На смену привычным буржуйкам пришли печи длительного горения. Эти воздухогрейные котлы при одной закладке дров поддерживают в помещение температуру 8–10 часов. Они обеспечивают теплом дачи, небольшие дома, гаражи, стройки. На рынке хватает отопительных приборов такого класса от самых разных производителей. Но все они произошли от «печи канадских лесорубов» известной также как Булерьян, которую можно сделать и самому.
Практическое использование физических и химических законов
Создать отопительный прибор будет проще, если понимать принципы его работы. Можно обойтись копированием, но результат окажется под вопросом. Внешне Булерьян напоминает металлическую бочку, положенную на бок и обвитую трубами.
Дизайн, если честно не очень, но эффективность обеспечила котлу популярность во многих странах с суровым климатом (Канада, Россия, Аляска, северная Европа). В основе работы прибора лежит принцип конвекции и дозированной подачи воздуха в камеру сгорания.
Конвекция – перенос тепла движущейся средой, в Булерьяне это воздушные потоки.
Холодный воздух тяжелее теплого и прижимается к полу. Туда же выходят нижние концы труб, обвивающих топку Булерьяна. При нагревани камеры сгорания холодный воздух поступает в трубы и прогревшись, через верхние концы попадает в комнату. В результате циркуляции воздуха печка быстро нагревает помещение. Каждый котел рассчитан на определенный объем комнаты. Мощный прибор превратит помещение в баню, слабый будет его нагревать слишком долго и быстро выйдет из строя.
Вторая сильная сторона котла – длительное горение. Скоростной нагрев это хорошо, но если постоянно сидеть около печи, подкидывая дрова, то отличия от буржуйки будут не существенны. Котел долго сохраняет в помещении тепло благодаря еще одному закону природы.
В безвоздушном пространстве огонь не горит. Поэтому в камеру сгорания он поступает через заслонку (жиклеры, каналы) в количестве необходимом для того, чтобы дрова тлели, а не горели. Таким образом, в трубах прибора поддерживается постоянная температура, передающаяся проходящему через них воздуху. Кстати, их правильное название «конвекционные трубы».
В зависимости от древесины, дрова в камере могут тлеть до 10 часов. Все это время в помещение будет тепло. Благодаря постоянным конвекционным потокам помещение нагревается в течение 15 минут. Коэффициент полезного действия прибора оценивается в 70%. Для сравнения КПД средней кирпичной печи менее 50%.
Устройство воздухогрейного котла длительного горения
Причины быстрого нагрева комнаты и сохранения комфортной температуры мы выяснили. Осталось понять с помощью чего это реализовано, т. е. какие элементы входят в конструкцию отопительного прибора.
Основа Булеьрьяна – камера сгорания, у этого котла она имеет цилиндрическую форму (бочка). Через неё проходят конвекционные трубы, которые греют помещение. Сама топка разделена колосником на две части: верхнюю и нижнюю. Задача колосника – подача воздуха под нижние слои топлива.
Регулирует поступление воздуха в печь специальная заслонка, встроенная в дверцу. При её повороте количество воздуха в камере увеличивается (дрова разгораются) или уменьшается (тлеют). Иногда производители ставят ограничители, позволяющие зафиксировать заслонку в определенном положении.
Шибер-заслонка. Кто-то относит её к элементам дымохода, кто-то к котлу. На чьей стороне истина по большому счету неважно. Шибер монтируется на выходе из печи дыма и переходит в дымовую трубу. Он призван при необходимости ограничить тягу. В первых моделях они перекрывали трубу наглухо. Сегодня производители, учтя печальную статистику погибших от угарного газа, ставят заслонки, которые закрывают трубу на 75-80%. То есть минимальная тяга сохраняется.
Учитывая, что делать печь булерьян своими руками мы будем для себя, то лучше последовать их примеру. Впрочем, предварительно нам нужно будет начертить эскиз прибора, собрать необходимые инструменты и материалы и, желательно, освоить профессию сварщика.
Необходимые расчеты и материалы
Первое, от чего зависит мощность будущего воздухогрейного котла – это объем отапливаемого помещения. То есть нужно высчитывать не квадратные, а кубические метры. Это несложно – площадь комнаты умножаем на её высоту. К получившейся цифре добавляем еще 20% – это возможные тепловые потери.
Например, нам нужно отопить комнату площадью 40 м2 и высотой 3 м. Объем этого помещения будет равен 120 м3 добавляем еще 20% и получаем 144 м3. То есть наш прибор должен отапливать помещение в 150 м3. Мощность заводских печей на такой объем оценивается в 9 кВт, а объем камеры сгорания = 74 л. К слову сказать, они считаются самыми востребованными. На них и будем ориентироваться, создавая печь булерьян своими руками. Схема и чертеж в век цифровых технологий не проблема – можно зайти на официальные сайты производителей или взять за основу эскизы, найденные в сети:
Следующий шаг – это сбор необходимых материалов. Для создания воздухогрейного котла понадобится:
- Металлические листы толщиной от 4 до 6 мм. Иногда рекомендуют использовать жаростойкую сталь, но, учитывая ее стоимость, проще купить готовое изделие;
- Трубы диаметром в 5–6 см можно чуть больше, но не меньше – через узкие каналы воздух циркулировать не будет;
- Короткий отрезок трубы диаметром в 35 см, это будущая дверца;
- Труба Ø 10 –120 см, это дымоход и корпус для дроссельной заслонки;
- Петли для навешивания дверцы;
- Ручки (металлические стержни Ø 0,3–0,5 см) для дверцы и заслонки;
- Шнур из негорючего материала (асбеста) он нужен для герметизации дверцы.
С инструментом проще. Нам понадобится: дрель, болгарка, измерительные приборы, сварочный аппарат, трубогиб. Последние, правда, найдутся не у каждого мастера, но ведь всегда можно обратиться к знакомым или арендовать.
Поэтапное изготовление печи длительного горения
После теоретической части и сбора необходимых материалов, можно переходить к практике. Печь булерьян своими руками собирается в несколько этапов.
Первый из них – подготовка конвекционных труб. С помощью трубогиба им придается нужная форма. Как правило, количество колеблется от 6 до 8 шт. Больше или меньше делать нет смыла – теряется КПД. Из этих изогнутых труб формируется каркас (кто-то использует точечную сварку, а кто-то делает специальную рамку).
Собрав основу из труб, замеряем расстояние между ними и нарезаем из листового металла полосы необходимой ширины. После того как мы их приварим, наверху должно оставаться 1/3 трубы.
Следующий этап – изготовление колосников. Их можно сварить из уголков, арматуры или купить в магазине. Я склоняюсь к последнему варианту – заводской колосник отливается из чугуна, что автоматически повышает срок его эксплуатации (цена редко превышает 500–800 р.). Правда, и он рано или поздно выйдет из строя. Поэтому приварите внутри камеры сгорания для него упоры, это облегчит замену.
Изготовление верхней перегородки. Она монтируется в верхней части печи и отсекает открытое пламя от дымохода. Стенки камеры сгорания сложной формы – закругленные, поэтому лучше сначала изготовить лекало из картона, а, потом, отталкиваясь от него, вырезать металлическую деталь. В перегородке оставляем/прорезаем отверстия (не менее 7% от всей площади). Приваривая её на место, убедитесь в герметичности швов.
Из того же листового металла вырезается круг – задняя стенка печи. В этом случае тоже лучше воспользоваться картонным лекалом. Не забудьте сделать отверстие под патрубок дымохода (диаметр 100 или 120 мм).
Самый сложный этап – изготовление передней стенки и дверцы. Впрочем, стенка вырезается, как и задняя, по лекалу, единственное отличие – отверстие в ней делается не для дымохода, а для дверцы, и оно должно быть выше колосника. Кстати, чем дверца больше, тем крупнее дрова вы сможете закладывать в печь. По периметру этого отверстия наварите металлический бортик/полосу в 1 см – он понадобится для герметичности.
Размеры самой дверцы должны быть чуть больше подготовленного отверстия. К вырезанному металлическому кругу привариваем две полосы высотой примерно 1,5 см (можно воспользоваться кольцами от туб). Расстояние между ними равняется ширине бортика, приваренного к передней стенке. В получившийся паз укладываем асбестовый шнур – уплотнитель.
Изготовление дроссельной заслонки на дверцу. Для этого нам понадобится обрезок трубы длиною в 10 см и диаметром в 2,5 см. Это корпус будущей заслонки. Отступаем от его края на 3–4 см и прорезаем два отверстия (сверху и снизу). В них вставляем металлический стержень, загнутый с одной стороны. Это ручка-ось, на которую будет крепится заслонка. Из листового метала вырезаем круг, его диаметр должен соответствовать внутреннему диаметру корпуса. Вы только что изготовили заслонку. Её нужно приварить к стержню внутри корпуса. После чего всё собранное устройство крепится сваркой к дверце.
В верхней части заслонки сделайте небольшую прорезь – небольшое количество воздуха должно постоянно поступать в камеру сгорания. Кстати, шибер-заслонка на заднюю стенку изготавливается аналогичным образом. Не забудьте его поставить на место.
На заключительном этапе приварите к передней стенке и дверце петли и навесьте её. В целях пожарной безопасности еще раз проверьте целостность швов.
Под изготовленную печь можно сварить подставку из арматуры, уголков или выложить из кирпича. Кстати, если вас смущает дизайн изделия, его можно покрасить термостойкой краской.
