Багато людей вважають, що при спалюванні дров усе тепло віддається навколишньому середовищу. Проте, ККД (коефіцієнт корисної дії) зазвичай не перевищує 50%. Інші 50% втрачаються через різні процеси, такі як піроліз (термічний розклад), що створює горючі гази.
Звичайні топки не забезпечують достатньо часу та температури для повного згоряння цих газів і використання їхнього енергетичного потенціалу. Тому вони викидаються в атмосферу, що є причиною значних енергетичних втрат.
Котли з піролізним процесом використовують паливні гази ефективніше (з ККД приблизно 85-90%), оскільки вони спалюються повільно і при високих температурах.
Стандартна конструкція піролізного котла досить складна для повторення вдома без спеціального обладнання. Однак піч для тривалого горіння з газовим балоном є простішим варіантом.
Ця установка ефективно використовує процес піролізу. Її здатність поглинати паливо сягає до 90% ефективності, що не суттєво відрізняється від заводських котлів, вартість яких значно вища.
Такий пристрій можна успішно використовувати там, де немає газових мереж (наприклад, у гаражах, теплицях, дачних будинках), особливо якщо є велика кількість дров або інших деревних відходів. Важливо зазначити, що на чистому вугіллі котел з балону може працювати неефективно через те, що вугілля схильне до спікання, утворюючи шлак, що може заважати роботі печі. Однак у суміші з дровами воно може покращити тепловіддачу.
Принцип роботи печі з газового балона
Можна довго розповідати теорію, що пояснює роботу цієї опалювальної установки і оперувати термінами, зрозумілими лише інженеру-теплотехніку. Наше ж завдання полягає в тому, щоб допомогти домашнім майстрам зробити піч з балона своїми руками.
- Процес горіння палива йде зверху вниз (як у воскової свічки), а не знизу вгору, як у звичайній печі. Дрова закладаються у вертикальному положенні, а зверху на них насипають тріски, тирсу і папір для розтоплення.
- Для допалювання піролізних газів використовується розподільник повітря – сталевий «млинець» з лопатями і отвором посередині. Повітря в зону горіння надходить через трубу, приварену до балона. За зовнішню схожість цю конструкцію іноді називають «поршень».
- Паливо підпалюється зверху (при знятому розподільнику повітря). Після розгоряння полум’я, «млинець» з лопатями ставиться на паливний масив, а зверху на корпус печі ставиться кришка. Деякі користувачі розпалюють піч прямо через повітряну трубу, заливаючи в неї трохи гасу.
- Процес термічного розкладання деревини відбувається під «поршнем». Під його вагою палаюче паливо ущільнюється, температура зростає і відбувається термічне розкладання з виділенням горючих газів. По мірі згорання дров «поршень» опускається вниз, не даючи паливу розпушити і втратити температуру, необхідну для піролізу.
- Виділений паливом горючий газ згорає над поверхнею розподільника повітря, збільшуючи ККД печі на 20-30%.
Тяга печі регулюється за допомогою заслонки, встановленої на трубі «поршня». Кисень, необхідний для горіння піролізного газу, надходить у верхню камеру через зазор між «поршнем» і кришкою. Оскільки тяга у такої грубки досить потужна, то виходу димових газів через зазор між кришкою і корпусом, а також поршнем і кришкою не відбувається. Висота димової труби, за відгуками власників повинна бути не менше 4 метрів.
З чого можна зробити котел
Найпопулярніші варіанти цієї конструкції засновані на 200-літровій бочці або старому газовому балоні ємністю 40 літрів. Перший варіант володіє більшою тепловіддачею і тривалим періодом горіння (до 2-х діб). Тому його використовують для опалення великих теплиць, майстерень і ангарів.
Саморобний котел з газового балона дає менше тепла і виділяє його не більше 8:00. Тому його місце – в дачному будиночку, невеликому гаражі або господарській будівлі.
Враховуючи не надто презентабельний вигляд даної конструкції, її ставлять у дачному будинку після невеликого доопрацювання. Воно полягає в обкладанні сталевого корпусу цеглою або натуральним каменем. Ці матеріали не тільки зроблять піч красивою, але гратимуть роль акумуляторів тепла.
Послідовність виготовлення
В якості прикладу розглянемо процес виготовлення пічки з газового балона. Перший етап роботи – зрізка його верхньої частини. Пізніше вона знадобиться нам в якості кришки корпусу.
Другий крок – виготовлення коліна-витяжки. Для цього в бічній частині корпусу балона потрібно вирізати отвір відповідного діаметру. Коліно зварюють із уголкового обрізка сталевої труби діаметром 100-120 мм. Для стояка димоходу доведеться знайти ширшу трубу – 120-150 мм. Такий діаметр необхідний для поліпшення теплової ефективності котла.
На кінці витяжки потрібно приварити перехідник для установки димоходу. Ущільнення переходу «витяжка-стояк» виконується шнуровим азбестом на глині або склотканиною.
Крок третій. Приварити до кришки дві ручки і верхній патрубок, який буде направляти рух «поршня». До корпусу печі кріпимо зварюванням сталеву смугу. Вона створить бортик, що перешкоджає зрушенню кришки з корпусу.
Крок четвертий – з товстого сталевого листа (3-4 мм) вирізається «млинець» з отвором посередині, діаметром рівним діаметру труби воздуховода. Зазор між краєм пластини повітророзподільника і стінками балона повинен становити 1/20 діаметра «млинця».
Товщину металу для пластини вибирають залежно від розміру корпусу котла. Так, для побутового газового балону діаметром 30 см для виготовлення «млинця» буде потрібно пластина товщиною 8-10 мм. Для 200-літрової бочки ця товщина буде менше (4-6 мм).
Знизу до пластини повітророзподільника приварюють лопасті. Вони необхідні для рівномірного горіння палива в нижній камері і повного згоряння піролізних газів у верхній.
В деяких версіях цієї печі у центрі розподільного вузла встановлюється друга кругла пластина меншого розміру з малим отвором (3-4 см). Це забезпечує вільний простір для виходу газів між паливом та лопатями та запобігає забиванню каналу подачі повітря жарами. Після збирання всіх деталей печі залишається лише завантажити її дровами, установивши їх вертикально, а зверху розташувати тріски та папір для розпалювання.
Якщо планується топити піч не сухими, а сирими дровами, конструкцію димаря слід змінити. Рекомендується продовжити його вниз, створивши коліно для збору конденсату та встановити зливний кран.
Більшість відгуків про роботу печі з газового балона є позитивними. Теплової ефективності котла, створеного з газового балона, досить для обігріву приміщення площею до 60 м2. Однак недоліком конструкції є нерівномірне прогрівання. Найпростіший спосіб виправити це – обдув корпусу вентилятором. Проте значно вигідніше встановити котел з водяною “сорочкою”, який може обігрівати кілька приміщень.
Майстри пропонують два місця для установки водяного контуру: на корпусі котла або на його димовій трубі, яка значно нагрівається. Найпростіше виготовити таку систему за принципом “труба в трубі”, облаштувавши на корпусі котла або на димовому каналі бочку або трубу більшого діаметру. Відкриті торці “сорочки” потрібно герметично зачепити та врізати в неї вхідні та вихідні патрубки для підключення до опалювальних приладів.
Теплообмінник можна виготовити з водопровідної труби, встановивши її в зовнішній сталевий кожух і засипавши піском для рівномірної передачі тепла. Також змійовик можна розмістити всередині цегляної кладки, створеної навколо корпусу котла.
