Как повысить кпд русской печи
КПД печи и теплообменника – какую конструкцию предпочесть
КПД у печей и котлов, работающих на твердом топливе, имеет большой разброс значений. Простая буржуйка с водяным контуром обойдется в разы дешевле, но у нее слишком маленький КПД, — отопление окажется в итоге не экономичным. Не только дешевизна первичного вложения в оборудование определяет правильность выбора. Скорее выбор конструкции печи, должен зависеть от будущих долговременных расходов (которые намного больше), — от КПД, от комфортности проживания рядом с таким отоплением. Что же оказывается лучшим выбором и для каких условий…
КПД печи на твердом топливе – важный фактор
Если КПД электрического или газового котла далеко за 90%, то на него просто не обращают внимание при выборе такого оборудования. Но в твердотопливных агрегатах КПД может сильно различаться.
КПД печи определяет температура исходящих газов – отношение энергии оставшейся в помещении к вылетевшей в трубу. Чем ниже температура газов в дымоходе, тем больше КПД.
Металлическая печь — буржуйка с наименьшим КПД
Методы повышения отбора тепла у печи
Умельцы повышают забор энергии до максимума двумя методами.
Можно ли это создать в собственном доме (котедже) и обеспечить максимальную энергоотдачу на отопление дома от сгоревшего топлива…
Пути повышения КПД, защита от сажистого налета
Если в системе отопления не сделана защита от холодной обратки для печки, то теплообменник значительную часть времени будет слишком холодным, ниже 55 градусов. Это значит, что на нем будет выпадать роса, которая смешиваясь с сажей образует агрессивные кислоты и крепкую теплоизолирующую корку.
Чтобы уменьшить негативное явление, влекущее наружную коррозию и теплоизоляцию, желательно создать в отопительной системе защиту от холодной обратки на основе трехходового клапана, которая будет давать на выходе теплоноситель всегда горячее +60 град. Это повысит в итоге КПД печи за счет уменьшения смолистых загрязнений и значительно продлит жизнь стальным деталям.
Второй путь снижения загрязненности печи – регулярные чистки теплообменника, удаления сажи. Сюда же сопутствует оптимальное топливо (сухие не смолистые дрова) и оптимальные режимы работы, с дожигом зольнистых частиц и СО, подачей необходимого количества воздуха, а точнее нахождение достаточного количества кислорода поверх пламени в дополнение к воздуху подаваемому снизу.
Какая мощность печи ожидается с учетом КПД
Мы можем лишь приближенно определить среднюю эксплуатационную мощность печи по количеству топлива сжигаемого за сутки. Теплотворность сухих дров (20% влаги, год под навесом) определяется в среднем как 4,0 кВт/ кг. Если в сутки сумели сжечь 50 кг дров, то получили 200 кВт энергии.
С учетом КПД 0,7 для хорошей печи – 140 кВт уйдет на обогрев дома, а 60 кВт поступит через дымоход на обогрев космических пространств.
Средняя развиваемая мощность в час — 140/24=5,8 кВт/час. Вероятно, максимальная мощность была в короткие промежутки времени – 5,8х2,9=15 кВт. Передача тепла осуществлялась разными путями: какая-то часть была привнесена в дом через теплообменник и теплоноситель, другая ушла непосредственно на нагрев воздуха от печки и дымохода, третья – предметов и стен инфракрасным излучением.
Мощность теплообменника
Среднюю удельную максимальную мощность теплообменника принято принимать как 10 кВт с метра квадратного его площади, которая непосредственно контактирует с пламенем. Обычно умельцы собирают теплообменники для печной зоны с площадями 0,5 – 1,5 м кв.
Для теплообменника в дымоходе, удельная мощность зависит от температуры газов, и вряд ли будет больше чем 0,4 кВт с 1 м кв. его поверхности. Тем не менее, именно это устройство позволяет увеличить КПД всего контура и забрать парочку дополнительных киловатт, например, за счет размещения 0,5 м кв. плоского теплообменника в канале дымохода.
Для трубчатых дымоходов выпускаются приспособления, которые надеваются сверху. Определить их удельную мощность можно лишь экспериментально для конкретных условиях, но то, что они существенным образом повысят КПД теплогенераторов — сомнению не подлежит.
Важные вопросы при создании теплообменников и печей
При создании отопительного оборудования нужно преследовать несколько целей. Помимо цели максимально напичкать зону горения полезной площадью теплообмена, есть еще два ключевых момента, которые нужно решить и которые обеспечивают качественные характеристики печи.
Конструкции теплообменников с максимальным КПД
Исходя из требований простоты очистки, большой топочной камеры при одновременно большой площади теплообменна, большой удельной мощности произошли различные варианты конструкций печи и самих камер, по которым движется теплоноситель. На рынке и в самодельных конструкциях распространены следующие решения.
Важно в печке организовать правильное горение дров, чтобы достаточное количество воздуха поступало бы к зоне горения поверх пламени, тем самым снижая не догоревшие сухие летучие остатки к минимуму, и дожигая СО, если он образуется из-за недостатка воздуха снизу, когда происходит режим тления. Именно таким образом уменьшаются отложения сажи и забирается вся энергия заключенная в топливе — поднимается КПД печи или котла.
Всё о сантехнике
Модернизация кирпичной варочной печи, увеличиваем КПД.
Навигация
Словарь терминов
Рейтинг публикации: 
Как увеличить КПД кирпичной печи на газу?
Несмотря на технический прогресс, в реальной жизни довольно часто встречается такой себе симбиоз, старых и новых технологий. Я имею ввиду обыкновенную кирпичную печь, и газовое оборудование.
Всё выглядит весьма примитивно. Встроенная газовая горелка, имеющая минимальную защиту от срыва пламени (или от потухания пламени). После розжига пламени, специальная металлическая пластина, расширяясь от нагрева, удерживает клапан в положении – «открыто». Если пламя тухнет, пластина остывает и освобождает клапан, он автоматически перекрывает подачу газа.
В своё время, когда пользовались газом люди не задумываясь о количестве потраченных кубов, такая газовая горелка для кирпичной печи устраивала. Горелка работала очень долго, не выключаясь, и нагревала помещение. Сейчас же, такая горелка за пол дня «накрутила» больше 20 кубов на счётчике, и невольно задумался о том, что надо что-то менять.
Что можно предпринять, чтобы увеличить теплоотдачу печи?
Итак, имея опыт и образование, для меня это не было столь сложной задачей. Я вспомнил устройство промышленных котлов, с которыми имел дело в 90-х годах. Там использовалась футеровка из шамотного кирпича, выложенная над газовыми горелками. При работе котла футеровка раскалялась, до ярко желтого цвета, и очень долго держала тепло.
В печи, о которой идёт речь, были следующие проблемы, которые нужно было устранить:
— очень неэффективная горелка, которая сжигает много газа, плохо рассеивая пламя;
— топка печи имеет практически прямоугольное сечение, где пламя просто «сдувается» в дымовой канал, не отдавая тепло.
Была разработана комплексная «модернизация» кирпичной печи, которая позволит существенно изменить ситуацию. Решено заменить полностью газовую горелку, и переделать внутреннюю часть печи, с устройством внутренней футеровки.
Материалы и оборудование для увеличения КПД кирпичной печи.
Я выбрал газогорелочное устройство, с итальянской автоматикой на 2 горелки, выносным датчиком температуры, мощностью в 16 КВт. Для внутреннего «убранства» печи, мне понадобятся несколько обыкновенных красных кирпичей, 5 шамотных кирпичей, песок и глина.
Схема модернизации показана на фото ниже.
Можно заметить, что по обеим сторонам топки печи выкладывается «подушка» из красного кирпича (огнеупорного кирпича, желательно), до уровня расположения горелок, не выше. А фото ниже, примерно это показано.
От уровня горелок устанавливаются два шамотных кирпича, вдоль горелок. Эти кирпичи устанавливаются на сухую, не на раствор, так как, они подлежат периодической замене.
На первом фото схемы видно, как располагаются горизонтально три шамотных кирпича, нарисованных красным цветом.
Очень важным являются следующие моменты:
— Горизонтально расположенные шамотные кирпичи, поперёк горелок, должны иметь между собой зазор, минимум 3 – 4 см, для прохождения пламени горелок.
— Между верхом кирпичей футеровки и плитой печи также должно быть достаточное расстояние, для прохождения отходящих газов, пламени, во избежание закупоривания газовых проходов, и возникновения хлопков газо-воздушной смеси (взрыва, другими словами).
— От уровня газовых горелок до низа шамотных кирпичей, расположенных поперёк горелок, должно быть не менее 15 – 20 см. Чтобы образовывалась достаточная камера сгорания газа. Розжиг горелок происходит последовательно, сначала первая – от «фитиля», затем вторая – от первой. На втором фото схемы это видно.
Пренебрежение мерами безопасности приводит к гибели людей, не забывайте!
Сборка, установка газовой горелки с автоматикой в кирпичную печь.
Я приобрёл газовую горелку, металлорукав из нержавеющей стали для газа. Металлорукав – гайка-гайка, так как обе резьбы наружные, и на автоматике, и на подводящей трубе.
Прикрутил горелки, в комплекте есть необходимые болты с гайками.
Вот такой вид горелки в собранном состоянии.
Дальше снимаем старую горелку. Откручиваем соединительный сгон на ½ дюйма (в моём случае так, у вас может быть иной способ соединения).
Как видно, мне понадобились для этого газовый ключ первый номер, и разводной ключ. Дальше, отвёрткой выкручиваем винты, которыми закреплена горелка.
Извлекаем горелку. Ниже на фото видна старая горелка.
О качестве сгорания газа можно судить по фото ниже. Верхняя часть поверхности топки печи закопчена.
После очистки топки от грязи, пыли и сажи, я уменьшил сечение перемычки, расположенной за камерой сгорания. Сечение не должно быть меньше 20х20 см. Чтобы хватало для отвода отходящих газов. Если горелочное устройство мощнее, сечение должно быть чуть больше.
Выложив подушку на глиняном растворе, дал время застыть. Через сутки, выложил футеровку, в соответствии со схемой, приведенной ранее.
На фото видно, что правая сторона оказалась ниже. Решил эту проблему накладыванием слоя раствора, и после застывания всё встало ровно.
Теперь устанавливаем горелочное устройство. У меня оно не подошло по отверстиям, и пока шла подготовка, я просверлил новые отверстия.
Также, необходимо всё тщательно вымерять, перед началом работ, чтобы не оказалось, что горелка не войдёт между кладкой, или не останется места для камеры сгорания.
Вот такой вид получился в собранном состоянии.
После сборки, необходимо выждать несколько дней, чтобы раствор кирпичной кладки достаточно просох. Иначе может растрескаться, потеряв прочность.
На фото виден выносной датчик. В последствии, я несколько раз менял его расположение, чтобы подобрать оптимальное место. Поэтому, сначала лучше его крепить с помощью скотча, пока не подберёте подходящее расположение.
Перед первым розжигом обязательно проверьте тягу. Если она слабая, и это не дефект кладки, можно сжечь в поддувале печи несколько газет, чтобы «прогнать» горячий воздух по каналам. Если тяга появилась, можно делать первый пуск. Желательно, не нагревать сильно сразу, всего несколько минут, чтобы кладка постепенно прогрелась.
Есть ли результат модернизации?
Как увеличить КПД печи на дровах?
Твердотопливная печь является традиционным устройством для обогрева загородного или частного дома, а также гаража или дачи. Каждый владелец печи стремится сделать отопление в своем доме максимально экономичным. Однако на это влияет не только цена используемого топлива, но и конструкция печи и ее эффективность.
Чтобы понять, насколько эффективна ваша печь и можно ли сократить расход топлива при той же мощности, необходимо определить коэффициент полезного действия.
Как и в каких случаях можно увеличить КПД дровяной печи? Ответы на эти вопросы вы найдете в нашей статье.
Что такое КПД печи?
Коэффициентом полезного действия является показатель, который получают путем расчета соотношения количества затраченного топлива и выделенного тепла. Чаще всего измерение выполняют в процентном соотношении. Чем выше КПД, тем больше тепла она выделяет при определенном расходе дров. В странах Европы данный показатель называют эффективностью печи.
Особенности металлической печи
Металлическая печь в доме занимает намного меньше места, но её установка предполагает свои особенности и нюансы. Для таких печей нужно оборудовать специальное место.
Печи изготавливаются из прочного чугуна или специализированной профилированной стали. Толщина стенок начинается от 2 мм и может достигать 8 мм. Обычно корпус таких печей имеет несколько слоёв — стальные стенки, изолирующий материал, кожух-конвектор. При таком устройстве корпуса печного оборудования жильцы надежно защищены от ожогов и тепловых ударов, а риск возникновения пожара будет минимальным.
Преимущества металлических печей:
Способы увеличения КПД металлической печи
В настоящее время мастера используют разные варианты увеличения мощности при создании печей. Используются новые схемы и проекты конструкций.
Рассмотрим несколько эффективных и несложных вариантов, благодаря которым можно увеличить количество выделяемого тепла без дополнительных затрат на топливо.
Для того чтобы повысить КПД металлической печи, существуют несколько распространённых способов:
Благодаря данной конструкции полностью изменяется принцип распространения и передачи тепла. Теперь тепловая энергия, вырабатываемая с помощью печи, будет передаваться за счёт конвекции, а не благодаря излучению, как это происходило ранее. В промежутке между печью и железом будет образовываться тёплый воздух и циркулировать тепло в помещении. Благодаря такому приёму в разы увеличивается скорость прогрева помещения, а также происходит заметная экономия топливных ресурсов.
Как повысить теплоотдачу печи обычной конструкции?
Рассмотрим отдельный вариант усовершенствования, который служит непосредственным ответом на вопрос: «Как увеличить КПД печи на дровах?».
Особенности конструкции печи приводят к быстрому прогоранию дров. Поэтому, чтобы не допустить охлаждения по причине полного сгорания топлива, приходится постоянно добавлять дрова в топку.
Для экономии ресурсов рекомендуют использовать для отопления короткие дрова. Для этого необходимо немного сталиварного мастерства. Нужно подготовить сухой герметичный цилиндр высотой 40 см. Цилиндр изготавливается заранее, его необходимо сварить из стали. Данное изделие будет служить кассетой и заполняется длинными дровами, он устанавливается в конфорочное отделение верхней плиты, если у вас печь буржуйка. После его монтажа конструкцию необходимо крепко закрепить с помощью упорного фланца.
Когда будете заполнять кассету дровами не нужно забивать их под завязку. При их опрокидывании должно быть выполнено свободное перемещение. Перед использованием данной конструкции нужно разжечь печь и подождать, когда будет достаточно углей. Дрова, которые находились в цилиндре, начнут гореть. Основным преимуществом в данной конструкции является то, что при таком типе сгорания будет гореть только часть дров, оставшиеся дрова будут просушиваться и дожидаться своей очереди. Через некоторое время под своей тяжестью они будут перемещаться в топку, где уже постепенно перегорает предыдущий слой дров.
Цилиндр в это время будет нагреваться и отдавать своё тепло окружающей среде, за счёт чего будет повышаться температура в помещении.
Самым простым и незамысловатым, «народным» способом увеличения теплоотдачи металлической печи является установка сверху на печь ведёр с различными веществами, такими как вода или песок. При нагреве они будут передавать тепло окружающей среде.
Помимо всех вариантов и советов по увеличению коэффициента тепла, важным также является правильная эксплуатация печи. Как все мы знаем, при долгосрочном использовании внутри печи и в дымоходе накапливается зола, что может привести к тому, что со временем помещение будет хуже нагреваться. Поэтому необходимо своевременно соблюдать правила чистки печи. Очищать её от сажи и налёта, прочищать трубу, в которой нередко могут образовываться различные засоры. Обязательно необходимо проводить ежегодный осмотр печи.
Строим печь с высоким КПД: особенности, топливо, способы топки
Отопление на дровах — тяжелый труд. Дрова необходимо заготовить, высушить, принести — все это занимает время и требует сил. Поэтому рачительный хозяин всегда старается использовать энергию каждого полена максимально.
Как повысить КПД
Проектируя или видоизменяя систему дровяного отопления дома, следует помнить основное правило — все элементы должны быть соразмерны, оптимальны и составлять гармоничную систему. Огромный топливник при небольшом теплосъеме снизит уровень КПД, и наоборот, излишний теплосъем приведет к проблемам в эксплуатации.
Понятие «коэффициент полезного действия» означает, сколько выделяемой при горении энергии передается в виде тепла в отапливаемое помещение. На эту характеристику оказывает влияние ряд факторов:
Исправность печки
Значительное снижение эффективности печи происходит при неправильном ее использовании. Существуют различные способы сжигания дров, и если топить неправильно, тепловая энергия будет теряться.
Отложившаяся на стенках теплообменника сажа является отличным теплоизолятором. Чтобы повысить КПД печи, нужно периодически, раз в 2 месяца, чистить все важные части от сажи.
Внимание! Сажа в каналах печи и дымоходе может загореться, не допускайте скопления отложений в системе отопления. Возгорание сажи — частая причина пожаров!
Правильное топливо для печи
Известно, что различные породы древесины дают разное количество тепла. Повысить КПД печки можно, применяя правильное топливо. Большей теплотворной способностью обладают твердые сорта древесины — дуб, акация, ясень. Кроме плотности, важной характеристикой является влажность дров. Дрова с влажностью 15% считаются оптимальными, но таких показателей можно добиться либо используя сушильную камеру, либо естественной сушкой под навесом на протяжении лет в проветриваемых штабелях.
Оптимальные режимы горения
Режим сжигания топлива также важен. Эффективно сжигать топливо можно по-разному:
Пиролизный режим
При сжигании топлива в пиролизном режиме, КПД печи возрастает за счет долгого времени горения. Топливник разделяется на две камеры — камера тлеющего горения, где в медленном режиме дрова разлагаются на пиролизные горючие газы, и камера дожига газов. Технически это выглядит так:
Таким образом достигается полное сгорание дров. КПД установок на пиролизном горении может достигать 85 — 90 %.
Минусы такого способа сгорания дров:
Преимущества такого способа сгорания:
Форсированное сгорание
Быстрое сгорание дров в топливнике с достаточным количеством воздуха будет оптимальным только при наличии крупного теплообменника, который может быстро запасти и удержать большое количество тепла. Идеально в этом случае использование в качестве теплоносителя воду, и большой утепленный бак в роли теплоаккумулятора.
Чтобы сжечь большое количество топлива в оптимальном режиме, потребуется зольная камера и колосниковая решетка. Организовать их можно в любой уже существующей топке из двух пластин металла или кирпичей. Устройство зольника в уже готовой топке уменьшит объем, но добавит КПД сжигания.
Постепенное сгорание топлива
Быстрого режима с послойным горением дров можно достичь, используя специальные системы подачи воздуха. Это решение реализовано в котлах длительного горения «Стропува», но вполне подойдут для переоборудования простые топки.
В топку вставляется один или несколько воздуховодов из труб. Их назначение — подать воздух к месту сгорания. Воздуховоды идут от дверцы к верху топливника. На вертикальных участках воздуховодов нарезаются щелевые отверстия. Топка работает так:
Преимущество у такого способа сгорания только одно — длительный период автономной работы. Повышение КПД достигается благодаря режиму постепенного горения, даже небольшой теплообменник способен уловить тепло и передать его в комнату. Этот способ отлично подойдет для модернизации буржуек и котлов на дровах, но для кирпичных печей не подойдет. Преимуществом также будет простота переоборудования уже существующих топливников — любой человек моет спроектировать и изготовить воздуховоды и уплотнительную пластину из труб и листового металла.
Минусы этого способа сжигания дров:
Оптимизация теплосъема
Поднять КПД системы отопления можно, сняв большое количество тепла и передав его в помещение. Сделать это можно двумя способами:
Открытым пламенем традиционно отапливались очаги в Европе. Модный камин имеет низкий КПД, но он использует только инфракрасное излучение. Свет горящего пламени в обычных печках идет на нагрев стенок топливника. В большинстве случаев нагрев топливника не несет пользы. Использовать часть тепла, излучаемого при ярком горении, можно при прозрачной дверце большой топки. Использовать простое стекло не получится — оно может лопнуть. В дверцы вставляется жаропрочное стекло.
Эффективными показали себя печки калориферного типа. Зимний дворец, Эрмитаж, Арсенал отапливались печами Уттермарка. Сгорающее топливо нагревало трубы, в которых двигался воздух. Такое отопление позволяло получить фантастические результаты по скорости и эффективности. Проложив в топке сухотрубы, можно быстро прогреть помещение сухим теплым воздухом. В жилых помещениях можно использовать принудительный наддув, приток из улицы и увлажнение. Так можно получить возможность регулировать не только температуру, но и влажность, а также количество углекислого газа. Минус — сложность реализации в готовых кирпичных печах.
Вставив в печь контур центрального отопления, можно повысить теплосъем и эффективно передать тепло по всему зданию. Повышение КПД отопления в этом случае достигается увеличением площади теплообмена, в трубу вылетает меньше тепла.
Строим печь с высоким КПД
Рассмотрим примеры постройки печей с нуля, в которых блестяще выполнен подход к повышению КПД.
Кирпичная колпаковая печь Кузнецова
Повышение КПД этой печи осуществляется полным и жарким сгоранием топлива, вторичным сжиганием пиролизных газов, свободным движением газов, большой площади теплообмена. Большая масса кирпичей отлично накапливает и сохраняет тепло. Колпаковая конструкция в народе называется «жадной» — температура выходящих газов ниже, чем у обычных канальных печей.
Чтобы построить такую печь, нужно следовать следующим шагам:
Колпаковая печь Кузнецова — яркий представитель принципа быстрого сгорания дров, накопления тепла в массиве печи и постепенной его отдачей от нагретых стенок инфракрасным способом в помещение.
Печь «Булерьян» — лидер по КПД среди металлических печей
Металлическая печь длительного горения «Булерьян». Высокий КПД этой печи обеспечивается пиролизным режимом горения, топка этой печи состоит из сухотруб. Температура выходящих из воздушных нагревателей газов не превышает 150 — 200 градусов, воздух не пережигается и не сохнет. Если Булерьян топить неправильно, в жарком режиме, его КПД можно сравнить с любой буржуйкой.
Для постройки Булерьяна нам потребуются навыки металлообработки, умение делать герметичные сварные швы. Соответственно, потребуется сварочный аппарат (лучше полуавтомат MIG), углошлифовальная машинка, слесарный и измерительный инструмент. Для сгибания труб потребуется трубогиб, но его можно заменить большим рычагом.
Печь «Булерьян» — яркий представитель калориферных печей длительного горения без теплоаккумулятора, с быстрой передачей тепла в воздух. Топить ее нужно в пиролизном режиме, с минимальной подачей воздуха.
Экспериментальные народные методы повышения КПД
Существует информация, что КПД печи можно повысить, если в зону горения топлива подавать разогретый пар. Горение воды — явление спорное, вызывает удивление. Пользователи систем сжигания воды утверждают, что отдача тепла повышается на 20%. Природа явления такова: вода подается через топку в зону сгорания топлива.
От высокой температуры происходит разложение воды и повторное ее сгорание, что добавляет температуру в топливнике, экономит газ.
Повысить КПД печи на дровах можно, изготовив приставку-топливник ракетного типа. Горение в такой топке происходит внизу, дрова установлены горизонтально и опускаются под своим весом в зону горения. Горение яркое, и возникает благодаря тяге. Пользователи таких топок заявляют о экономии дров и большом времени самостоятельного горения.
Дополнительные факторы улучшения отопления в доме
Улучшить отопление дома можно не только доработкой топки и теплосъема. Снизив теплопотери здания, можно добиться более значимых результатов. Установить качественные окна, утеплить перекрытия и стены, поставить систему рециркуляции и рекуперации воздуха порой дешевле, чем переделывать систему отопления.
При усовершенствовании отопления стоит использовать только испытанные способы улучшения сгорания топлива. При этом лучше подсчитать экономию и затраченные на переоборудование средства.