Современные печи длительного горения. На чем основан эффект длительного горения?

Современные печи длительного горения. На чем основан эффект длительного горения?

Процесс горения представляет собой окисление с выделением тепла в больших количествах. Сложность описания этого процесса состоит в том, что он подразумевает одновременное протекание нескольких химических реакций. Накопленная в компонентах топлива энергия выделяется в виде теплового (инфракрасного) и видимого излучения. Видимое свечение называется пламенем.

Для начала попробуем рассмотреть горение самого «простого» топлива — природного газа, который состоит преимущественно из метана. Газ смешивается с воздухом и образует топливную смесь. При достаточном содержании кислорода метан окисляется до углекислого газа и воды. Протекает всего одна экзотермическая реакция:

Горение дров и других видов твердого топлива протекает сложнее. В их состав входят твердые и жидкие органические вещества с большой молекулярной массой. При нагреве они разлагаются на более простые составляющие: газы и твердый аморфный углерод. Этот процесс называется газификацией (пиролизом) и протекает с поглощением тепла. Именно поэтому дрова нужно разжигать — прогревать до температуры начала пиролиза в течение определенного времени, а газ вспыхивает мгновенно.

Одно из условий горения — доступ кислорода. Чем его больше, тем интенсивнее проходит процесс. При снижении подачи кислорода в зону горения снижается скорость реакций, а тепло выделяется медленнее. В определенных условиях аморфный углерод подвергается неполному окислению и тоже превращается в горючий газ:

2C + O₂= 2CO

Снижение интенсивности горения сопровождается уменьшением видимого пламени. Длительное горение подразумевает медленное тление дров. Реакции окисления, протекающие на их поверхности, поставляют энергию для эндотермических реакций пиролиза.

Выделившиеся при этом газы сжигаются за счет подачи вторичного воздуха. В большинстве печей он подается через форсунки, расположенные на стенках топки.

Все описанные циклы используются при изготовлении печей с продолжительным горением, благодаря им печи правильно функционируют и способствуют качественному обогреву помещения.

Печи длительного горения для маленьких помещений. Обзор популярных моделей

На российском рынке представлен ряд моделей, давно пользующихся спросом у дачников и садоводов. Они имеют различную мощность и набор функций, благодаря чему любой сможет выбрать подходящую печь для дачи.

Садовые печи «Ермак»
Печки предназначены для отопления садовых и дачных домов, в зависимости от модификации они могут отапливать помещения от 70 до 300 кубометров . Печи «Ермак», в зависимости от модели, могут быть оснащены режимом длительного горения и варочной плитой. Печи «Ермак-Аква» позволяют подключить отопительный водяной контур, после чего она начнет работать как котел.

Конструкция печи «Ермак-70 ОВ» показана на рисунке. Эта модель имеет наименьшую мощность из представленных, она способна обогреть дачный домик площадью до 30 квадратных метров. Небольшие размеры и вес 24 кг делают ее установку предельно простой — такую печь выдержит любой пол, необходимо только обшить его листом железа. Время работы печи в режиме длительного горения — от 8 до 12 часов.

Топочная камера оснащена рассекателем теплового потока, что позволяет дымовым газам прогорать полностью. В задней части топки установлен экран, за ним — кожух-конвектор, быстро отдающий тепло в помещение. Дверца топки герметична за счет конусообразной формы. Ручка дверцы при топке не нагревается. Зольник в форме ящичка позволяет быстро удалить золу, а при необходимости использовать ее в качестве удобрения. Сверху расположена варочная панель и дымовой патрубок.

Цена на печь «Ермак», в зависимости от модификации, составляет от 6 до 20 тысяч рублей .

Печи «Булерьян» и «Бренеран»

Особая форма печей получила название фирмы-изобретателя. В настоящее время булерьяном называют практически любую газогенераторную печь, в топке которой расположены металлические трубы , через которые происходит постоянная конвекция воздушных потоков. К ним относятся также печи «Бренеран», российский аналог на основе базовых разработок.

Забор холодного воздуха происходит снизу, нагреваясь, он выходит через отверстия вверху печи. За минуту булерьян пропускает через воздуховоды около 4 кубометров воздуха, нагревая его до комфортной температуры . При этом стенки печи не перегреваются.

В топке булерьяна две зоны: в нижней ее части зона газогенерации, где происходит пиролиз дров. Вверху — зона дожига пиролизных газов. Большая глубина топки позволяет использовать длинные дрова. Мощность разных моделей — от 6 до 35 кВт, цена — от 8 до 38 тысяч.

Для эффективной теплоотдачи влажность дров не должна быть больше 16%. Кроме дров, в печах Булерьян и Бренеран можно сжигать отходы деревообработки, пеллеты. Использование угля не рекомендуется!

Печи «Профессор Бутаков»
Газогенераторные печи «Профессор Бутаков» оснащены режимом длительного горения, варочной поверхностью и конвекционными трубами. В отличие от булерьяна, они имеют форму, адаптированную для дачных домов: дымовой патрубок в них находится сверху, а не сзади. Это гарантирует устойчивую тягу даже после длительного перерыва в топке, а также позволяет успешно удалять конденсат из трубы.

В зависимости от модификации, цена печей «Профессор Бутаков» — от 16 до 38 тысяч рублей .

Печи длительного горения для частного дома. Принцип работы печи длительного горения

Печи длительного горения — более эффективны в работе и значительно экономичнее в эксплуатации, нежели обычные металлические с классической конструкцией. Да и удобнее намного, так как обогревают от одной закладки дров дом гораздо дольше. Чтобы понять, как работают эти приборы, стоит рассмотреть их конструкцию и понять принцип их работы. Благодаря этой информации будет проще эксплуатировать печи, не растрачивая лишнего топлива.

Приборы длительного горения функционируют по принципу дожига пиролизных газов, благодаря чему топливо в камеру необходимо закладывать реже, а тепло от печи исходит более длительное время.

Пиролиз — это разложение топлива, заложенного в топливную камеру, при воздействии на него высоких температур, но при практически полном отсутствии кислорода. Для создания в топке необходимого условий для пиролиза, после розжига дров перекрывается канал, расположенной в нижней части печи, через который подается первичный воздух, способствующий обычному горению древесины. При недостаточности кислорода горение переходит в стадию тления, при этом древесина выделяет пиролизный газ. Благодаря такому термическому разложению дров от них остается весьма незначительный объем древесной золы.

Выделенный при тлении газ, в состав которого входит окись углерода и метан, поступает в камеру дожига. В этом отделе печи под воздействием вторичного воздуха, который в необходимом уже количестве подается в камеру, пиролизный газ воспламеняется, давая при сгорании очень высокую теплоотдачу. При горении газовой смеси возникает характерное ярко-белое пламя. В процессе дожига практически полностью выгорает сажа, а дымовые газы поднимаются и уходят в дымоход. Таким образом, происходит полное сгорание содержащихся в древесине горючих веществ, то есть показывается максимальная теплоотдача.

Выходит, что топливо, заложенное в печь, прогорает дважды, что значительно повышает эффективность работы прибора, позволяет использовать его более рационально.

Примерная схема работы печи длительного горения, основанной на принципе дожига пиролизных газов.

На этой иллюстрации хорошо показано, как проходит процесс горения топлива. Подача первичного и вторичного воздуха регулируется открытием специальных створок (заслонок, клапанов). Важно правильно дозировать его поступление, так как от этого зависит интенсивность горения твердого топлива, а значит – объем выделенного пиролизного газа и, соответственно, эффективность его дожига.

Если рассматривать поэтапно процесс работы печи длительного горения, то он проходит в следующем порядке:

• Весь объем топливной камеры практически до верха заполняется дровами. Сверху толстых поленьев укладываются тонкие щепки, которые необходимы для быстрого розжига печи. Дрова должны иметь небольшую влажность, иначе они будут долго разгораться и дадут низкую теплоотдачу. В связи с этим печь будет работать непродуктивно.

Закладка в такие печи производится плотно и в большом объеме, но ее хватит очень надолго

• Далее производится розжиг печи при помощи бумаги, которую подносят к тонким щепкам, уложенным сверху поленьев. Твердое топливо в печах длительного горения, в отличие от других отопительных приборов, поджигается сверху, а огонь (точнее – область активного тления), сжигая верхние слои дров, постепенно опускается вниз .

После того как верхняя часть закладки займется пламенем, и температура в топке достигнет нужного порога, подачу первичного воздуха перекрывают до минимума

• При этом поддувальная и топочная дверца должны быть открыты полностью, так как дрова должны хорошо разгореться, а температура в топке — подняться до 250÷300 градусов. Затем, топка полностью закрывается, а задвижка (дверца) на канале подачи первичного воздуха прикрывается так, чтобы в камеру горения поступало совсем небольшое количество воздуха, который необходим для поддержания тления дров. После того как дрова хорошо разгорятся, поддувало можно закрыть практически полностью.
• Одновременно с этим открывается канал подачи вторичного воздуха в камеру дожига пиролизных газов. От высокой температуры и обилия поступающего сюда кислорода происходит самовозгорание, обеспечивающее полное сжигание газов, то есть наиболее эффективное использование практически всего заложенного в твёрдом топливе энергетического потенциала.
• Если закладка произведена правильно, печь исправна и хорошо отрегулирована, то даже самая «скромная» по возможностям будет способна обогревать дом на протяжении от 6 до 12 часов — время ее работы напрямую зависит от объема топки. Так, печь длительного горения, затопленная с вечера, будет отдавать тепло в помещения дома до утра. После чего делается следующая закладка дров, которая будет поддерживать тепло весь день.

Печь длительного горения с варочной поверхностью. Обустройство печи длительного горения в частном доме

Во время установочных работ потребуется тесно придерживаться инструкции по эксплуатации, предоставленной заводом изготовителем. Общие рекомендации монтажа:

• Расположение печи в доме определяется в зависимости от принципа ее работы:
  1. Воздухогрейные модели устанавливают с учетом движения потоков нагретого воздуха. До стен оставляют расстояние в 1 м., необходимое для обеспечения работы печи необходимым количеством холодного воздуха.
  2. Модели с встроенным водяным контуром располагают в любой части дома, соответствующей требованиям пожарной безопасности.
• Обязательное требование при эксплуатации печи длительного горения – хорошая вентиляция в доме. В комнате, где устанавливается печь, должны быть открывающиеся окна, высота потолков не менее 2,2 м. Приточно-вытяжная вентиляция должна обеспечивать трехкратный воздухообмен в помещении в течение часа.
• Поставить печку в доме лучше в комнате с полами, изготовленными из негорючего материала. В противном случае, деревянный пол под печью закрывается кирпичной кладкой, железом или толстым закаленным стеклом.

Воздухогрейные печи, при необходимости, подключаются к гофрированной металлической трубе, по которой воздух поступает в разные комнаты дома. Для лучшей циркуляции воздушных масс, внутри воздуховодов устанавливают вентилятор.

Печи с водяным контуром подключаются к системе отопления. Обязательно устанавливается группа безопасности.

В чем плюсы печей

высокое качество

Преимущества автономного отопление частного дома с помощью печи длительного горения:

• Возможна самостоятельная установка печи.
• Время работы от одной закладки дров 6-8 часов.
• Возможность выбора принципа обогрева: воздушного или водяного.
• Быстрый прогрев помещения.
• Относительно небольшая стоимость.
• Дополнительный функционал.

загородного домапечное отопление

Какие недостатки

• Требовательность к качеству топлива – дрова, сжигаемые в газогенераторной печи, не должны быть сырыми, максимальная влажность не более 20-25%.
• Минусы, связанные с воздухогрейным оборудованием – конвекционные печи ограничены обогревом одного помещения. Чтобы прогревать смежные комнаты, потребуется установить систему воздуховодов, что связано с дополнительными материальными затратами. Модели с водяным контуром не имеют подобных недостатков.

Печь или все же котел

твердотопливными котлами

• Теплоотдача – печи и котлы имеют высокий КПД до 92%. Конвекционные модели несколько уступают в эффективности серии с водяным теплообменником.
• Стоимость – печи стоят дешевле, чем котлы.

Бурное развитие строительства частных жилых домов в последние годы привело к кардинальному изменению отопительных средств и конструкций, применяемых в этом секторе. Ещё недавно дровяная печь в доме представлялась анахроничным пережитком прошлого, а камин и печь-камин считались скорее предметом интерьера, а не отопительными приборами.