Печи длительного горения для отопления дома. Применение и эффективность

Печи длительного горения для отопления дома. Применение и эффективность

Твердотопливные котлы не нуждаются в заблаговременном оформлении строительного проекта, поэтому их используют повсеместно – не только для формирования новой, но и для модернизации уже существующей отопительной системы в помещении (бытового, промышленного и коммерческого назначения).

Работа на угле не подразумевает зависимости от сетевых коммуникаций, поэтому такие котлы идеально подходят для частных домов, расположенных в не газифицированных районах. В таких условиях они наиболее полно раскрывают свой потенциал, т. к. при желании их можно приспособить для подготовки и нагрева воды.

угольных котлов длительного горения достигает 80–87 % (против стандартных 70–75 %), но их нельзя назвать очень дешёвым вариантом обогрева.

Сравнение эффективности угольных котлов долгого горения (таблица) :

Как видно из таблицы, самыми выгодными с финансовой точки зрения являются. При сжигании газ перерабатывается в тепловую энергию практически полностью, соответственно не приходится «впустую» оплачивать отходы, которые неизбежно образуется при сжигании любого твёрдого топлива.

Стоимость дров также ниже угля, но в долгосрочной перспективе такое отопление всё же проигрывает: поскольку древесина имеет меньшую плотность и массу, то при одинаковом объёме топки, полной загрузки дров (даже с учётом увеличения времени горения) хватает на 8–48 часов, а уголь горит до 1–7 дней.

Таким образом, можно резюмировать следующее: при отсутствии доступа к магистральному газопроводу, угольный котёл длительного горения – весьма неплохой вариант обогрева небольшого частного дома (100–150 м), тем более, что в сравнении с электрическим он действительно будет гораздо экономичнее.

Печи длительного горения с водяным контуром. Функции водяного контура

Для тех, кто задумывался над вопросом, может ли кирпичная печь длительного горения стать единственным источником тепла? – ответ будет неоднозначным. Такие модели подойдут для дачи или небольшого домика. Наличие нескольких комнат затруднит процесс передачи тепла. Известно, что теплопроводность воздуха низкая, а излучение не может передать энергию через стены комнаты. Поэтому для дома с большой площадью, несколькими комнатами, чердачной надстройкой применяются печи с водяным контуром.

Передать тепло можно либо за счет теплопроводности, либо с помощью транспортировки самого вещества. В данном случае это вещество будет называться теплоносителем. Преимущество водного теплоносителя заключается в относительно высокой теплоемкости. Большое значение величины теплоемкости подразумевает то, что теплоноситель будет отдавать энергию длительное время, проходя по всему маршруту.

Система нагрева воды

Течение воды обеспечивается монтажом системы отопления в виде труб с радиаторами для эффективного теплообмена. Внутри печи система имеет теплообменник. Это устройство, позволяющее воде циркулировать вблизи топки с целью поглощения выделившейся энергии. Так как системы получается замкнутой, то она была названа контуром.

Работают печи для дома на дровах длительного горения с водяным контуром по следующему принципу. Имеется определенное количество топлива, для которого рассчитано теоретическое значение энергии в виде теплоты, выделяющейся при полном сгорании. Но естественное горение дает только 20% от этой энергии, а остальная часть просто не успевает поглощаться. Система длительного горения притормаживает весь процесс, поэтому общая доля поглощенной энергии увеличивается до 80%.

Вода в контуре нагревается и под действием конвекционных потоков поднимается в верхнюю точку системы отопления. Затем под действием силы тяжести начинается течение жидкости по магистрали, смонтированной под определенным уклоном. Вода, протекая по трубам и радиаторам, в каждой комнате отдает часть теплоты. Естественно, что ближняя комната будет отапливаться эффективнее, чем остальные. Поэтому при наличии большого числа комнат в доме монтируют систему отопления с двумя контурами.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Дровяные печи длительного горения для отопления дома. Функционирование печей длительного горения

Печи длительного горения являются более эффективными и экономными по сравнению с агрегатами тех же размеров, но имеющими традиционную конструкцию. Это связано с тем, что они способны обогревать дом от одной закладки дров гораздо дольше, чем последние. Чтобы разобраться в принципе работы этих приборов и впоследствии эксплуатировать один из них уже, как говорится, со знанием дела, стоит рассмотреть конструкцию более детально.

Работа печей длительного горения осуществляется по принципу дожига пиролизных газов. Поэтому топливо в прибор закладывается реже, сгорает полностью, а тепло печь отдает гораздо дольше.

Пиролиз — это процесс, при котором топливо, находящееся в топливной камере, разлагается под воздействием высокой температуры при почти полном отсутствии кислорода. В ходе этого процесса выделяется так называемый пиролизный газ, обладающий весьма внушительным энергетическим потенциалом.

Горение дров при «дефиците» кислорода замедляется, переходит в стадию активного тления. При этом выделяется немалый объем пиролизного газа, обладающего большим энергетическим потенциалом.

Для создания в топке таких условий, после появления активного горения топлива дверца камеры подачи первичного воздуха (поддувала) плотно закрывается. Тем самым внутри топливной камеры до минимума прекращается тяга. При отсутствии воздуха горение дров переходит в стадию тления с выделением пиролизного газа. Таким образом, древесина разлагается полностью, оставляя минимальное количество золы.

Выделенный же при тлении газ, содержащий метан и окись углерода, поступает в камеру его дожига, которая может быть расположена в верхней или нижней части печи. В этот отдел отопительного прибора подается требуемое количество вторичного воздуха, под воздействием которого газ воспламеняется и прогорает, давая высокую теплоотдачу. Вместе с газами практически полностью выгорает и поднявшаяся с ними сажа. Газообразные отходы этого сгорания отводятся в дымоходную трубу.

Газовая смесь при горении образует пламя ярко-белого цвета. Это говорит о том, что под влиянием вторичного воздуха происходит догорание выделенных топливом веществ.

Таким образом, топливо, по сути, прогорая дважды, увеличивает эффективность печи и расходуется в течение длительного времени. В обычных же печах все продукты сгорания дров сразу выбрасываются в атмосферу. То есть значительная часть заложенного в топливо энергетического потенциала попросту растрачивается буквально «на ветер».

Чтобы разобраться в процессе функционирования печи длительного горения, можно рассмотреть его пошагово:

• Топливная камера полностью заполняется дровами. Необходимо отметить, что розжиг печей длительного горения может быть разным. В одних моделях он производится сверху дровяной закладки. Таким образом, тление распространяется от верхних поленьев, постепенно опускаясь вниз. В нижнюю часть пространства укладываются толстые поленья, а сверху них тонкая щепа, необходимая для быстрого розжига. Дрова в этом случае должны быть сухими, так как влажная древесина плохо разгорается и дает недостаточную теплоотдачу. Поэтому и работа печи будет мало эффективна.

В других моделях, наоборот, первичное горение дровяной закладки организуется снизу вверх. То есть по мере сгорания поленьев снизу остальная закладка постепенно опускается в зону тления. Удобно с той стороны, что дрова, расположенные сверху, проходят необходимую подсушку и разогрев до оптимальных для первичного бескислородного горения температур.

Для розжига печи длительного горения в области запального окна выглаживаются мелкие щепки и самые тонкие дрова.

• Следующим шагом, с помощью бумаги поджигаются тонкие щепки.

После того как тонкие дрова разгорелись, свободный доступ воздуха в камеру сводится к необходимому минимуму.

• При розжиге дверцы поддувальной и топочной камеры должны быть открыты настежь. Прежде чем перевести дрова в состояние тления, они должны хорошо разгореться. После того как огонь займется, топочная дверца закрывается, так как температура в камере должна достигнуть 270÷300 градусов. При этом поддувальная дверца прикрывается так, чтобы остался только небольшой зазор для поступления в камеру определенного минимального количества воздуха, достаточного для поддержания процесса тления древесины.
• Правильная эксплуатация печи является залогом выполнения ею своих функций. Если дрова уложены соответствующим образом, а также правильно произведена настройка поступления воздушных потоков, печь способна обогревать помещение 8÷12 часов от одной дровяной закладки. Так, если печь затопить вечером, то в помещениях будет тепло до утра. Затем, при необходимости, производится следующая закладка топлива, предназначенная уже для дневного обогрева.

То есть, по сути, даже непрерывная эксплуатация печи будет ограничиваться всего двумя закладками дров в сутки. А в некоторых моделях сроки работы от одной закладки – даже еще больше.