Как повысить КПД печи на дровах: режимы горения, особенности топки
Отопление на дровах — тяжелый труд. Дрова необходимо заготовить, высушить, принести — все это занимает время и требует сил. Поэтому рачительный хозяин всегда старается использовать энергию каждого полена максимально.
Как повысить КПД
Проектируя или видоизменяя систему дровяного отопления дома, следует помнить основное правило — все элементы должны быть соразмерны, оптимальны и составлять гармоничную систему. Огромный топливник при небольшом теплосъеме снизит уровень КПД, и наоборот, излишний теплосъем приведет к проблемам в эксплуатации.
Понятие «коэффициент полезного действия» означает, сколько выделяемой при горении энергии передается в виде тепла в отапливаемое помещение. На эту характеристику оказывает влияние ряд факторов:
- Исправность и чистота печки.
- Вид сжигаемого топлива.
- Режим сжигаемого топлива.
- Способ теплопередачи.
- Эффективность теплосьема.
- Наличие дополнительных приставок к топливу.
Исправность печки
Значительное снижение эффективности печи происходит при неправильном ее использовании. Существуют различные способы сжигания дров, и если топить неправильно, тепловая энергия будет теряться.
Отложившаяся на стенках теплообменника сажа является отличным теплоизолятором. Чтобы повысить КПД печи, нужно периодически, раз в 2 месяца, чистить все важные части от сажи.
Правильное топливо для печи
Известно, что различные породы древесины дают разное количество тепла. Повысить КПД печки можно, применяя правильное топливо. Большей теплотворной способностью обладают твердые сорта древесины — дуб, акация, ясень.
Кроме плотности, важной характеристикой является влажность дров.
Дрова с влажностью 15% считаются оптимальными, но таких показателей можно добиться либо используя сушильную камеру, либо естественной сушкой под навесом на протяжении 2-3 лет в проветриваемых штабелях.
Оптимальные режимы горения
Режим сжигания топлива также важен. Эффективно сжигать топливо можно по-разному:
Пиролизный режим
При сжигании топлива в пиролизном режиме, КПД печи возрастает за счет долгого времени горения. Топливник разделяется на две камеры — камера тлеющего горения, где в медленном режиме дрова разлагаются на пиролизные горючие газы, и камера дожига газов. Технически это выглядит так:
Таким образом достигается полное сгорание дров. КПД установок на пиролизном горении может достигать 85 — 90 %.
Минусы такого способа сгорания дров:
Преимущества такого способа сгорания:
Форсированное сгорание
Быстрое сгорание дров в топливнике с достаточным количеством воздуха будет оптимальным только при наличии крупного теплообменника, который может быстро запасти и удержать большое количество тепла. Идеально в этом случае использование в качестве теплоносителя воду, и большой утепленный бак в роли теплоаккумулятора.
Чтобы сжечь большое количество топлива в оптимальном режиме, потребуется зольная камера и колосниковая решетка. Организовать их можно в любой уже существующей топке из двух пластин металла или кирпичей. Устройство зольника в уже готовой топке уменьшит объем, но добавит КПД сжигания.
Как это работает:
Особенности применения:
- Печь с колосниковой решеткой можно превратить в подовую, закрыв колосник листом металла.
- Обеспечить хороший теплосъем могут каналы из кирпича или массивная колпаковая конструкция. Неправильное соотношение мощной топки и небольшого теплообменника приведут к «выдуванию» значительного количества тепла на улицу.
- Нельзя применять такой режим при плохой тяге — это приведет к дымлению внутрь помещения.
- Не каждая топка может выдержать жар сгораемых сухих дров. Простой красный кирпич или тонкий металл могут прогореть или выкрошиться. По возможности, применяйте такой режим в футерованых шамотным кирпичом топках.
Постепенное сгорание топлива
Быстрого режима с послойным горением дров можно достичь, используя специальные системы подачи воздуха. Это решение реализовано в котлах длительного горения «Стропува», но вполне подойдут для переоборудования простые топки.
В топку вставляется один или несколько воздуховодов из труб. Их назначение — подать воздух к месту сгорания. Воздуховоды идут от дверцы к верху топливника. На вертикальных участках воздуховодов нарезаются щелевые отверстия. Топка работает так:
Преимущество у такого способа сгорания только одно — длительный период автономной работы. Повышение КПД достигается благодаря режиму постепенного горения, даже небольшой теплообменник способен уловить тепло и передать его в комнату.
Этот способ отлично подойдет для модернизации буржуек и котлов на дровах, но для кирпичных печей не подойдет.
Преимуществом также будет простота переоборудования уже существующих топливников — любой человек моет спроектировать и изготовить воздуховоды и уплотнительную пластину из труб и листового металла.
Минусы этого способа сжигания дров:
- Сложность загрузки дров.
- Сложность растопки.
- Сложность контроля интенсивности пламени — открыть и «глянуть» не получится. Придется использовать косвенные методы — градусник в теплообменнике.
- Невозможность «подбросить» дровишек.
Оптимизация теплосъема
Поднять КПД системы отопления можно, сняв большое количество тепла и передав его в помещение. Сделать это можно двумя способами:
Открытым пламенем традиционно отапливались очаги в Европе. Модный камин имеет низкий КПД, но он использует только инфракрасное излучение. Свет горящего пламени в обычных печках идет на нагрев стенок топливника.
В большинстве случаев нагрев топливника не несет пользы. Использовать часть тепла, излучаемого при ярком горении, можно при прозрачной дверце большой топки. Использовать простое стекло не получится — оно может лопнуть.
В дверцы вставляется жаропрочное стекло.
Эффективными показали себя печки калориферного типа. Зимний дворец, Эрмитаж, Арсенал отапливались печами Уттермарка. Сгорающее топливо нагревало трубы, в которых двигался воздух. Такое отопление позволяло получить фантастические результаты по скорости и эффективности.
Обратите внимание
Проложив в топке сухотрубы, можно быстро прогреть помещение сухим теплым воздухом. В жилых помещениях можно использовать принудительный наддув, приток из улицы и увлажнение. Так можно получить возможность регулировать не только температуру, но и влажность, а также количество углекислого газа.
Минус — сложность реализации в готовых кирпичных печах.
Строим печь с высоким КПД
Рассмотрим примеры постройки печей с нуля, в которых блестяще выполнен подход к повышению КПД.
Кирпичная колпаковая печь Кузнецова
Повышение КПД этой печи осуществляется полным и жарким сгоранием топлива, вторичным сжиганием пиролизных газов, свободным движением газов, большой площади теплообмена. Большая масса кирпичей отлично накапливает и сохраняет тепло. Колпаковая конструкция в народе называется «жадной» — температура выходящих газов ниже, чем у обычных канальных печей.
Чтобы построить такую печь, нужно следовать следующим шагам:
Печь «Булерьян» — лидер по КПД среди металлических печей
Металлическая печь длительного горения «Булерьян». Высокий КПД этой печи обеспечивается пиролизным режимом горения, топка этой печи состоит из сухотруб. Температура выходящих из воздушных нагревателей газов не превышает 150 — 200 градусов, воздух не пережигается и не сохнет. Если Булерьян топить неправильно, в жарком режиме, его КПД можно сравнить с любой буржуйкой.
Для постройки Булерьяна нам потребуются навыки металлообработки, умение делать герметичные сварные швы. Соответственно, потребуется сварочный аппарат (лучше полуавтомат MIG), углошлифовальная машинка, слесарный и измерительный инструмент. Для сгибания труб потребуется трубогиб, но его можно заменить большим рычагом.
- Материалы для печи найти не сложно — нужно 10 — 14 отрезков труб для каркаса, листовой металл, заготовки для дверцы и петель.
- Первым делом сваривается каркас из согнутых по шаблону труб. Получается своеобразная «грудная клетка», промежутки между «ребрами» нужно герметично заварить.
- Внутрь получившегося каркаса устанавливается полка вторичной камеры. Ее вымеряем при помощи картонного шаблона, изгибаем и привариваем. После привариваем последние ребра, прокладываются трубки вторичного воздуха.
- Глушим торцы получившегося цилиндра, из камеры дожига выводим дымоход, в переднем торце привариваем круглую дверцу. Уплотняем стык дверцы замком, заполненным асбестовым шнуром.
- Приделываем шиберы-регуляторы на дымоходе и заборнике воздуха.
- Печь готова к установке. При подключении важно помнить, что дымоход может сильно нагреваться. Медленная топка может привести к образованию конденсата, поэтому лучше применять гильзованный дымоход из нержавейки.
Печь «Булерьян» — яркий представитель калориферных печей длительного горения без теплоаккумулятора, с быстрой передачей тепла в воздух. Топить ее нужно в пиролизном режиме, с минимальной подачей воздуха.
Экспериментальные народные методы повышения КПД
Существует информация, что КПД печи можно повысить, если в зону горения топлива подавать разогретый пар. Горение воды — явление спорное, вызывает удивление. Пользователи систем сжигания воды утверждают, что отдача тепла повышается на 20%. Природа явления такова: вода подается через топку в зону сгорания топлива.
Повысить КПД печи на дровах можно, изготовив приставку-топливник ракетного типа. Горение в такой топке происходит внизу, дрова установлены горизонтально и опускаются под своим весом в зону горения. Горение яркое, и возникает благодаря тяге. Пользователи таких топок заявляют о экономии дров и большом времени самостоятельного горения.
Дополнительные факторы улучшения отопления в доме
Улучшить отопление дома можно не только доработкой топки и теплосъема. Снизив теплопотери здания, можно добиться более значимых результатов. Установить качественные окна, утеплить перекрытия и стены, поставить систему рециркуляции и рекуперации воздуха порой дешевле, чем переделывать систему отопления.
При усовершенствовании отопления стоит использовать только испытанные способы улучшения сгорания топлива. При этом лучше подсчитать экономию и затраченные на переоборудование средства.
Печи с высоким КПД – Сайт печника
Наверное, только ленивый, в нашем сообществе традиционного отопления, не писал и не рассуждал о печах с КПД (коэффициентом полезного действия) больше 100 процентов.
А некоторые идут даже дальше и имеют собственные разработки и действующие модели (!) с многократным превышением пределов, установленных законами природы.
Давайте вместе порассуждаем о том, насколько вообще актуальна эта проблема для обычного потребителя и нет ли тут преувеличения значимости этого вопроса и, возможно, его стоит оставить на совести “гениев маркетинга”? Но давайте по порядку…
Скорее всего, первоначально смуту внесли производители разномастных металлических печей (печей длительного горения), потому как конкуренция в их среде намного сильнее чем у строителей печей из кирпича и им приходится бороться за кошелек потребителя, используя самые разнообразные ухищрения и невероятные доводы. Но металлические печи – это отдельная, специфическая тема, и ее в данном контексте касаться не будем.
Я настоятельно советую отнестись внимательно и серьезно к данному материалу и описанным в нем явлениям, так как непонимание этих вещей грозит серьезными последствиями.
Итак, почему мифы о сверх КПД печей как металлических, так и кирпичных очень распространены? Скорее всего потому, что они взросли на благодатной почве: дефицит информации. Люди часто не знают о печах даже простейших вещей, например, как правильно топить печь, как ее обслуживать.
Естественно более сложные вопросы о том какую печь выбрать, по каким параметрам – вообще “Терра Инкогнита” и интернет тут часто не помощник, а скорее источник колоссального количества дезинформации. Но… что имеем, то имеем.
Вернемся, пожалуй, к КПД.
Как известно из школьного курса, это безразмерная величина, ее максимальное значение принято считать равным единице, а в процентах соответственно 100. Это очень важный параметр для многих технических устройств, и на мой, очень субъективный взгляд, этот параметр является весьма второстепенным для кирпичных печей.
Но оговорюсь – для потребителя. Печник должен хорошо разбираться в сути вопроса.
“Как так, второстепенный вопрос?” – спросите вы, “Как же так, по каким тогда параметрам оценивать эффективность печи?” – продолжите вы и будете совершенно правы. Забегая вперед, заметим, что у печи множество параметров, которые для вас, как для потребителя будут наиболее важны.
Например, это способность аккумулировать тепло, эргономичность, эстетический вид, длительность межремонтного цикла, наконец – безопасность печи и многое другое. Да, многие параметры печи напрямую связаны с ее КПД, например ее экономичность.
Однако абстрактные цифры не дадут вам никакого представления о том насколько печь экономична, тут остается только довериться объяснениям и обещаниям печника. Либо приобрести печь заводского изготовления (например сборную) где производитель уже рассчитал КПД и другие параметры. И опять таки – это если вы доверяете этому производителю… Вернемся же к значимости вопроса.
Важно
Приведу пример, у известного и уважаемого в наших кругах автора современных книг и исследований о печных процессах, доктора наук – Хошева Юрия Михайловича, есть недавно изданная книга “Дровяные печи. Процессы и явления”.
В книге, на мой взгляд, досконально и с учетом современных реалий описаны процессы сопровождающие горение дров, физические и химические явления, проанализированы вопросы эффективности и конструкции бытовых печей. При этом в книге, согласно оглавления 389 страниц, а вопросу КПД посвящено лишь 4 страницы. Вот и делайте выводы о значимости вопроса.
Хорошо, мы уже достаточно порассуждали о том, что показатель КПД сам по себе не так и важен для печи, а подчас, будучи неизвестно кем и как рассчитан вообще является рекламной уловкой и не больше. Казалось бы, ладно, ну пусть кто-то придумывает цифры, они нам жить не мешают.
Но все же, опасность есть и она подстерегает доверчивых мастеров, а так же желающих построить печь самостоятельно. Если предположить, что все уходящие в атмосферу дымовые газы это тепловые потери с которыми надо бороться, то в качестве простого и очевидного решения представляется увеличение площади тепловоспринимающих поверхностей внутри печи.
Такая информация есть, есть мастера которые преподносят как свое ноу хау высокоэффективные печи со множеством каналов, большие и массивные печи с маленьким топливником, многоэтажные печи с топливником только на первом этаже – вариантов много. И вот тут кроется очень нехороший момент.
Упрощенно и укрупненно, печь можно рассмотреть как систему, как устройство, состоящее из трех основных агрегатов:
– топливник: в нем происходит сжигание дров, сложные физико-химические процессы преобразования топлива в тепловую энергию, генерация горячих дымовых газов;
– конвективная система: система каналов, полостей и объемов в которой движутся дымовые газы и отдают часть своей тепловой энергии стенкам и иным тепловоспринимающим элементам печи;
– дымоход: финальный и, как правило, вертикальный участок для утилизации отработанных дымов газов.
Между прочим, рассматривая устройство печи в таком ракурсе, напрашивается забавная аналогия с человеческим организмом, где топливо это пища, топливник это желудок, конвективная система это тонкий и толстый кишечник ну и дымоход – прямая… В общем понимаете, с аналогиями можно далеко зайти, поэтому возвращаемся на серьезный лад. Так вот, для нормальной работы печи и дымохода критично важно, что бы отходящие дымовые газы были определенной температуры. Во-первых, температура в дымовой трубе создает эффект тяги и большинство печей просто не будут функционировать без устойчивой тяги, во-вторых, температура ниже определенной в дымоходе, может вызвать эффект образования конденсата. Печной конденсат отнюдь не безобиден, особенно, если он систематически образовывается в кирпичной трубе. Однако и сэндвич дымоход из нержавеющей стали – не панацея. Вот несколько фотографий разобранного дымохода с такими проблемами. Это печной конденсат в твердой и полу твердой форме – он опасен! Это не шутки.
К счастью для вас, при помощи этих фото передать запах невозможно. Причина – изначально не верно спроектированная и построенная печь.
Кстати, наверняка с очень высоким КПД, хотите себе такую печь? Итог: полгода “работы” этой печи и последующий ее снос, потому что жить рядом с такой печкой невозможно и вредно для здоровья.
Между прочим, кирпичи, которые пропитались печным конденсатом, никуда для повторного использования не годятся
Совет
И если с максимальной температурой уходящих газов все более-менее известно и ее нормирует действующий Свод Правил 7.13130.2013, то с минимальным значением все сложнее и эти данные не так распространены.
Но получить их так же можно, например вы можете ознакомиться с работой Владимира Викторовича Шевякова “Конденсат в трубе бытовой печи при горении дров”, опубликованной в электронном журнале Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2015. No 6 (18).
Изучив этот и другие источники, можно прийти к выводу, что минимально рекомендуемая температура уходящих дымовых газов должна быть не ниже диапазона 70-100 С, но не выше оговоренного СНИПом.
Это и понятно, так как температура при которой вода переходит в газообразное состояние – 100 С при нормальных условиях, а вода и есть основа и база печного конденсата, соответственно, в газообразном состоянии влага беспрепятственно покидает дымоход и не осаждается на стенках в виде “росы”.
Ситуация серьезно усугубляется, когда владелец печи топит ее сырыми дровами (влажность > 20 %). Таким образом, понятно, что бесконечно повышать КПД кирпичной печи не стоит и гнаться за этим показателем тоже не надо, так как это грозит серьезными последствиями.
Для еще лучшего понимания того, как строются современные теплоемкие печи с действительно высокими показателями коэффициента полезного действия, советую ознакомиться с тремя сериями телепередачи “Все дело в печке”, в сьемках которой я принимал участие в 2017 году:
Первая серия передачи про строительство и обслуживание кирпичных печей. Каждая серия по 25 минут, однако получились достаточно увлекательные истории.
Некоторые комментарии и “информационные” вставки без моего участия, их содержимое со мной не согласовывалось и на мой згляд имеют статус “оригинального исследования”, но не судите журналистов строго, они старались, как могли, а тема печного дела весьма самобытная и не рядовая.
Вторая серия передачи “Все дело в печке” про теплоемкую печь с хлебной камерой:
Третья серия передачи про строительство и небольшой сюжет про чистку и обслуживание кирпичной печи:
Возведение печи с высоким КПД: новые возможности вашей печи
Какие виды печей лучше подходят для отопления помещений? Как возвести печь с наиболее высоким коэффициентом полезного действия (КПД)? Можно ли повысить КПД уже имеющейся печи? Ответы на все эти вопросы можно найти в этой статье.
Все чаще в наших домах, на дачах и загородных усадьбах появляются такие источники тепла, как печи и камины. Многие устанавливают эти агрегаты как элементы декора, большинство же людей пытаются таким образом минимизировать расходы на отопление, не задумываясь о том, сколько же реально денежных средств потрачено на содержание печки.
Сэкономить на отоплении можно, повысив производительность печи или камина. Коэффициент полезного действия (КПД) печи — это соотношение количества эффективно использованного тепла в печи и тепла, полученного при сгорании топлива, выраженное в процентах.
Иными словами, это числовой показатель, характеризующий, насколько эффективно используется энергия, образовавшаяся в результате горения топлива.
Основные виды печей
Отопительные печи обладают наиболее высоким КПД, так как не снабжены дополнительными устройствами, потребляющими тепло.
Отопительно — варочные печи, как самый популярный вид печей, многофункциональны. Плюсом такой печки можно также считать экономию на электроэнергии, тратившуюся на приготовление пищи. При этом достаточно реально добиться повышения их КПД до 80% и выше.
Самым низким уровнем КПД (10–20%) характеризуются камины. Они обеспечивают непродолжительный обогрев помещения, и выполняют, скорее, декоративную функцию. При этом они отличаются большим расходом топливных ресурсов.
Основные требования к печам с высоким КПД:
- При возведении печи с высоким КПД монтирование колосниковой решетки обязательно.
- Соединительные швы должны быть уплотнены, чтобы печь дольше не остывала.
- Отсутствие трещин на местах соединения печи со стеной или на поверхности печи. Оптимальным вариантом считается оштукатуривание внешней части печи или облицовывание ее плиткой.
- Наличие достаточного количества прочистных дверей регулярная чистка печных каналов от сажи и золы.
- Конструкция дымохода должна быть предельно проста без лишних изгибов и коленей.
- Оптимальные параметры топливного отсека.
Читатели считают данные материалы полезными:
- Печь «Шведка» — способ порядовки с колпаковым режимом топки и лежанкой
- Самостоятельное возведение печи голландки по схемам и чертежам
Камины обеспечивают отопление помещений за счет чистой энергии, образованной при горении.
В каминах отсутствуют топочные двери, поэтому для увеличения КПД конструкция топливника делается большей по площади, но не такой глубокой, как у печи. Чтобы тепловая энергия лучше отражалась от поверхности топочного отсека, стенки топки расширяют в сторону комнаты или делают с развалом.
Обратите внимание
Эффективным способом модернизации каминов признается и обеспечение задней и боковых поверхностей топочного отсека двойными стенками с воздушной подушкой.
В настоящее время некоторые российские и зарубежные компании уже разработали принципиально новые конструкции каминов, способных обеспечить уровень КПД около 80%.
Способы увеличения КПД отопительно—варочной печи
Есть несколько способов улучшить показатели теплоотдачи отопительно-варочных печей. Одним из самых эффективных считается установка дополнительных стальных труб в дымоотводном отсеке. Тепло, проходящее через дымоход, нагревает трубы с водой или воздухом, что дает еще несколько источников тепла.
Установка вытяжки над варочной панелью позволит перенаправлять тепло, излучаемое чугунной плитой, в дальние концы комнаты или в соседние помещения. Изменение конструкции поддувала также может повысить коэффициент полезного действия печи.
Для этого в поддувало монтируются труба с заслонкой, что понижает скорость потока теплого воздуха в дымоотводные каналы.
Этот материал отлично дополнят следующие публикации:
- Особенности использования дровяной буржуйки на даче
- Буржуйка длительного горения своими руками: пошаговая инструкция
Значительно увеличить показатель отопительной печи можно, снабдив ее водяным котлом отопления.
Такой котел можно монтировать в уже выстроенную печь или выполнять кладку новой печи с учетом новых изменений конфигурации. Находиться водяной котел может как в топливном отсеке, так и в дымоходе.
Прочитайте так же статью о каминах-печах для отопления на нашем сайте.
https://www.youtube.com/watch?v=NAWT_M_XH-c
Знакомые всем чугунные радиаторы отопления — отличный материал для создания водного котла. Двенадцать радиаторных секций, соединенных между собой, способны отапливать помещение размером до 100 кв. м. Такая производительность наблюдается не у всех новых металлических котлов.
К тому же материал для водяного котла можно получить и бесплатно — сейчас они массово демонтируются в старых домах и сдаются в утиль. Но прежде чем радиаторная батарея будет инсталлирована в печь, ее нужно немного переделать и почистить. Из батареи удаляются все картонные перегородки, вместо них будут использоваться асбестовые шнуры.
Пропитанное в олифе с примесями графита волокно обладает гораздо лучшими жаростойкими показателями. Разобранные секции радиатора нужно обработать 6 процентным раствором соляной кислоты, чтобы снять с них скопившиеся за многие годы грязь и мусор. Собирается радиатор с помощью ниппелей с левосторонней и правосторонней резьбой.
Перед тем как затянуть ниппели до конца, между секциями обматывается асбестовый шнур. Перед эксплуатацией такой самодельный водяной котел нужно проверить на отсутствие щелей и трещин. Монтируется чугунный котел в дымоотводное отделение.
Водяной котел, который инсталлируется в топочное отделение, представляет собой соединение металлических труб толщиной от трех до пяти миллиметров. В идеале поверхность труб должна быть бесшовной.
Если же швы все же присутствуют, требуется еще раз заварить их. Для максимальной эффективности водяной котел устанавливается в топке с зазором между каменной стеной печи и внешней поверхностью котла.
Особенности кладки печи с встроенным водяным котлом
Для начала заливается бетонный фундамент на два ряда кирпичей ниже, чем уровень пола. Сверху фундамента укладывается гидроизоляционный слой рубероида. Затем кладется еще два ряда кирпичей.
В качестве связующего вещества применяется глиняно-песочный раствор, замешанный из расчета один к двум. За день до начала проведения работ и песок и глину следует замочить.
Раствор наносят ровным тонким слоем на поверхность рубероида, и приступают к кладке первого ряда печи.
Важно
Сначала выкладывается зольник (место сброса золы) и монтируется литая дверца. Далее устанавливается колосниковая решетка, разделяющая поддувало и топку. Через несколько рядов кирпичной кладки начинается формирование топочного отделения.
Размеры топки рассчитываются с учетом водяного котла, который будет вмонтирован по всему периметру. Бортик для закрепления котла выкладывается по переднему краю кирпичной кладки, также обязательно учитываются зазоры между каменной кладкой печи и поверхностью котла.
При укладке топки оставляются места, через которые будут подведены трубы для подачи и отвода воды.
Далее выкладываются дымоотводные каналы с обязательными отверстиями для регулярной чистки печи от продуктов горения. Для повышения КПД дымоотводные каналы должны быть вертикальны. Последним этапом кладки печи является возведение дымохода и подключение системы отопления.
Как видно из всего сказанного, эффективность любого типа печи можно повысить. Желательно все эти модификации внедрять на этапе строительства. Но при правильном подходе с помощью профессионалов можно успешно провести реконструкцию уже имеющейся печи и повысить ее коэффициент полезного действия на несколько десятков процентов.
Печь на дровах с высоким КПД: какие возможности появляются?
Из этой статьи вы сможете узнать о том, как повысить кпд печи, какие основные виды данных отопительных агрегатов существуют, возможно ли повысить коэффициент полезного действия у печки, которая находится в вашем частном доме или на даче?
Установка печи в доме, сегодня стала достаточно часто встречающимся явлением.
В первую очередь это связанно с тем, что хозяева домов хотят выполнить одновременно качественное и экономичное отапливание своего загородного дома.
КПД печи, после его повышения, позволяет создать своими руками дровяной камин с высоким уровнем мощности и достаточной продуктивностью, для того чтобы выполнять роль основного источника отопления.
Знакомство с основными видами печей
Самый высокий коэффициент имеют простые дровяные печки, собрать которые при наличии грамотно составленной порядовки можно своими руками. Высокая эффективность данных агрегатов достигается за счёт минимальной комплектации, узкой направленности такого прибора, на исключительно обогрев помещений.
камины, в свою очередь преимущественно служат предметом декора, так как не обладают достаточной мощностью, теплоотдачей, они не подходят для приготовления пищи, не способны вырабатывать и удерживать достаточное количество тепловой энергии. Коэффициент полезного действия данной разновидности в среднем, не превышает 20 процентов.
Пристенная печь с небольшой квадратной топкой и духовым шкафом, находящимся в верхней части
КПД даже небольших моделей, повышается на 10-15 процентов за счёт облицовки керамической плиткой
Какие существуют требования к печам:
- При сборке дровяной печки имеющей высокий КПД своими руками, необходимо уделить особое внимание размещению, строению колосника, который должен обязательно присутствовать в конструкции;
- Для сохранения. Повышения теплоёмкости, уровня нагрева, увеличения времени остывания устройства после топки, все швы и соединения необходимо хорошо уплотнить;
- По всей поверхности дровяной печи, должны отсутствовать различные трещины, деформации. Для придания порталу дополнительной прочности, важно качественно оштукатурить или облицевать его негорючими материалами;
- Согласно размерам, габаритам конструкции, определяется оптимальное количество прочистных камер, створок, с помощью которых, в дальнейшем вы сможете легко и быстро устранять следы сажи, золы;
- Дымоходная система в доме должны быть максимально простой, с минимальным количеством колен, изгибов, ответвлений, сложных участков. Таким образом, вы сможет сохранить качественную, работающую на полную мощность тягу;
- Топливная камера должна быть достаточно просторной и вместительной.
Как увеличить КПД
Кирпичные конструкции имеют большой вес и не могут размещаться на втором этаже
Для того чтобы увеличить данный показатель дровяной печи в доме своими руками, необходимо увеличить размеры топливного отсека, сделать его более просторным, вместительным. При этом глубина данного элемента должна оставаться минимальной.
Увеличиваем КПД печки с варочной поверхностью
Для того чтобы увеличить КПД данного вида отопительных установок, возможно вам придутся дополнительно оборудовать вашу существующую дымоходную систему стальными трубами, которые необходимо установить своими руками в дымоотводный отсек. Таким образом, вы получите дополнительную тепловую энергию, за счёт нагрева этих труб (воздуха или воды в них).
В целях повышения эффективности и КПД, очаг должен герметично закрываться дверцей
Также дополнительную эффективность может добавить поддувало, которое нужно немного переделать. В частности вам понадобится вмонтировать в него трубу, имеющую заслонку. Таким образом, прогретые воздушные массы будет медленней продвигаться и в большей степени осуществлять прогрев.
Отопительные печи: как сделать КПД более высоким?
Повысить КПД печи для дома на дровах, сделать данный показатель более высоким вы сможете, соблюдая следующие рекомендации, правила:
Как правило, модели, имеющие высокую теплоёмкость, дополнительно оборудуются варочной поверхностью
Небольшая изразцовая печь, способна эффективно отапливать одно помещение, площадью до 40 квадратов или небольшой дачный домик
Камины и печи с большими, вместительными топками более эффективны и экономичны
Кладка печи имеющей встроенный водяной котёл
Согласно данной инструкции вы сможете выполнить кладку печи, имеющей встроенный водяной котёл:
- На первом этапе заливаем бетонную основу (фундамент). Он должен заканчиваться на расстоянии двух кирпичей над уровнем напольной поверхности;
- Наверх укладываем гидроизоляцию, представленную рубероидом. Производим кладку кирпича в два ряда;
- Сцепляющий состав готовится своими руками на основе глины и песка в пропорции 1:2;
- Сцепляющий состав равномерно наносится на поверхность и распределяется по ней. Далее начинается кладка кирпичной печи для загородного дома;
Для того чтобы небольшой покупной стальной очаг стал более эффективным, его помещают в нишу или корпус из кирпича
Большой КПД имеют модели, предназначенные для установки в банях, саунах
КПД, мощности уличных моделей хватает не только на обогрев, но и приготовление пищи
Для сборки печей из кирпича своими руками, необходимо использовать грамотно составленную порядовку
- Далее выкладываем зольный отсек. В котором будет скапливаться зола и другие остаточное продукты горения топлива. Производим монтаж литой дверцы. Монтируем колосник, с помощью которого мы сможем разграничить поддувальную и топочную камеру;
- После того как уложено определённое количество рядов кирпича, приступаем к установке топки, размер которой подбирается индивидуально, в зависимости от габаритов выбранного котельного оборудования;
- Передний край формирует специальный борт, который необходим для фиксации топочного отсека. Также не забываем оставлять небольшие зазоры между котельным оборудованием и кирпичными стенками. Также свободное пространство понадобится и для труб, через которые будет подаваться, отводится вода;
- Производим кладку дымоотводящий каналов. Которые должны иметь специальные отверстия, через которые можно будет производить чистку внутреннего содержимого, от образующихся продуктов горения;
- Следите за тем, чтобы каждый дымоотводящий канал имел только вертикальную направленность. Это позволит вам добиться максимально высокого КПД.
На заключительном этапе мы производим монтаж дымоходной системы, которая может состоять как из стальных, гофрированных труб, так и из кирпича. Самыми простыми и удобными в использовании являются дымоходы коаксиального типа.
Из данного видео вы сможете узнать о том, как своими руками увеличить КПД печи на дровах:
Возведение печи для дома с высоким КПД
Статья подготовлена при поддержке экспертов компании Теплодар. Вся информация на https://www.teplodar.ru/ – печи, котлы, камины от производителя.
Все чаще в больших частных домах и коттеджах постоянными атрибутами становятся отопительные и отопительно-варочные печи. Причем их конструкция выбирается произвольно. Мало кто при этом руководствуется понятием целесообразности или тепловой производительности.
Поэтому стоит отметить, что в сегодняшних помещениях печи имеют неоправданно низкий КПД, приводящий к перерасходу топлива, более частой топке для поддержания требуемой температуры и в итоге – к повышению трат на отопление. Каковы пути повышения КПД печи, имеются ли для этого реальные пути?
Печь для дома “Метеор” от производителя Теплодар
Совет
Конструкция нынешних печей разительно отличаются от «буржуек», оставивших о себе не совсем хорошую память своей распространенностью, простейшим устройством, утилитарным назначением, нелепой внешней эстетикой и совершенно мизерным КПД в 5 %.
Всевозможные расчеты и многочисленная практика показывают, что КПД печей для дома может достигать 85% и более. Как известно, печь можно выложить своими руками или же выбрать и приобрести готовую.
Какими руководствоваться соображениями в этих случаях, чтобы дровяная печь имела высокое значение КПД? Для этого необходимо не оставлять без внимания наши советы и рекомендации, а также обращать внимание, какой выбор и предпочтения у специалистов.
Покупка печи с увеличенным КПД
Обогревать отдельный дом от центрального отопления в наши дни обходится в кругленькую сумму, да и неожиданные и продолжительные отключения возможны. Не мудрено, что многие хозяева выбирают альтернативу – готовую печь, которая обладает отличными эксплуатационными данными, малой ценой и большим КПД.
Но у твердотопливных печей по определению меньшая эффективность и КПД, чем у тех, которые работают на газе.
Учитывая высокие цены, сложившиеся сегодня на твердое и жидкое топливо в виде угля, мазута, дров и торфа, печное отопление может по затратам превзойти плату за центральное отопление.
Остается лишь один фактор, который может обеспечить выбор автономной печи – это максимально большое значение КПД печи на дровах, будь это эксклюзивный вариант либо приобретенный.
Каким моделям печей отдать предпочтение для поиска и покупки? При важности фактора стоимости, нужно ограничить поле выбора отечественными моделями, поскольку иностранные аналоги стоят заметно дороже (например, печам от производителя «Теплодар»).
Отопительная печь для дома с чугунной дверцей от производителя Теплодар
Все они имеют высокий КПД, так как характеризуются низкой температурой дыма, т. е. малыми теплопотерями, равномерным и устойчивым горением, почти не наблюдается поджог закладки и окиси углерода.
При проектировании и выкладывании домашнего очага своими руками, мы рекомендуем взять за образец устройство именно указанных моделей. Нет смысла что-то придумывать самому, когда есть конструкция, прекрасно проявившая себя за многие годы эксплуатации. Только надо помнить, что кроме кирпичей для постройки понадобится какое-то количество листовой стали в 4 и более мм толщины.
Какими основными характеристиками и параметрами обладают печи с высоким КПД
Уточним, как увеличить КПД печи на дровах, и от каких, в основном параметров он зависит:
- она обязательно должна входить как часть в систему водяного отопления в один-два или несколько контуров;
- твердотопливные печи функционируют автономно: им не требуется электросеть или газовая магистраль вблизи;
- возможность контроля и управления (регулирования) процессом горения, когда в этом есть необходимость;
- этими печами можно обогревать здания с большой площадью, для этого существуют специальные модели и типы печей;
- их довольно просто обслуживать;
- они обладают высокой экономичностью.
Сравнительная оценка хорошего топливника для твердотопливных печей с мощным электрическим нагревателем воды склоняется в сторону первого варианта.
Во-первых, они энергонезависимые – им не требуется подводящая электрическая сеть или газопровод. Эти факторы могут оказать определяющее влияние на выбор.
Во-вторых, ненадежная электросеть с регулярно «проседающим» напряжением, никак не скажется на работе твердотопливного очага, тогда как энергозависимый нагреватель потеряет свою эффективность.
Расход дров сокращается на порядок (почти в 10 раз) даже без проведения скрупулезных расчетов КПД дровяной печи, если пользоваться каталитической печью, в которой горение протекает медленно.
Обратите внимание
Ей подходит любой вид топлива, включая бросовые остатки сельскохозяйственного производства, и деревообработки, таких, как щепа, опилки, стружка и пр.
Такой тип печи приемлем для современных поселков, расположенных на экологически чистых территориях, а также на небольших предприятиях, на которых образуются и накапливаются отходы по результатам их производственной деятельности.
Печурка для дома от производителя Теплодар
Печи каталитического типа, имеющие заметный КПД, используются, кроме прямого назначения, т. е. отопления зданий, и для того, чтобы осуществлять сушку фруктов и ягод, грибов и трав и даже пиломатериалов и не толстых бревен.
Требования к печам с высоким КПД
Как повысить КПД печи на дровах до 0,85, и каким требованиям должна удовлетворять ее конструкция:
- при проектировании печи необходимо в обязательном порядке предусматривать колосниковую решетку; если ее нет в действующей печи, то следует ее непременно поставить;
- не допускается в ней не прогретых мест, вектор прогрева должен быть направлен от низа к верху, низ очага должен быть самым горячим, постепенно уменьшаясь к верху;
- данная структура нагрева обеспечивает лучшую сохранность тепловой энергии в ней вплоть до одних суток и наименьший температурный контраст перепада температуры в комнате по высоте;
- все соединения должны быть надежно уплотнены, чтобы даже при открытой вьюшке, печь медленно теряла тепло;
- на печи не допускаются трещины в местах, где соединяются ее части, и по линии пристройки к несущей конструкции, этому поможет общее оштукатуривание или облицовка с помощью глазурованной плитки;
- следует предусмотреть надежную и удобную очистку топливника и дымовых каналов от золы и копоти;
- организация полноценного сжигания дров благодаря оптимальному устройству топливной камеры, надлежащему обслуживанию в процессе функционирования и проведению регулярных профилактических мер;
- необходимо систематическое удаление золы из поддувала, топливника и дымовых каналов;
- сечения и трасса дымовых шахт должны обеспечивать незначительное сопротивление движущимся газам;
- в конструктивном отношении предпочтительней простое устройство.
Дополнительные способы повышения КПД печей отопления
Можно также воспользоваться некоторыми ухищрениями, которые позволят несколько увеличить КПД печи:
- дополнительная утилизация тепла, которое уходит в дымоход. Для этого в трубах, проходящих через эту часть печи, нагревается воздушная или водная среда отходящими газами. Использовать таким образом полученное дополнительное тепло технически нетрудно.
- оборудование поддувала металлической трубой с заслонкой. Если во время розжига печи заслонку закрыть, начальное тепло не будет быстро уходить в дымоход и останется в печи.
- вытяжка, установленная над варочной поверхностью, будет аккумулировать конвективное тепло, и направлять в другое место с помощью воздуховода, например, во все комнаты или в наиболее отдаленное помещение, где обычно прохладнее всего.
Печь для дома “Матрица” от производителя Теплодар
С помощью данных косвенных способов можно реально увеличить КПД печи, т. е. повысить ее тепловую эффективность и сберечь топливо. Учитывая природно-климатические условия России, отопительный сезон длится около 7 месяцев. Поэтому даже небольшой рост КПД печи приводит к значительной экономии затрат на отопление помещений.
Как повысить КПД кирпичной печи на дровах?
Отопительные системы бывают разными по размерам, дизайну, конструкции, используемому топливу. Но всех их можно оценить по одному параметру – КПД печи.
Так, к примеру, этот показатель у открытых каминов 15-20%, буржуек 30-70%, у каминофенов 60-80%.
Но что на самом деле значат эти цифры и есть ли способ самостоятельно повысить КПД для печи, работающей на дровах – подробности дальше в статье.
КПД – коэффициент полезного действия. В физике таким термином называют отношение реальной энергии источника тепла (печи) к максимальному показателю энергии сжигаемого топлива. Именно такой показатель указывают в техническом паспорте готового отопительного устройства. Но важно понимать, что указанная там цифра будет не соответствовать реальной по нескольким причинам.
Конечно, многое зависит от конструкции отопительной системы (об этом будет подробнее рассказано в следующей главе). Но есть еще внешние факторы:
- Большое значение играет качество используемого топлива. КПД дровяной печи упадет в 3 раза, если топить сырым материалом.
- КПД зависит от полноты прогорания топлива, на это влияет не только его качество, но и влажность воздуха, температура помещения, атмосферное давление.
- Режим эксплуатации. Если человек постоянно держит дверцу топки открытой, о высоком КПД придется только мечтать.
Становится очевидным, что коэффициент полезного действия – показатель не строго фиксированный. Его можно уменьшить при некорректном пользовании печи, а можно усовершенствовать конструкцию, существенно увеличив параметр КПД.
к содержанию ↑
Что влияет на КПД?
Какое бы не было устройство дровяной печи, но передаваемое ей тепло никогда не будет равным тому, что получается в самом ее «сердце», где сгорает топливо. Причина в том, что часть энергии уходит через негерметично закрытые заслонки, фундамент, поддувало. Помимо этого на КПД влияют конструктивные особенности печей:
- Материал основы дровяной печи. К примеру, чугунные конструкции долго сохраняет тепло, повышая коэффициент полезного действия. КПД кирпичной печи больше, но вот удерживать его на стабильно высоком уровне сложно. Печи из легированной стали имеют маленький КПД, поэтому часто используется в сочетании с шамотом.
- Высота, поперечное сечение дымовыводящей трубы. Они определяют тягу дровяной печи. Причем снижение КПД произойдет и при слабой, и при избыточной тяге.
- Вид топки. Открытые камины — это самый невыгодный в плане КПД вариант, так как показатель сложно поднять выше 25%. Закрывая огонь (например, огнеупорным стеклом) при аналогичных параметрах печи с открытым типом топки КПД повышается в 2-3 раза.
- Печь с высоким КПД получится при наличии дожига дымовых газов, теплоемкой облицовки (лучше всего подходит талькомагнезит), подключение 2 и более контуров водяного отопления.
Имеет значение и устройство горения – продолжительного, попеременного или минимального. Повышенный КПД достигается в конструкциях длительного горения (которые разрешается топить более 5 часов). Если разрешается разжигать дровяную печку на 2-3 часа, то не стоит ожидать высоких показателях прогрева помещения при экономии топлива.
к содержанию ↑
Способы повышения КПД
В проектах и схемах готовых печей не предусматриваются режимы с переменой КПД. Все зависит от правильной эксплуатации, а также возможностей самостоятельно модернизировать конструкцию.
Существует три простых способов увеличения коэффициента полезного действия дровяных печей: монтаж стальной трубы в поддувало, металического прута в дымоход или перевод тепла от плитки по вытяжке обратно в комнату.
Дальше рассмотрены каждый из методов улучшения показателей КПД.
Кстати, их резрешается комбинировать друг с другом, тогда показатели коэффициента полезного действия печки вырастут еще больше.
к содержанию ↑
Монтаж стальной трубы в поддувало
Если дровяная печка является единственным способом обогрева помещения, то первые 40 минут после розжига температура воздуха в комнате будет продолжать снижать. Причем такое снижение будет более интенсивным, чем после выключения печи. Причина в открытой вьюшке, через который в дымоотводные каналы засасывается разряженный теплый воздух помещения.
По мере разогрева печки воздух через вьюшку будет поступать в том же количестве, но из-за достаточно прогретых стенок печи отдача теплоты начнет преобладать.
Но можно ли этот этап ускорить и повысить тем самым КПД на 10-15%? Можно – для этого при кладке в поддувало устанавливают стальную трубу с заслонкой.
В результате при открытии вьюшки туда всасывается гораздо меньше теплого воздуха (он будет вытягиваться не из помещения, а из-под пола).
Важно помнить: у описанного способа повышения КПД печи на дровах есть недостаток – дымоход втягивает воздух из-под пола, поэтому он будет быстро остывать.
Важно
Ходить по промерзшему полу неприятно.
Чтобы это исправить, можно закрепить на конце стальной трубы резиновый удлинитель с диаметром 50 миллиметров, потом вывести его за стену дома (тогда поддувало будет тянуть уличный воздух).
к содержанию ↑
Встроить в дымоход стальную трубу
Известный факт: через дымоход выводится очень горячий воздух. Причем чем дольше будет топиться печка, тем меньший отбор тепла будет производить кирпичная кладка дымохода и тем более горячим будет испаряемый дым.
Следовательно, из-за интенсивной работы печи КПД будет снижаться.
В народе придумали хитрость, помогающую использовать нагретый воздух дымохода в свою пользу, не дать коэффициенту полезного действия сокращаться (в готовых проектах такая доработка нигде не встречается).
Суть модернизации дровяной печи в следующем:
- Берется круглая металлическая труба диаметром 20-30 см.
- Труба вставляется в колено дымохода под небольшим углом.
- Если печка большая и в ней несколько колен дымоотводящего канала, можно вставить 3-4 металлические трубы.
- Теплопроводные свойства металла обеспечивают отбора тепла из дымохода. Это тепло не уходит на улицу, а возвращаться обратно в помещение.
В результате из-за такой нехитрой доработки получается печь с высоким КПД (коэффициент полезного действия увеличится на 15-20%). Прогрев помещения ускорится в 2 раза, а расход топлива, наоборот, сократится.
Единственная трудность: доработку печи самодельным и простым теплообменником можно проводить только на момент кладки дымохода. Если надо усовершенствовать КПД уже установленной печи, дымоход придется разбирать, потом собирать заново.
к содержанию ↑
Дополнительный отбор тепла от плиты
Тепло испускаемого варочной поверхности плиты можно перенаправить обратно в помещение, тем самым повысить скорость прогрева дома. Такой процесс называется рециркуляцией. В результате уменьшится расход топлива, увеличится КПД.
Делается такая простая модернизация следующим образом:
- Над печной поверхностью делается вытяжка из нержавейки (не вплотную, чтобы не получить перегрева).
- К вытяжке подводится быстро нагреваемая труба (сечение 8-10 сантиметров). К примеру, материалом для нее может служить оцинкованная сталь.
- Металлическая основа трубчатого отвода должна быть длиной не меньше 1 метра. Дальше ее разрешено скреплять с трубами ПВХ.
- Трубу стоит протянуть под потолком и вывести к самой холодной части комнаты. Рекомендуется дополнить конструкцию небольшими вентиляторами (достаточно устройства с мощностью 13 ватт).
Вытяжка на плитой
Очевидных минусов у описанного способа увеличения КПД нет. Единственное неудобство: при выключении плиты, установленная трубка перестанет проводить тепло и показатели вернутся к первоначальным.
Как вариант: в вытяжку можно поставить фильтры (антижировой и угольный). Тогда воздух от плиты будет очищаться от запахов готовящейся на плите еды (получится простой вариант кондиционера, только без вывода теплого воздуха по вентиляционной шахте за пределы дома).
к содержанию ↑
Вывод
Описанные в статье способы повышения КПД просты в применении, подходят для любых дровяных печей. Они увеличивают коэффициент полезного действия отопительного устройства на 10-25%. В результате комната будет быстрее прогреваться, тепло медленнее покидать помещение, расход топлива существенно сократится.
Но важно помнить: любая модернизация будет напрасной при нарушении правил эксплуатации печи. Например, если пользоваться сырыми дровами, не чистить вовремя зольник, держать окна и двери постоянно открытыми, высокого КПД не добиться.
