Печі-калорифери газогенераторні

Загальний опис печі

В умовах високої вартості енергоносіїв використання економічних джерел теплової енергії для опалювання житла стає не лише актуальним, але і життєво необхідним. Ціна опалювальних котлів і бойлерів, їх наступний монтаж приводять до великої вартості всієї системи опалювання. Використання ж традиційних буржуйок і камінів не є економічно вигідним, оскільки застосування відкритого вогню в цих системах приводить до того, що велика частина тепла разом з димом виходить в димар. Простим і оригінальним вирішенням цієї проблеми є газогенераторні печі-калорифери (надалі – піч, калорифер).

Переваги калорифера наступні:

– обігрівач повітря найбільш придатний для клімату України;
– працює на дровах, папері, деревних відходах, торфі, брикеті, картоні;
– використовується для опалювання дач, теплиць, господарських і виробничих приміщень;
– калорифер має двокамерну топку з вторинним підведенням повітря в камеру догорання, що забезпечує високий ККД;
– основний режим горіння – режим газогенерації (тліючий);
– час роботи на одній закладці палива в режимі газогенерації – 8 і більше годин;
– нагріте повітря рівномірно опалює об’єм, що обігрівається;
– застосування вентилятора для примусової циркуляції покращує тепловіддачу печі та перемішування повітря в приміщенні, що забезпечує його швидке і рівномірне нагрівання;
– наявність захисного кожуха над камерою згорання підвищує пожежобезпечність калорифера;
– конструкція теплообмінника (з примусовою або з природньою циркуляцією) залежить від конкретних умов експлуатації калорифера і може виготовлятись на замовлення;
– використання великогабаритних дров (до 60 см довжиною і до 20 см товщиною) зменшує витрати праці на їх заготівлю.

Газогенераторний калорифер ідеально підходить для нашої зими, не говорячи вже про холодні осінні або весняні вечори. Позитивними особливостями пристрою крім усього іншого є його надійність і невисока ціна з надзвичайно високим ККД – до 80 %.

Спектр використання калорифера широкий. Це виробничі приміщення, теплиці, магазини, майстерні, цехи, склади, дачні будиночки (адже багато хто не живе на дачі зимою внаслідок відсутності опалення). Прийшовши взимку в холодний будинок і розпаливши калорифер, Ви вже через 30 хвилин відчуєте, яким чудовим він є. Оскільки це піч об’ємної дії (біля неї немає скупчення тепла), то для обігріву одного або декількох приміщень Вам досить відкрити всі двері в будинку (окрім вхідної, зрозуміло) – і вона обігріє кожен куток. Продуктивність найменшої печі – 4,5 метрів кубічних нагрітого повітря в хвилину, а останні підрахунки нескладно зробити самим. Не менш приваблива і невелика вага печі, що не створює труднощів при транспортуванні і не вимагає додаткового зміцнення підлоги. Крім того, конструкція калорифера відрізняється високою надійністю, безпекою, довговічністю і простотою обслуговування. При правильній експлуатації ця піч є практично вічною.

Газогенераторний калорифер (мал.1) є сталевою суцільнозварною конструкцією, прикритою з боків захисним кожухом з вирізом в нижній частині, куди засмоктується з рівня підлоги холодне повітря. Повітря, швидко проходячи через проміжок між камерою згорання і кожухом, відразу поглинає вироблену піччю теплоту і швидко нагрівається. Таким чином, через 20-30 хвилин після розпалу печі повітря в теплообміннику має температуру 100-120°C. Вбудований вентилятор рівномірно розподіляє нагрітий потік по приміщенню.

Піч починає обігрів практично відразу після розпалу, і вже хвилин через тридцять в приміщенні тепло. Це особливо стане в нагоді в приміщеннях, які опалюються періодично, та в тих, які мають вихід безпосередньо на вулицю.

Високий показник ККД і велика тепловіддача досягається за рахунок горіння палива в режимі газогенерації і цілковитого його згорання. При переведенні печі в режим газогенерації, що досягається за допомогою регуляторів, які зменшують доступ повітря в топку і частково перекривають вихід пічних газів в димар, дрова починають повільно тліти. Паливні гази, що виділяються в процесі горіння дров з недостачею кисню, поступають в спеціально обладнану вторинну (верхню) камеру топки, куди врізані інжектори-допалювачі з каліброваними отворами. Через них у вторинну камеру подається попередньо підігріте в теплообміннику свіже повітря, яке допалює і перетворює на теплову енергію незгорілі паливні гази та дрібні частки, що містяться в димі, не допускаючи тим самим їх викиду в атмосферу.

Витрата енергії палива відбувається повільно і економічно. Навіть коли золи практично не залишається. Однієї закладки дров вистачає на 8-12 годин! Це ще одна незаперечна перевага газогенератора: паливо досить завантажувати два-три рази в добу. Регулятор потужності на дверцях топки і регулятор-газифікатор на димовому патрубку дозволяють управляти процесом виділення тепла і встановлювати бажану температуру і час горіння.

Увага! Кам’яне вугілля як паливо використовувати забороняється.

Паливом для калорифера можуть служити деревні відходи, дерево, торфобрикети і відходи від картонажних виробів. Великі двері печі і розміри камери згорання дозволяють використовувати навіть дуже великі поліна. Краще всього застосовувати крупні круглі поліна довжиною 80-90% довжини печі.

Мал.1 Піч-калорифер газогенераторний: 1 – кожух теплообмінника; 2 – дверка; 3 – замок дверки; 4 – регулятор тяги; 5 – димохід; 6 – димова заслонка; 7 – вентилятор; 8 – ніжки; 9 – ручка для перенесення.

Печі газогенераторні випускаються в різних модифікаціях залежно від типу опалювального приміщення:

1. Модель №1 з вентилятором (мал.1, див. Фотогалерею №2.4 ). Використовується для опалення одного або кількох з’єднаних між собою приміщень, які знаходяться на одному рівні (поверсі) і мають підведену електричну мережу. Перевагою даної модифікації в порівнянні з іншими є швидкий та рівномірний розігрів приміщення за рахунок інтенсивного перемішування повітря, а також дещо більший коефіцієнт корисної дії печі внаслідок підвищеного відбору тепла від стінок топки при їх обдуванні вентилятором. Недоліком даної моделі є її неефективна робота без вентилятора.

2. Модель №2 з перфорованим кожухом та вентилятором . Від попередньої відрізняється перфорованим кожухом (сіткою) теплообмінника, через отвори якого відбувається вихід нагрітого повітря назовні (при вимкненому вентиляторі). Нагрівання приміщення відбувається або за рахунок примусової циркуляції або за рахунок конвекції. Перевагою даної моделі є можливість ефективної роботи без вентилятора.

3. Модель №3 з перфорованим кожухом без вентилятора . Від попередньої відрізняється відсутністю вентилятора і направляючої труби. Нагрівання приміщення відбувається тільки за рахунок конвекції і теплового випромінювання.

4. Модель №4 для обігріву приміщень, які знаходяться на різних поверхах (мал. 3). Від першої моделі відрізняється відсутністю вентилятора та наявністю двох або більше вертикальних направляючих труб, на які одягаються гнучкі металорукави для подачі гарячого повітря до верхніх приміщень за рахунок конвекції.

5. Модель з теплообмінником будь-якої іншої конструкції , що виготовляється на замовлення згідно потреб клієнта.

Технічні характеристики печі (модель №1) представлені в таблиці 1.

Таблиця 1

Параметр	Значення
Рекомендоване паливо	дрова
Інше можливе паливо	деревні відходи, тирсові брикети, торфо-брикети, паперові та картонажні відходи
Рекомендований розмір дров не більше, см	довжина L = 60, діаметр D = 20
Завантаження дров	вздовж топки
Площа приміщення, що обігрівається, м²	60-100
Об’єм основної камери згорання, л	150
Час згорання палива при повному завантаженні*, годин: – в режимі максимальної потужності – в економічному тліючому режимі	2-3 8-15
Номінальна теплова потужність при спалюванні дров, кВт	15
Діапазон регулювання потужності	від 0,3 до 1,2 від номінального значення
Спосіб регулювання режиму горіння та потужності	вручну
Діаметр завантажувального отвору, см	25
Коефіцієнт корисної дії при спалюванні дров, %	75
Температура диму на виході з печі не менше*, ^оС	100
Діаметр димоходу, см	12
Мінімальна тяга димоходу, Ра	15
Габаритні розміри не більше, см: – висота – ширина – глибина	110 70 120
Маса не більше, кг	120
Електрична потужність вентилятора, Вт	15
Напруга живлення вентилятора	~220 В, 50 Гц

* тривалість горіння, коефіцієнт корисної дії та температура диму на виході з печі залежать від вологості та виду палива, зовнішньої температури повітря і інших факторів. Палити дровами з вологістю понад 30% не рекомендується.

Встановлення печі

Піч слід встановити на міцну протипожежну основу, на відстані не менше 0,6 м від легкозаймистого матеріалу, під’єднавши до димаря за допомогою металевої труби.

Калорифери встановлюють в приміщеннях, стіни, підлога і стеля яких виконані з негорючих матеріалів (мал.2). У випадку якщо горючі матеріали все ж є, використовують теплову ізоляцію, розміщуючи піч не ближче ніж 1 м від стін і горючих поверхонь (дерево, шпалери), на мінімальній відстані від наявного в будинку димаря, обладнавши перед топкою вільне місце не менше 1,25 м. При використанні додаткової теплової ізоляції відстань до горючих поверхонь може бути скорочена:

– до 700 мм, якщо горючі матеріали покриті штукатуркою завтовшки 25 мм;
– до 500 мм, якщо займисті поверхні захищені одинарною легкою ізоляцією з незаймистого матеріалу завтовшки 7 мм або з металевої пластини товщиною 1 мм;
– до 300 мм, якщо використана подвійна ізоляція з двох вищезгаданих пластин, з’єднаних за допомогою прокладок або втулок на відстані 30 мм один від одного і від стіни (замість одинарної легкої ізоляції можна застосувати цегляну кладку завтовшки 55 мм або 110 мм – замість подвійної).

Варіанти установки печі розрізняють залежно від способу монтажу димаря. Розміщують вертикальні ділянки димаря, як правило, у внутрішніх приміщеннях з проходом через дах. Допустиме їх розміщення із зовнішнього боку будівлі з боковим виведенням через стіну за умови утеплення зовнішньої ділянки труби.

Увага! При встановленні печі слід слідкувати, щоб електричний кабель вентилятора знаходився на відстані не менше 0,2 м від печі та димаря. Для запобігання ураженню електричним струмом корпус топки калорифера слід заземлити.

Мал.2 Схема встановлення калорифера

Димарі можуть бути виконані з цегли, жаростійкого бетону, азбестоцементних або металевих труб. Товщина стінок цегельних димарів складає не менше 120 мм, бетонних, – не менше 60 мм, металевих, – не менше 1 мм. Димарі на будівлях з покрівлями із горючих матеріалів слід виводити вище гребеня даху на 1-1,5м. Металевий димар необхідно теплоізолювати мінеральною ватою завтовшки не менше 200-250 мм. Димар печі не повинен мати горизонтальних ділянок завдовжки більше 1 м. Діаметр димарів (каналів) – не менше 120 мм. Димар потрібно робити щільним (при застосуванні металевих труб стики ущільнюють негорючим герметиком). Для чищення димаря в його основі передбачають знімну частину (стакан) або отвір з дверкою. За опалювальний сезон слід проводити його чищення мінімум двічі. Для того, щоб скористатися всіма перевагами газогенераторної печі, необхідно правильно виконати монтаж димаря. Оптимальним варіантом димаря для печей даного типу є теплоізольований димар, так званий сандвіч. Зв’язано це з тим, що на виході з топки гази мають відносно низьку температуру, тому можливе утворення конденсату, а утеплені димарі успішно вирішують цю проблему. В даний час металеві труби (особливо труби з жароміцної нержавіючої сталі) успішно конкурують з колись повсюдно використовуваною як матеріал для димарів цеглою. Ось основні причини їхньої популярності:

– оптимальна форма каналу і гладка поверхня, що перешкоджають осіданню сажі на стінках димаря;
– висока корозійна і температурна стійкість;
– довговічність;
– мала вага;
– простота монтажу.

Сучасні димарі виготовляють з жароміцної кислотостійкої нержавіючої сталі типу 08Х18Н10Т.

Мал.3 Схема опалення приміщень, які знаходяться на різних поверхах

Димар з такої сталі має невелику товщину, нагрівається дуже швидко, має дзеркально гладку поверхню, на якій нічого не залишається і якій не шкодить контакт з агресивним кислим конденсатом. Застосування такої сталі гарантує високу ефективність, надійність і довговічність димаря.

Існують два види металевих димарів – одноконтурні (які не утеплюють) і двоконтурні (які утеплюють). Одноконтурні – це труби і фасонні елементи з кислотостійкої неіржавіючої сталі. Їх зазвичай використовують для прокладки димового каналу усередині приміщення або як внутрішньої вставки в існуючі цегельні димарі (цегельні шахти). Двоконтурні тришарові термоізольовані труби, складаються з внутрішньої зварної труби з нержавіючої сталі, базальтового утеплювача і зовнішньої труби більшого діаметру. Внутрішня труба, виготовлена з якісної нержавіючої сталі, переймає на себе дію продуктів згорання і агресивних середовищ. Такий димар гарантує відмінні експлуатаційні характеристики, оскільки він стійкий до прогорання, дії корозії і кислот. Утеплювач – базальтовий термоізоляційний матеріал. Базальт володіє дуже низькою теплопровідністю і ефективними теплоізолюючими властивостями, що дозволяє звести до мінімуму утворення агресивного конденсату. Вживаний матеріал – екологічно чистий, не містить в’яжучих смол і навіть при високих температурах ізоляція труб не виділяє неприємно пахнучих речовин. Зовнішня труба виготовляється з оцинкованої сталі. Такі труби зручні в монтажі і відповідають всім вимогам, які пред’являються до сучасних димарів.

Рекомендується встановлювати на виході з димаря спеціальні нахилені поворотні насадки з флюгером, які автоматично повертаються за вітром і використовують ефект ежекції для покращення тяги, а також не допускають попадання в димар дощу і снігу.

Розпалювання та обслуговування печі

Перед запалюванням печі повністю відкрийте регулятор тяги і димову заслонку. Укладайте паливо так, щоб воно не перекривало доступ повітря в камеру згорання. При розпалюванні використовуйте папір. Після 30-40 хвилинного нагрівання частково прикрийте регулятор тяги і димову заслонку. При такому положенні ККД калорифера найвищий.

Увага! Забороняється використовувати для розпалювання печі солярку, бензин, оливу та інші легкозаймисті рідини та матеріали, так як це може призвести до вибуху у вторинній камері.

Для швидкого розігрівання холодного приміщення допускається робота калорифера при повністю відкритій димовій заслонці та регуляторі тяги (в режимі “буржуйки”), але слід мати на увазі, що такий режим є неекономічним і призводить до перевитрати палива.

Увага! При перекриванні димової заслонки слід стежити, щоб димові гази не потрапляли в приміщення через інжектори, що можливе при слабкій тязі в димарі внаслідок його недостатньої висоти, малому прохідному діаметрі, наявності відкладень на внутрішніх поверхнях, поганих погодних умов і т. п. При висоті димаря меншій 5 м відносно рівня печі забороняється закривати димову заслонку більш ніж на 45^о.

Потужність печі змінюється за допомогою регулятора тяги повітря в дверці. Режим горіння палива регулюється при допомозі димової заслонки.

Увага! Забороняється перекривати димову заслонку відразу після розпалювання або закладання нової порції палива при повністю відкритому регуляторі тяги, так як це може викликати періодичні короткочасні викиди полум’я і диму в приміщення через регулятор тяги та інжектори.

При закладанні палива в працюючий нагрівач, відкрийте обидва регулятори і почекайте кілька хвилин. Тепер можна відкрити дверку і додати паливо. Після закриття дверки поставте регулятори в попереднє положення. При експлуатації нагрівача накопичується трохи золи, яку не слід повністю видаляти. Стежте за тим, щоб нижня повехня топки завжди була покрита шаром золи, це покращує умови роботи печі в режимі газогенерації. На внутрішній поверхні металічної труби, через яку піч з’єднується з димарем, накопичуються тверді відкладення, які необхідно періодично видаляти.

Увага! Категорично забороняється використовувати калорифер при відкритій або нещільно закритій дверці топки.

В модифікаціях калориферів з вентилятором останній повинен працювати одночасно з нагріванням печі. Вимикання вентилятора при гарячій печі може призвести до його виходу з ладу.