09.10.2020

Кпд русской печи на дровах – виды конструкций и их технические характеристики, особенности выбора, обзор моделей

Содержание

Формула КПД русской печи на дровах

Автор: Игорь Верников, опубликовано 02/06/2017

Еще статьи из раздела Все о печах

Материалом для этой статьи стала книга 1934 года написанная инженером В.П. Протопоповым. Материал изложен дословно.

Как бы не была хорошо устроена русская печь на дровах, её топливник и дымообороты — она не даст высокого КПД, если тепло развивающееся при сгорании топлива не будет сохраняться в самой массе печи и передаваться отапливаемому помещению.

Если по прекращении топки воздух будет протекать через печь, а не передаваться помещению, то тепло будет уноситься в трубу. Такое явление недопустимо: после прекращения горения дров ток воздуха через печь должен быть совершенно прекращен. Для этой цели в начале дымохода вмазывалось вьюшку или задвижку. Иногда ограничиваются установкой герметичных топочных и поддувальных дверец.

Таким образом, через внешнюю теплоотдающую поверхность нагрева русской печи передается помещению не все тепло, аккумулированное печью во время топки. Часть его бесполезно теряется через трубу по окончании топки.

Отношение количества тепла, от внешней теплоотдающей поверхности печи за время от начало одной топки до начала следующий, иначе, отношение величины теплоотдачи количество тепла, аккумулированному её внутренней тёпловоспринимающей поверхностью — называется КПД внешней теплоотдающей поверхности печи.

Например, если во время топки дровами русская печь получила от продуктов горения 20000 кал, а отдала помещению 18000 кал, то КПД теплоотдающей поверхности будет равно:

18000/20000=0,9 или 90%

При правильной конструкции, удовлетворительных приборах и хорошем уходе потери после натопки не значительны и КПД обычно составляет 0,95 или 0,98.

Зная КПД топливника, внутренней тепловоспринимающей и наружной теплоодающей поверхности мы можем определить КПД всей печи на дровах.

Так например, если эти коэффициенты соответственно равны 0,9, 0,85, 0,95, то общий КПД всей печи будет равняться произведению:

0,9 х 0,85 х 0,95=0,73.

Если сожжено 20 кг торфа с теплотворностью 3400 кал/кг, то в топливнике из всего располагаемого количество тепла:

3 400×20=68000 кал,

Выделилось только:

0,9 ×68000=61200 кал;

Из этого количества внутренней поверхностью стенок поглощено во время топки:

0,85 ×61200=52020 кал; :

Ну и наконец, отдано наружу:

0,95 х 52020=49419 кал

Ту же величину мы получим, если сразу помножим 68000 х 0,73.

Вывод: КПД печи на дровах зависит от трёх величин:

  • КПД топливника;
  • КПД внутренней тепловоспринимающей поверхности печи;
  • КПД внешней теплоотдающей поверхности нагрева.

 

И равен произведению этих трёх коэффициентов.

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:

 

по устью

по вьюшке

8 кг дров

h= 0,72

h= 0,71

16 кг дров

h= 0,77

h= 0,72

24 кг дров

h= 0,72

h= 0,70

 

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 СО

2. 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

О русской печке замолвлю я слово / Блог: Realist — Деревенский портал

Ещё на стадии поиска дома, поставил перед собой цель — покупать дом с русской печью. Прочитал в интернете множество противоречивых отзывов и мнений по поводу русской печи, некоторые книги и статьи. И чем больше узнавал информации, тем крепче было моё желание — иметь в доме русскую печь. Прежде всего, это большое количество блюд, которые можно приготовить в русской печи. Так же не маловажную роль играет эстетическое удовольствие от созерцания живого огня, без необходимости становится на короточки, а сидя в удобном кресле и попивая горячий кофе, чай или в случае сильных морозов — тёплый глинтвейн. Любой, даже самый продвинутый психотерапевт, не даст вам той релаксации и заряда жизненных сил, которые даёт русская печь. Разве только камин может посоперничать в этом плане, но и то, только в том случае, если у вас имеется запас лишних дров.

«Вы не любите кошек? Вы просто не умеете их готовить.»

Пожалуй тоже самое можно и сказать про тех, кому не нравится русская печь. Допускаю, что кому-то просто не повезло и им изначально досталась конструктивно неправильно сложенная печь. Отсюда и разговоры о попадании дыма в жилое помещение, о низком КПД, холодном полу и прочая, прочая, прочая. Но согласитесь, что подобное может сотворить криворукий печник и с «голландкой», «шведкой» и даже буржуйкой.

 

Не имея до этого, никакого опыта общения с русской печью, лично мне приходится доходить до понимания всех нюансов её души, методом проб и ошибок или по простому — методом научного тыка. Отлично понимаю, что для кого то мои открытия являются очередным изобретением велосипеда, но прошу не судить строго, до недавнего времени полного чайника в этом вопросе.

Так вот, некоторые открытия, которые мне удалось сделать:

 

Первое и самое важное — помимо души, русская печь обладает и характером. Вы не поверите, но именно русским характером. Про кого говорят, что они долго запрягают, но быстро едут? Тоже самое, в полной мере относится и к русской печи. Она не является тепловым прибором для дачников, посещающих свой дом от случая к случаю. От неё сложно получить быструю отдачу тепла, как например от «шведки», «голландки» и тем более буржуйки. Русская печь требует к себе особого подхода и как мне кажется, именно по этому появилось множество народных примет связанных с предсказанием погоды. Сегодня получить достоверный прогноз на неделю, практически невозможно, но на ближайшие сутки вполне реально. Исходя из полученной информации, необходимо регулировать закладку дров, как по количеству поленьев, их калибру, так и по сортам древесины. Если ожидается резкое похолодание или сильный ветер в окна, я увеличиваю количество поленьев и их размер. Закладываю естественно березовые, как самые жаркие.  

 

Поленья стараюсь подобрать схожие по толщине, степени просушки и менее сучковатые. Что бы прогорали одновременно и давали большое количество углей освобожденных от угарного газа.  

 

После закрытия вьюшки, в зависимости от температуры в помещении, заслонку закрываю сразу, что бы аккумулировать полученное тепло или некоторое время оставляю устье открытым, что бы тепло разошлось по комнате. Затем открываю по необходимости, доводя температуру в помещении до комфортного уровня. Одной протопки из семи-девяти березовых поленьев средней толщины, хватает на сутки поддержания температуры в комнате не ниже +20 градусов, при забортной до -20.  

 

Тем более непонятны разговоры про то, что в помещении где стоит русская печь, нужно ходить в валенках и майке. Да, во время протопки печи, холодный воздух втягивается в помещение за счёт тяги в трубе и в этот момент даже понижается температура в комнате на 2-3 градуса, так как в печь затягивается воздух на уровне пода. Но разве в печах с колосником и зольником воздух берется откуда то из другого места? Там точно так же имеет место подсос холодного воздуха из под пола или через имеющиеся щели. Ведь в комнате со «шведкой» не создаётся вакуум во время её протопки.

 

Как только закрывается вьюшка у русской печи, температура в комнате моментально повышается. Специально замерял разницу температур после окончания протопки на уровне 1,5м. и на полу. Каждый раз получал результат в 2 градуса. Если для кого то это повод обуваться в валенки, то при чём здесь русская печь?  

 

Поскольку не имею опыта протопки «шведки», то мне сложно судить о разнице в прожорливости печей этих конструкций. По сравнению с «голландкой», дров за сутки уходит ровно столько же. Но при прочих равных условиях, «голландку» нужно топить два раза в сутки, а русскую достаточно только раз. Сосед, топящий свою буржуйку, тоже постоянно вспоминает о прожорливости русской, но вот дров на день, он носит себе ровно столько же, что и я. При этом его труба дымит трижды за день, а моя только ранним утром.))) Тот же вывод можно сделать, ознакомившись с истинным, а не выдуманным КПД русской печи.  

Сказки про низкий КПД русской печи

 

В качестве доказательства несостоятельности слухов о низком КПД, приведу цитату из статьи кандидата технических наук А.Е. Школьника, опубликованную в журнале «Наука и Жизнь» №1 1988г.  

«Но все же, несмотря на популярность русской печи, считалось, что печи, которые топят при открытом устье, имеют небольшой кпд: 30…35%. Чтобы выяснить фактическую эффективность русской печи, были проведены специальные испытания. Результаты оказались ошеломляющими – даже русская печь традиционной конструкции показала кпд, равный 68%,то есть сопоставимый с кпд современной твердо-топливной ТЭЦ. А в русской печи с нижним прогревом эффективность использования топлива достигает 80%! »

Кпд русской печи на дровах — Портал о стройке

Содержание статьи:

Печное отопление переживает второе рождение. Лучшими в рейтинге отопительного оборудования считаются печи длительного горения. Их принципиальные преимущества – эффективность, экономичность, способность вырабатывать больше тепла и дольше его сохранять. Одним из главных достоинств такой печи является возможность изготовить ее собственными руками. Для этого достаточно владеть начальными навыками слесаря и сварщика.

Содержание статьи:

В чем выгода автономных тепло генераторов длительного горения

Почему автономные печи выгоднее централизованного отопления? Дело в том, что мощные промышленные отопительные котлы со 100% КПД теряют до 30% тепла при прохождении по магистральным и распределительным трубопроводам. Автономное отопление работает без теплопотерь, а его производительность определяется коэффициентом полезного действия используемого для обогрева котла. Самодельные печи могут быть неказистыми на вид, но иметь КПД более 90%. Топить их можно дровами, углем и отходами.

котел на дровах

Эффективный и экономичный пиролизный котел на дровах в течение длительного времени сохраняет тепло

Что такое пиролиз и сублимация

Высокий КПД и неразборчивость в топливе достигается за счет пиролиза – термохимического разложения твердых веществ. При этом образуются легко сгорающие компоненты. Пиролизные процессы могут проходить в разделенном пространстве, и такая конструкция называется пиролизной. Если процесс происходит в медленно тлеющем слое, то это печка длительного горения на тлении. Выделение летучих компонентов называется сублимацией.

Как протекает пиролиз

Процесс пиролиза проходит четыре стадии:

  1. Сушка – из дров удаляется лишняя влага. Выполняется в процессе подготовки или в топке за счет ее тепла.
  2. Пиролиз – сублимация летучих компонентов, разложение тяжелых составляющих – смол и битумов до летучих. Топливная масса начинает карбонизироваться, то есть обугливаться.
  3. Горение пиролизных газов при достижении точки вспышки под воздействием высокой температуры и свободного кислорода. Горение карбона начинается при повышении температуры выше 600 градусов.
  4. После сгорания летучих компонентов и основной массы карбона начинаются восстановительные реакции – выделение угарного газа, свободного водорода и кислорода.

Чтобы КПД был высоким, при конструировании оборудования необходимо добиться, чтобы восстановительные газы задерживались в горячей зоне и туда же был обеспечен доступ подогретого свежего воздуха. При быстром остывании энергия, затраченная на восстановление, вылетит в трубу. Не следует забывать, что угарный газ ядовит.

Примечание: одно из главных преимуществ печи медленного горения – в простоте эксплуатации. Раз или два в сутки в нее загружают дрова, раз или два в неделю выгребают золу.

Твердотопливная печка буржуйка

За пределами городов самыми доступными являются дрова, поэтому самая востребованная печь долгого горения – дровяная. Топят ее не только дровами из кряжа, но и бросовой древесиной – стружками, опилками, отходами ДВП и ДСП, мелковеточным хворостом, соломой и т.п. Систем отопления на дровах и древесных отходах множество. Рассмотрим наиболее эффективные, КПД которых более 70%.

буржуйка

Простейшую буржуйку можно изготовить своими руками

Буржуйка – экономная печка, появившаяся в России после революции, во времена военного коммунизма, когда многим приходилось терпеть лишения. Гениальность буржуйки в том, что она мгновенно прогревается, а также в простоте ее устройства, прообразом которого стала русская печь. Верхняя дверца – для закладки дров, нижняя – для регулирования горения путем подачи воздуха через приоткрытую дверцу.

Задача буржуйки: сохранить тепло хотя бы в одной комнате при минимальных затратах. При использовании угля убирается колосниковая решетка, а воздух из поддувала направляется в топку. Важно не набивать ее битком – объем закладки должен быть не более четверти от ее объема. Камерой дожига служит длинная горизонтальная или немного наклонная часть дымохода. Выполненная из металла, она сохраняет тепло в помещении.

Важно! Буржуйка может работать на всех видах твердого топлива, кроме опилок. Изготавливается в виде короба из листовой стали или круглой из бочки. Диаметр дымохода – 85 – 150 мм.

буржуйка

Такая буржуйка не только согреет, но и украсит интерьер

При топке любая буржуйка раскаляется докрасна, поэтому ее верхняя поверхность может использоваться как варочная. По бокам должен устанавливаться экран на расстоянии 40-60 мм от печи. Он защищает помещение от ИК-лучей и поддерживает температуру на оптимальном уровне.

На базе буржуйки можно сделать самодельный котел длительного горения на дровах. Для этого вместо экрана устанавливается П-образная металлическая водогрейка. Расстояние между телом печи и котлом должно быть такое же, как и отступ экрана.

Отопительные котлы на базе буржуйки

Для обогрева многокомнатного дома понадобится проточный водогрейный контур с твердотопливным котлом длительного горения. Такая система может быть обустроена двумя способами. За основу берется принцип, заложенный в буржуйке.

Первый способ или котел №1

Естественный вихрь заменяется принудительным наддувом, а пиролиз делится на две стадии в пространстве: пиролизную камеру, форсунку (сопло), формирующую поток пиролизных газов, и камеру сжигания. Сопло делается для того, чтобы не было паразитных завихрений за массой топлива. Для полного обеспечения контроля над процессом необходим сквозной продув.

Особенности прямоточных и тепло аккумулирующих пиролизных котлов:

  • Температура в камере сгорания – параметр, необходимый для контроля над процессом.
  • Оптимизация тепловыделения прямо пропорциональна интенсивности наддува.
  • Нечувствительность системы к температуре стенок камеры сгорания, поэтому водогрейка может встраиваться технически удобным способом.
  • Догрузка возможна на любой стадии и в любом допустимом количестве.

 

Примечание: на скорость пиролиза и состав газов влияет сорт топлива. Учет этих факторов производится регулированием противодавления на выходе при помощи дросселирования дымохода. Регуляторы промышленных твердотопливных котлов снабжаются отметками, указывающими рекомендуемый вид топлива.

КПД прямоточных котлов может быть выше 90%. Для их эксплуатации требуется электропитание. При отключении для дальнейшего запуска системы необходимо выгребать спекшуюся массу и делать новую закладку в топку.

колы

В паролизных твердотопливных котлах используются разные виды топлива

Второй способ или котел №2

Пиролизный котел с водогрейкой, не требующий электричества и автоматики, работает по принципу противодействия двух законов квадрата-куба. Имеется в виду закладка топлива и футеровка из шамотного кирпича.
Алгоритм работы кирпичной печи:

  1. В начале интенсивность пиролизного процесса обеспечивается сублимацией самых легких летучих. «Первый жар» идет по дымооборотам, поглощаясь футеровкой.
  2. На стационарной стадии футеровка служит тепловым буфером: при избыточном пиролизном тепле она его поглощает, при остывании отдает.
  3. По завершении карбонизации топлива происходит постепенная отдача тепла футеровкой, не дающая снизиться температуре ниже критической точки.

Загрузка дров или угля в котел с тепловым буфером производится постепенно. Резкие колебания температуры ей противопоказаны. Если используется слишком вялое топливо, она может заглохнуть. При слишком горючем есть риск аварийной ситуации. Если не подавляется первый жар, КПД не превысит 76-78%, так как мгновенная теплоотдача футеровкой наружу исключается.

Английский камин

О притягательности огня слагают легенды, его декоративно-эстетическая функция имеет огромное значение для человека. Может ли обычный человек соорудить в своем доме печь-камин длительного горения, чтобы наслаждаться не только теплом, но и красотой огня? Главное в таких устройствах – не теплоотдача и КПД, а возможность созерцать огонь в течение дня.

камин

Камин в английском стиле, выполненный собственными руками, украсит ваш интерьер

Такие конструкции есть, и придумали их англичане. У классического английского камина имеется дымовой зуб, напоминающий порожек в русской печке, формирующий циркуляцию дымовых газов, не пускающую свежий воздух вверх, направляющую его в закладку, как это происходит в буржуйке.

Из-за большого устья КПД камина небольшой – не более 50%, даже если в дымоходе имеются дымообороты. Тление и выделение тепла с вечера до утра происходит только при использовании корнуоллского угля или подобного ему коксующегося. Говорят, что в старину английские лорды топили камины корневищами сосен, растущих на прибрежных скалах.

Примером еще одного «долгого» камина является обычная голландка. Поддувало перед растопкой закрывается, дрова загружаются на четверть топки, ее дверца остается открытой настежь. Основная часть тепла улетает в трубу, но декоративный эффект обеспечен.

Простейшая печка своими руками

Твердотопливные котлы длительного горения, о которых говорилось выше, сделать своими руками по схеме сложно. Приведенные ниже чертежи помогут мастеру-самодельщику соорудить простейшее отопительное устройство самостоятельно. Мощность оборудования – 35 кВт, КПД – до 85%, длительность горения – 12 часов. В качестве топлива используется уголь или топливные пеллеты. Загрузка дровами снижает КПД до 75%, продолжительность горения снижается до 8-10 часов.

конструкция печи

Чертеж конструкции печи поможет изготовить ее своими руками

Слобожанка – эффективная недорогая печная конструкция

Слобожанка – продукт народного творчества, созданный на Слобожанщине. По своей эффективности она лучше изделий, придуманных советскими отраслевыми НИИ.

Схема и возможность усовершенствования конструкции

Слобожанка – полноценная чудо-печь на дровах с варочной поверхностью. Воздух к тлеющей закладке подается сбоку по U-образной траектории: вниз по Г-образному воздуховоду и далее через перфорированный кожух. Доступ обеспечивается во все слои, что способствует более активному пиролизу, поэтому Слобожанка хорошо работает на угле и пеллетах. Это экономное устройство с КПД более 80%.

Мощность оборудования можно увеличить путем усложнения его конструкции: растяжения внутреннего перфорированного кожуха на всю окружность. Для обустройства поддувала с дросселем делается третий узкий кожух для охвата воздухозаборников снаружи.

печка

Вертикальная Слобожанка выполнена на основе бочки

Слобожанка с шляпкой-грибком

У традиционной слобожанки есть недостатки:

  • Она не приемлет жирного и смолистого топлива. Бытовой мусор, отходы ДСП и ДВП образуют твердый нагар на краях отверстий внутреннего кожуха и перфорированном кожухе воздуховода.
  • Требуется осторожная дозаправка недотлевшей закладки, так как возле перфорации кожуха должен оставаться свободным хотя бы небольшой тлеющий участок. Если этого не предусмотреть, после догорания закладки печка остынет.

Конструкция с центральным коническим перфорированным воздуховодом с шляпкой-грибком – разработка одного из советских п/я. Создана на основе слобожанки. Конус свободно устанавливался в выгрузочный люк топки и вынимался для прочистки.

Края шляпки отбрасывали топливо к краям, под ней образовывалось тлеющее кольцо, необходимое для раскочегаривания печки. Догрузка могла производиться в любом количестве и в любое время. За счет краев шляпы воздух направлялся в зону тления, что обеспечивало всеядность конструкции.

Недостатком «слобожанки с грибком» было то, что при сжигании бытового мусора или сырой сосны требовалось проверять нагар. Конус мог прикипеть намертво. Вынуть его, не исковеркав, в этом случае было сложно.

Видео: печь Слобожанка верхнего горения

Бытовые печи медленного горения – перспективное направление в теплотехнике. Сочетание с альтернативными энергетическими ресурсами и промышленными технологиями безотходного производства поможет предотвратить экологическую катастрофу. При внешней простоте конструкции процессы в них сложны и до конца не проработаны. У таких печей есть большой потенциал. Их разработка и создание – благодатная ниша для творчества талантливых самодельщиков.

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:



Source: teploguru.ru

Читайте также

Преимущества русской печи перед камином

Недавно мы уже рассказывали о способах отопления в дачном доме. В этом материале попытаемся обобщить опыт многих мастеров и застройщиков в строительстве русских печей и каминов различного образца.
Во-первых, нужно разделять два типа русских печей: классическая и современная «русская печь». Последняя помещена в кавычки, так как никакого отношения к классической русской печи, кроме названия, не имеет, и представляет собой закрытый камин. Печи часто облицовывают плиткой в декоративных целях. Как выбрать кирпич для печи, мы рассказывали недавно.

Как работает и из чего состоит русская печь

В нормальной русской печи существует 2 типа прогрева: 1- это прямоток для приготовления пищи летом и 2- через полноценный дымоход, когда дымовые газы проходят по каналам внутри печи, тем самым ее нагревая, режимы регулируются заслонкой. Количество и типы каналов зависят от мастерства печника, и их расположение напрямую влияет на эксплуатационные характеристики печи и ее КПД.
Размеры русской печи составляют минимум 1.5х2 м. Кроме того, в старину практически всегда к печи пристраивали дополнительную печь — подтопок (русская печь духовка, куда чугунки обычно ставят), как раз таки для быстрого обогрева помещения, или для готовки и обогрева в осенне-весенний период, когда не требуется много тепла.

КПД русской печи и каминов

Понятие «русская печь» — довольно размытое. Печи клали так, как печника научил печник-предшественник. Соответственно типов кладки было множество, и говорить об эффективности работы правильнее для каждой кладки отдельно. И если русская печь плохо прогревается и быстро остывает – следует говорить о плохом печнике и неудачной конструкции конкретной печи, а не недостатке русских печей как класса. Поэтому русские печи своими руками складывать не принято — нужен печник с опытом.


Тем не менее, некоторые обобщенные данные по КПД традиционных русских печей мы можем привести.
Так, среднее КПД открытого камина составляет 7-12 %, русской печи – 15-20 %. Есть и еще более эффективные конструкции печей – например, печь голландка, которая имеет коэффициент полезного действия 15-20%, или  печь шведка с кпд 35-45 %.

Преимущества русской печи перед камином

Расскажем об эксплуатационных свойствах русских печей.
Посчастливилось застать настоящую русскую печь в доме родителей отца. Мнение, что русские печи высасывают теплый воздух из дома, я считаю ошибочным — это не о массивной русской печи с ее системой колодцев, а как раз о камине, где основное тепло дает открытый огонь, а не кирпичная кладка.
Высасывает воздух из дома любая печь — если в доме герметично заткнуть все щели, то в печи пропадет тяга и огонь погаснет без притока воздуха. Насчет «требует много дров» — это лишь в том случае, когда дом выстужен напрочь, и хозяева начинают топить печь только тогда, когда она начинает покрываться инеем.
Сама суть русской печи в том, что весь крестьянский быт теплился вокруг нее, и вся жизнь в деревенском доме связана была только с ней. Все помнят выражение «Плясать от печки», но мало кто понимает значение этих слов. Вокруг печки строился дом, чтобы по нему равномерно расходилось тепло, и уборку в доме всегда начинали с чистки печи, а уж потом намывали всё вокруг…

В крестьянском доме печь топилась строго по режиму — одновременно с приготовлением пищи, помывкой детей и постирушками. В доме взрослые не мылись — для этого существовала баня. Печь топилась ежесуточно, а для поддержания тепла требуется значительно меньше дров, чем для прогревания полностью выстуженного дома. Русская печь подразумевает определенный уклад жизни, и когда этот уклад меняется — надобность в такой печи отпадает, ибо готовить можно на газовой или электрической плите, воду греть в бойлере, а обогревать дом с помощью современного компактного котла. Единственное место, где дровяная печь пока ещё твёрдо держит позиции — это русская баня. И задача банной печи — быстро нагнать необходимую температуру. Понятно, что и конструкция печи будет под стать этой задаче.

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:

 

по устью

по вьюшке

8 кг дров

h= 0,72

h= 0,71

16 кг дров

h= 0,77

h= 0,72

24 кг дров

h= 0,72

h= 0,70

 

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

Как увеличить КПД печи на дровах?

Твердотопливная печь является традиционным устройством для обогрева загородного или частного дома, а также гаража или дачи. Каждый владелец печи стремится сделать отопление в своем доме максимально экономичным. Однако на это влияет не только цена используемого топлива, но и конструкция печи и ее эффективность.

Чтобы понять, насколько эффективна ваша печь и можно ли сократить расход топлива при той же мощности, необходимо определить коэффициент полезного действия.

Как и в каких случаях можно увеличить КПД дровяной печи? Ответы на эти вопросы вы найдете в нашей статье.

Содержание:

  1. Что такое КПД печи?
  2. Особенности металлической печи
  3. Способы увеличения КПД металлической печи
  4. Как повысить теплоотдачу печи обычной конструкции?

Что такое КПД печи?

Коэффициентом полезного действия является показатель, который получают путем расчета соотношения количества затраченного топлива и выделенного тепла. Чаще всего измерение выполняют в процентном соотношении. Чем выше КПД, тем больше тепла она выделяет при определенном расходе дров. В странах Европы данный показатель называют эффективностью печи.

отопительная печь для дома Теплодар T-80Металлическая печь в доме занимает намного меньше места, но её установка предполагает свои особенности и нюансы. Для таких печей нужно оборудовать специальное место.

Печи изготавливаются из прочного чугуна или специализированной профилированной стали. Толщина стенок начинается от 2 мм и может достигать 8 мм. Обычно корпус таких печей имеет несколько слоёв — стальные стенки, изолирующий материал, кожух-конвектор. При таком устройстве корпуса печного оборудования жильцы надежно защищены от ожогов и тепловых ударов, а риск возникновения пожара будет минимальным.

Преимущества металлических печей:

  • Такие печи имеют более красивый дизайн, чем, например, кирпичные и эстетичный вид, благодаря чему не только обогревает помещение, но и служат украшением интерьера.
  • Длительность службы таких печей. Оборудование не нужно перекладывать или переделывать со временем, как кирпичную печь.
  • Довольно недорогая стоимость.
  • Металлические печи быстро нагреваются и начинают отдавать тепло, благодаря чему в помещении создается комфортная температура.

ТОП-модель 200 со стальной дверцейВ настоящее время мастера используют разные варианты увеличения мощности при создании печей. Используются новые схемы и проекты конструкций.

Рассмотрим несколько эффективных и несложных вариантов, благодаря которым можно увеличить количество выделяемого тепла без дополнительных затрат на топливо.

Для того чтобы повысить КПД металлической печи, существуют несколько распространённых способов:

  1. Первым делом для печи без кожуха-конвектора можно установить боковые экраны. Для этого необходимо приобрести листы металла и прикрепить их к корпусу печи с помощью болтов или саморезов. Толщина железа не важна, так как железо является хорошим проводником тепла. Такие экраны должны находиться на расстоянии 5-6 см от металлической печи.

Благодаря данной конструкции полностью изменяется принцип распространения и передачи тепла. Теперь тепловая энергия, вырабатываемая с помощью печи, будет передаваться за счёт конвекции, а не благодаря излучению, как это происходило ранее. В промежутке между печью и железом будет образовываться тёплый воздух и циркулировать тепло в помещении. Благодаря такому приёму в разы увеличивается скорость прогрева помещения, а также происходит заметная экономия топливных ресурсов.

  1. Одним из несложных и эффективных способов увеличения тепла в доме также является монтаж металлической вытяжки над печью. Таким образом, тепло будет подниматься вверх и переходить в вытяжку, а далее с помощью трубы подаваться в дальний угол комнаты. За счет этого будет быстрее происходить нагрев зоны, в который тепло поступает меньше всего и помещение будет нагрето значительно быстрее. Благодаря такому простому изобретению тепло не будет уходить через потолок над печкой.
  2. Третьим вариантом, увеличивающим КПД металлической печи, является изменение конструкции дымохода печи. Дымоход является неотъемлемой и необходимой частью отопительной системы печи. Именно на этом промежутке возникает множество проблем с нормальным функционированием печи, а также происходит значительная потеря тепла. В стандартном варианте металлической печи труба является прямой, и дымовые массы, попадая в такую конструкцию, сразу же выходят на улицу. Для того чтобы повысить теплоотдачу традиционной трубе можно добавить пару колен. Например, можно создать пару отводов по 90 градусов и сделать формат трубы в форме английской буквы S. Дым будет проходить медленнее, труба будет нагреваться, что будет обеспечивать дополнительную теплоотдачу.

Как повысить теплоотдачу печи обычной конструкции?

ТОП-модель 140 с чугунной дверцейРассмотрим отдельный вариант усовершенствования, который служит непосредственным ответом на вопрос: «Как увеличить КПД печи на дровах?».

Особенности конструкции печи приводят к быстрому прогоранию дров. Поэтому, чтобы не допустить охлаждения по причине полного сгорания топлива, приходится постоянно добавлять дрова в топку.

Для экономии ресурсов рекомендуют использовать для отопления короткие дрова. Для этого необходимо немного сталиварного мастерства. Нужно подготовить сухой герметичный цилиндр высотой 40 см. Цилиндр изготавливается заранее, его необходимо сварить из стали. Данное изделие будет служить кассетой и заполняется длинными дровами, он устанавливается в конфорочное отделение верхней плиты, если у вас печь буржуйка. После его монтажа конструкцию необходимо крепко закрепить с помощью упорного фланца.

Когда будете заполнять кассету дровами не нужно забивать их под завязку. При их опрокидывании должно быть выполнено свободное перемещение. Перед использованием данной конструкции нужно разжечь печь и подождать, когда будет достаточно углей. Дрова, которые находились в цилиндре, начнут гореть. Основным преимуществом в данной конструкции является то, что при таком типе сгорания будет гореть только часть дров, оставшиеся дрова будут просушиваться и дожидаться своей очереди. Через некоторое время под своей тяжестью они будут перемещаться в топку, где уже постепенно перегорает предыдущий слой дров.

Цилиндр в это время будет нагреваться и отдавать своё тепло окружающей среде, за счёт чего будет повышаться температура в помещении.

Самым простым и незамысловатым, «народным» способом увеличения теплоотдачи металлической печи является установка сверху на печь ведёр с различными веществами, такими как вода или песок. При нагреве они будут передавать тепло окружающей среде.

Помимо всех вариантов и советов по увеличению коэффициента тепла, важным также является правильная эксплуатация печи. Как все мы знаем, при долгосрочном использовании внутри печи и в дымоходе накапливается зола, что может привести к тому, что со временем помещение будет хуже нагреваться. Поэтому необходимо своевременно соблюдать правила чистки печи. Очищать её от сажи и налёта, прочищать трубу, в которой нередко могут образовываться различные засоры. Обязательно необходимо проводить ежегодный осмотр печи.

Все вышеперечисленные методы и усовершенствования помогут значительно уменьшить расход топливных ресурсов, а также продлить горение топлива и увеличить количество выделяемого тепла.


Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о