Дровяные и угольные отопительные печи длительного горения

Конструкция агрегата

Корпусная основа оборудования обычно представляет собой цельносварный каркас из толстого металла. В конструкции предусматривается инфраструктура топочной камеры с конвенционными трубами, по которым циркулируют раскаленные газы. Также устройство угольной печи имеет систему выходных патрубков для подключения к дымоходу, механизм запирания и дверцы с шибером. Нижняя часть формируется системой сбора золы с решетками и проходящими каналами поддува. В некоторых модификациях предусматривается варочный настил, который должен прогреваться до высоких температур. Опять же, в зависимости от модификации и требований заказчика, могут присутствовать и декоративные элементы – в том числе в виде стилистического оформления конвектора, зольного ящика и дверки.

Виды угольных печей

Конструкционные исполнения могут меняться в зависимости от характеристик по мощности, размерам и диаметру входных и выходных патрубков, но принципиальные различия всегда будут иметь модели, выполненные из разных материалов корпуса.

Металл в большинстве случаев является основой, но какому именно сплаву отдать предпочтение? Основная конкурентная борьба происходит между стальными и чугунными конструкциями. Первые славятся высокой теплопроводностью, поддаются ремонту при серьезных повреждениях путем той же сварки и почти не образуют нагара на своих поверхностях. С другой стороны, сталь плохо переносит выпадение конденсата, что в будущем может стать причиной образования коррозии.

Чем же похвастается чугунная угольная печь? Это традиционное и наиболее популярное исполнение твердотопливных агрегатов, что объясняется не только хорошей тепловой проводностью, но и защищенностью от негативных процессов внешнего воздействия – как термических, так и гидрохимических наподобие коррозии. Но у чугуна есть слабое место. Если стальной корпус можно восстановить, то трещина в чугунной конструкции никак не ремонтируется.

Функциональные элементы

По мере развития конструкций отопительного оборудования меняются и подходы к реализации функциональной механики. В современных печных системах закладывается следующий набор рабочих органов:

Дверка. Как правило, открывается на 120 градусов, позволяя загружать топливный материал и контролировать процесс горения. К слову, дверцы со светопрозрачным экраном вовсе не требуют открытия для визуального наблюдения за процессами внутри топки.
Конвекционные трубы. Нельзя сказать, что это принципиально новое решение, однако оптимизация схемы конструкционного сопряжения с топкой сделала конвенционную систему более производительной с точки зрения теплоотдачи.
Металлические колосники для угольной печи также повышают эффективность теплового процесса, обеспечивая равномерное горение на всей глубине топки.
Наличие защитных гильз в конструкции повышает эксплуатационный ресурс агрегата. Данные элементы принимают на себя термическое воздействие от горящего топлива, защищая таким образом основу печной конструкции.
Шибер и в целом инфраструктура взаимодействия с дымоходом являются наиболее важным компонентом печи с точки зрения регуляции процесса горения за счет управления воздушной тягой, но этот эксплуатационный нюанс будет рассмотрен отдельно.

Принцип работы печей на дровах и угле

Технологии не стоят на месте. И постепенно популярность набирает новый тренд. Это так называемые печи длительного горения. Такая конструкция увеличивает время сгорания закладки дров в 2, а угля – в 3 раза.

Принцип работы такой печи основан на принудительной подаче воздуха и сгорании топлива в верхней камере. Топливо придавливается специальным грузом, который опускается все ниже по мере сгорания. Воздух нагнетается с помощью вентилятора.

Такой принцип в корне отличается от классического, когда горение происходит за счет подачи воздуха снизу, через поддувало.

В печи может использоваться любое твердое топливо: бурый уголь, антрацит, брикеты, опилки, дрова и т. д. Процесс подачи топлива можно автоматизировать. В таком режиме печь способна работать до нескольких недель. Как и в классическом варианте снизу расположена зольная камера. От камеры сгорания ее отделяет колосниковая решетка.

Особенности двухконтурных печей

Как и современные модели электрических и газовых котлов, печи на угле поддерживают возможность обеспечения системы горячего водоснабжения (ГВС). Для этого предусматривается специальный канал для нагрева воды и ее циркуляции по трубам до конечного места назначения – кухни, санузла или других потребителей. Однако для реализации такой системы необходимо заранее соблюсти несколько технологических условий.

Во-первых, угольная печь для дома с водяным отоплением сможет эффективно распределять теплоноситель по двум контурам только при поддержке циркуляционного насоса. Во-вторых, чтобы сократить время на поступление горячей воды в контур, рекомендуется предусматривать в системе и буферную емкость. Для частного дома можно использовать накопительный бак с контурами подогрева на 30-50 л. Вода в этом резервуаре будет постоянно горячей в соответствии с настройками автоматики печи.

Угольная газогенераторная печь длительного горения

Угольная печь

Уголь занимает второе место по экономичности после газа. Печи для дома на угле длительного горения стали наиболее популярны в регионах, где древесное топливо стоит очень дорого. Коэффициент отдачи тепла у угля выше, поэтому главным топливом во многих домах и является бурый уголь либо антрацит. Преимуществом является и автоматическая работа печи по загрузке и горении. Это несвойственно дровяным аналогам.

Процесс горения каменного угля также отличается от дерева. Большее повышение температуры наблюдается именно на поверхности топлива, а дым при выходе остаётся относительно холодным. Таким образом, эффект длительного горения печей на угле заключается в большом размере загрузки и размещении теплообменника прямо в зоне топливного горения.

Также угольная печь подразумевает необходимость принудительного воздушного наддува в место горения. Многие компании-производители решают эту проблему установкой дутьевого вентилятора.

Особенности печей длительного горения

В данном случае рассматривается одна из технологий повышения энергоэффективности работы отопительного оборудования за счет регуляции притока кислорода. Как уже говорилось, шибер, связывающий конструкцию печи с каналом дымохода, напрямую влияет на интенсивность горения топлива. Но обычная механическая конструкция в значительной степени зависима от климатических условий на улице и даже при ручном управлении не способна давать ожидаемый результат в полном объеме.

В модифицированном виде угольная печь длительного горения для дома дополнительно обеспечивается компактной вентиляторной установкой. Это маломощный термозащищенный прибор, задача которого заключается в искусственной регуляции тяги. Как же функция вентилятора влияет на процесс горения? Уголь как таковой в принципе отличается длительным сгоранием по сравнению с дровами. Интенсивное нагнетание воздуха может повышать тепловыделение в определенных условиях или вовсе его сокращать. Поддержка длительного горения возможна и при минимально открытой заслонке с шибером, но именно благодаря вентилятору не останавливается контроль процесса.

Данная схема управления полностью автономна, так как работа кулера может контролироваться автоматикой, связанной с датчиками температуры и вентиляции.

Как сделать углевыжигательную печь своими руками

Умельцы предлагают 2 способа изготовления агрегата в бытовых условиях, они настолько простые, что даже не всегда нужен чертеж.

Первый вариант

Для самостоятельного изготовления следует обеспечить наличие:

металлической толстостенной бочки;
подставки под устройство (бочку);
кирпича;
минеральной ваты.

Печка из бочки – это самый простой способ получения пожаробезопасной, эффективной конструкции.

Обязательное условие – невозгораемое основание. Для этого подойдет обычная яма с диаметром, достаточным для установки бочки. Ее нужно обложить кирпичом.

В дне емкости потребуется сделать отверстие диаметром 10 см, ее ставят прорехой вниз.

Следующий этап – закладка бочки кирпичами, камнями. Щели нужно закрыть негорючим материалом, а верхнюю часть утеплить минеральной ватой.

На этом монтаж конструкции можно считать законченным. Кустарная печь не будет выдавать качественный уголь, по сравнению с описанными выше конструкциями, но его будет достаточно, чтобы из имеющихся древесных отходов получить топливо для мангала.

Схема углевыжигательной печи УВП-5Б

Эксплуатационные ограничения

Применение угольного топлива и в целом твердотопливных печей предполагает некоторые ограничения, связанные с элементарными правилами пожарной безопасности. В их числе стоит отметить следующие нормы:

Агрегат нельзя использовать в помещениях, где находятся легковоспламеняемые материалы. При этом рекомендуется хранить уголь в мешках, выполненных из жаростойкого материала. Другое дело, что для топливных элементов устанавливаются и собственные требования в плане хранения и главной опасностью применительно к углю будет не температура, а влажность.
В качестве топлива должны использоваться только допускаемые производителем материалы. Надо отметить, что угольная печь для дома обычно допускает и применение пеллетов с дровами, если по типоразмеру они подходят. Однако жидкотопливные материалы наподобие керосина, дизеля и бензин запрещаются.
Эксплуатация оборудования возможна только после капитальной инсталляции в подготовленном для отопления помещении. В мобильных домиках, палаточных сооружениях и вагончиках такого рода агрегаты не применяются.

Печи длительного горения на угле

Уголь антрацит – самый качественный и теплоёмкий.

Как мы уже сказали, зольность – это, наверное, определяющий фактор при выборе угля. На самом деле дела обстоят не так, что у вас есть много вариантов для выбора. Обычно их несколько, так как мест добычи не так уж и много, к тому же везут тот уголь, который добывается поближе. Может тот, который издалека, будет лучше, но стоимость доставки значительно увеличит конечную цену топлива, и в итоге все равно потребители будут покупать то, что дешевле.

Печи длительного горения на угле не требуют к себе повышенного внимания в процессе работы, но в обязательном порядке их надо чистить. Топливо бывает разного качества и с различной удельной теплотой сгорания. Маркировка угля состоит из двух литер:

первая – это сорт;
вторая – это размер фракций.

Есть всего три сорта угля:

бурый, обозначается литерой «В»;
каменный – подразделяется на 7 под сортов;
антрацит – обозначается литерой «А», при сгорании выделяется 7700–8100 ккал/кг.

Фракции делятся на 7 классов, начиная от мелких частиц неограниченного размера и до кусков более 10 см. Каждый класс также маркируется литерой. Самой высокой удельной теплотой сгорания обладает уголь антрацит. При сгорании угля выделяются ядовитые летучие вещества. У более низкокачественного топлива их больше, поэтому загружать его в угольные печи длительного горения можно только небольшими порциями. Это нужно для того, чтобы летучие вещества успевали соединиться с воздухом и вывестись наружу через дымоход.

Помимо дыма есть еще один вредный фактор угольного отопления – это пыль. Как бы аккуратно вы не старались загружать топливо в печь, все равно пыли и, соответственно, грязи будет много. Печи отопления на дровах длительного горения такого недостатка лишены. Именно из-за этого негативного фактора угольные агрегаты должны находиться вне жилого помещения.

Что из себя представляет правильная обвязка твердотопливного котла отопления: схема и реальные фото.
Водяное отопление дачи котлом на твердом топливе имеет массу преимуществ. Подробности тут.

Какой уголь подойдет?

Для бытового применения специалисты советуют использовать марки антрацита. Он долго поддерживает горение, выделяет немного дыма и оставляет после себя небольшой объем зольных отходов. К слову, по объему выделяемого тепла антрацит соседствует с коксующимся углем – порядка 8500 Ккал/кг. В этом отношении наименее привлекательным вариантом станет бурый уголь, тепловыделение которого находится на уровне 4500 Ккал/кг. С другой стороны, антрацит нередко доставляет проблемы при розжиге и недешево стоит. Например, уголь в мешках по 50 кг обойдется в 500-600 руб. По мере увеличения объема разовой закупки ценник логично снижается, но относительно того же бурого угля это более высокая стоимость.

Печи длительного горения на дровах

Дрова можно колоть самому, а можно сразу купить готовые.

Дрова, как известно – это самый популярный вид топлива для печей длительного горения. В этом вы сможете убедиться, когда мы проведем сравнительную характеристику. Сейчас же поговорим о том, как выбрать дрова. Какое первое требования выдвигают дровяные отопительные печи длительного горения к энергоносителю? Конечно же, влажность. Для каждой печки уровень влажности топлива может быть разным, но оптимально в пределах 40%.

Именно поэтому дрова нужно заготавливать весной, чтобы они просохли к началу отопительного сезона. Расчётная тепловая способность дров указывается для разной степени влажности, так как количество воды в древесине существенно влияет на степень выделения тепловой энергии.

Для дров с 20% содержанием влаги тепловая способность составляет 3500-4100 ккал/кг. В то же время, при повышении влажности до 50% тепловая отдача снижается до 2200 ккал/кг.

Порода дерева особого значения не имеет. Конечно, дуб отдает больше тепла, чем сосна, но не критично. Поэтому дровяные печи для дома длительного горения должны топиться сухим топливом. При этом у каждой породы дерева есть свои особенности, которые надо учитывать при выборе топлива для древесных печей длительного горения:

дуб – дает много тепла, но тяжело разжигается;
береза – для пиролизных печей не подходит, так как при низких температурах появляется деготь, он сильно загрязняет топку и дымоход;
ольха и осина – обладают очищающим свойством при высокотемпературном режиме. Очищают топку и дымоход от сажи;
тополь – когда горит, сильно искрится;
сосна – из-за смолы сильно дымит.

Но все же сосна самый распространенный материал для топки печей. Она дешево стоит и, вообще, является самой распространенной породой деревообрабатывающей промышленности, соответственно и отходов больше всего. Мы уже писали про то, как сделать печь длительного горения на опилках – это Бубафоня, которой без разницы, что в нее загрузят, хоть тырсу.

Монтаж печи

Агрегат устанавливается на ровной поверхности с теплозащитной основой. Будет не лишним предварительно подготовить для конструкции стяжку толщиной 5-10 см. Как правило, массивное оборудование не требует специальной фиксации – достаточно правильно расположить корпус с точки зрения оптимального соединения со смежными коммуникациями и дымоходом.

Легкие угольные печи дополнительно крепятся к полу металлическими скобами или анкерными термостойкими фиксаторами. Опять же, возможность установки последних должна продумываться заранее при устройстве стяжки или подготовке черновой поверхности пола. При выборе места расположения печи также следует иметь в виду, что по правилам установки котельного оборудования расстояние от их поверхности до горючих предметов и отделки стен должно составлять от 15 до 50 см в зависимости от типа материала и его способности к поддержанию горения.

Виды топлива для печей длительного горения

Виды топлива для пиролизной печи.

Всем известная печь дровяная длительного горения является достаточно универсальным агрегатом и может работать не только на колотых поленьях. Есть достаточно много вариантов энергоносителя, которые можно применять в заводских моделях пиролизных печей, не говоря уже про самодельные конструкции, работающие практически на всем. Итак, варианты энергоносителя:

дрова;
уголь;
брикеты;
пеллеты.

Печи для дома на угле длительного горения наряду с дровяными используются чаще всего. Это обусловлено, в первую очередь, стоимостью топлива, хотя разница в итоге оказывается не столь существенной. Есть много факторов, которые от нас не зависят. Об этом мы поговорим немного позже, рассматривая каждый из этих энергоносителей отдельно. Также читают, о том, как сделать печь длительного горения на отработке.

Пеллеты для пиролизных печей используются редко, в основном они идут в топку классических твердотопливных котлов, где есть специальный резервуар с дозированной подачей топлива. Хранение пеллет требует большего внимания, нежели тех же дров. При попадании на пеллеты влаги, они просто рассыпаются, превращаясь в обычную тырсу. Они изготавливаются из древесных опилок, соломы, торфа, макулатуры или лузги подсолнуха. Есть белые, серые и темно-коричневые пеллеты, в зависимости от сорта. Чем выше сорт, тем светлее топливо. От сорта также зависит и зольность. В светлых пеллетах она составляет всего 0,5%, что очень мало. Их удельная теплота сгорания составляет максимум 4300 ккал/кг.

Печи для дома на угле длительного горения весьма охотно работают на брикетах. Есть несколько видов брикетов:

из отходов древесины;
из угля;
из торфа;
из лузги подсолнуха.

Не стоит печи на твердом топливе длительного горения топить торфяными брикетами. Запах дыма настолько «ароматный», что соседи могут перестать улыбаться при встрече. Зловоние от торфа стоит на весь двор.

Древесные брикеты имеют достаточно низкую влажность, по сравнению с дровами. Она составляет не более 10%. При сгорании выделяется 4400 ккал/кг тепловой энергии. Один брикет тлеет порядка четырех часов. Брикеты из угля – это спрессованная угольная пыль. При сгорании выделяют 5200 ккал/кг тепловой энергии и могут тлеть до 10 часов. Также такие изделия имеют вполне приемлемую зольность, которая составляет 28%.

С тепловой энергией все просто – чем больше один килограмм топлива выделяет тепла, тем лучше. А вот с процентным соотношением зольности все наоборот. Последняя имеет архиважное значение для печи на твердом топливе длительного горения. Что такое зольность? Это примеси в твердом топливе, которые не сгорают и остаются в виде золы. Она не только падает в резервуар для сбора, а и оседает на стенках печи и дымохода. Нормальный предел зольности угля составляет от 1 до 15%, это если несгораемые частицы дисперсно рассеяны в органической структуре угля, так называемая внутренняя зола.

Если же частицы имеют неорганическое происхождение, так называемая внешняя зола, то зольность угля может достигать 60%. Зольность – это показатель качества энергоносителя. Она влияет не только на эффективность сгорания топлива, а и увеличивает транспортные расходы на доставку, так как является бесполезным, даже вредным балластом. Ведь из-за этих частиц образовывается кокс, который засоряет печи длительного горения на угле.

Установка дымохода

Для организации вывода продуктов сгорания в частных домах рекомендуется использовать модульные трубы. Изготовители такой оснастки предлагают комплексные сэндвич-конструкции с необходимыми узлами крепления и соединения. Существенной особенностью модульного дымохода такого типа является наличие теплоизоляционной прослойки и способность выдерживать температуры горячих газов порядка 1000 °С.

Что касается монтажа, то от угольных печей в одноэтажных постройках обычно рассчитывается вывод до 5 м высотой. Сборка выполняется посредством хомутовых и замковых стыков, которые предусматриваются в конструкции элементов. Основная задача исполнителя – заранее продумать точки крепления контуров к стенам и подготовить технологическое отверстие в кровельном покрытии. Для этого также предусматриваются специальные выходы с дефлекторами и регуляторами тяги.

Подготовка к рабочему процессу

Сразу после установки необходимо проверить надежность конструкции, состояние рабочих частей, наличие колосника и ящика для золы. Первый прогрев желательно производить при работающей вентиляции и открытых окнах. Это важно, чтобы выветрились не только продукты сгорания, но и вредные заводские масла, которыми покрывалась конструкция в условиях консервации.

Режим пробного интенсивного горения следует поддерживать около 1 часа, после чего агрегат следует оставить до полного остывания. Трогать его внутренние поверхности на этом этапе не нужно, так как после нагрева некоторое время будет обретать устойчивость внутренняя термостойкая краска.

Как топить печь?

Существуют специальные режимы эксплуатации отопительных печей и котлов, работающих на угле. Главная особенность данного процесса заключается в дозированной загрузке топочной камере относительно одного сеанса протопки. Например, как топить печь в стандартном режиме на несколько часов? Выполняется серия закладок, каждая из которых должна формировать слой не более 15 см. По мере его убывания примерно на 50-60 % можно восполнять объем топлива. Если возникают трудности с розжигом, то в запасе всегда следует иметь тонкие дрова для растопки. Сверху они также покрываются слоем мелкого угля высотой 5-7 см.