3 способа повысить КПД кирпичной печи на дровах

Как повысить КПД

Проектируя или видоизменяя систему дровяного отопления дома, следует помнить основное правило — все элементы должны быть соразмерны, оптимальны и составлять гармоничную систему. Огромный топливник при небольшом теплосъеме снизит уровень КПД, и наоборот, излишний теплосъем приведет к проблемам в эксплуатации.

Понятие «коэффициент полезного действия» означает, сколько выделяемой при горении энергии передается в виде тепла в отапливаемое помещение. На эту характеристику оказывает влияние ряд факторов:

• Исправность и чистота печки.
• Вид сжигаемого топлива.
• Режим сжигаемого топлива.
• Способ теплопередачи.
• Эффективность теплосьема.
• Наличие дополнительных приставок к топливу.

Исправность печки

Значительное снижение эффективности печи происходит при неправильном ее использовании. Существуют различные способы сжигания дров, и если топить неправильно, тепловая энергия будет теряться.

Отложившаяся на стенках теплообменника сажа является отличным теплоизолятором. Чтобы повысить КПД печи, нужно периодически, раз в 2 месяца, чистить все важные части от сажи.

Внимание! Сажа в каналах печи и дымоходе может загореться, не допускайте скопления отложений в системе отопления. Возгорание сажи — частая причина пожаров!

Правильное топливо для печи

Известно, что различные породы древесины дают разное количество тепла. Повысить КПД печки можно, применяя правильное топливо. Большей теплотворной способностью обладают твердые сорта древесины — дуб, акация, ясень. Кроме плотности, важной характеристикой является влажность дров. Дрова с влажностью 15% считаются оптимальными, но таких показателей можно добиться либо используя сушильную камеру, либо естественной сушкой под навесом на протяжении 2-3 лет в проветриваемых штабелях.

Оптимальные режимы горения

Режим сжигания топлива также важен. Эффективно сжигать топливо можно по-разному:

1. В режиме пиролизного разложения и дожига газов.
2. В режиме оптимального быстрого горения с достаточным доступом кислорода.
3. Послойное сгорание топлива сверху вниз.

Пиролизный режим

При сжигании топлива в пиролизном режиме, КПД печи возрастает за счет долгого времени горения. Топливник разделяется на две камеры — камера тлеющего горения, где в медленном режиме дрова разлагаются на пиролизные горючие газы, и камера дожига газов. Технически это выглядит так:

1. В топливник закладываются дрова, первоначально горение происходит в жарком режиме с подачей большого количества воздуха. Этот этап необходим, чтобы создалась жаровая подушка на дровах, а также прогрелся дымоход и вторичная камера дожига.
2. Дверца топливника закрывается. Подача воздуха ставится минимальная — чтобы хватило на тление. Дрова разлагаются на дымные пиролизные газы, которые проходят через раскаленную камеру дожига.
3. Во второй камере есть воздуховоды вторичного воздуха. Они направлены на катализатор — массивный раскаленный керамический или металлический предмет. В некоторых печах в роли катализатора выступает стенка вторичной камеры.
4. Относительно холодные пиролизные газы, проходя через катализатор, нагреваются, смешиваются с воздухом и сгорают.

Таким образом достигается полное сгорание дров. КПД установок на пиролизном горении может достигать 85 — 90 %.

Минусы такого способа сгорания дров:

1. Сложность реализации оптимального горения.
2. Невозможность переделки уже существующих топок.
3. Холодные газы в дымоходе превращаются в конденсат, который заливает дымоход.

Преимущества такого способа сгорания:

1. Длительность работы на одной закладке. В печах булерьян одной закладки достаточно, чтобы она горела 5 — 8 часов.
2. При правильной конструкции топки КПД высокий.
3. Постоянность вырабатываемой энергии.

Форсированное сгорание

Быстрое сгорание дров в топливнике с достаточным количеством воздуха будет оптимальным только при наличии крупного теплообменника, который может быстро запасти и удержать большое количество тепла. Идеально в этом случае использование в качестве теплоносителя воду, и большой утепленный бак в роли теплоаккумулятора.

Чтобы сжечь большое количество топлива в оптимальном режиме, потребуется зольная камера и колосниковая решетка. Организовать их можно в любой уже существующей топке из двух пластин металла или кирпичей. Устройство зольника в уже готовой топке уменьшит объем, но добавит КПД сжигания.

Как это работает:

1. В камеру сгорания закладывается сразу большое количество топлива, которое будет сгорать во всем массиве снизу вверх.
2. После растопки закрывается основная дверца, открывается дверца зольника, регулируется горение.
3. Пламя должно быть ровным, жарким, без рывков детонации и хлопков. Цвет пламени — соломенный с красными или голубыми прожилками.
4. В таком экспресс-режиме горение продолжается, пока не образуются угли. Дверца зольника прикрывается, топка работает в медленном режиме.

Особенности применения:

• Печь с колосниковой решеткой можно превратить в подовую, закрыв колосник листом металла.
• Обеспечить хороший теплосъем могут каналы из кирпича или массивная колпаковая конструкция. Неправильное соотношение мощной топки и небольшого теплообменника приведут к «выдуванию» значительного количества тепла на улицу.
• Нельзя применять такой режим при плохой тяге — это приведет к дымлению внутрь помещения.
• Не каждая топка может выдержать жар сгораемых сухих дров. Простой красный кирпич или тонкий металл могут прогореть или выкрошиться. По возможности, применяйте такой режим в футерованых шамотным кирпичом топках.

Постепенное сгорание топлива

Быстрого режима с послойным горением дров можно достичь, используя специальные системы подачи воздуха. Это решение реализовано в котлах длительного горения «Стропува», но вполне подойдут для переоборудования простые топки.

В топку вставляется один или несколько воздуховодов из труб. Их назначение — подать воздух к месту сгорания. Воздуховоды идут от дверцы к верху топливника. На вертикальных участках воздуховодов нарезаются щелевые отверстия. Топка работает так:

1. В топку плотно укладываются дрова, их можно пересыпать опилками или торфом. Сверху закладки разжигается растопка из бумаги и щепок. Пока не разгорится, топка работает в режиме обычной подовой печи.
2. Когда растопка разгорится, плавно закрываем проем топки уплотнительным металлическим листом. В листе имеются отверстия для воздуховодов. Лист должен прилегать плотно, чтобы исключить попадание воздуха в толщину топлива.
3. Топливо горит, используя воздух из воздуховода. Горение оптимальное, но дает небольшое количество тепла.
4. Топливо сгорает постепенно, в первую очередь выгорает вблизи воздуховода. Если топливо выгорело далеко от трубки, воздух может не дойти до очага горения. Стоит расположить равномерно несколько воздуховодов, подсоединенных к одному заборному отверстию.

Преимущество у такого способа сгорания только одно — длительный период автономной работы. Повышение КПД достигается благодаря режиму постепенного горения, даже небольшой теплообменник способен уловить тепло и передать его в комнату. Этот способ отлично подойдет для модернизации буржуек и котлов на дровах, но для кирпичных печей не подойдет. Преимуществом также будет простота переоборудования уже существующих топливников — любой человек моет спроектировать и изготовить воздуховоды и уплотнительную пластину из труб и листового металла.

Минусы этого способа сжигания дров:

• Сложность загрузки дров.
• Сложность растопки.
• Сложность контроля интенсивности пламени — открыть и «глянуть» не получится. Придется использовать косвенные методы — градусник в теплообменнике.
• Невозможность «подбросить» дровишек.

Испытание трех русских печей

Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский

Источник: Л.А. Семенов, инж. Испытание трех русских печей. «Отопление и вентиляция» №6, 1941 г.

По заказу Сельхозстройпроекта в печной лаборатории одной из организаций автором были испытаны: обыкновенная русская печь и одновременно с ней две усовершенствованные русские печи — по проектам инж. И.С. Подгородннкова и т. И.Ф. Волкова. Все три печи были сложены одинаковых наружных габаритов в зале лаборатории и испытывались параллельно по одной и той же программе.

Всего было проведено 27 опытов, из которых основных — три по каждой печи.

Опыт 1

. Расход дров — 8 кг. Во время топки печи готовились следующие блюда: 1) суп мясной; 2) каша; 3) картофель в мундире; 4) затем выпекалось 4 кг белого и 2 кг ржаного теста.

Опыт 2

. Расход дров — 16 кг. Готовились: суп, каша и картофель в том же количестве. Хлеб выпекался ржаной в количестве 12 кг (по весу теста).

Опыт 3.

Расход дров — 24 кг. Готовились: суп, каша и картофель в том же количестве. Хлеб выпекался ржаной, вес теста — 20 кг.

Для наблюдения за испытаниями Наркомзем СССР выделил специальную комиссию в составе инж. М.М. Калашникова (председатель), инж. М.А. Антонова и техн. Ф.Ф. Кавыкина. В эту комиссию вошел также представитель от Наркомхоза РСФСР инж. Е.Н. Юревич. При всех испытаниях присутствовали также тт. Подгородников и Волков.

Производились подробные хронометрические записи всех рабочих операций.

В настоящей статье приводятся подробные данные только по обыкновенной русской печи, изображенной на рис. 1. По печам же тт. Подгородникова и Волкова даются лишь результаты основных испытаний (в сводной таблице).

В результате проведенных испытаний выявилось с полной несомненностью, что издавна существовавшие в науке и в практике представления о протекании топочного процесса в русской печи в корне ошибочны и не соответствуют действительности. Считалось, что горение топлива в русской печи протекает с огромным избытком воздуха, например, по мнению Строганова, этот избыток равен не менее 10 (Строганов «Печное искусство», изд. 1899 г.). В книге Протопопова («Печное дело», изд. 1934 г.) на стр. 178 можно прочитать следующее: «При таком способе подвода воздуха его притекает к топливу во много раз больше, чем нужно; …свод и под топливника нагреваются главным образом лучистой теплотой горящего топлива, и продукты горения, омывая слабо развитую внутреннюю поверхность печи и лишь немного задерживаясь верхним порожком над устьем, уносят с собой огромное количество тепла… Отсюда становится понятным, что КПД такой русской печи не может быть высоким; обычно он не превышает 20% и часто снижается до 10%».

Сводная таблица результатов основных испытаний трех печей

* Цифры над чертой — по устью, под чертой — по вьюшке.

** После протолки печи ждали 1 ч 20 мин., чтобы печь остыла перед посадкой хлеба.

*** После того как хлеб из печи вынули, поставили доваривать суп.

На самом деле избыток воздуха в топкее весьма невелик, а именно: при сжигании 8 кг дров a = 2,32; 16 кг — a = 1,66 и 24 кг — a = 1,32, что не выходит из обычных пределов для современных печей.

В отдельные моменты топки, например, когда устье печи заставлено горшками, количество притекающего в топку воздуха еще снижается и избыток его падает даже до 1,20—1,15.

По-видимому, количество притекающего в топку воздуха до некоторой степени саморегулируется в зависимости от интенсивности горения.

Отсюда и КПД оказался совсем другим, чем приводимый в учебных пособиях и литературных данных.

Общий КПД печи без учета выгреба определился:

Отдельные взвешивания недогоревших мелких угольков и прокаливание золы выявили, что потери Q4 (выгреб) находятся в пределах 1—2%, поэтому в дальнейшее не производился точный учет выгреба.

При проведении опытов невозможно было точно учесть потери с несгоревшими углеводородами, которые, безусловно, имели место, особенно в начале топочного процесса, когда топка еще холодная. Ориентировочно эти дополнительные потери Q5 можно определить в пределах 3—8%.

Отсюда действительный КПД русской печи следует принять в среднем равным h=0,6¸0,7.

Остановимся на некоторых особенностях работы топливника русской печи. Ввиду того, что поступление воздуха для горения топлива и выход газов происходят через одно и то же отверстие, нейтральная зона не может выйти за пределы этого отверстия и размещается, примерно, на 2/5 его высоты. Это оказывает решающее влияние на протекание процесса горения.

Дымовая труба, которая в обычных печах создает «тягу», в русской печи по существу никакого влияния на процесс горения не оказывает, и как бы не изменялась высота ее, положение нейтральной зоны не может измениться. Сечение дымовой трубы и ее высота могут оказать влияние только на количество воздуха, подсасываемого из помещения.

По-видимому, в русской печи топливо может с успехом гореть и при отсутствии дымовой трубы, только тогда дымовые газы будут выходить непосредственно в помещение. Отсутствие тяги способствует медленному и спокойному горению топлива. В отдельные моменты особенно интенсивного горения языки пламени высовываются из устья печи и поднимаются по трубе вверх на 30—40 см. Чтобы этого избежать, не следует загружать сразу больше 10—12 кг дров.

В результате того, что горение происходит спокойно, газы не содержат летучей золы, благодаря чему во время горения топлива можно готовить пищу в открытой посуде (кипятить молоко, печь блины, поджаривать картофель и т.п.).

Ввиду того что труба не оказывает влияния на горение топлива и нейтральная зона не меняет своего положения, напор, под влиянием которого происходит поступление воздуха в топку, зависит от разности температур между горячими газами в верхней части устья и воздухом помещения. Чем больше топлива в камере, тем больше выделяется тепла, выше поднимается температура газов в устье и вследствие этого больше свежего воздуха поступает в топку.

Эта саморегулировка наиболее полно происходит в начале и в середине топочного процесса. Под конец, когда стенки камеры сильно прогреются, и при прогоревшем топливе воздух будет поступать в камеру довольно интенсивно, так как он сможет нагреваться за счет тепла, аккумулированного стенками камеры. Последнее заставляет не мешкать с закрыванием печи после того, как по состоянию углей это можно сделать без опасения, что выделится угарный газ.

Рис. 1. Обыкновенная русская печь

Следует отметить, что в конце процесса горения, когда догорают только угли, а воздух продолжает поступать через полностью открытое устье, избыток последнего все же оказывается не очень большим и содержание СО2 в отходящих газах в устье не падает ниже 7—8%. По-видимому, это объясняется прежде всего тем, что поступление воздуха несколько уменьшается вследствие указанной выше саморегулировки. Но дело не только в этом. В русской печи вследствие отсутствия колосников угли догорают сравнительно медленно и к концу топки их накопляется большое количество. В тот момент, когда дрова сгорели и догорают только оставшиеся головешки, угли в большом количестве раскидываются по поду. И вот за счет горения углей и поддерживается довольно высокое содержание СО2. Как правило, углям догореть не дают, и как только закончится выделение «синего огонька», всю их массу отгребают в стороны и устье печи закрывают заслонкой.

После этого камера оказывается совершенно изолированной. Просос воздуха возможен только через щели у заслонки, причем нейтральная зона не выходит за пределы заслонки и поэтому располагаемый напор ничтожен по величине. Вследствие этого камера русской печи при всех прочих равных условиях обладает лучшими термосными свойствами по сравнению с топливниками обычного (проточного) типа.

В печах с проточными топливниками камеры сильнее страдают от прососа холодного воздуха через неплотности в топочных и поддувальных дверках и задвижках. Если предположить даже, что задвижка и вьюшка будут идеально плотны, то все же просос воздуха через камеру останется, если она имеет отдельный топливник, который располагается ниже камеры, как это имеет место в русских печах тт. Волкова и Подгородникова.

Поддержанию температуры в камере обыкновенной русской печи способствует еще то обстоятельство, что после топки в ней всегда остается много углей, которые догорают затем в «загнетке» печи.

Одним из основных недостатков русской печи является невозможность сжигания в ней таких топлив, как каменный уголь (из-за отсутствия в топливнике колосниковой решетки).

Приготовление пищи

в русской печи весьма удобно по следующим причинам:

1. Легко наблюдать и манипулировать с горшками благодаря тому, что камера хорошо освещена и устье ее постоянно открыто.

2. Топливо горит спокойно. В камере имеются зоны с высокой температурой — у самого огня, и зоны с более низкими температурами — спереди, в устье и с боков, что дает возможность регулировать степень кипения кушаний. Отсутствие заслонки в устье камеры представляет огромное удобство для хозяйки — в любой момент она может вынуть любой горшок, осмотреть его, помешать.

3. Наличие углей на поду камеры и отсутствие заслонки позволяют поджаривать на сковороде всевозможные блюда и приправы (мясо, лук, картофель, сало и пр.) и печь блины, пирожки и т.п.

4. Так как топливо сжигается непосредственно в камере, причем горение его происходит с достаточно высоким КПД, и все тепло поглощается стенками и сводом камеры, то даже при относительно малом количестве его удается сготовить обед и выпечь хлеб. Под камеры также достаточно хорошо нагревается от догорающих на нем углей.

Благодаря этим особенностям обыкновенной русской печи в ней оказалось возможным сварить обед и испечь пшеничный хлеб при расходе всего 5 кг дров (чего не удалось сделать в других печах).

Обыкновенная русская печь дала хорошие результаты и при выпечке хлеба. На выпечку в ней 1 кг хлеба потребовалось только 0,3 кг топлива, в то время как для печи т. Подгородникова потребовалось 0,53 кг, а для печи т. Бажова даже 0,70 кг.

Отопление помещения.

При оценке печей в качестве отопительных приборов исходили из трех условий: 1) коэффициента полезного действия печи; 2) коэффициента неравномерности теплоотдачи и 3) характера прогрева печи по ее высоте («температурный профиль»).

Современные отопительные печи в условиях лабораторных (парадных) испытаний дают КПД 0,75—0,85. Но следует учесть, что эти же печи в условиях практической работы значительно снижают КПД за счет ряда факторов, а именно:

1. Неправильного ведения топки. Опытами установлено, что если, например, топить печь при открытой топочной дверке, то КПД падает примерно на 20%.

2. Прососа холодного воздуха через печь вследствие неплотно закрытой трубы. Эти потери имеются всегда и обычно их принято оценивать в 5%, хотя действительную величину их на практике никто не знает.

3. Выкрашивания швов в кладке разделок между дымоходами и утечки горячих газов во время топки печи по короткому пути в дымоход.

4. Постепенного накопления сажи на внутренних поверхностях печи, вследствие чего уменьшается коэффициент тепловосприятия и повышается температура отходящих газов, а следовательно, и потери в трубу.

Вследствие наличия перечисленных явлений КПД печей на практике для самых лучших печей в среднем едва ли больше 0,5—0,6.

В обыкновенной русской печи перечисленные выше факторы почти полностью отсутствуют, и поэтому особо значительного понижения КПД в практической работе (по сравнению с данными лабораторных испытаний) ожидать нельзя. Нам думается, что КПД правильно сложенной русской печи должен быть в эксплуатационных условиях также 0,5—0,6.

Коэфициент неравномерности теплоотдачи (m

), определяемый по формуле

m=(Wmax—Wmin)/(2Wср)

оказался в пределах 0,30—0,35, что соответствует массивным печам большой теплоемкости.

Распределение температур по поверхности печи по ее высоте оказывает существенное влияние на распределение температур по высоте отапливаемого помещения.

У обыкновенной русской печи имеется ниже пода еще 12 рядов кладки. При ежедневной топке прогревается несколько рядов и ниже пода, но очень слабо, а 5—6 рядов уже совсем не прогреваются.

Тепло, отдаваемое русской печью, распределяется примерно (с грубым приближением) следующим образом: 1) боковые стенки дают 55%; 2) перекрытие печи — 25%; 3) перетрубье — 20%.

Из этих цифр мы видим, что почти 50% тепла выделяется за пределами человеческого роста, причем лучистая теплота от перекрытия по существу греет потолок.

Таким образом русская печь не отвечает современным требованиям, предъявляемым к отопительным приборам.

Термосные свойства.

При одном и том же расходе топлива первые 12—20 час. температура в камере обыкновенной русской печи держится выше, чем в камере печи т. Волкова, и только под конец она несколько отстает (на 5—15°). Если летом печь топится в 3 часа утра, а ужинает семья в 9 час. вечера, то промежуток времени составляет 18 час. До этого срока при расходе топлива в количестве 8 и 16 кг температура в русской печи еще выше, чем в других печах. При сжигании 24 кг дров она ниже чем в печи т. Волкова на 10°, но абсолютная величина ее более чем достаточна (90°).

Наибольший интерес представляет способность печей сохранять тепло при малых расходах топлива. Неровный характер кривой температуры для обыкновенной русской печи объясняется, по-видимому, наличием небольшого количества горячих углей в камере.

Вентиляционные свойства.

Ввиду того что горение топлива продолжается довольно долго, варка обеда почти полностью заканчивается еще при топке печи, и поэтому все газы и пары, выделяющиеся при готовке, улетают в трубу вместе с продуктами горения.

Следует отметить прекрасные вентиляционные свойства русской печи. При горении топлива в чело подсасывается большое количество комнатного воздуха. На каждый килограмм сожженных дров приходится до 22—26 м3 воздуха, удалившегося из помещения. Печь топят всегда рано утром, и эта регулярная ежедневная вентиляция создает чистую и сухую атмосферу в избе. Только в зимние холода вытяжка через трубу уменьшается ввиду того, что окна и двери плотно закрыты и подсос наружного воздуха в помещение осуществляется с большим сопротивлением.

Пожарная безопасность.

В этой части русская печь имеет один существенный недостаток — это возможность вылета искр из трубы при перемешивании дров. Последнее особенно опасно при прямой трубе, без подвертки.

В лаборатории была сложена печь с подверткой, играющей роль искроотделителя, но и это не дало 100% эффекта.

К достоинствам русской печи следует отнести глубокое расположение топливника, перед которым имеется площадка («шесток») шириной около 57 см. Наличие последней предотвращает возможность выпадения углей из топки при горении.

Следует отметить простоту и удобство заливания головешек — оно производится прямо на шестке, в то время как в других печах их приходится вытаскивать из топливника наружу.

Сложность устройства и потребность в дефицитных материалах.

Ввиду отсутствия каких-либо каналов, скрытых в теле кладки, конструкция русской печи весьма проста. Следует все же отметить, что для получения должного эффекта печь должна быть сложена правильно — в отношении высоты и прочих размеров камеры. Складывается она из обыкновенного кирпича на глиняном растворе. Вследствие малого напряжения топочного пространства и малой температуры топливника обыкновенный глиняный кирпич может служить, долгие годы без всякого ремонта.

Потребность в гарнитуре — минимальная: 1) заслонка для камеры из кровельного железа и 2) задвижка.
Назад в раздел

Оптимизация теплосъема

Поднять КПД системы отопления можно, сняв большое количество тепла и передав его в помещение. Сделать это можно двумя способами:

1. Инфракрасным излучением — от горящего пламени или раскаленных стенок.
2. Нагрев воздух или воду в топке.

Открытым пламенем традиционно отапливались очаги в Европе. Модный камин имеет низкий КПД, но он использует только инфракрасное излучение. Свет горящего пламени в обычных печках идет на нагрев стенок топливника. В большинстве случаев нагрев топливника не несет пользы. Использовать часть тепла, излучаемого при ярком горении, можно при прозрачной дверце большой топки. Использовать простое стекло не получится — оно может лопнуть. В дверцы вставляется жаропрочное стекло.

Эффективными показали себя печки калориферного типа. Зимний дворец, Эрмитаж, Арсенал отапливались печами Уттермарка. Сгорающее топливо нагревало трубы, в которых двигался воздух. Такое отопление позволяло получить фантастические результаты по скорости и эффективности. Проложив в топке сухотрубы, можно быстро прогреть помещение сухим теплым воздухом. В жилых помещениях можно использовать принудительный наддув, приток из улицы и увлажнение. Так можно получить возможность регулировать не только температуру, но и влажность, а также количество углекислого газа. Минус — сложность реализации в готовых кирпичных печах.

Вставив в печь контур центрального отопления, можно повысить теплосъем и эффективно передать тепло по всему зданию. Повышение КПД отопления в этом случае достигается увеличением площади теплообмена, в трубу вылетает меньше тепла.

Выбор печи

Центральное отопление, тем более для отдельного дома, — это сегодня довольно-таки дорогое удовольствие, которое еще и подается с перебоями. Поэтому многие покупают готовые печи, стараясь выбрать модели, совмещающие в себе и отличные эксплуатационные характеристики, и приемлемую стоимость, и, разумеется, высокий кпд. Однако работающие на твердых видах топлива печи считаются менее эффективными, чем газовые, поскольку у них низкий коэффициент полезного действия. При имеющихся в настоящее время ценах на уголь, торф, мазут или дрова затраты на отопление здания будут высоки, даже выше, чем на услуги центрального отопления – если не позаботиться о том, чтобы приобрести или построить печь с высоким кпд.

Какие модели печей нужно рассматривать при выборе? Если финансовая сторона вопроса является определяющей для выбора, то взглянем на отечественные модели, так как зарубежные аналоги имеют более высокую цену, используя тот же принцип сжигания топлива. Это будут отопительные печи типа «Профессор Бутаков», «Теплодар», «Варвара», «Термофор» и подобные.

Печь «Профессор Бутаков»

Эти модели отличаются высоким кпд, поскольку в них максимально снижены теплопотери с дымом, отрегулирована равномерность процесса горения, практически отсутствует недожиг закладки и СО.

На конструкцию именно таких печей нужно ориентироваться, если вы планируете спроектировать и выложить печь самостоятельно. В любом случае без готового проекта не обойтись, нужно будет использовать не только кирпич для возведения печи, но и листовую сталь, желательно толщиной не менее 4 мм – так зачем изобретать велосипед, если его уже скоро перестанут выпускать?

Строим печь с высоким КПД

Рассмотрим примеры постройки печей с нуля, в которых блестяще выполнен подход к повышению КПД.

Кирпичная колпаковая печь Кузнецова

Повышение КПД этой печи осуществляется полным и жарким сгоранием топлива, вторичным сжиганием пиролизных газов, свободным движением газов, большой площади теплообмена. Большая масса кирпичей отлично накапливает и сохраняет тепло. Колпаковая конструкция в народе называется «жадной» — температура выходящих газов ниже, чем у обычных канальных печей.

Чтобы построить такую печь, нужно следовать следующим шагам:

1. Готовим проект печи. Готовые проекты есть в свободном доступе, их можно доработать под свои нужды.
2. Подготовка инструментов и материалов. Молоток каменщика, кельма, уровень, отвес, углошлифовальная машинка с алмазным диском — больше для постройки кирпичной печи не нужно. Закупаем красный печной кирпич и огнеупорный шамотный — для футеровки топки. Температура в топке может подниматься выше 900 градусов, красный кирпич вполне может выкрошиться. Дверцы лучше выбрать литые чугунные, с уплотнителями и стеклом. Глину можно накопать в ближайшем карьере, развести с песком.
3. Готовим фундамент. Для этого определяем место, выкапываем котлован и заливаем бутобетоном. Верхний уровень фундамента должен быть на 14-15 см. ниже уровня пола. Печь лучше расположить в центре дома, обязательно рассчитать прохождение дымохода через перекрытия.
4. Выкладываем первые ряды печи на цементный раствор, остальная печка кладется на глиняный. Между кирпичом и фундаментом прокладываем теплоизоляцию и гидроизоляцию. Первый ряд — самый важный, по его углам будут ориентироваться все плоскости печи.
5. Завязываем зольник и боковые каналы. Учитываем размер дверок для прочистки. Если их нет — укладываем кирпич на ребро, он будет вышибным.
6. Перекрываем зольник, укладываем первый ряд шамота. На под топки укладываем чугунный колосник, под который выбирается паз в кирпиче с зазором 1.5 см.
7. Выкладываем топку огнеупорным кирпичом. Между шамотом и красным кирпичом предусматриваем зазор. Удобно прокладывать упаковочный картон в качестве шаблона. Шамот кладется на огнеупорную мертельную глину. При кладке шамота у задней стенки делается сухой шов — кладка без раствора с зазором 1 см. Он нужен для облегчения растопки и доступа вторичного воздуха.
8. Выкладываем стенки печи, выполняем подвертки ходов. Устанавливаем дверцу на анкерные пластины или проволоку.
9. Перекрываем топку, формируем первый колпак. Контролируем уровнем все горизонтальные и вертикальные плоскости. Затираем швы изнутри влажной рукавицей.
10. Выкладываем второй колпак, перекрываем его двумя рядами кирпича — перекрышей.
11. Выводим дымоход, Лучше всего использовать прямую кирпичную насадную трубу, гильзованную и утепленную перлитом.
12. Сушим печь 2 месяца при открытых прочистных дверцах, после выводим ее на режим частыми, но мелкими протопками. Это необходимо, чтобы печь не потрескалась.
13. Для повышения КПД системы отопления, в первом колпаке можно заложить теплообменник из труб. Тепло в колпаке держится долго, поэтому теплоноситель будет долго и равномерно нагреваться внутри массивной печи.

Колпаковая печь Кузнецова — яркий представитель принципа быстрого сгорания дров, накопления тепла в массиве печи и постепенной его отдачей от нагретых стенок инфракрасным способом в помещение.

Печь «Булерьян» — лидер по КПД среди металлических печей

Металлическая печь длительного горения «Булерьян». Высокий КПД этой печи обеспечивается пиролизным режимом горения, топка этой печи состоит из сухотруб. Температура выходящих из воздушных нагревателей газов не превышает 150 — 200 градусов, воздух не пережигается и не сохнет. Если Булерьян топить неправильно, в жарком режиме, его КПД можно сравнить с любой буржуйкой.

Для постройки Булерьяна нам потребуются навыки металлообработки, умение делать герметичные сварные швы. Соответственно, потребуется сварочный аппарат (лучше полуавтомат MIG), углошлифовальная машинка, слесарный и измерительный инструмент. Для сгибания труб потребуется трубогиб, но его можно заменить большим рычагом.

• Материалы для печи найти не сложно — нужно 10 — 14 отрезков труб для каркаса, листовой металл, заготовки для дверцы и петель.
• Первым делом сваривается каркас из согнутых по шаблону труб. Получается своеобразная «грудная клетка», промежутки между «ребрами» нужно герметично заварить.
• Внутрь получившегося каркаса устанавливается полка вторичной камеры. Ее вымеряем при помощи картонного шаблона, изгибаем и привариваем. После привариваем последние ребра, прокладываются трубки вторичного воздуха.
• Глушим торцы получившегося цилиндра, из камеры дожига выводим дымоход, в переднем торце привариваем круглую дверцу. Уплотняем стык дверцы замком, заполненным асбестовым шнуром.
• Приделываем шиберы-регуляторы на дымоходе и заборнике воздуха.
• Печь готова к установке. При подключении важно помнить, что дымоход может сильно нагреваться. Медленная топка может привести к образованию конденсата, поэтому лучше применять гильзованный дымоход из нержавейки.

Печь «Булерьян» — яркий представитель калориферных печей длительного горения без теплоаккумулятора, с быстрой передачей тепла в воздух. Топить ее нужно в пиролизном режиме, с минимальной подачей воздуха.

Экспериментальные народные методы повышения КПД

Существует информация, что КПД печи можно повысить, если в зону горения топлива подавать разогретый пар. Горение воды — явление спорное, вызывает удивление. Пользователи систем сжигания воды утверждают, что отдача тепла повышается на 20%. Природа явления такова: вода подается через топку в зону сгорания топлива.

От высокой температуры происходит разложение воды и повторное ее сгорание, что добавляет температуру в топливнике, экономит газ.

Повысить КПД печи на дровах можно, изготовив приставку-топливник ракетного типа. Горение в такой топке происходит внизу, дрова установлены горизонтально и опускаются под своим весом в зону горения. Горение яркое, и возникает благодаря тяге. Пользователи таких топок заявляют о экономии дров и большом времени самостоятельного горения.

Разновидности кирпичных печей на дровах

В голландской печи стены тоньше, поэтому прогреваются быстрее

Существует несколько наиболее распространенных видов печей. Они отличаются особенностями строения, габаритами и функционалом.

Голландская печка

Конструкция голландки отличается вертикальным размещением каналов, стенки тоньше, чем у других разновидностей. Благодаря этому стены помещения быстро прогреваются горячим дымом. Топливо не сгорает, а медленно тлеет внутри. Благодаря длительному горению необходимость в загрузке новой порции дров возникает реже. Продолжительные перерывы между топками не приводят к уменьшению мощности. Для успешной работы печь нужно регулярно чистить от зольных скоплений и сажи. Тот, кто обслуживает голландку, должен уметь проводить растопку: вьюшку необходимо поддерживать закрытой, в противном случае стенки вскоре охладятся.

Агрегат имеет небольшие горизонтальные размеры (например, часто встречаются модели с метровой шириной и длиной), при этом может быть разной высоты. Малогабаритность делает эту кирпичную печь на дровах подходящей для дачи. Она сможет протопить помещение площадью до 70 м2. Высокая конструкция, проходящая через перекрытие потолка, может обслуживать двухэтажный дом.

Голландка может быть оборудована дополнительными устройствами – варочной поверхностью, духовкой или бачком для подогрева жидкости. Такая многофункциональная установка подойдет для дачного домика в местности, где отсутствует электричество, выполняя также роль плиты и позволяя готовить паровые и запеченные блюда, сушить овощи, грибы, ягоды. В бане при этом лучше установить маленькую каменную печь.

Русская печь

Русская печь – многофункциональное устройство, но имеет большие размеры, требует затрат на материалы

Наиболее крупногабаритный вариант. Конструкция имеет открытую топку, которую время от времени загораживают заслонкой. По многофункциональности такая печь не уступает голландке и может использоваться для приготовления горячих блюд, выпечки хлебобулочных изделий, сушки ягод, овощей, фруктов и грибов. Помимо этого, на печке можно просушить обувь, некоторые модели оборудованы и лежанкой. При использовании летом для приготовления пищи нужно открыть специальный канал, коммуницирующий с дымоходом. По нему дымовые массы направляются на улицу. Печь можно покрасить или оформить облицовочными плитками. Далеко не все материалы совместимы с агрегатом, в котором поддерживается высокая температура.

Основной минус этого варианта – громоздкая и массивная конструкция. При постройке требуется солидный фундамент и большие объемы материалов. Также печь нуждается в регулярной растопке и прочистке ходов. Если долго не топить агрегат в холодное время года, из-за температурного скачка на стенках начнет оседать конденсированная влага. Многократное впитывание кирпичом этой жидкости отнюдь не ведет к улучшению его эксплуатационных качеств. Такой материал склонен к крошению.

Печь-шведка

Особенность шведки – возможность отапливать две соседние комнаты

По сравнению с голландкой шведка обладает лучшим показателем КПД и эффективнее использует топливо, но полностью обогреть двухэтажный дом она не сможет. Ее конструкция рассчитана на обслуживание двух комнат, находящихся по соседству. Для обогрева остальных помещений потребуется устанавливать дополнительное оборудование. Подойдет эта печь и для дачи.

Внутреннее устройство имеет систему из нескольких ходов. Принцип действия имеет также сходство с колпаковыми моделями, когда дымовые газы прогорают под топочным сводом. Конструкция печного агрегата обеспечивает хорошее прогревание пола. Шведка может быть оборудована камином, духовым шкафом, варочной поверхностью, отсеком для сушки вещей. К минусам относятся потребность в материалах повышенной огнеупорности для изготовления некоторых деталей (из-за этого строительство обойдется дороже) и теплоизоляционном оснащении, препятствующем потерям тепла в нижней части.

Дополнительные факторы улучшения отопления в доме

Улучшить отопление дома можно не только доработкой топки и теплосъема. Снизив теплопотери здания, можно добиться более значимых результатов. Установить качественные окна, утеплить перекрытия и стены, поставить систему рециркуляции и рекуперации воздуха порой дешевле, чем переделывать систему отопления.

При усовершенствовании отопления стоит использовать только испытанные способы улучшения сгорания топлива. При этом лучше подсчитать экономию и затраченные на переоборудование средства.