Загрузка дров
Печи – теплоаккумуляторы.
К таким печам относятся прежде всего т.н. русские печи. Их масса в несколько тонн чрезвычайно долго прогревается, но так же долго и остывает. В старину - печь была центром избы, вокруг которой собственно и было жизненное пространство. В современных условиях печи – теплоаккумуляторы «из кирпича» потеряли свою актуальность и остались лишь в самых отдаленных лесных деревнях.
Современные печи – теплоаккумуляторы используют в качестве рабочего тела воду, чья теплоемкость несомненно выше чем теплоемкость кирпича, а транспортировать тепло с помощью воды можно достаточно далеко, в самые удаленные комнаты дома. Печь может быть любой, но обязательно с теплообменником (котлом), в котором подогревается вода. Так же неотъемлемая часть такой системы - хорошо утепленный бойлер на несколько тонн воды.
Мы знаем, что в среднем для отопления 1 кв.м дома требуется ок. 100 Ватт/час (или 360 Кдж), то для всего дома (в 100 кв. метров) потребуется ок 36.000 КДж/час. Литр воды имеет теплоемкость 4,2 Кдж/градус Остывая, например с 75 градусов до 25, литр воды отдаст нам 210 Кдж. Т.е. для отопления дома нам потребуется 36.000 / 210 = 170 – 200 литров воды в час. (Без учета тепловой инерции самого дома). Если мы заранее нагреем, например 2-3 тонны воды достаточно быстро и интенсивно до 75 градусов, то затем сутки – полтора можно печь не топить.
Однако природу не обманешь, и мы таким образом лишь пытаемся облегчить себе жизнь за счет того, что не надо постоянно подбрасывать дрова в печь. Человечество всерьез обеспокоено этой проблемой - как развязать человеку руки и позволить ему не быть истопником хотя бы 10-15 часов, что бы не замерзать ночью от холода и не пополнять запас топлива в печи. Поэтому оно изобрело
Печи длительного горения
Такие печи обеспечивают длительное поступление тепла, но не за счет его накопления, а за счет большого запаса дров самой печи. Т.е. в печь сразу закладывается увеличенный запас дров и в печи обеспечивается такой режим, при котором горит лишь часть дров, а остальные - лишь дожидаются своей очереди. Обычно это обеспечивается перекрыванием заслонки поддувала (ограничением подачи кислорода в топку) и перекрыванием трубы (уменьшением тяги). В этом случае горит (вернее тлеет) только столько древесины, на сколько хватает кислорода. Остальная же часть древесины подвергается процессу перегонки без доступа воздуха и при нагреве выделяет горючие газы, которые собственно и сгорают в топке, имеющей отдельный приток кислорода. Такие печи называю газогенераторными или пиролизными. Наиболее распространены из таких печей - Булерьян и Печь Бутакова. Это печи воздушного отопления. И они очень популярны среди дачников, посещающих свои дома наездами зимой. Они быстро прогревают помещение и после перевода их в экономичный, газогенераторный режим, снабжают дом теплом всю ночь, а иногда и сутки.
По сравнению с теплоаккумулирующими печами газогенераторные печи гораздо компактнее. По сравнению с простыми отопительными - экономичны и не требуют постоянной подпитки топливом.
Преимущества газогенераторных (пиролизных) печей: Очень высокий КПД (75-85%), экономичность, большая продолжительность горения на одной заправке дров (6-20 часов), возможность закладки дров без прерывания процесса горения.
Недостатки: Только воздушное отоплении, высокие требования к дымоходу (гладкий, прямой, утепленный, высокий…), высокие требования к топливу для экономичного горения, капризность настроек…
Среди ряда «клонов» газогенераторных печей типа «Булерьян» выделяется печь под названием «Стропува» (производится в Литве). Ее принцип работы построен точно так же, как у т.н. индейской свечи. В высокую металлическую «колонну» печи закладываются дрова или любое другое топливо (торфяные брикеты, прессованные опилки, просто дрова, уголь и пр.) практически на всю высоту колонны. Дрова разжигают сверху и печь закрывают. Воздух для горения подается сверху, непосредственно в зону горения, с помощью телескопической трубы. По мере сгорания топлива, зона горения опускается все ниже и ниже, вслед за ней опускается и воздухоподающая труба. Интенсивность горения регулируется заслонкой.
Фактически, печь «Стропува» представляет собой запас дров, медленно сгорающий сверху. На дровах печь работает без перезарядки до 2 суток, на угле – до 5 суток.
Достоинства печи «Стропува» - высокий КПД, высокая безопасность, экономичность, компактность, возможность работать с водяным отоплением.
Недостатки - довольно большие габариты, невозможность добавления топлива без остановки печи, довольно громоздкая процедура загрузки и разжигания топлива.
Как видим, все «долгоиграющие» отопительные печи построены по принципу однократной загрузки топлива с последующим его сжиганием «по очереди». Такой принцип требует все же присутствия «истопника» и периодическое пополнение печи топливом, пусть всего и раз-два в сутки. Это является некоторым недостатком печей длительного горения. Хотелось бы иметь дровяную печь, работающую так же, как и газовый котел, котел на жидком топливе. Или хотя бы котел на пеллетах. Т.е. что бы цикл «заправка – горение» продолжался много дней, в идеале – весь отопительный сезон. Интенсивность горения можно было бы автоматизировать, в зависимости от нужд. А запас топлива в печи должен быть пополняем без прекращения режима горения и в любое время.
Таким образом, мы приходим к идее дровяной печи с автоматической загрузкой дров. Причем - не стандартизированных по размеру (как пеллеты, например), а обычных. Я не готов сейчас предложить готовую схему или чертежи печи с автоматической загрузкой дров, поскольку это пока только идея и разработка, то готов рассмотреть некоторые исходные постулаты для ее создания.
Печь с автоматической загрузкой дров.
Печь c автоматом загрузки дров наверняка должна использовать режим относительно интенсивного горения, поэтому сама топка - будет достаточно компактной. Основную сложность будет представлять конструирование механизма подачи дров. Ведь дрова обычно заготавливают по такой схеме. Бревно пилят на чурбаки, длиной примерно 2/3 - ¾ длины топки печи. Затем чурбаки колют на чурки. Чурки укладывают в поленницы на сушку, желательно не менее чем на 2 года. Топить свежеспиленными или сырыми дровами невыгодно. Основная часть тепла при их горении идет на испарение воды из самих же дров. Чурки весьма разнородны и их подачу в печь весьма трудно автоматизировать.
Решение этой проблемы видится в изменении способа заготовки дров. Бревна надо пилить не на довольно длинные и тяжелые чурбаки, а на «блины», диски толщиной 10-15 сантиметров. Операция по колке дров - исключается. Если при распилке исключать самые сучковатые места (оставляя их для камина, например), то получатся достаточно круглые дрова – диски. А круглое, как известно, может катиться и значит эти дрова могут закатываться в топку, при определенных условиях.
Команду на «запуск» в топку очередного диска можно давать от датчика температуры, она начнет снижаться, когда предыдущий «блин» прогорает. Или от веса печи, и т.д. Интенсивность горения также можно регулировать автоматически, стандартными методами - заслонкой поддувала, шибером.
Запас дров – дисков можно расположить на специальных наклонных полках – стеллажах и пополнять его в любой момент. Если принять расчетные цифры, то для суточного отопления потребуется примерно 30-50 поленьев – дисков. И построив достаточно большой стеллаж, можно обеспечить печь топливом на много дней. Тем более, что всегда есть возможность пополнить «обойму».
Мне кажется, печь с автоматической загрузкой дров - имеет все шансы на существование, хотя конечно, над многим еще предстоит подумать…
