуха и отвод газов

    Следующим недостатком конструкции, можно назвать ограниченную возможность подачи воздуха к углям. Это обусловлено диаметром трубы поршня, или как ещё его называют, телескопа. В случае с буржуйкой, достаточно открыть настежь дверцу поддувала. Тут же, мы жёстко ограничены, и выход может быть только в принудительном наддуве, но это другая история.

    Специфика длительного тления и значительное содержание сажи в выхлопе, в морозы, может вызывать повышенное отложение не сгоревших углеродов в дымоходе. Это в свою очередь повлечёт ухудшение тяги, понижение КПД и необходимость частой очистки дымохода.

    Обратная тяга

    Возможности возникновения обратной тяги у “Бубафони”, следует уделить особое внимание. К такому явлению могут приводить ряд обстоятельств:

    • Вертикальная укладка сырых чурок;
    • Плотная укладка топлива и неправильный размер специальных рёбер;
    • Заклинивание поршня, как следствие деформации стенок топки;
    • Малый зазор, между стенкой и диском “телескопа”;
    • Закупорка дымохода, вследствие его засаживания.
    • Самым главным, способствующим в этих случаях элементом, является наличие горячего, вертикального канала, ведущего в помещение.

    Ограниченые возможности при работающей печке

    Одним из самых больших недостатков, является невозможность манипуляции с работающей печкой. Верхний загрузочный бункер, становится недоступным и исключает возможность дозаправки, в любой момент по желанию. Потушить горячую бубафоню, представляется проблематичным. Если достичь этого заслонкой с шибером, нет гарантий, что не возникнет уже упомянутого подсоса дыма в помещение, через раскалённый воздухопровод. Как решение, в боковые стенки стали врезать загрузочную и зольную дверцы. Однако проблему подвижного элемента решить сложней.

    Кроме того, обязательная щель в верхней крышке, не позволяет тонко управлять тягой и интенсивностью, что критически важно для экономного и безопасного процесса. Через неё проходит воздух, якобы призванный вызвать догорание дымов. На самом деле, влекомый тягой, он улетучивается в дымоход, так и не добравшись до нужного места, стоит лишь чуть опуститься “пятке”.

    Неравномерный нагрев и другие мелкие недостатки

    Следующий пункт, это проблема неравномерного нагрева излучающих поверхностей. С момента розжига, первые часы топки, пламя активно контактирует лишь с ограниченной площадью металла, в то время, как поверхности ниже точки контакта с пламенем, остаются холодными. Особенно очевидной, эта проблема становится, при попытках оснастить печь водяным контуром, который к слову, не может эффективно охватывать всю поверхность топки (сверху и снизу). Некоторым неудобством, является наличие высоко выступающего в помещение патрубка, который при модернизации, приходится трансформировать в телескопическую конструкцию.

    У самых простых вариантов, уборка золы из баллона, весьма неприятное и грязное занятие. Стекающий на дно конденсат, в смеси с углями и сажей, может образовать плотную аморфную массу. Не очень важный, но тоже недостаток, это внешний вид, который вызван специфической конфигурацией. Учитывая все перечисленные проблемы, очевидно, что разместить такой обогреватель вы сможете только в помещении специального или технического назначения.

    Плюсы печи

    • Главное достоинство и основное предназначение Бубафони, это длительность её горения. Качество, которое судя по отзывам владельцев, нареканий вызывает меньше всего. Если верить владельцам, баллонные версии, способны гореть от 6-ти до 20-ти часов.
    • Удивительно как мало нужно, для создания печи такого типа. Минимум составных частей, капля раскройных работ, и немного сварки. Даже на изготовление простой буржуйки потребуется больше.
    • Если отбросить в сторону экологический аспект вопроса, то всеядность и разнокалиберность сжигаемых материалов, здесь на высоте. Когда дымоход, “пятка” поршня и подача кислорода, устроены как надо, никаких проблем не возникает.

    Самодельная печка

    Для самого простого варианта, потребуется изготовить две главные детали, своеобразный поршень и корпус, в котором он будет двигаться. Старый газовый баллон, нужно будет разрезать, а при желании и возможности нарастить отрезком второго. Дорастить желательно ещё и потому, что рабочая высота топки, за вычетом высоты “пятки” и отверстия отвода дыма, окажется около 40 см. Фактором, определяющим размеры топки, должно быть отношение высоты к поперечнику, как

    4/1. Этот параметр довольно значим. В вытянутой топке, газы будут слишком быстро улетать вверх. В широкой, под пяткой будет выгорать яма и поршень может зависать, на не прогоревших краях. Потребуется около метра металлической трубы, диаметром от 60 до 80 мм и несколько полосок металла.

    Дымоход своими руками

    Дымоход лучше сделать не менее 100 мм. Оба размера, в первую очередь, зависят от предполагаемой мощности и вида топлива. Начинаем с обрезания крышки и оформления в ней отверстия. Важно помнить, что перед вскрытием газовой ёмкости болгаркой или сваркой, её обязательно заполняют водой. Даже пустой баллон, в котором может оставаться не испарившийся газовый конденсат, способен преподнести неприятный сюрприз. Примеры стоит увидеть в сети. Ёмкость обычно разрезают по верхнему рантику, отступив вверх или вниз 2 см, хотя можно выбрать и другое место. Просто за швом располагается армирующая полоса металла. В получившийся чаше нужно сделать отверстие на месте крана, размером около 9 – 11 см. По внешнему краю крышки, потребуется нарастить дополнительный пояс из металла, для надёжной фиксации и некоторой герметичности.

    Не помешают и рукоятки, для её снятия. Зазор в 2 – 3 мм, образовавшийся между трубой и краем отверстия, будет играть роль вторичной подачи воздуха. Стоит признать, чаще всего этого оказывается недостаточно и приходится монтировать дополнительный подвод кислорода к дровам. Этого добиваются коаксиальным подводом – по пространству между двумя трубами. Так воздух не будет смешиваться с дымом и попадёт к месту розжига, в уже разогретом состоянии.

    Процесс сборки

    Теперь потребуется изготовить металлическую “пятку”, с дистанционным рёбрами. Ребра любят делать изогнутыми, предполагая некоторое завихрение, согласно силе Кориолиса и удлинение его пути, что представляется маловероятным при слабом изгибе. Просто пластины вырезаются из того же баллона. Высота рёбер, должна быть около 10% ширины металлического блина. В центре, между рёбрами, иногда приваривают шайбу с отверстием, объясняя это формированием некоторого сопла. Но часто, она создаёт излишнюю помеху, по отзывам некоторых пользователей. Зазор, который оставляют между краем пятки и боковой стенкой топки, должен составить не менее 5% от размера блина. Если предполагается частое использование не очень сухих дров, зазор делают больше. Пятку приваривают к трубе первичной подачи и получают, таким образом, поршень. Его толщина, имеет обратную зависимость от диаметра и в основном играет роль груза. Лёгкий блин, не сможет придавить дрова, произойдёт активное возгорание и возникнет обратная тяга. Слишком тяжёлый, своим весом задавит пламя. Для блинов 30 см, нормальной толщиной будет 6-10 мм, а для бочки

    3-4 мм. Промежуточные значения, можно рассчитать через пропорцию. Сверху, на входном отверстии патрубка, монтируется воздушная заслонка, а если подвод коаксиальный – то две. С их помощью будет осуществляться регулировка режимов, от максимального, до самого длительного.

    Далее, у верхней кромки самого баллона, необходимо вырезать отверстие под дымоотвод и вварить туда соответствующий отрезок трубы. В месте перехода горизонтального отрезка дымоотвода, в вертикальный дымоход, желательно устроить ёмкость, для сбора конденсата, с краном его слива. Остаётся смонтировать дымоход, длина которого должна быть, не менее 5 м и приступить к испытаниям. Если описанная конструкция предполагается других габаритов, то размеры увеличиваются пропорционально. Для версии на основе бочки, потребуется увеличить сечение всех труб и величину зазора в топке. Повышая интенсивность снятия тепла с краснеющих стенок, нужно оснастить их конвекционным теплообменником, а лучше устроить обдув вентилятором.

    Печь Бубафоня на масляной отработке

    Это был пример простейшей конструкции Бубафони, и она имеет массу модификаций. В первую очередь это касается переделок, облегчающих пользование и обслуживание. Из самых простых, можно перечислить такие, как врезку дверок и устройство зольника. Материалов понадобится минимум, зато не придётся доставать золу из глубины топки, или переворачивают всю печь, вытрушивая её. Простой зольник, можно изготовить из отрезка арматуры или проволоки толщиной 5 – 6 мм и куска железа. К металлическому диску с загнутыми вверх краями, размером, равным внутреннему диаметру топки, по центру приваривается прут. Эта элементарная конструкция опускается на дно. Теперь за прут, можно поднять всю золу со дна.

    Можно устроить водяную рубашку, но такая доработка, будет иметь смысл при, увеличенных габаритах. При определённой доработке поршня, такая печь может работать, даже на опилках. В данном случае, придётся иметь две “пятки”, либо пользоваться одним видом топлива. Существуют варианты перевода, на отопление масляной отработкой. В данном случае можно добиться значительного прироста производительности, однако переделка довольно сложная, из-за массы тонкостей и потребует немало времени на отладку. Также, масляные печи весьма пожароопасны. Попадание воды в масло или в область его сгорания, чревато взрывообразной вспышкой, мелкодисперсной масляной взвеси. Взрыв масляной печи.

    Качество топлива

    Немаловажным, остаётся понимание того, что сжигание сырых дров, если и оказывается технологически возможным, имеет сильно заниженную калорийную ценность. Исходя из понятия удельной массовой теплотворности дров, при доступной обывателю влажности в 25 – 30%, мы получим всем известные 3.6 – 3.3 кВт. При влажности в 50 – 70%, этот показатель снизится до 1.9 – 0.8 кВт, что меньше вдвое, как минимум. Поэтому вероятно, что лучше стоит заняться вопросом сухих дров, чем добиваться невозможного от влажных. Последнее, вопрос применения такой печи. Поскольку разогрев происходит далеко не мгновенно и быстро потушить её тоже не просто, использовать в гараже её неудобно. К месту она придётся в производственном помещении или теплице, где к тому же, для неё найдётся топливо, в виде растительных отходов, опилок и прочего мусора.

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: