Пиролизная печь длительного горения «бубафоня»: как сделать своими руками

Не секрет, что множество удачных технических решений рождается домашними умельцами при реализации своих замыслов. Одним из примеров служат отопительные устройства. В результате переделок своими руками под свои постребности они становятся все эффективнее по соотношению цена — качество даже при отоплении жилища. Это особенно касается пиролизных печей «бубафоня», сжигающих печной газ из низкосортного топлива.

Что такое процесс длительного горения

Чтобы понять, как правильно изготовить металлическую печь, нужно рассмотреть, что собой представляет процесс горения. Сделать это нужно на примере самого распространённого вида топлива — древесины.

Розжиг производится легкогорючими предметами от щепы и бересты до горючих жидкостей. Пока температура поверхности дров не достигнет температуры 100 градусов, от них поднимается белесый дымок, который представляет собой пар уходящей влаги. Она всегда содержится в них независимо от условий хранения.

При достижении температуры 250 градусов поверхность древесины начинает обугливаться, разлагаясь на более простые по составу химические составляющие. Под воздействием кислорода воздуха реакция идёт все более интенсивно. При достижении температуры в 300 градусов вещество древесины начинает разлагаться на газообразные составляющие, активно вступающие в реакцию окисления. Они горючи и дают высокую температуру пламени. К сожалению, закладка топлива быстро прогорает и печь «требует подкормки».

Печки длительного горения «бубафоня»

Есть много конструкций печей длительного горения. Отличием их устройства является дозированная подача воздуха в топку. Уменьшение его подачи приводит к замедлению окисления и более полному использованию топлива. Регулировка поступления производится через топку и зольник специальными заслонками, то есть — снизу.

Вариант конструкции печи на опилках

В печи бубафоня воздух подаётся сверху через полый шток. Таким способом достигается эффект постепенного сжигания топлива без прогрева нижерасположенных слоёв. Когда такой тепловой агрегат прогревается до температуры 300 и более градусов, начинается процесс пиролиза древесины. Горючие печные газы поступают в верхнюю часть топки и сгорают там с выделением большого количества тепла. То есть, клетчатка древесины сгорает в нижней части с выделением горючих газов, которые воспламеняются поверх поршня.

Принцип действия печи длительного горения Бубафоня с водогрейной рубашкой и зольником

Область применения

В зависимости от ёмкости печи горение одной закладки топлива может продолжаться от 12 до 24 часов. Это удобно при использовании в системах отопления загородного дома, теплиц, гаражей и производственных помещений.

Достоинства и недостатки теплового агрегата

К достоинствам такой печи можно отнести следующие факторы:

• Простота конструкции, позволяющая изготовить её собственными руками.
  

  Самая простая печь конструкции бубафоня

• Пиролизная печь такой конструкции предоставляет широкие возможности в выборе вида топлива. В ней можно успешно сжигать отходы деревообрабатывающего производства в виде опилок, щепы, мелкой обрези. Такой тепловой агрегат может также работать на торфяных брикетах, низкосортном угле и топливных пиллетах.
• Длительное, до суток время работы. Но это зависит от скорости подачи воздуха и объёмы камеры сгорания.

Однако имеется и ряд существенных недостатков этой конструкции:

• Бубафоня имеет низкий коэффициент полезного действия. Это можно связывать с неравномерностью нагрева корпуса печи, следствием чего является снижение степени теплоотдачи агрегата. Для пиролизных печей усовершенствованных конструкций КПД может достигать 90%.
• Бубафоня классической конструкции неудобна для очистки от остатков горения топлива. Их приходится извлекать через верх. Но этот недостаток легко устраняется устройством дверки в нижней части топливной ёмкости. Дверка должна достаточно плотно закрываться, чтобы минимизировать поступление воздуха через неё.
• Непривлекательность внешнего вида. Печь выглядит грубо и не украшает интерьер при установке в жилом доме.

Конструкция и принцип работы

Устройство печки довольно простое. Она состоит из четырёх основных узлов:

• Корпус. Для его изготовления часто применяется бытовой газовый баллон. На нём обрезают верхнюю часть, которая впоследствии используется для изготовления оголовка печи.
• Крышка. В обрезанной части по оси прорезается отверстие для штока. Для удобства пользования к этой детали привариваются ручки из любого подходящего материала.
  

  Оголовок печи бубафоня при изготовлении из баллона

• Шток. Он состоит из трубы, по которой внутрь теплового агрегата поступает воздух. В её нижней части приваривается поршень, предназначенный для уплотнения топлива. На нижней поверхности поршня нужно установить рёбра, обеспечивающие зазор между ним и поверхностью слоя топлива. В верхней части трубы устанавливается заслонка, позволяющая регулировать подачу воздуха в камеру сгорания.
  

  Шток печи бубафоня

• Дымовая труба. Она выводится через верхнюю часть камеры сгорания непосредственно под крышкой.

Принцип действия

Чтобы рассмотреть, как работает пиролизная печь бубафоня, нужно подробно описать полный цикл сжигания топлива:

1. Загрузка топки. Производится мелкими дровами вперемешку со стружками и опилками. Чем плотнее оно уложено, тем дольше будет сгорать закладка. Уровень топлива должен быть ниже дымохода на 15–20 сантиметров. Загрузка производится при снятой крышке и извлечённом штоке.
2. Розжиг печи. Поверх топлива нужно уложить лоскут ветоши, смоченную в горючей жидкости. Можно использовать солярку, керосин или специальную жидкость для розжига.
   

   загрузка топки и розжиг печи бубафоня

3. Установка штока. Он накладывается непосредственно на слой топлива, после чего на него надевается крышка.
4. При полностью открытой заслонке в верхней части штока в трубу штока опускается подожжённый комок ветоши. Если просто бросить туда спичку, она потухнет по пути.
5. Возгорание топлива происходит от ЛВЖ, создаётся тяга в трубе штока и печь начинает разогреваться. Полный выход на режим пиролиза происходит в течение 15–25 минут, по истечении которых начинается горение печных газов в верхней камере. В это время нужно прикрыть заслонку на трубе штока, уменьшая подачу воздуха в топку.
   

   Пиролизный агрегат длительного горенияя

6. По мере прогорания дров шток опускается под собственным весом. Наваренные на поршень рёбра не позволяют штоку полностью перекрыть слой топлива, обеспечивая равномерное горение.
7. Печь работает до полного опускания штока, что свидетельствует об окончании цикла. При этом тепловой агрегат затухает. Далее, нужно очистить топку от золы и повторить загрузку.

Следует помнить! Нельзя загружать топливо вертикально. Если какое-то полено упрётся в шток, это может затруднить его продвижение. Режим горения будет нарушен.

Печь «бубафоня» своими руками

Определение основных параметров

Основная пропорция, закладываемая в расчёт размеров печи, это соотношение внутреннего диаметра к высоте корпуса. Оптимально оно должно составлять 3–5:1. Рекомендованный внутренний размер составляет 30–80 сантиметров. Корпус меньшего размера неэффективен, потому, что воздух будет слишком быстро проходить по камере сгорания. Контакт с топливом будет неполноценным, снижая КПД устройства. При размере более 80 сантиметров наружные слои топлива будут сгорать медленнее внутренних, шток провалится внутрь закладки и горение в топке станет невозможным.

Оптимальная толщина стенок корпуса

Оптимальный теплообмен происходит при толщине стенок 4–5 миллиметров. При меньшей толщине корпус может быстро прогореть.

Диаметр прижимного поршня

Величина зазора между стенками корпуса и этой деталью оптимально должен составлять порядка 5% от внутреннего диаметра топки. То есть, диаметр поршня определяется из соотношения:

Д = Дшт * 0,9

Д – внутренний диаметр топи

Д_шт – диаметр штока.

Например, при внутреннем диаметре корпуса 40 сантиметров, размер штока составит: 400 * 0,9 = 360 миллиметров.

Толщина прижимного блина

Этот параметр также зависит от размера камеры сгорания, но в обратной пропорции. Функционально эта деталь нужна для создания давления на топливо. При недостаточном воздействии может быть нарушен принцип действия печи — обратное действие. В результате происходит возгорание топки с образованием обратной тяги. При этом продукты горения пойдут во всасывающую трубу. При чрезмерном давлении шток просто провалится в слой топлива и горение бубафони прекратится.

Приводим выборочные данные зависимости толщины блина от диаметра топки в сантиметрах:

• 30 – 6–10.
• 40 – 6–8.
• 60 – 4–6.
• 80 – 2,5–5.

Категорических требований или строгих ограничений по данному параметру нет, но лучше придерживаться приведённых пропорций.

Размер выходного патрубка дымохода

Этот показатель является важнейшим, поскольку от него зависит режим потоков газа в тепловом агрегате. Теплотехнический расчёт очень сложен и производится с учётом большого количества параметров. На практике установлено эмпирическое соотношение:

S = 1,75E где

S — площадь поперечного сечения дымохода:

E — энергетическая мощность печи, кВт/час.

Показатель E может быть определён из соотношения:

E = e * M где

е — табличная величина, представляющая собой удельную тепловую отдачу конкретного топлива:

М — масса одноразовой закладки топлива, определяется как произведение массы удельной загрузки на объем топливного пространства, кг/дм³.

Приведём некоторые справочные данные по удельной теплоёмкости твёрдого топлива, кВт/час:

• Дрова стандартного размера из осины — 2,84.
• Опилки или стружки хвойных пород — 3,2.
• Пеллеты из ольхи — 3,5.
• Уголь каменный сорта ДПК — 4,85.
• Уголь каменный марки ССОМ — 5,59.
• Брикеты торфяные — 2,36.

Наиболее часто употребляемым размером дымовой трубы является диаметр 150 мм, если топливная часть печи составляет не менее 2/3 общей высоты корпуса.

Сечение трубы для подачи воздуха

Этот размер составляет 0,5–0,57 от диаметра трубы дымохода. В нашем случае можно рекомендовать размер 76–83 мм.

Материалы и инструменты

Для изготовления печи бубафоня понадобятся:

• Старый газовый баллон или отрезок стальной трубы нужного диаметра.
  

  Применение старого газового баллона для печи

• Лист стальной толщиной 6–8 миллиметров (если печь из баллона).
• То же, толщиной 1,5–2 мм для зольника.
• Уголок не равнополочный 25х40 мм для изготовления кармана клинового затвора для крышки.
• Труба профильная или швеллер на дополнительные теплообменники.
  

  Применение дополнительных теплообменников

• Полоса стальная размерами 40х2–4 мм для клина затвора и ручек на крышку.
• Лист стальной оцинкованный 1200х1200х0,7 мм.
• Асбест листовой толщиной 10 мм.

Перечисленные материалы могут быть заменены на другие подходящие из наличия.

Перечень инструментов:

1. Машинка угловая шлифовальная (болгарка) – для резки металлических деталей.
2. Аппарат сварочный бытовой.
3. Электроды, соответствующие материалу деталей.
4. Аппарат для газопламенной резки металла.
5. Электродрель.
6. Щётка стальная для электродрели.
7. Напильник полукруглый.
8. Средства индивидуальной защиты — щитки, рукавицы и пр.

Фотогалерея: инструменты для изготовления печи

Кроме перечисленных, могут понадобиться и другие инструменты общего назначения.

Подготовительные работы к монтажу печки из газового баллона

Применение сварки при монтаже потребует помещения с хорошей вытяжной вентиляцией. Если таковой не имеется, допускается выполнение работ на воздухе.

Дальнейшие действия могут выглядеть следующим образом:

• Разработка эскизного проекта теплового агрегата с изготовлением чертежей деталей.
  

  Твердотопливный котел с печью бубафоня

• Закупка материалов.
• Изготовление деталей.

Монтаж

Сборка агрегата производится в таком порядке:

1. Аккуратно срезать верхнюю часть баллона.
   

   Резка баллона болгаркой

2. Выполнить в получившемся колпаке отверстие по его оси. Его размер должен быть на 2–2,5 мм больше, чем соответствующий наружный размер впускной трубы (штока).
   

   Крышка из оголовка баллона

3. Приварить к колпаку ручки.
4. К нижней части баллона, представляющей собой корпус печи, приварить ножки из металлопрофиля высотой 25–30 см.
5. Выполнить боковое отверстие для дымохода, приварить выпускной патрубок.
   

   Дымоход под прямым углом

6. Приварить дополнительные рёбра теплообменников по образующей корпуса.
7. Изготовить шток:
   • Приварить блин поршня к торцу впускной трубы. Контролировать соосность.
   • Установить на её верхний конец заслонку для регулировки подачи воздуха.
   • К блину приварить опорные рёбра высотой 40 мм в количестве 4–6 штук.
     

     Вариант исполнение прижимной стороны штока

8. На месте установки печи разместить на полу асбестовый лист, поверх которого настелить оцинковку и закрепить получившийся защитный слой к полу. Установить печь.
9. Смонтировать дымоход. Для этого:
   • Установить на выходной патрубок угловой переходник.
   • На него прикрепить прямую трубу в направлении стены.
   • Установить ещё один угловой переходник с обратным уклоном.
   • Пор разметке выполнить отверстие нужного диаметра в стене.
   • Установить прямой горизонтальный участок дымохода через стену. Внимание! Его длина не должна быть более 1 метра.
   • В конце горизонтального участка смонтировать сборник конденсата.
   • От него вертикально вдоль стены смонтировать дымоход из сэндвичевых труб.
     

     Дымоход наружный со сборником конденсата

   • Установить оголовок дымовой трубы.

Важно! Высота дымохода должна быть менее 5 метров от уровня выхода из печи.

Бубафоня с водяной рубашкой

Чтобы организовать водяное отопление загородного дома, такой тепловой агрегат можно использовать в качестве котла. Для этого на него наваривается ёмкость в виде водяной рубашки. Можно использовать металлическую бочку, прорезав в дне отверстие под баллон. По высоте кожух должен достигать выходного патрубка дымовой трубы. Сверху рубашка заваривается кольцевой деталью между корпусом и бочкой.

Выходное отверстие под водопровод устанавливается в верхней части рубашки, обратка — в нижней. Непременной принадлежностью системы отопления является расширительный бачок с мембраной. В зависимости от конструкции теплового контура, он может быть самотёчным с естественной циркуляцией или принудительной с использованием циркуляционного насоса.

Печь бубафоня с водяной рубашкой в системе отопления

По такому же принципу можно устроить рубашку на корпусе печи.

Варианты конструкций

Другой основой печи бубафоня могут быть:

• Бочки металлические разных размеров, например, 100 и 200 литров. Меньшая служит корпусом печи, большая играет роль водогрейного котла.
• Трубы стальные большого диаметра. Для печи можно приобрести такие изделия на вторичном рынке. Металл труб прекрасно сваривается и отличается высокой прочностью. Дополнительные расходы связаны только с необходимостью приварить днище из листового металла.

Особенности эксплуатации

Тепловой агрегат нуждается в повышенном внимании только в первый период после начала эксплуатации. Это необходимо, чтобы понять все особенности именно конкретной печи. Для этого:

• После запуска нужно сжечь несколько закладок топлива различной влажности, чтобы определить время полного сгорания. Но также можно получить информацию о потребном его количестве при различных режимах горения.
• Дымоход лучше сделать разборным для облегчения его чистки.
• В помещении с печью должен быть огнетушитель и ящик с песком.
• Нужно регулярно осматривать печь на предмет выявления прогаров и утечек продуктов горения.

Чистка и ремонт печи

Мероприятия по уходу за таки тепловым агрегатом заключаются в следующем:

• В период интенсивной эксплуатации нужно еженедельно сливать конденсат из сборника.
• Перед началом отопительного периода следует очистить дымоход от сажи.
• Не использовать в качестве топлива отходы фанеры, ДСП и прочих материалов с применением синтетических связующих.

Нет сомнения, что и сейчас много домашних мастеров работают над улучшением конструкций металлических печей. Не за горами день, когда мы узнаем новые решения в таком непростом деле, как отопление жилища.

Похожие записи:

Делаем печь длительного горения своими руками

Как сделать своими руками печку-буржуйку длительного горения

Как сделать пиролизную печь своими руками