Как сделать печь из металла своими руками

Как сделать печь из металла своими руками

Печи из металла очень популярны ввиду своей невысокой стоимости, и широко применяются для отопления дачных домиков, бань, подсобных помещений, гаражей.

Например, на сайте компании Теплодар https://www.teplodar.ru/catalog/otopitelnie-pechi-kaminy/ представлено 6 печей для отопления дома и дачи по цене от 6 760 руб.

Но можно сделать и своими руками, это не так и сложно. Конечно, у них есть, как достоинства, по сравнению с кирпичными печами, но также имеют место и недостатки.

Особенности конструкции

Самая простая конструкция металлической печи — так называемая буржуйка. Её конструкция довольно проста: металлический ящик с ножками дверцей, труба для отвода продуктов горения. Главный недостаток этой печи — большое потребление топлива и малая теплоотдача. А также большим минусом является опасность возникновения пожара.

Русское название этого типа печи базируется на ассоциации с карикатурным образом буржуя, изображаемого как человека с толстым брюхом.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D1%83%D1%80%D0%B6%D1%83%D0%B9%D0%BA%D0%B0

Простая печь «буржуйка»

Современные металлические печи намного безопаснее «буржуйки». Их производство осуществляется из листовой стали, толщиной до 4–5 мм. В конструкции предусмотрена специальная камера для закладки камней. Предусмотрено обустройство водяного бака в качестве накопителя тепла, объёмом до 70 литров. Для равномерного прогрева печи, а также для снижения её пожароопасности, печь рекомендуют обкладывать жаростойким кирпичом.

Некоторые образцы современных печей

Достоинства

• Металл довольно прочный, но и более податливый материал, позволяющий придавать ему любую форму. Способен выдерживать большие перепады температур и жёсткие нагрузки при эксплуатации изделия.
• Стоит отметить высокий КПД металлической печки, достигающий 95%.
• Теплопроводность металла высока, соответственно довольно быстро происходит прогрев печи и нагревание помещения.
• Прочность металла с убавлением толщины только растёт в отличие от керамики.
• Вес печи на порядок, а иногда и более, ниже чем каменной или кирпичной, что в свою очередь, позволяет отказаться от устройства громоздкого монолитного фундамента.
• Низкая себестоимость производимого тепла (у металлических печей в 10–20 раз ниже, чем у кирпичных) ещё один плюс в копилку достоинств этого вида печей.
• Немаловажным фактором является транспортабельность такой печки и простота монтажа на месте, нужно только подвести дымоход.
• За ненадобностью её легко убрать на хранение до следующего отопительного сезона.

Недостатки

• Наверное, самый основной недостаток — печь не «дышит».Тогда как кирпичная печка при охлаждении вбирает в себя влагу, тем самым поддерживая оптимальную влажность. Небольшое «дыхание» печи появится после облицовки кирпичом, но пропадёт мобильность, и увеличатся габариты.
• Из-за низкой теплоёмкости металла, теплоотдача после сгорания топлива обычно не превышает 2–3 часа.
• Большой недостаток металлической печи — срок жизни. При рабочих температурах металл активно реагирует с содержащейся в воздухе влагой, и в результате чего ускоренно корродирует. Срок службы металлической печи обычно не превышает двадцати лет. Но это сполна компенсируется лёгкой и недорогой заменой печи и дешёвым топливом.

В данный момент рынок предлагает два вида металлических печей для дома произведённых из чугуна и стали. Чугунная печка по теплоотдаче находится между кирпичной и стальной. Вариант чугунной печки для изготовления своими руками отпадает сразу, так как нужно организовывать процесс литья чугуна, что на загородном участке в принципе невозможно. Для этого нужно специальное оборудование. А вот печь из листового металла, соорудить под силу своими руками, а в некоторых случаях практически не затрачивая денежных средств.

Печь изготовленная путём чугунного литья

Образец стальной печи заводского изготовления.

Печь изготовленная из листовой стали

Принцип действия и конструкции

Рассмотрим общие схемы работы печей. Основные применяемые схемы на рисунках:

Схемы принципа работы печей

Камерная система

В печи камерной системы происходит перепуск продуктов горения в газовую камеру и там происходит их догорание. Приток воздуха образуется естественным путём. В камерных печах, предназначенных для бытового применения, топка и камера догорания находятся в одном модуле — горниле. Для полного дожигания газов, камера должна быть со сводчатыми стенами. Хороший пример камерной системы — русская печь. При определённом усовершенствовании камерные печи довольно эффективны.

Канальная система

В канальной системе организовано принудительное движение газов от источника огня, по каналам внутри печки, до дымовой трубы. Продукты горения, догорая и проходя по каналам остывают, отдавая тепло печке. КПД такой печи около 60%, и чтобы газы начали догорать, необходимо сначала довести печь до рабочей температуры в 400 градусов.

Колпаковая система

В этой системе газы находятся под куполом колпака и сгорая, спускаются по стенкам печи отдавая оставшееся тепло. В этой системе для начала сжигания газов необходимо прогреть небольшую область купола колпака. КПД в печах этого типа может достигать 70% и выше.

Схемы металлических печей и усовершенствования

Общеизвестно, что металл быстро нагревается, но и также быстро остывает, низкая теплоёмкость делает его неважным накопителем тепла, но если учитывать некоторые свойства материала классические схемы можно применить по отношению к печам из металла и получить от них максимальную отдачу, так как тепловые потери на разогрев минимизированы. Рассмотрим две схемы.

Схемы металлических печей

Камерная (А)

Типичный представитель — «буржуйка». Её прообразы, комнатные печи, использовались в XIX веке и были на редкость прожорливы в плане топлива. Во времена разрухи и потрясений после революции «буржуйка» усовершенствовалась и окрестилась своим нынешним названием.

Были сделаны следующие совершенствования:

1. Для настройки мощности теплоотдачи, в горнило вставили колосник и поддувало с дверцей.
2. Диаметр дымохода 9–10 миллиметров на 0.23 килокалории тепловой энергии.
3. Небольшая высота дымохода, до 3 метров от плоскости колосника.
4. Начало дымохода до 1–1,5 м сделано вертикально и укрыто теплоизолирующим негорючим материалом.
5. Далее дымоход продолжался горизонтальным участком — боровом — длиной не меньше 2,5 м, его вставили в форточку и добавили ещё один вертикальный сегмент в 1–1,5 метра для обеспечения тяги.

Канальная (Б)

Буржуйку легко адаптировать под канальную схему. Конечно, общим с кирпичной печкой будет только внешний вид. От каналов будет мало пользы ввиду большой теплопроводности металла, от изначальной системы остаётся только горизонтальный участок, отделяющий камеру догорания и топку. Дополнительный воздух для дожига газов поступает из отверстий на варочной поверхности или через отдельный регулируемый воздуховод. Выход дымовой трубы горизонтальный.

1. Благодаря дожигу газов в локализованном месте, КПД подрос до 70–80%
2. Выделяемая тепловая энергия увеличилась в 2–3 раза.
3. Печка нетребовательна к силе тяги и характеристикам дымохода, ведёт себя как простая буржуйка: повысилась тяга, увеличилось горение и разрежение среды в дожигателе газов. Поступает больше вторичного воздуха и газы сгорят полностью.
4. Так как основная мощность производится в дожигателе, печь может работать в двух режимах: пламени и длительного горения.
5. Хорошая передача тепла от топки посредством довольно тонкой перегородки даёт в дожигателе нужную температуру для возгорания несгоревших газов, потому печь входит в рабочий режим практически моментально.
6. Отдельная подача воздуха в топку и дожигатель, допускает настраивать печь почти для любого твёрдого топлива.
7. Мощность теплоотдачи печи легко регулировать уровнем подачи воздуха на поддуве. В классической буржуйке возушное регулирование мощности сильно ограничено.
8. Благодаря дожигателю, под варочной поверхностью держится температура в пределах 250–300 градусов, что довольно комфортно для приготовления пищи.
9. Высокое выделение тепловой энергии от печки позволяет равномерно и оперативно прогреть помещение.
10. На вход в дымовую трубу можно также поставить теплообменный контур для горячего водоснабжения.
11. Пользуясь качественными дровами или углём, чистить дымовую трубу придётся раз в 5 лет.

Чертёж и расчёт параметров

Каких размеры будет иметь печь и как будет выглядеть каждый должен решать сам. Люди с инженерным мышлением и практическими навыками могут в простейшую конструкцию внести свои корректировки для улучшения и упрощения системы.

Эскиз и чертёж буржуйки:

Материалы и инструменты

• Чертёж и эскиз будущей конструкции с размерами.
• Металл листовой, толщиной 4–5 мм.
• Уголки стальные.
• Стальные трубки диаметром 15–20 мм или арматура диаметром 10–12 мм для колосниковой решётки.
• Металлическая труба диаметром 180 мм.
• Сварка дуговая, электроды 3.
• УШМ (болгарка) с отрезным кругом, молоток, рулетка, карандаш или маркер.

Как сделать печь из металла своими руками: пошаговые действия

1. Корпус печи будет собираться из прямоугольных листов стали, сваривая их встык. Берём болгарку и нарезаем пять прямоугольников по размерам данным в чертеже. С лицевой частью разберёмся попозже, так как там будет дверца для топки и поддувало.

Нарезанные по размерам листы стали

Приварка стенок и уголков к ним

Изготовление колосниковой решётки

Съёмные элементы — решётка и отражатель

Расположение основных элементов в печи

Варка разделяющих перемычек

Дверки на готовой печке

Печь почти готова

Фотогалерея: процесс изготовления печки

Заслонка в закрытом положении Заслонка в полуоткрытом положении Проверяем работу заслонки Собранный дымоход Дымоход установленый на печи

Футеровка

Печки из металла нередко обкладывают кирпичом снаружи и внутри. Но есть две причины по которым этого делать не стоит:

1. У кирпича довольно низкая теплопроводность и высокая теплоёмкость. Тепло, полученное при сгорании топлива в топке попросту вылетает в трубу вместе с дымом. не успевая прогреть металлические стенки буржуйки.
2. Печная поверхность лишается доступа воздуха тем самым значительно ускоряя прогар стенок и риском попадания в помещение угарного газа опасного для здоровья и жизни человека.

Выбор и подготовка места установки

Для такого вида печек монолитный фундамент сооружать не нужно ввиду их небольшого веса. Для выбора места установки следует руководствоваться такими параметрами, как удалённость от дверей и окон (для меньших потерь тепла) и удобством вывода дымохода из помещения. В гаражах и подсобных помещениях, как правило присутствует бетонный пол, поэтому подстилать ничего не требуется. В помещения с деревянным полом следует настелить на место установки лист асбеста или жести и закрепить его по периметру саморезами. На стены возле места установки для избежания потерь тепла можно приклеить фольгированную теплоизоляцию.

Декорирование

Для декорирования буржуйки можно применить пластины из шамота или декоративные металлические накладки, а также можно просто раскрасить печку специальными жаростойкими красками на свой вкус, предварительно зачистив поверхности наждачной бумагой.

Эксплуатация

Некоторые требования по безопасной эксплуатации, при соблюдении которых вы обезопасите себя и ваших близких:

• Печка обязательно должна стоять на огнеупорном основании.
• Все легковоспламеняющиеся предметы и жидкости должны находиться на безопасном расстоянии 80–100 см от печи.
• Не следует за один раз полностью забивать топку дровами.
• Всегда следите чтобы дверца топки при использовании печи была закрыта.
• Регулярно осматривать дымоход на наличие прохудившихся мест, для избежания попадания дыма в помещение.
• Не оставляйте работающую печь надолго без присмотра.
• Не пытайтесь прикоснуться к корпусу печи при её работе во избежание ожогов.

Чистка и обслуживание

При интенсивном использовании печки в канале дымохода осаждается сажа и грязь, и постепенно накапливаясь, сужает просвет канала что влечёт за собой снижение тяги и общей эффективности конструкции. Дымоход достаточно проверять раз в год на наличие загрязнений и при необходимости прочищать от сажи. Есть несколько способов прочистки дымоходной трубы:

• Механический, ёршиком или щёткой.
• Химический, путём сжигания картофельных очисток в топке, при этом выделяемый крахмал размягчает сажу и она выходит.

Для лучшей эффективности можно комбинировать эти два способа. Со стенок топки нагар лучше всего снимается щёткой по металлу. Зеркало и колосниковая решётка легко извлекаются для замены или мелкого ремонта.

Видео: как самостоятельно сделать буржуйку

Самостоятельное изготовление металлической печи не такое уж сложное занятие, как первоначально может показаться. Конечно, эта конструкция не единственный вариант в своём роде, но уже проверенный и надёжный.

Как сделать металлическую печь своими руками – пошаговое руководство

Печи из металла пользуются большей популярностью, чем кирпичные. Объясняется это их доступной стоимостью, высоким КПД, прочностью и небольшим весом. Но у них имеется и немало недостатков. Можно построить для дома печь из металла своими руками.

Плюсы и минусы металлических печей

Металл относится к прочным материалам, но он одновременно пластичен и податлив, что позволяет придать ему почти любую конструкцию. Он способен выдержать высокие нагрузки и перепады температур. Имеется немало методов обработки металлов, поэтому при изготовлении печей можно применять различные технологии.

Так как главным конкурентом металлических агрегатов на рынке отопительного оборудования являются кирпичные конструкции, сравнение технических характеристик будет между ними. Например, КПД печей из кирпича составляет около 70%. Что касается металлических изделий, то этот показатель у них достигает 83%, при этом они весят намного меньше и более доступные по цене.

Еще одним важным преимуществом печи для дома из металла считается цельность конструкции, поэтому ее можно без проблем перемещать и перевозить. С крупными сооружениями из кирпича это сделать невозможно.

По причине незначительного веса металлическим агрегатам не требуется обустройство отдельного прочного фундамента, а установка заключается только в возведении дымохода. В неотопительный период мобильное железное изделие можно переместить в подсобку или сарай и тем самым освободить пространство в помещении.

Металл, используемый в качестве материала изготовления агрегата, отличается высокой теплопроводностью, в результате чего он быстро нагревается, но и остывает аналогично. Такой обогрев способствует повышению КПД. В кирпичных печах сначала следует подождать, когда начнется внутренний теплообмен, а до этого в процессе протопки все полученное тепло уходит в дымоход.

Почти все преимущества металлических агрегатов основаны на особенностях этого материала – он достаточно плотный, не пористый, под воздействием конденсата не отсыревает как кирпичи. Им не опасны длительные перерывы в работе, они не нуждаются после простоев в разгонной протопке.

Металлические печи для дачи легче сертифицировать и на них проще оформить разрешение в пожарной инспекции, что позволит сэкономить и деньги, и время. В продаже встречаются модели, которым вообще не требуется согласование, а только установка автономного дымохода.

Но у металлических агрегатов имеются и недостатки:

1. Они не «дышат», так как в отличие от кирпича металл не пористый материал. Кирпичная печь при остывании поглощает из воздуха влагу, а при нагревании отдает ее. В результате в помещении создается постоянный баланс влажности, обеспечивающий ощущение комфорта. Иногда металлические агрегаты облицовывают кирпичом, чтобы добиться аналогичного эффекта, но он получается не таким результативным, а конструкция теряет легкость и мобильность.
2. Как уже говорилось, металл быстро нагревается и остывает, поэтому для поддержания тепла в доме, печку из него приходится топить постоянно, а иначе она через несколько часов полностью остынет. Решить данную проблему можно путем изготовления металлического агрегата длительного горения. Но в любом случае он является постоянным очагом, создающим риск возникновения пожара и угара, и по этой причине его нельзя надолго оставлять без присмотра.
3. Основной минус металлических печей заключается в их пожароопасности. У них стенки при нагреве раскаляются до такой степени, что могут спровоцировать воспламенение предметов, отделочных материалов, напольного покрытия, расположенных в непосредственной близости от огня. Поэтому в МЧС не просто получить разрешение на использование железного агрегата в жилой постройке – для него придется обустроить отдельную котельную.
4. Срок эксплуатации печки из металла для дома составляет до 20 лет. При частой эксплуатации даже толстый металл выгорает, в результате чего стенки изделия становятся тоньше. Но всего за десятилетие работы печь полностью окупает свою стоимость за счет сокращения расходов на топливо и возможности заменить агрегат без ремонта и перепланировки помещений.

Выбор металла

Технические характеристики будущего отопительного устройства во многом зависят от выбранного для него металла, что отражается на себестоимости работы и сложности ее выполнения.

Для создания агрегатов используют:

1. Суррогаты. К ним относятся, например, алюминиевые бидоны для молока. Но их использование нельзя назвать самым лучшим вариантом. Причина в том, что обеспечить высокий КПД может дожигание отработанных газов, во время которого температура достигает минимум 400 градусов, а при эксплуатации экологичной печки она поднимается до 600 градусов. Но при 660 градусах алюминий плавится. Это означает, что из бидона долговечная печь не получится.
2. Обычную конструкционную сталь. Характеризуется пределом прочности до 400 градусов (свыше 2-х часов) и 600 градусов (до 2-х часов). Для печей подходит исключительно толстая сталь – минимум 4 миллиметра. Но частое использование подобного агрегата невозможно, поскольку он всего за одну зиму прогорит.
3. Жаропрочную сталь. Из нее изготавливают заводские печи, задействуя спецсталь толщиной 1,5 — 3 миллиметра. Служат данные конструкции до 20 — 30 лет. Они компактны, имеют небольшой вес и высокий КПД. Заводские агрегаты обычно сертифицированы соответствующими службами, их можно монтировать в жилых постройках. Сверху у них бывают маломощные водогрейные регистры или варочные поверхности. Изготовить из жаропрочной стали своими руками металлическую печь вполне возможно, поскольку сборка отдельных моделей не нуждается в капитальной сварке, а соединения выполняют иначе, например, при помощи стальных заклепок. Примером такого прибора является изделие «Слобожанка».
4. Чугун. Железо с примесью углерода характеризуется незначительной величиной теплопроводности и тем самым хорошо удерживает тепло внутри печи. Прогревается чугунный агрегат быстро, а после протопки еще в течение 3 – 4 часов продолжает обеспечивать обогрев. Его используют для теплоснабжения помещений площадью до 60 «квадратов». Для изготовления печей подойдет чугун толщиной 6 –25 миллиметров. Более тонкий сплав отличается повышенной хрупкостью, а слишком толстый при первой же растопке может треснуть. По причине значительного веса чугунные печи нельзя устанавливать непосредственно на пол, а поэтому приходится обустраивать бетонную стяжку. Для этого разбирают пол и заливают бетонную площадку нужной высоты. Сделать печь из чугуна самостоятельно не получится, так как в кустарных условиях его невозможно обработать. Используют такие агрегаты для обогрева хозпомещений или теплиц.

Классификация печных агрегатов

Чаще всего самодельные печки делают с варочными поверхностями.

Согласно особенностям устройства их делают:

• камерными;
• канальными;
• колпаковыми.

В камерных печках топочные газы поступают в специальную камеру и там за счет естественной циркуляции полностью сгорают. Их конструкция создает подобие горения обычного костра в замкнутом пространстве. В бытовых моделях топочный отсек соединяют с дожигательным в единый модуль, называемый горнилом. Его сводчатая форма обеспечивает полный дожиг топлива. Примером подобной конструкции можно назвать классическую русскую печь.

В канальном агрегате топочные газы сначала догорают, потом постепенно остывают и перемещаются по каналам, находящимся между перегородками. При передвижении они отдают тепло печному корпусу. Внутри догорание отсутствует до тех пор, пока температура в топочном отделении не достигнет 400 градусов. КПД этих приборов не превышает 60%.

В колпаковой печи продукты горения движутся к своду особого колпака и там задерживаются, полностью догорая. Затем газы опускаются к низу и отдают тепло корпусу. Для растопки такого агрегата достаточно прогреть только небольшую зону колпака. Его КПД может составить 75%.

Особенности печей из металла

От металла зависят эксплуатационные характеристики отопительных агрегатов. Поскольку его теплопроводность по сравнению с теплоемкостью намного выше этот материал плохо накапливает тепло. Металл быстро поглощает тепловую энергию, накаляется и в скором времени остывает. Если учитывать данное свойство, можно собрать камин из металла своими руками таким образом, чтобы при минимальной степени прогрева добиться высоких значений.

Самодельные печки из металла в зависимости от особенностей конструкции функционируют по-разному:

1. Камерные. Эти устройства фактически являются обычной «буржуйкой», первые образцы которой появились пару веков назад, но им требовалось большое количество топлива. Потом их конструкцию усовершенствовали – поместили в нее колосник с поддувалом, укоротили дымоход до 2,5 –3 метров и утеплили его. Особенность агрегата заключается в том, что он саморегулирующийся – при полной протопке пропускной способности дымоходной трубы не хватает для вывода топочных газов, в итоге в горниле возникают завихрения, полностью дожигающие продукты горения. Только потом газы способны пройти по трубе. Поскольку на выходе из дымохода их температура равна около 100 градусов, конденсат отсутствует. Его очищают от сажи раз в год. КПД таких печей достигает 60%.
2. Канальные. В них вместо сложного лабиринта газовых трубок оставлено одно колено. Оно разделяет топочную и дожигательные камеры. Посредством отверстия в конфорке на варочной панели или регулируемого воздушного дросселя поступает вторичный воздух, обеспечивающий дожигание топочных газов. Поскольку этот процесс осуществляется в одном месте, КПД равен 70-80%. Производительность печи при этом высокая, а эффективность функционирования не зависит от силы тяги или размеров дымохода. Поскольку основное тепло образуется в дожигательном отделении, агрегатом пользуются в двух режимах – пламенном и продолжительного горения. Используют разное твердое топливо, а мощность регулируют не количеством сжигаемых дров или угля, а путем подкручивания дросселя. Чистку дымохода выполняют раз в несколько лет при условии качественной эксплуатации печи. Дожигатель для нее желательно изготавливать из жаропрочной стали, причем в форме корыта. Корпус делают из обычной стали, имеющей толщину не меньше 4 миллиметров, а варочную поверхность из чугуна или толстой 8 – 10-миллиметровой стали. Плиту желательно сделать съемной, поскольку со временем ее нужно будет заменить, так как она прогорит.
3. Колпаковые. Печи долгого горения работают в режиме тления, в результате чего появилась возможность сделать период теплоотдачи более продолжительным. Он может составлять от нескольких суток при использовании дров и от 10 до 30 дней для каменного угля. Если применять упрощенную схему подобной печи, в ней топливо будет тлеть непосредственно у поверхности, куда попадает кислород. Топливо в процессе пиролиза расщепляется на летучие компоненты, которые, поднявшись вверх, сгорают в колпаке, обеспечивая 60% тепла. С целью увеличения данного показателя на печь можно поместить газовую рубашку, где газы будут догорать. Как показывает практика, в результате КПД такой печки может достичь 80%, а иногда и больше. Если выбор сделан в пользу данной конструкции агрегата, необходимо помнить некоторые нюансы. Не смотря на то, что такая печь из железа для дома может функционировать на разном твердом топливе, наибольший эффект от ее работы достигается при растопке тем его видом, для которого она изначально предназначалась. При этом применяемое топливо должно быть сухим, а догружать его до момента полного сгорания предыдущей закладки не рекомендуется. В дымоходе печей продолжительного горения всегда образуется большое количество токсичного конденсата, поэтому нужно создать условия для его безопасного слива. Чтобы изготовить корпус агрегата, можно задействовать большой газовый баллон или использованную железную бочку.
4. Масляно-пиролизные. Они известны как печки на отработке. Этот экономичный вариант пользуется большой популярностью среди печников – самоучек. Принцип функционирования агрегата несложен. Заливают в бак отработку, потом поджигают и подают кислород через воздушный дроссель, в результате горение не будет сильным, но для испарения масляного топлива его будет достаточно. Пары от отработки поступают вверх в отсек в форме трубы, имеющей перфорированные стенки, через которые проникает воздух. В процессе горения пары направляются в дожигатель с перегородкой, задерживающей оксиды азота в определенной температурной зоне до тех пор, пока они не распадутся и не начинают выделять тепловую энергию.

Использование в бытовых условиях агрегатов, функционирующих на отработке, согласно противопожарным правилам, запрещено, поэтому они не встречаются в продаже. Обычно такую печь уличную из металла устанавливают на приусадебных или дачных участках.

Изготовление агрегата для бани

Одним из лучших вариантов отопительного устройства для бани является металлическая печь из листовой стали, обложенная кирпичом. Такая самодельная печь для бани не мобильна, но пожаробезопасна, а значит, ее можно устанавливать в жилом доме и даже в деревянной банной постройке.

Для ее сооружения из инструментов понадобятся:

• сварочное оборудование;
• болгарка;
• диоды 3-4 миллиметра.

Также нужно иметь листы железа толщиной 2 –3 миллиметра, и арматуру 8 –10 миллиметров.

Важным моментом является то, что при обустройстве такой печи необходимо правильно подобрать для дымохода сечение, поскольку от этого зависит сила тяги, на которую также влияют погодные условия: чем теплее и влажнее воздух, тем она слабее.

В недостаточно широком дымоходе газы и воздух начнут смешиваться, не успев выйти наружу. Это создает дымовую пробку. Если диаметр трубы слишком большой, тогда в ней газы будут двигаться чересчур медленно, а поверхность внутренний стенок быстро засорится.

Банные печи из железа своими руками строят так:

1. В первую очередь обустраивают фундамент. Для него строят деревянную опалубку высотой 20 сантиметров так, чтобы образовался квадрат размером 1х1 метр.
2. Арматуру монтируют в один слой, делая сетку из прутьев с ячейками величиной 20х20 сантиметров. Надо, чтобы арматура не касалась земли, поэтому ее опирают на заранее установленные колышки и связывают на весу.
3. Подготавливают цементно-песчаный раствор в пропорции 1:3. Для него берут 1 часть цемента не ниже марки М400 и 3 части мелкого речного песка. С целью придания прочности в смесь добавляют часть щебенки.
4. Раствор выливают в опалубку, накрывают пленкой из полиэтилена и оставляют сохнуть на 4 недели. Один раз в день бетон нужно сбрызгивать холодной водой и вновь накрывать, иначе он начнет покрываться трещинами.
5. Далее надо взять задний обод для колес и заварить на нем все отверстия, оставив только центральное.
6. Со второго обода срезают выпуклую верхушку, вставляют в него первый и сваривают. Главное, это создать герметичное соединение, ведь внутри будет горячая жидкость.
7. На внутренней части второго обода на равном удалении один от другого с трех сторон наваривают арматуру. Нужно, чтобы она упиралась в трубу для придания конструкции жесткости.
8. Внизу первого обода создают круглое 25-миллиметровое отверстие и к нему приваривают трубу соответствующего сечения. В нее вкручивают кран, чтобы сливать воду.
9. Далее делают точные копии двух ободов. Копию второго из них насаживают на трубу, переворачивают копию первого обода и приваривают его к концу трубы. Сверху приделывают второй экземпляр второго обода и для жесткости усиливают арматурой.
10. Когда раствор для фундамента застынет, опалубку снимают и выкладывают кирпич, используя смесь на основе глины.
11. Месторасположение печи для защиты от возгорания полностью обкладывают кирпичом.
12. Основание делают кирпичным, а со второго ряда начинают выкладывать зольник с поддувалом. Посредством него удаляют золу и тем самым обеспечивают поступление воздуха внутрь, который помогает появлению хорошей тяги. Длина зольной камеры должна быть меньше, чем у топки.
13. Устанавливают дверцу поддувала, обкладывают кирпичом и укладывают еще один ряд. На шахту зольника помещают колосниковую решетку.
14. После колосника выкладывают два ряда кирпичей, оставляя место для дверцы топки. Поверх создают еще два ряда.
15. Кладке дают высохнуть в течение 2-х недель, обеспечив циркуляцию воздуха. Затем печку нужно протопить щепками в течение 1,5 — 2 часов.
16. На кирпичную конструкцию устанавливают готовую трубу. На ней расположена каменка и емкость для горячей воды.
17. Вес и размеры печи довольно большие, поэтому ее лучше разделить на составляющие части и собрать внутри бани на месте.
18. Верх дымохода укрепляют прутьями арматуры, приварив один ее конец к трубе, а второй уперев в стену. Для крепления к стене задействуют металлическую пластину или уголок из стали.

Металлические печи: плюсы и минусы, конструкции, изготовление самодельных

279,867 просмотров, 5 комментариев

Автор: Колесников Юрий Фёдорович, инженер-теплоэнергетик*

© При использовании материалов сайта (цитат, изображений) указание источника обязательно.

Металлические печи имеют перед кирпичными ряд несомненных достоинств и столь же существенных недостатков. К первым относятся меньшая на порядок и более цена, высокий КПД, небольшой вес, высокая прочность и развитая технология обработки исходного материала – металла. К вторым – отсутствие «дыхания», ограниченный срок службы, повышенная опасность и короткая теплоотдача после протопки. Эти факторы дают некоторые следствия, на которых следует остановиться подробнее, прежде чем начинать разбор собственно металлических печей.

Достоинства

Металл – куда более податливый материал, чем керамика, но сопоставим с ней по прочности. Металл можно плавить и лить, сверлить, резать, гнуть, ковать, он после формовки детали не требует обязательных дополнительных расходов энергии на ее обжиг. Способов производства и обработки металла известно множество, а их научная и производственная база огромна. Поэтому, создавая металлическую печь, можно практически без ограничений применять разнообразные теоретико-конструкторские ухищрения для улучшения ее технико-эксплуатационных параметров без существенного увеличения цены. Если предельный в среднем за сезон КПЛ кирпичных печей составляет около 70%, то для металлической 85-90% не диковина.

Примечание: исходя из современных экологических условий, нужно стремиться получить КПД печи не менее 70%

Удельная, на единицу поперечного сечения, прочность кирпича и вообще керамики с уменьшением толщины детали резко падает, а у металла наоборот, возрастает. В результате такие важные показатели печи, как вес и себестоимость на единицу генерируемого тепла, у металлических печей в 10-20 раз и более ниже, чем у кирпичных. Хорошую новую металлическую печь для обогрева 100 кв. м жилой площади можно приобрести за $250-300, а б/у за $50.

Кроме того, металлическая печь – цельная конструкция, ее можно транспортировать готовой к употреблению, наклонить, толкнуть, ударить, даже уронить, не приведя в негодность. Т.е., металлическая печь мобильна. На месте эксплуатации она не требует фундамента, а ее установка сводится к выводу дымохода в дымовой канал здания. По миновании надобности печь можно убрать и определить на хранение до следующего случая.

Теплопроводность металла высока, а общая теплоемкость печи из него вследствие ее небольшой массы невелика. Поэтому металлическая печь быстро прогревается и так же быстро нагревает помещение. Этот же фактор дает высокий КПД: в кирпичной печи до 20% энергии топлива вылетает в трубу во время протопки, пока в массивном теле печи не наладится внутренний теплообмен и она не начнет аккумулировать тепло.

Далее, металлическое изделие физически более однородно, чем кирпичная кладка, и не пористо. Металлическая печь не отсыревает, не боится долгих перерывов в топке, не требует разгонных протопок после простоев. Фактическое отсутствие, вследствие высокой теплопроводности металла, внутренних тепловых потоков в теле печи, обуславливает быстрое догорание в ней дымовых газов в малом объеме пространства, что облегчает встраивание в печь варочной поверхности и водогрейных устройств.

Наконец, что немаловажно для частных владельцев, заводскую печь из металла можно заранее сертифицировать по пожарной безопасности как готовое изделие. Получить разрешение пожарников на ее использование в таком случае неизмеримо проще как по нервам, так и по деньгам. Есть модели металлических печей промышленного производства, вообще не требующие оформления в МЧС, лишь бы в здании имелся отдельный от вентиляции газоход.

Недостатки

Самый главный недостаток печей из металла – отсутствие «дыхания». Кирпичная печь по мере остывания вбирает в себя пары влаги, а при протопке отдает их в воздух. Поэтому в доме с кирпично-печным отоплением относительная влажность воздуха сама собой поддерживается в оптимальных для здоровья пределах. Металлическую печь можно заставить немного «дышать», облицевав кирпичом, стеатитом («мыльным камнем», талькохлоритовым сланцем), базальтовым или гипсокартоном, но эффект будет слабее, прочность печи снизится, а ее мобильность вовсе пропадет.

Из-за малой общей теплоемкости теплоотдача печи после протопки не превышает 2-3 час. Металлическую печь нужно или все время топить, или выполнять в виде печи длительного горения. И то, и другое – постоянный очаг огня. При установке печи в жилом помещении это дает круглосуточную опасность угара. Кроме того, металлическая печь во время работы может раскаляться докрасна, а это создает пожарную и травмоопасность. Поэтому МЧС самодельные металлические печи сертифицирует с большим скрипом и то, только предназначенные для установки в изолированные нежилые помещения.

Третий существенный недостаток металлических печей – небольшой, сравнительно с кирпичными, срок службы. Химически металл куда как менее стоек, чем керамика, а при высокой температуре он еще активнее реагирует со способными повредить его веществами. Срок службы печи из металла при регулярной топке редко превышает 20 лет; правда, это окупается уменьшением расходов на топливо и возможностью замены печи без ремонта здания.

О металле для печи

Как видим, именно физико-химические свойства металла для печи для печи во многом определяют ее качества. Будет печь приобретаться готовая или изготовляться самостоятельно, первейшее внимание следует обратить именно на него.

Суррогаты

В популярных источниках можно встретить описания печек из… алюминиевого молочного бидона. Но для более-менее приемлемого КПД печи необходимо дожигать дымовые газы. При этом развивается температура не менее 400 градусов Цельсия, а в печах, удовлетворяющих требованиям экологии, не менее 600. Температура плавления алюминия – 660 по Цельсию; температурный предел прочности – 140 для конструкционного алюминия и 160-210 для алюминиевых сплавов. На этом вопрос об алюминиевых печах можно считать закрытым.

Обычная сталь

Температурный предел прочности и стойкости обычных конструкционных сталей около при длительном воздействии около 400 градусов; при 2-х часовом 600. Сталь на печи идет толщиной от 4 мм. Но и в этом случае о регулярном пользовании говорить нельзя: в морозных краях, где нужна интенсивная топка, печка может прогореть до окончания зимы. Некоторое исключение представляют собой печи длительного горения, отдельные их конструкции позволяют избежать длительного нагрева корпуса печи свыше 600 градусов, а сильно раскаленные детали в них массивные и заменяемые. Такие печи чаще всего и делают своими руками; некоторые популярные конструкции будут описаны далее.

Жаропрочные стали

Металлические печи промышленного производства выполняются из жаропрочной и жаростойкой стали. Современные спецстали толщиной 1,5-3 мм позволяют получить срок службы печи до 20 и более лет, небольшой ее вес, а сочетание теплоемкости с теплопроводностью печных сталей при правильном конструктивном исполнении гарантирует высокий КПД, до 80%. Фирменные стальные печи в продажу идут сертифицированными по требованиям МЧС, по пожаро- и травмобезопасности вполне пригодны для дома. Их установка чаще всего возможна просто на пол и требует только подключения к дымоходу. В большинстве случаев снабжаются варочной поверхностью и маломощным водогрейным регистром ГВС.

Конструкция таких печей на первый взгляд доступна для повторения. Но, чтобы сделать подобную самому, даже располагая материалом, нужно владеть как минимум достаточно сложной технологией TIG/MIG сварки и дорогим оборудованием для нее. Попытки варить жаропрочную нержавейку кустарными способами бессмысленны: после переплавки под дугой сталь теряет свои качества и печка трескается по швам быстрее, чем прогорит жестяная буржуйка.

Тем не менее, сделать печь самостоятельно с использованием жаропрочных сталей вполне возможно, и это намного повысит ее надежность и долговечность. Речь идет о воздухораспределительных устройствах печей длительного горения типа «Слобожанки», подробнее см. далее. Дорогого материала потребуется немного, можно подобрать и обрезки. А соединения в данном случае можно выполнять на усах, заклепках или в фальц.

Чугун

Чугун в печи одновременно и металл, и не металл. От металла в нем остается невысокая стоимость и возможность аккуратно, не роняя и не ударяя, перемещать печку. С кирпичом чугун роднит не только хрупкость, но и малая для металла теплопроводность в сочетании с неплохой теплоемкостью. Именно чугунные печи могут греть после протопки до 3-х часов, но и прогреваются минут 40 как минимум.

Чугун на печи идет толщиной 6-25 мм. Тоньше нельзя, печка окажется слишком хрупкой. Но толще тоже нельзя, температурный коэффициент расширения (ТКР) у чугуна вполне металлический, и при «кирпичной» толщине стенок печь потрескается при протопке. Поэтому чугунные печи тяжелы, ставить их прямо на пол нельзя, нужно разобрать его настил до стяжки и нарастить ее до уровня пола. И «кирпичные» качества чугунной печи проявляются только при обогреве небольших, до 60 куб. м, помещений. В больших из-за малой теплопроводности стенок КПД печи будет ничтожным.

Чугун не дышит, как кирпич, но его химическая стойкость приближается к таковой керамики. Перерывов в топке и сырости воздуха чугун, как металл, не боится. Поэтому чугунные печи целесообразно использовать для обогрева хозяйственных помещений с нежной мелкой живностью: птичников, крольчатников, небольших теплиц.

Чугун, как известно, после отливки в заводских условиях кустарной механической обработке не подлежит. Все, что может сделать самодельщик с чугунной печкой – покрасить купленную. Покраска печей, кстати, тоже работа не из простых, см. далее.

Выбор схемы и типа

Что есть печь?

Раз уж речь дошла до печей как таковых, определимся, с чем же мы имеем дело; в классификации печей путаницы больше, чем ясности. Например, пламенную канальную печь считают печью с принудительной циркуляцией дымовых газов, а колпаковую – со свободной. Но какая в ней свобода дымовым газам, если уйти вверх им мешает свод колпака и тот же колпак, поглощая их тепло, заставляет их опуститься к дымоходу, расположенному внизу самым противоестественным образом? Единственное отопительно-варочное устройство с совершенно свободной циркуляцией – костер на земле.

С другой стороны, определение «принудительный» предполагает наличие наддува или дымососа, или того и другого. Наконец, использование тепла одного и того же источника в одном и том же устройстве в разное время возможно в разных целях. А источником тепла и его передатчиком куда следует не обязательно должно быть топливо и дымовые газы.

Поэтому печь мы определим как устройство, в котором поток тепла от компактного его источника направляется к приемнику тепловой энергии техническими средствами в пределах одного цельного устройства без использования отдельных линий теплопередачи. Под это определение подойдут и кухонный дровяной камелек, и плавильная электродуговая печь, и муфельная лабораторная, и походная солнечная.

Бытовые печи

Нас интересуют бытовые отопительно-варочные печи. Посмотрим на них сначала в общем, а затем учтем особенности нашего материала – металла. Основные схемы устройства бытовых печей показаны на рис.

Общие схемы бытовых печей

Камерная

На левой поз. схема древнейшей печи как таковой – камерной. В ней дымовые газы от топки перепускаются в газовую камеру, где и догорают, за счет естественной циркуляции. Также естественным способом к горящему топливу подтекает наружный воздух. В сущности, это костер в пещере.

В современных промышленных камерных печах и специалисту трудно бывает узнать их первобытного предка, но с бытовыми проще, здесь топка с камерой дожигания объединены в один модуль – горнило. Для эффективного дожигания камера должна быть сводчатой. «Первобытные» камерные печи при некоторых усовершенствованиях могут быть весьма эффективными. Пример – дожившая до наших дней русская печь.

Канальная

На средней поз. – канальная печь. Дымовые газы, сначала догорая, а затем постепенно остывая, проходят по каналам между перегородками, отдавая тепло телу печи. Возможно, поэтому канальную печь и считают «принудительной», путь газов в ней организован физически. Пока такая печь внутри не прогреется хотя бы до 400 градусов, дожигания вовсе нет, а затем оно растягивается от топки до дымохода, и добиться тут КПД свыше 60% очень сложно.

Колпаковая

Справа – колпаковая печь. Дымовые газы в ней задерживаются под сводом колпака, пока не догорят, а затем вдоль его стенок опускаются вниз, отдавая остатки тепла. При растопке нужно для начала дожигания прогреть только небольшой участок свода колпака, поэтому колпаковая печь может обеспечить КПД свыше 70%

Применительно к металлу

Отношение теплопроводности металла к его теплоемкости в десятки раз выше, чем у кирпича. Поэтому металл – препаршивейший накопитель тепла. Поглощая его, он быстро нагревается до высокой температуры, а затем так же быстро остывает.

Но если точно учесть свойства материала, металлические отопительные печи можно сделать и по классическим схемам, причем добиться от них более высоких параметров, т.к. потери тепла на прогрев печи при протопке минимальны. А высокая связность металлической конструкции позволяет применить принципы сжигания топлива, для кирпичных печей или вовсе неосуществимые, или осуществимые с большим трудом. Основные схемы металлических бытовых печей приведены на рис.

Схемы металлических бытовых печей

Камерная

Металлическая камерная печь – на поз А. Узнаете? Буржуйка. Ее предки, комнатные печи, появились в начале XIX в, но отличались редкостной прожорливостью; впрочем, и топливо тогда стоило гроши. Разруха после революции в России заставила «бывших спецов» усовершенствовать буржуйку, тогда же она и получила свое название. Доработано было следующее:

• Для регулировки мощности по погоде в горнило встроили колосниковую решетку с поддувалом и его дверцей.
• Дымоход сделали невысоким, до 2,5-3 м от уровня колосниковой решетки.
• Диаметр дымохода взяли примерно 7-9 мм на 1 кВт тепловой мощности, в пересчете на современные единицы измерения.
• Начальный отрезок дымохода около 1-1,5 м сделали вертикальным и укутали теплоизоляцией.
• Далее следовал горизонтальный кусок дымохода – боров – длиной не менее 2,5 м, его вывели в форточку и нарастили обеспечивающим тягу вертикальным отрезком тоже в 1-1,5 м.

Роль свода горнила на минимальной топке играл первый вертикальный изолированный участок дымохода – газовый экономайзер, в нем догорали дымовые газы. На максимале пропускная способность дымохода оказывалась меньше, чем объем генерируемых в топке газов. В горниле при этом возникал вихрь, обеспечивающий основное дожигание, и печка становилась саморегулирующейся: газы уходили в трубу, только полностью догорев. Теплоотдача в комнату примерно на 25% обеспечивается нагретым телом печи и на 75% конвекцией от раскаленного борова. На выходе дымохода температура газов выше 100 градусов, поэтому выпадение конденсата (см. далее) исключено. Прочистка дымохода от сажи требуется не более 1 раза в год и не сложна, поскольку дымоход разборный. КПД печи – до 60% на сухих дровах или угле.

Канальная

Буржуйку несложно приспособить и под канальную схему (поз. Б ↑), но сходство с кирпичной канальной печью остается только внешнее. Во-первых, из-за высокой теплопроводности металла от развитого лабиринта газоходов толку не будет, поэтому от него остается только одно горизонтальное колено. И роль его совсем иная: перегородка отделяет от топки камеру дожигания. Необходимый для него вторичный воздух поступает либо сквозь щели в конфорке на варочной поверхности, либо через отдельный воздушный дроссель-регулятор. Выход в дымоход – горизонтальный. Эти усовершенствования дали следующее:

1. КПД благодаря сосредоточенному в одном месте дожиганию вырос до 70-80%
2. Удельная по объему тепловая мощность печи выросла в 2-3 раза.
3. Печь не критична к величине тяги и вообще к параметрам дымохода, как обычная буржуйка: усилилась тяга, усилится горение в топке, но и разрежение в дожигателе. Вторичного воздуха в него пройдет больше и газы все равно догорят полностью.
4. Поскольку основное тепло генерируется в дожигателе, печь может работать в режиме как пламенного, так и длительного горения.
5. Теплопередача через тонкую металлическую перегородку от топки в дожигатель сразу же обеспечивает в нем температуру вспышки не догоревших газов, поэтому печь входит в режим практически мгновенно, что еще повышает ее КПД.
6. Раздельная регулировка подачи воздуха в топку и дожигатель позволяет настроить печь практически под любой вид твердого топлива.
7. Мощность печи можно регулировать не величиной загрузки топлива, а подачей воздуха. В буржуйке возможность регулировки мощности воздухом весьма ограничена, не более чем в 2-2,5 раза.
8. Температура варочной поверхности благодаря однородности термохимических процессов в дожигателе держится в пределах 250-300 градусов, что вполне подходяще для готовки.
9. Высокая интенсивность тепловыделения в печи позволяет организовать быстрый и равномерный прогрев помещения конвекцией.
10. На выходе в дымоход можно поставить теплообменник ГВС, не опасаясь ухудшения параметров печи и усиленного осаждения сажи.
11. На хорошем древесном топливе или угле прочистка дымохода требуется всего раз в 4-5 лет.

Современные отопительно-варочные бытовые печи малой (до 12-15 кВт) мощности почти все строятся именно по такой схеме. При самостоятельном изготовлении из жаропрочной стали нужно сделать дожигатель, в виде открытого сверху корыта (перегородка + боковые стенки). На корпус печи при этом пойдет обычная сталь от 4 мм, а на варочную плиту – чугун или сталь от 8 мм. Плиту нужно делать съемной, особенно стальную, т.к. от жара и термохимии в дожигателе она продержится год-два.

Длительного горения

Использование эффективной колпаковой схемы применительно к металлу заставило отказаться от пламени: никакой металлический колпак не поглотит, не перегревшись, столько тепла, сколько оно выделяет. Пришлось переводить печки в режим тления, это заодно позволило довести время теплоотдачи до 60-72 час от одной загрузки дров или до 20-30 суток (!) на угле. На печах длительного горения далее мы остановимся подробнее, а упрощенная, без системы подачи воздуха и технологических люков, схема такой показана на поз. В ↑:

• Топливная масса 1 тлеет в тонком поверхностном слое 2, сюда же тем или иным способом подается воздух.
• В процессе тления заметную роль играет пиролиз, термическое разложение твердого топлива на горючие летучие компоненты.
• Сгорание летучих происходит в пространстве под крышкой печи («колпаке») 3, здесь выделяется до 60% тепла.
• Если необходимо получить КПД печи более 70%, ее снабжают газовой рубашкой 4, здесь дымовые газы догорают обычным способом. Необходимый для этого воздух подсасывается на перевале из топливной камеры в газовую рубашку.

Печи длительного горения при простой конструкции могут обеспечить КПД до 80% и более, а температура в любом их месте редко превышает 600 градусов. Поэтому самодельные печи из металла, кроме банных, большей частью выполняются по этой схеме. Принимаясь за такую конструкцию, нужно учесть следующее:

1. Хотя печи длительного горения работают на любом твердом топливе от опилок до угля, расчетные (или выверенные на опытной конструкции) параметры они покажут только на том топливе, под которое разработаны. К примеру, дровяные котлымедленного горения КВ на угле греют как и на дровах, до 3-х суток. Специальный угольный котел, тоже медленного горения, на том же количестве угля – до 20. А на дровах он работать вообще не способен.
2. Продуктами полного сгорания органического топлива являются углекислый газ и вода, независимо от степени его обводненности; этот процесс сродни образованию метаболической воды в живых организмах. Газы в дымоход печей длительного горения уходят сильно остывшими, т.к. КПД печи высок, а температура в топке невысока. Поэтому в дымоходе образуется обильный конденсат, весьма токсичный, и конструкция дымохода должна содержать в себе его сборник с возможностью слива.
3. Печи длительного горения не терпят влажного топлива; как известно, влажное не тлеет, сколько воздуха к нему ни подавай.
4. Догружать топливо в печь до полного прогорания предыдущей загрузки нельзя за одним исключением, см. далее. Открывать крышку или загрузочный люк недогоревшей печи смертельно опасно: пиролизные газы химически агрессивны и ядовиты!

Примечание: непосредственно над зоной тления корпус печи раскаляется докрасна, но это не препятствует изготовлению его из обычной стали. По мере выгорания раскаленный пояс смещается вниз и длительность воздействия на металл предельной температуры не превышает допустимых 3-х часов.

Корпус печи можно сделать из любой подходящей круглой стальной емкости, напр. из бочки. Но окружить его герметичной газовой рубашкой уже сложнее. В любом случае такая печка греет преимущественно излучением, что не очень хорошо. Выход – окружить корпус печи, на расстоянии 70-80 мм от него, водогрейным регистром ГВС в виде змеевика или кольцеобразного бака. Усилится конвекция и будет горячая вода в душ и на кухню. Нужно только предусмотреть накопительный бак емкостью примерно от 10 л/кВт, иначе система вскипит.

Масляно-пиролизная

Такой эффективный термохимический процесс как пиролиз не мог не получить самостоятельного развития у гораздых на эксперименты самодельщиков. У них же, как правило, образуются некоторые запасы бросовых тяжелых горючих жидкостей, напр. отработки. Так появилась на свет металлическая пиролизная печь на отработанном масле, поз. Г ↑.

Масло горит в баке, куда через дроссель – регулятор мощности (он же – заправочное отверстие) подается первичный воздух. Горение слабое, оно нужно только для испарения топлива. Его пары поднимаются в пиролизную колонну – трубу с перфорированными стенками; в отверстия перфорации проходит вторичный воздух. В зону смешивания он поступает в избытке.

В зоне пиролиза колонны пары топлива горят, но тепло от этого большей частью расходуется на разложение топлива до легких летучих компонент, которые сгорают в зоне сгорания; здесь выделяется примерно 35% полезного тепла. Другие 35%, от ускользнувших от пиролиза тяжелых остатков, выделяются в дожигателе.

В дожигателе внутри находится неполная перегородка, горизонтальная или вертикальная. Зачем она? В зоне сгорания колонны вследствие избытка кислорода развивается высокая, до 1000 градусов, температура. При этом образуются эндотермические окислы азота. Они токсичны и на их образование уходит много энергии топлива.

При температуре выше 700 градусов окислы азота устойчивы и в зоне кислородного дожигания тяжелых радикалов останутся как были. Если дать им быстро остыть, они проскочат пик неустойчивости своей фазовой диаграммы и улетят в трубу, унося КПД печи. Чтобы оксиды азота распались сами, выделив потраченную на них энергию, их нужно задержать в зоне с температурой 450-600 градусов. Именно она и образуется за перегородкой перед выходом в дымоход. Почему? Там возникает вихрь.

Примечание: КПД печей на отработке толком никто не измерял. Известен только расход топлива на отопление стандартного гаража 4х7х2,2 м. Он равен 1,5-2,5 л/час.

Иногда гаражную буржуйку делают с круглым поддувалом диаметром по внешнему диаметру колонны масляной печки и ставят на высокие ножки. От масляной пиролизной печи оставляют бак с колонной, а самую колонну выполняют в виде дуги с горизонтальным выходом. Тогда, по мере накопления отработки, буржуйку используют как дожигатель пиролизной печи. Выход колонны вставляют в поддувало, и готова масляная буржуйка. Закончилась отработка – топим снова дровами/углем.

Примечание: дозаправлять печь на отработке в принципе можно, но опасно. Вообще эти печи – зажигательная бомба замедленного действия с запалом, установленным на неизвестный срок. Пожарными правилами их использование в быту запрещено и в широкую продажу они не поступают.

Об экранировании печей

Стальная печь в работе сильно нагревается и греет в значительной мере тепловым (инфракрасным, ИК) излучением. Для жилых помещений это нежелательно: в лицо пышет, а спина мерзнет. Их предпочтительно греть конвекцией. Кроме того, о раскаленную печку можно сильно обжечься.

Как превратить ИК в поток теплого воздуха? Очень просто: окружить печь с боков экраном из металлического листа на расстоянии 70-100 мм от печи и с таким же зазором от пола.

Можно встретить утверждения: мол, железный экран бесполезен, металл для ИК все равно что стекло. Во-первых, металл начинает пропускать электромагнитное излучение от рентгена и выше по частоте. Во-вторых, не как оконное, а как молочное стекло, частично и рассеянно. А для ИК любой металл непрозрачен, но отражает диффузно примерно их половину. На фото в ИК лист металла выглядит светло-серым.

Допустим, от печи на экран падает поток ИК единичной мощности. 0,5 его отразится обратно, а остальные 0,5 экран излучит в обе стороны, обратно и наружу. Итого наружу выйдет всего четверть. Это грубая схема, если экран сильно нагревается и его температура приближается к температуре печи, доля наружного излучения возрастает; до 1 при равенстве температур.

При расчете экрана его нужно согласовать с теплоемкостью и вязкостью воздуха, чтобы тепло между экраном и печью породило интенсивную конвекцию, а та остудила экран. При указанных выше размерах наружная температура экрана не превысит 70 градусов и теплоотдача конвекцией составит не менее 85% тепловой мощности печи.

Примечание: экран лучше делать раздвижным вширь, в виде 2-х Г-образных половин, и на отдельных ножках. Тогда, отодвигая/придвигая боковины, можно регулировать зазор между ним и печью сообразно режиму топки.

Внутренняя перегородка в печи экранировать будет плохо, т.к. температуры в топке и дожигателе близки. Но излучение вверх от варочной поверхности не опасно и конвекции не подавляет. Спереди экранировать просто нельзя: там дверцы и подход к печи. Осталось решить, что делать с излучением вниз от днища печи, нечего ему зря греть огнеопасный пол.

Эта проблема решается также без особых сложностей: зольник углубляем вниз от дверцы поддувала и выкладываем на сухую, без раствора, кирпичом. Можно засыпать кирпичным боем или песком, но тогда при выемке золы придется выгребать и выбрасывать засыпку. Если свести все эти способы в одно, получится схема экранирования, показанная на рис. выше.

Экранирование банной печи

Экранирование для бани

Удельная, на единицу объема помещения, мощность банных печей в 3-5 раз выше, чем комнатных, и стены нормальной бани деревянные, плохо проводящие тепло. Поэтому быстрый прогрев бани можно обеспечить только лишь конвекцией, с одной стороны. С другой – металлическая банная печка дает слишком жесткий жар все по той же причине, что не дышит. Исходя из этого, экран печи для бани делаем кирпичный; достаточно кладки в полкирпича на обычном цементно-песчаном растворе. Нужно только первый ряд выложить с промежутками для обеспечения конвекции, как показано на рис. справа.

Экранирование дачной печи

Экранирование для дачи

Дачный домик тоже невелик, зимой пустует и греть его до банной температуры не нужно. Поэтому дачную печку можно, в принципе, экранировать, как банную. Но лучше не полениться, установить на чердаке накопительный бак ГВС, а печь для дачи окружить, как экраном, ее водогрейкой, см. рис. слева. Вода поглощает ИК полностью, и пока народ тянет к печке зазябшие на огороде руки, а потом уплетает бутерброды, на варочной поверхности вскипит чайник, а в баке накопится достаточно воды для душа.

Примечание: экранирование пода печи изнутри теплоемким материалом дает здесь дополнительное преимущество – под печку можно засунуть обувь на просушку, не боясь, что она пересохнет и потрескается.

Печи-калориферы

Развитием идеи экрана-конвектора стало появление печей-калориферов. Они изначально конструируются так, чтобы возможно большая часть тепла превратилась в энергию движения нагретого воздушного потока. Для этого конвектор встраивают в топку или выполняют точно рассчитанный экран заодно с телом печи.

Известнейшая модель такого рода – печь булерьян или просто буллер (левая и средняя поз. на рис.) В РФ буллеры выпускаются по лицензии под маркой «Бренеран». Особенности буллера таковы:

• Булерьян – исключительно дровяная печь длительного горения. Пламенный режим является для нее аварийным, а все попытки приспособить буллеры к любому другому виду топлива пока были безуспешны.
• Топливно-режимная привередливость позволила подавать воздух в топку через один дроссель. Воздух в дожигатель поступает частично в смеси с дымовыми газами, частично через перфорированную перегородку между топкой и дожигателем.
• Хорошо продуманная конструкция и оптимальная конфигурация всей печи позволяют осуществлять регулировку мощности в широких пределах, в 10-12 раз.
• Округлая в разрезе топка и встроенный в нее на 2/3 вглубь конвектор из батарей труб обеспечивают мощную конвекцию (6 куб. м/мин на 1 кВт мощности топки) без существенного ухудшения КПД печи.
• Температура выходящего из батарей воздуха и наружной поверхности печи не превышает 70 градусов.
• При уменьшении мощности дросселем температура выходящего воздуха падает быстрее, чем его поток, т.е. на меньшей мощности буллер греет так же быстро, но слабее.

Длительность теплоотдачи булерьяна с одной полной загрузки топлива 8-12 час. Серийные буллеры выпускаются на мощность 10-200 кВт. КПД буллера около 60% Окружив печку экраном, его можно повысить до 66-67%, при этом температура наружной поверхности экрана будет около 55 градусов. Температура внутри буллера нигде не превышает 600 градусов, поэтому его вполне возможно изготовить самому из обычной стали, но делать с кондачка нельзя.

Секрет буллера – в точном внутреннем балансе тепла и воздуха. Отнять на конвекцию слишком мало тепла – печь даст мало горячего, пересушенного воздуха. Отнять много – топливо не прогорит как следует, образуется много золы, сажи, КПД печи упадет. Точно так же и с воздухом: конфигурация и соотношение размеров всех деталей печи обеспечивают автоматические перераспределение воздушных потоков внутри соответственно режиму горения. Но шаг вправо, шаг влево – опять зола, сажа, прожорливость и мало тепла.

Поэтому самому рассчитать буллер, руководствуясь начальными сведениями о теплотехнике, лучше и не пытаться. Можно повторить проверенную конструкцию, но точно выдерживая размеры, соблюдая инструкции и следуя спецификациям. Длина и конфигурация дымохода не критичны, но в нем необходим сборник конденсата, т.к. температура отходящих газов невысока.

Буллеры обычно применяются для отопления производственных помещений, в которых необходим равномерный по объему прогрев до комфортной или технологической температуры: теплиц, оранжерей, питомников теплолюбивых животных. Однако, установив буллер подходящей мощности в подвале, можно обеспечить воздушное отопление частного дома практически любой площади: большое количество сопел конвектора (от 7 до 23-25) позволяет организовать равномерную раздачу тепла по комнатам. Сопла батарей печи элементарно сопрягаются с воздуховодами из дешевого тонкостенного гофра, а устроить в доме систему воздушных каналов проще и дешевле, чем смонтировать трубы и регистры водяного отопления. Кроме того, отпадает необходимость в сложной, дорогой, энергозависимой и требующей ухода обвязке водяного котла.

В России от буллера отпочковалось немало сходных конструкций; одна из самых известных – линейка печей «Профессор Бутаков», правая поз. на рис. «Бутаковы» многотопливны, их КПД выше, чем у буллера, есть варочная поверхность, но здесь, в статье для самодельщиков, о них стоит упомянуть лишь вскользь: конструкция из спецстали рассчитана исключительно на промышленное производство. Кроме того, «Бутаковы» могут хорошо греть только 1 комнату: к выходу их батарей подключить воздуховоды очень сложно.

О воздушном отоплении

Воздушное отопление оптимально для индивидуальных домов в 1-2 этажа. Этажность дома стремительно пожирает его эффективность, поэтому оно вышло из обихода еще в тесных средневековых городах, хотя богатые усадьбы в древности отапливались именно воздухом.

Широкому его внедрению в частный сектор препятствует фактически только отсутствие узаконенных норм, правил, рекомендаций и методик инженерного расчета. Однако для самодельщиков с жилкой экспериментатора это плюс: раз не запрещено, значит, можно, лишь бы сам буллер был сертифицирован. Делай, как хочешь и умеешь, не боясь санкций: за что наказывать, если его в законе вовсе нет?

Медленные самоделки

Если в буржуйке и ее сородичах нет частей, грубое или небрежное изготовление которых совершенно испортило бы печь, то уже буллер дает пример того, что с печами длительного горения нужно поосторожнее. В них есть узлы, небольшая ошибка в исполнении которых сделает печь не только плохой, но и опасной. Поэтому на печках медленного горения остановимся подробнее; 2 популярных и 1 перспективная конструкции показаны на рис.

Схемы печей медленного горения

Поз. А – знаменитая бубафоня, самоделка на основе латвийского сланцевого котла Stropuva. Она относится к печам с закрытой зоной тления, поэтому ее КПД под 70%, а с газовой рубашкой свыше 75%. Воздух сквозь гнет-«блин» подается в центр зоны горения. Повышенный КПД обусловлен тем, что пиролизные газы догорают еще под гнетом, поэтому он должен быть или из спецстали, или толстым, 8-12 мм. Вторая особенность как следствие закрытого горения – бубафоню в крайнем случае можно догружать на ходу. Вонью шибанет, но не отравишься.

Удельная мощность бубафони около 0,3 кВт на 1 куб. дм топлива, что неплохо. Но самое топливо – опилки, стружка, мелкий горючий мусор, причем сухой. На дровах и угле КПД резко падает: длительность теплоотдачи остается такой же, 6-8, до 12 час. «Кормить» бубафоню качественным высокоэнергоемким топливом можно, если не полениться и сделать «блин» с изогнутыми профилированными лопастями. Это также увеличит возможность догрузки: проворот гнета при подъеме/опускании не собьет горения и повторного розжига печи не потребуется.

На поз. Б1-Б3 не менее популярная печь открытого горения «Слобожанка». Ее конструкция элементарна, к размерам и пропорциям не критична, от кастрюли до бочки. Печь может работать на бросовом топливе, дровах, угле, трофобрикетах. Конкурировать в бубафоней «Слобожанке» мешают 3 обстоятельства:

1. Догрузка на ходу невозможна, снимать крышку в недогоревшей печи смертельно опасно.
2. Вследствие открытого горения удельная тепловая мощность в 2-3 раза ниже, чем в печах с закрытой зоной горения.
3. Воздухораспределительная шахта из обычной стали толщиной 6 мм при регулярной интенсивной топке прогорает до окончания отопительного сезона, а корпус из 3 мм стали служит 2-3 года вследствие активной химической коррозии в газовой подушке.

Увеличить долговечность и удельную мощность «Слобожанки» можно, сделав жаровой корпус из спецстали. Воздухораспределителей делают несколько прямо в стенках корпуса (его развертка на поз. Б2). Но тогда приходится окружать печь воздушной рубашкой с перегородками да еще и делать кольцевое поддувало, поз. Б3. Для самодельщика такая конструкция слишком сложна, а в производстве нерентабельна. Поэтому «Слобожанки» выпускают лишь мелкими сериями мелкие же фирмы, а кое-каким спросом они пользуются только в южных регионах как печи для эпизодического отопления подсобных помещений.

Примечание: для печей с газовой рубашкой сборник конденсата придется заглубить в пол, а накопившийся выкачивать, т.к. в печах с газовой рубашкой выход в дымоход нижний.

На поз. В – схема печи, когда-то выпускавшейся советской военной промышленностью для обогрева казарм малых удаленных гарнизонов. Обладала высокой удельной мощностью; печка размером с бочку грела помещение в 150-160 кв. м. с потолком 4 м. Всеядна, в ней горело все, от сучанского антрацита до свежих бытовых отходов. Догрузка – на ходу без ограничений: грибок на воздуховоде/воздухораспределителе не давал свежей порции топлива похоронить зону тления, а сквозь массу топлива выходили уже полностью догоревшие газы. Из жаропрочной стали был сделан только перфорированный конус, соединением в фальц.

Ныне эта печь, похоже, забыта. Вероятная причина – громоздкость и неэстетичность всей системы. В штатную ее комплектацию помимо печи входили 3 секции по 2 м газовоздушных теплообменных регистров, каждый в виде оребренного пучка из 5 двухдюймовых тонкостенных труб. Попытки заменить их буржуечным дымоходом приводили к тому, что боров раскалялся до оранжевого, а печь начинала «плеваться» газом из-под крышки.

Установка металлической печи

Прежде чем браться за любую печь, нужно определиться с местом ее установки. Первое правило при этом, если печь конвекционная, ее можно ставить где угодно. Если же печка греет преимущественно излучением, ее нужно ставить подальше от наружных стен, иначе поднявшийся температурный градиент между помещением и улицей приведет к большим теплопотерям и съест добрую долю КПД печи.

Далее, прикидываем вес печи, приходящийся на единицу площади ее проекции на пол. Если весовая нагрузка не превышает 150 кг/кв. м, то все ОК, печку можно ставить прямо на пол. Если нагрузка в пределах 150-400 кг/кв. м, настил пола придется разобрать и ставить печь на стяжку. Установка металлических печей, как правило, разбора настила пола и устройства фундамента не требует. В хозяйственных помещениях с земляным или любым другим полом без стяжки под печь нужно положить железобетонную плиту толщиной не менее 7 см. Вынос плиты за пределы контура проекции печи не менее 0,6 м во все стороны.

От стен бетонных или покрытых огнеупорной штукатуркой на вермикулите печь должна отстоять не менее чем на 0,6 м. От обычных оштукатуренных стен без обоев – не менее чем на 0,8 м. Если декоративная отделка стены любая горючая или способна разлагаться при нагреве (краска, пластик, обои), печь к ней нельзя придвигать ближе 1,2 м. Использование стационарных металлических печей для отопления деревянных строений правилами пожарной безопасности допускается в исключительных случаях по особому разрешению.

Теперь, если печь заводская и в доме предусмотрен дымоход, остается положить тепло- и пожарную изоляцию (см. ниже), подключить печь к дымоходу и, не производя ни малейшей топки, вызвать пожарного инспектора для освидетельствования. Оно, как правило, ограничивается мелкими замечаниями, и после уплаты госпоборов разрешение на эксплуатацию печи выдается. Обойдется вся эта процедура примерно в $150 и около месяца времени.

Если дымохода нет, его отдельно, до установки печи, нужно сделать и узаконить у пожарников и в СЭС. В случае с фирменной покупной печью это проще: к спецификации на хорошую печь обязательно прилагаются и ТУ на дымоход к ней. Выполнив его по требованиям, можно смело идти к пожарникам: после освидетельствования и уплаты чего следует в казну нужные бумаги будут выданы. С «левым» дымоходом дело хуже, для его строительства нужен утвержденный проект. Бесплатно проконсультируют, где его заказать и что в нем должно быть, в местном филиале ВНИИ ПО (ВНИИ Пожарной Охраны МЧС). Плохо тут то, что филиалы или отделения ВНИИ ПО есть только в довольно больших городах (от 150 тыс. примерно), а онлайновых консультаций они не дают.

И совсем плохо получается, если печка полностью самодельная: ее для узаконивания придется сначала сертифицировать в том же ВНИИ ПО. Причем с печами длительного горения, любыми на жидком топливе и газовыми туда можно и не соваться: они сертифицируются только заводские. Закона о наказаниях за самодельные печи нет, так что за «левую» не оштрафуют. Но, если имущество застраховано, то одно лишь наличие такой печи, хоть бы она вдали в кладовке холодная валялась, делает случай не страховым. А буде какое-то «вдруг что» причинило ущерб соседям, то лучше сразу расплатиться полюбовно, в суде крыть нечем будет.

Наконец, если все эти перипетии пройдены, кладем изоляцию: не менее 4 мм асбеста или базальтового картона, а на него лист железа толщиной от 1,5 мм. Вынос изоляции за контур печи не менее 50 мм по бокам и сзади и не менее 300 мм перед топкой. Если печь экранирована, вынос считается от контура экрана. Теперь к пожарникам, как уже сказано, и, по устранении указанных инспектором недостатков и выдаче разрешения можно топить.

Чертежи для примера

Комнатную буржуйку и буллер, вообще говоря, проще купить. Поэтому для примера даем чертежи 2-х востребованных конструкций: малой банной буржуйки, на 40-50 куб. м помещения, с водогрейкой, и гаражной печи на отработке. Для буржуйки нужен стальной или алюминиевый накопительный водяной бак от 100 л без теплоизоляции, а для масляной печи – дымоход от 4,5 м высоты со сборником конденсата. Материал и там, и там – обычная сталь 4 мм.

Источник https://aqua-rmnt.com/otoplenie/pech-svoimi-rukami-iz-metalla.html

Источник https://teplospec.com/pechi-kaminy/kak-sdelat-metallicheskuyu-pech-svoimi-rukami-poshagovoe-rukovodstvo.html

Источник https://clubpechnikov.ru/pechi-iz-metalla/