Отопительное устройство длительного горения – пиролизная печь – представляет собой оптимальный вид автономного агрегата в условиях отсутствия возможности подключения к магистральным линиям энергообеспечения. Установку еще называют газогенератором, так как энергия в нем вырабатывается в результате дожигания газов, которые выделяются при тлении твердого топлива в камере. Пиролизный агрегат способен бесперебойно работать на разовой закладке дров или угля в течение продолжительного периода времени – от нескольких часов до нескольких суток подряд – без постоянного контроля.
Устройство пиролизных печей
Конструкция предусматривает два отсека: в первом закладывается твердое топливо и происходит процесс его медленного окисления. При тлении дров выделяется большое количество горючих газов, которые поступают в отсек выше и сгорают. Чтобы топливо не вспыхнуло, а тлело, строго регулируется подача кислорода. По большому счету пиролизные устройства функционируют на газе, который вырабатывается в самом агрегате.
Схема пиролизной печи
Эксплуатация установки длительного горения дает максимальный объем тепловой энергии при существенной экономии топливных ресурсов. Это обуславливается тем, что горючее перерабатывается практически полностью, в результате сажа и зола почти не образуются, также отсутствует дым.
Печь Бубафоня – как работает устройство
Вот такая незамысловатая конструкция “Бубафоня”.
Печь Бубафоня настолько проста в исполнении, что сделать ее можно из обычного газового баллона. Несмотря на свою простоту она очень эффективна и к тому же нетребовательна к топливу. Работает такая пиролизная печь на опилках, дровах, угле, пиллетах, древесной коре, в общем, на всем, что горит. Данная конструкция уже не единожды проверена и показала себя с наилучшей стороны. Принцип работы:
- в топку закладывается горючее и подпаливается;
- сверху ставиться прижимной круг, к которому приварена труба;
- в круге есть отверстие, через которое подается воздух;
- топка закрывается сверху крышкой. В крышке есть отверстие для трубы, через которую поступает кислород на горение;
- вытяжной патрубок для дыма врезается в верхней части топки, под самой крышкой;
- по мере сгорания топлива прижимной круг с трубой опускаются.
В эксплуатации могут возникнуть некоторые неудобства. Чтобы заложить дров или другого твердого топлива нужно снимать сначала крышку, а потом вынимать трубу с прижимным кругом. Это можно сделать только тогда, когда температура корпуса снизится так, чтобы к нему можно было дотронуться и не обжечься. Помимо этого, когда вынимаете движущуюся часть конструкции, а она вся в саже, можно и самому испачкаться, и вокруг себя наследить.
Поэтому такие пиролизные печи на дровах для жилых домов не применяются, в основном – это какие-то хозяйственные помещения. Степень дожига топлива столь высока, что практически не остается сажи, и дым из трубы почти не выходит. Пламя в такой печке горит сверху вниз. Чем плотнее будут соединения, тем лучше, так как реакция пиролиза происходит при отсутствии или дефиците кислорода. Если воздух будет поступать изо всех щелей, КПД прибора значительно снизиться.
Плюсы и минусы газогенераторов
Агрегаты пиролизного горения отличаются высокой эффективностью и располагают массой конкурентных преимуществ:
- высокая производительность – КПД до 95%,
- экологичность – минимальный уровень дыма, отсутствие сажи,
- комфортное обслуживание – загружают топливо 1-2 раза в сутки в зависимости от модели, нет необходимости постоянного контроля подачи горючего,
- вариативность топлива – пиролизы способны работать на любом твердом горючем ресурсе. Это могут быть различные материалы, включая торф, пеллеты, древесину, уголь. Также в ход идут опилки, шелуха, картон и другие виды производственных отходов.
Еще одним плюсом в копилку отмечают доступность самостоятельной сборки и монтажа заводской модели газогенератора и возможность изготовления пиролизной печи своими руками.
Основным недостатком агрегатов длительного горения считается высокая стоимость изделия. В зависимости от мощности модели реализуются в диапазоне от 30 и до 100 тыс. рублей и более. Поэтому многих привлекает идея самостоятельного изготовления пиролизной печи для дома из недорогих материалов.
Среди минусов эксплуатации пиролизных устройств также отмечают требования к качеству топлива. Дрова необходимо хранить в надлежащих условиях, чтобы обеспечить оптимальный уровень влажность. Иначе снижается эффективность работы агрегата, так как наличие влажных паров негативно отражается на процессе переработки газов.
Достоинства и недостатки пиролизной печи
Такая конструкция имеет определенные преимущества перед обычными печами. К ним относятся:
- коэффициент полезного действия достигает 80%;
- топливо расходуется очень экономно;
- возможность регулировать процесс длительного горения;
- экологичность. Такая печь во время работы практически не дает выброса канцерогенных веществ.
Если пиролизная печь сделана правильно, то достоинств у нее не перечесть. Например, у нее практически не бывает сажи, что позволяет легче соблюдать чистоту и затрачивать небольшое количество времени на очистку печи. И таких небольших достоинств очень много.
Однако, пиролизная печь имеет и недостатки:
- высокая стоимость. Выгоднее сделать ее своими руками;
- большие размеры. Если помещение не слишком большое, лучше использовать другие отопительные конструкции;
- отапливаются такие печи только определенным видом топлива. Лучше всего подходит сухое топливо (древесина), потому что высокая влажность отрицательно сказывается на процессе пиролиза;
- для ее работы необходимо электроснабжение, причем постоянное. Для лучшей работы печи ее следует подключить к электрической сети.
Это основные недостатки пиролизной печи. Так что можно смело эксплуатировать такую печь, если для нее достаточно места, имеется в наличии сухое топливо и имеется доступ к электрической сети.
Классификация пиролизных устройств
Газогенераторные печи классифицируются по нескольким категориям. По материалу изготовления различают установки металлические и кирпичные. Также модели делятся по назначению и способу передачи тепловой энергии. По методу передачи тепла различают варианты пиролизных агрегатов с водяным контуром отопления и теплообменниками воздушной системы.
Металлическая печь пиролизного горения
В эту группу входит ряд конструкций:
- Печь-буржуйка. Газогенератор с внутренней конструкцией в виде буржуйки применяется для обогрева жилых и технических помещений. Модель также актуальна для бань и саун, используется для приготовления пищи, есть уличные варианты для барбекю комплексов,
- Печь Булерьян. Эта пиролизная конструкция шахтного типа с КПД до 75% предназначена для обогрева как жилых, так и нежилых помещений. Через нижние концы опоясывающих котел труб всасывается холодный воздух, который быстро нагревается и выбрасывается вверх в помещение через верхние элементы.
- Печь Бубафоня. Изобретенье принадлежит умельцу из Колымы, в качестве основы для конструкции применяется старый газовый баллон. Установка актуальна для отопления технических помещений. Бубафоня из баллона с объемом 50 л способна работать на одной закладке дров 6 часов, поддерживая комфортную температуру в помещении площадью до 70 м².
- Печь Лачиняна. Установка сочетает в себе максимально высокий КПД и предельно низкий уровень расхода топлива. Модели активно применяют для обогрева автофургонов и походных палаток. «Лачинянки» используют также для отопления сельхоз строений и охотничьих домиков. Модели с водяной рубашкой применяются для обогрева жилых помещений площадью до 300 м². Примечательно, что 2 ведер угля достаточно для 5-7 суток бесперебойной работы пиролизного агрегата Лачиняна, известного изобретателя из Казахстана.
- Пиролизная печь на отработанном масле. Экономичный агрегат длительного горения на отработке предназначен для обогрева нежилых помещений. Конструкция максимально проста, и смастерить такую модель под силу большинству домашних умельцев.
Пиролизная печь Булерьян
Кирпичная печь длительного горения
Газогенератор в виде кирпичной конструкции – печь Кузнецова – применяется для обогрева жилых помещений и банных комплексов. Также устройство используют для приготовления пищи. КПД кузнецовских пиролизных печей – 80% и выше, топливо в них сгорает практически полностью. Весь потенциал горячих газов и дыма используется для нагревания кирпичного корпуса конструкции. Высокую продуктивность кузнецовским газогенераторам обеспечивает особая двухколпаковая конструкция.
Как устроена печь
Пиролизные печи длительного горения устроены по особому принципу. В корпус встраивается топочная камера с горелкой, куда закладываются дрова. Главное условие для топочной камеры — герметичность. Она устроена так, чтобы приток воздуха внутрь был минимальным. У топки должна быть плотная дверца и надежная задвижка, также должен присутствовать приточно-вытяжный вентилятор. После закладки и розжига дров топочную камеру ограничивают в доступе кислорода.
После того, как дрова обуглились и выделили газ, он поднимается по отдельному воздуховоду во вторую камеру сгорания, где в нужной пропорции смешивается с вторичным воздухом и сгорает. В процессе этого выделяется тепло.
Вторую камеру, как правило, совмещают с воздуховодом или началом дымохода. Воздух обеспечивается приточно-вытяжным вентилятором или отдельным вентилятором. Если система дымохода хорошо продумана, то будет достаточно и обычной тяги при герметичных заслонках.
Схема и размеры печи
Также в корпусе предусматривается реторта — округлая часть для извлечения твердых остатков прогоревших поленьев. Особенностью пиролизной печи является и то, что топливо сжигается практически полностью, лишь с небольшим остатком золы, которая удаляется раз в несколько дней.
Критерии выбора
При желании будет легко подобрать готовую модель, параметры которой соответствуют требованиям, но зачастую увлеченные идеями изобретателей домашние умельцы делают пиролизные печи своими руками. При выборе варианта газогенераторной установки учитывают ряд моментов:
- назначение пиролизного агрегата. Для отопления сарая, курятника, гаража или других технических помещений выбирают относительно компактную металлическую или кирпичную конструкцию. Для обогрева дома в приоритете строительство кирпичной печи длительного горения. Для туристических целей выбирают походную пиролизную печь портативного типа,
- мощность устройства. В зависимости от параметров обогреваемого объекта определяется необходимая мощность газогенератора,
- мобильность конструкции. Кирпичная пиролизная печь стационарна, устройство возводится на постоянном месте эксплуатации. Практически все виды металлических газогенераторов мобильны.
Для туристических целей выбирают походную пиролизную печь портативного типа
Для качественной работы пиролизной печи требуется наличие твердого топлива определенной влажности, запасы которого хранят в подсобном помещении.
Печь Булерьян – принцип работы
Печь Булерьян родом из снежной Канады.
Печи Булерьян были придуманы в Канаде. Климат там такой же суровый, как и в России, поэтому данное приспособление прекрасно подходит для наших широт. Как работает пиролизная печь Булерьян:
- в топке горит топливо (дрова, уголь, тирса, почти всё);
- в верхней, второй камере есть колосники с подачей воздуха. Там догорает выделенный газ;
- в топку вмонтированы трубы, по которым циркулирует воздух;
- в задней части есть дымоотвод.
Дым никак не пересекается с нагреваемым воздухом. Обогрев осуществляется за счет конвекции. На одной загрузке печка может работать до 12 часов, в зависимости от размера топки. Она способна обогреть целый дом. Помимо обычной установки, можно добавить воздуховоды и развести их по другим помещениям. Таким образом, нагрев будет проходить быстрее и не надо открывать все двери, чтобы теплый воздух мог циркулировать по всему дому.
Печи Булерьян можно использовать как в гараже, так и на даче, или даже в небольшом доме, где люди живут постоянно. Так как воздух не контактирует с пламенем, то кислород практически не выгорает, а влажность остается прежней. Такие агрегаты уже не новость и успешно применяются многими довольными пользователями.
Изготовление пиролизных печей
Решая, как смастерить пиролизную печь своими руками, необходимо учитывать площадь и тип обслуживаемого пространства. Работы выполняются на основе чертежей, для создания которых необходимо определить размеры и форму корпуса, уточнить тип расположения отсека для закладки твердого топлива и камеры дожигания газов.
Материалы и инструменты
Для изготовления металлической установки пиролизного горения следует собрать следующий набор подсобных материалов и инструментов:
- стальные листы толщиной в 3-4 мм марки Ст20,
- уголки стальные 50 мм – 4 шт,
- труба d50,
- арматурные элементы,
- трубы для дымохода d120,
- кирпичи – 15 шт,
- электросварочный аппарат плюс электроды,
- электродрель, болгарка,
- молоток, строительный уровень, рулетка, маркер.
Для изготовления металлической установки пиролизного горения следует не забыть про болгарку
При выборе материалов для самостоятельного изготовления газогенератора стоить отдать предпочтение качественным и надежным ресурсам, от этого зависит эффективность устройства и безопасность эксплуатации.
Чертежи и расчеты
Чертеж изделия можно сделать самостоятельно, взяв за основу изображение выбранного агрегата. Далее, учитывая особенности устройства, проводят расчет необходимой мощности. Для этого сначала определяют требуемую мощность установки в режиме пламенного горения, далее вычисляют параметры при режиме газогенерации.
Далее рассчитывают объем топливной закладки, который необходим для обеспечения необходимой мощности. Для этого вычисляют массу топлива, учитывая, что ресурс сгорает только на 80%. При этом стоит помнить, что КПД самодельного очага пиролизного действия в среднем равен 50%.
В конце рассчитывают объем топки с учетом того, что коэффициент загрузки не должен превышать стандартное для этой отрасли значение 0,63.
Выбор и подготовка места
Выбирая место установки печной конструкции, следует учитывать, что пространство вокруг любого очага должно соответствовать требованиям пожарной безопасности:
- оформляется площадка-основа в виде платформы с ровной поверхностью из негорючих материалов,
- габариты основания должны быть больше, чем параметры возводимой конструкции,
- между агрегатом и стенами помещения выдерживается расстояние не менее 80 см,
- поверхности стен покрывают жаропрочными облицовочными материалами.
Для обеспечения безопасной эксплуатации поверхность пола не менее 1,2 м перед отопительным агрегатом укрепляется негорючим покрытием.
Изготовление и установка
Работы выполняются в следующем порядке:
- В начальном этапе делают необходимые заготовки в виде элементов для вертикальных стоек. Далее по ширине установки отмеряют горизонтальные компоненты, после чего детали каркаса сваривают. При изготовлении стенок в передней панели проделывают отверстия для топки и зольника, оснащают их крепежными элементами для установки навесных дверок. Для монтажа колосниковой решетки и поддона с перфорацией, разделяющей топочный отсек от камеры дожига, к внутренней поверхности крепят уголки.
- В боковую стенку необходимо врезать поддувало с заслонкой. Для этого из короткого отрезка трубы заготавливают поддувало, просверлив отверстие для оси заслонки. Из арматуры делают ось заслонки, к которой приваривают стальной диск, параметры которого соответствуют внутреннему диаметру поддувала.
- Начиная с днища, сваривают детали корпуса, далее укладывают колосниковую решетку с элементом перегородки. После чего приваривают крышку.
- В отверстие крышки вваривают отвод с углом поворота 90° для подключения корпуса к дымоходу. К отводу присоединяют боров – горизонтальный участок длиной 1 м. Он нужен для того, чтобы задерживать выход газов из камеры дожигания.
Пример изготовления пиролизной печи своими руками
Шиберную заслонку, которая устанавливается в конце горизонтального участка, выполняют по тому же принципу, что и заслонку поддувала. Но в этом случае диаметр шибера должен быть меньше внутреннего диаметра трубы, также на диске вырезается сектор в ¼ основы.
Что такое пиролиз
Суть пиролиза заключается в том, что при температуре от 200 до 800 градусов (в условиях недостатка кислорода) происходит газификация древесины – она обугливается и тлеет, постепенно распадается на твёрдый углеводород (кокс), смолы и смесь неконденсируемых горючих газов. Выделяемый топливом пиролизный газ можно дожигать отдельно от твёрдого остатка, что даёт возможность получить дополнительную тепловую энергию. Используя уникальные свойства данного процесса, есть возможность создать полноценное отопительное устройство для обогрева крупного дома. По такому же принципу работают походные пиролизные минипечи, которые своими руками собирают туристы и любители активного отдыха на природе.
Это фабричная походная печка. Аналогичные по конструкции изделия собирают из жестяных банок и коробов
Фактическая теплота горения высвобождаемых газообразных продуктов может отличаться в разы (примерно от 3 до 15 МДж/м3), теплотворность дожига зависит от состава газовой смеси. В свою очередь, состав пиролизного газа определяется способом подвода тепла для нагрева топлива, скоростью и конечной температурой протекания процесса. От этих же условий будет зависеть процентное соотношение получаемых твёрдых и летучих компонентов.
Обратите внимание! Во время топки пиролизной печитвёрдый остаток (уголь) горит в штатном режиме. При этом его теплотворность в два с половиной раза выше, чем у древесины.
Самые востребованные виды топлива для печи
У каждой разновидности горючих материалов есть свои плюсы и минусы. Выбор топлива зависит от многих факторов: конструктивных особенностей печи, индивидуальных характеристик, ценовой доступности и наличия в конкретном регионе.
В том случае, если определенный вид топлива подходит для вашей печи, стоит недорого, но при этом могут быть перебои с его поставкой, от него следует отказаться, особенно в холодное время года.
Дрова
Наиболее распространенное топливо для печей — это, конечно же, дрова. В местности, характеризующейся богатыми лесными ресурсами, они пользуются максимальной популярностью по сравнению с любыми альтернативными видами топлива.
Основные плюсы дров:
- максимальная доступность;
- демократичная стоимость;
- «предсказуемость» в эксплуатации;
- длительный срок хранения в сухом проветриваемом помещении;
- отсутствие неприятного запаха у золы.
Теплотворность этого горючего материала у разных пород дерева несколько отличается. Например, наиболее плотная и тяжелая древесина дает больше тепла. По показателю теплотворности однозначно лидирует береза, а вот у сосны эффективность уже будет ниже не менее чем на 25 %. У березовых поленьев есть лишь один недостаток — при горении они выделяют много сажи. Последними в топку в таком случае можно положить осиновые или ольховые дрова, которые практически не оставляют сажи.
Хвойных пород при выборе топлива для дровяной печи желательно избегать по той причине, что в них много смолы. Кроме того, при горении такие дрова заметно искрят и сильно трещат. Хотя эта особенность может оказаться уместной для камина, функция которого состоит не только в обогреве помещения, но и в создании атмосферы домашнего уюта, которой как нельзя больше способствует веселое потрескивание поленьев.
Дрова в печи создают атмосферы домашнего уюта, которой как нельзя больше способствует веселое потрескивание поленьев.
Евродрова или топливные брикеты
Еще один популярный вид топлива для печей как обычных, так и длительного горения, а также отопительных котлов и каминов — это так называемые евродрова, или брикеты. Их производят из отходов деревообработки. Они различаются внешним видом, особенностями технологии изготовления, сроком эксплуатации.
Основные преимущества топливных брикетов перед обычными поленьями:
- увеличенный срок горения;
- большая теплоотдача;
- равномерная интенсивность горения;
- зольность не более 1-3 %;
- экологичность с выделением минимального количества легкого не едкого дыма, практически без запаха;
- удобство складирования и хранения.
К основным минусам евродров относят сравнительно небольшую теплоотдачу и неприятный запах остатков. Также этот вид топлива характеризует отсутствие характерного потрескивания и искрения, которые привлекают многих любителей отдыха у классического камина.
Брикеты производят из отходов деревообработки. Они различаются внешним видом, особенностями технологии изготовления, сроком эксплуатации.
Жидкое печное топливо
Жидкое горючее для топки печи получают путем перегонки вторичных дизельных фракций нефти. Оно более вязкое и тяжелое, чем дизельное топливо, поэтому при сгорании выделяет больше тепла. В качественном жидком печном горючем содержится не более 0,02 % золы, 0,5-1,1 % серы и есть лишь следы наличия воды.
Уголь
Существует три вида угля, который также может использоваться в качестве топлива для печи: бурый, каменный, антрацит. Последний — наиболее древний из ископаемых углей, считается лучшим его сортом, так как обладает самой высокой теплотворностью.
При этом считается, что антрацитом лучше топить котлы, в качестве топлива для печей он малоэффективен. Бурый и каменный уголь с температурой горения, достигающей 1500 °С, применяют для растопки печей для обогрева частных домов и каминов.
Углем лучше топить котлы, в качестве топлива для печей он малоэффективен.
Газ
Природный газ (метан) имеет высокую теплотворную способность, которая достигает 8 500 ккал/м3. К плюсам этого вида топлива относят также высокий КПД, относительно низкую цену, практически повсеместную доступность, отсутствие сажи на стенках печи и дымоходе при горении.
Оптимальным вариантом отопительной системы является универсальная печь, которая может работать и на дровах, и на газе при условии установки специальной горелки.
Пеллеты
Топливные гранулы малого размера — пеллеты — получают так же, как брикеты — методом прессования отходов деревообработки и других производств. Этот вид горючего востребован для печей соответствующей конструкции и котлов с автозагрузкой топлива.
В обычных печах пеллеты также могут использоваться, но после проведения небольшой модернизации в виде монтажа пеллетной горелки.
Топливные гранулы пеллеты получают методом прессования отходов деревообработки и других производств.
Качественная печь и эффективное топливо не дадут замерзнуть в холода и наполнят ваш дом теплом. Выбору того и другого стоит уделить особое внимание. В этом случае в вашем доме будет царить по-настоящему уютная атмосфера.
Используем пиролизные печи для отопления дома или бани
Одним из вариантов экономного расходования топлива является использование печей или котлов долгого горения. На одном и том же количестве топлива они работают на много дольше, чем другие виды отопительных приборов. К печам длительного сгорания относятся и новые пиролизные печи.
В основе действия этих печей состоит принцип процесса пиролиза – термического разложения любых органических веществ на пиролизные горючие газы и твердые остатки. После данного процесса, при высокой температуре, полученный пиролизный газ перемешивается с кислородом. Согласно законам химических реакций, это способствует практически полному сгоранию и самого газа, и топлива.
Если на каком-то этапе отделить от состава твердые остатки, то, как не странно, получится кокс, а оборудование можно назвать углевыжигательной печью. При отоплении же основной обогрев воздуха получается за счет выхода тепла при сгорании пиолизного газа, смешанного с воздухом.
Преимущества пиролизных печей:
- Высокая экономичность печи. Топлива здесь сгорает более тщательно, и тепла из него добывается на много больше.
- Экологическая безопасность. Она достигается за счет того, что в выходящих из дымохода газах очень присутствует очень маленькое количество вредных веществ.
- Достаточно быстрый разогрев.
- Высокий КПД (до 85%), Который выгодно отличается от обычных котлов.
- Большой интервал мощности (тепловой). Данная печь может работать и на 5 и на 100 процентов своей способности.
- Возможность подключения к устройству любого из контуров отопления.
- Дает возможность применения различных видов топлива, (вплоть до сырых дров, автопокрышек и мусора.
- Требует минимальное участие человека в своей работе
К недостаткам можно отнести достаточно большие размеры, наличие площадки для запасов топлива, присутствие посторонних запахов при сжигании мусора, необходимость в вентиляции помещения, скапливание в выходном канале, а также дымоходе конденсата.
