От автора: здравствуйте, уважаемые читатели! Гараж для отечественного обывателя долгое время был чем-то вроде статусного маркера — обладание им подразумевало определенный уровень достатка. Позднее вокруг него даже сформировался некий особый, мужской, культурный и мифологический пласт, который требовал серьезной ремесленной подготовки — умение работать руками входило в набор обязательных дисциплин.
Именно тогда, еще в советские времена, умельцами стала строиться печь на отработке своими руками почти в промышленных масштабах. И постепенно конструкция ее избавилась от «детских» недоработок, став популярным способом автономного отопления.
Краткий обзор отопительных гаражных систем
Гараж не всегда эксплуатируется как место закрытой стоянки автомобиля. Часто владельцы используют его как автосервис, производственную базу, мастерскую. Эти сферы деятельности уже требуют оборудования максимально комфортного помещения с отопительной системой на время зимы и нестабильного межсезонья.
Говорить о центральном отоплении не приходится — слишком затратно по монтажу, да и в эксплуатации не самый экономный вариант, ведь потери тепла при транспортировке теплоносителя могут легко достигать трети первоначальных значений. Поэтому владельцы гаражей предпочитают иметь дело с автономными системами.
Если с некоторой расточительностью при обогреве жилища еще можно мириться, то гаражная система отопления должна отвечать четким и вполне логичным требованиям:
- быть минимально инертной, быстро прогревать помещение,
- иметь малую монтажную и эксплуатационную стоимость,
- отличаться высокой ремонтопригодностью,
- надежно работать при больших диапазонах уличных температур,
- требовать минимального ухода при простоте регулировок,
- обеспечивать максимальную безопасность.
Электричество редко рассматривается в качестве энергоносителя в гараж. Во-первых, это дорого при монтаже, во-вторых, эксплуатационные затраты получаются немаленькие. Остаются компактные печи, работающие на различных видах топлива.
Традиционные дровяные и прочие твердотопливные конструкции часто встречаются в небольших частных гаражах. Владельцы отдают предпочтение чугунным армейским печам со складов хранения или каким-то самодельным конструкциям, довольно примитивным как по исполнению, так и по эффективности.
Но дешевизна, неприхотливость и простота искупают эти недостатки. Хотя есть и неочевидная, на первый взгляд, проблема — где запасать топливо, которого требуется довольно много. Да и с пожарной безопасностью проблемы — выброс искр возможен не только из трубы, но и из топки. Поэтому большей популярностью пользуются конструкции на жидком топливе.
Ходовые виды нефтяного топлива почти не применяют — неоправданно дорого. Поэтому стараются использовать что-то недорогое и почти бросовое. Идеальный вариант — отработка. Конечно, ее можно перерабатывать в черное печное топливо, но стоимость этого процесса пока еще высока, а поэтому встречается нечасто. Гораздо проще пускать в дело так, как есть — с большим количеством посторонних примесей.
Разработаны компактные бытовые котлы и печи, рассчитанные на сжигание отработки. Но образцы промышленного изготовления, пусть весьма совершенные и надежные, отличаются серьезной стоимостью. Поэтому многие мастера предпочитают искать для самостоятельного изготовления чертежи в интернете или книжных изданиях. Дополнительное преимущество такого подхода в том, что не потребуется ни дефицитных материалов, ни каких-то специфических навыков.
Отработка в качестве топлива: типовые сложности
Отработка, прежде всего, хороша стоимостью. Тем более, что у многих автолюбителей она просто скапливается, и встает вопрос о ее утилизации время от времени. Также она достаточно вязкая, легко переносит длительное хранение, не так легко испаряется, как нефтепродукты на основе более легких фракций, и, как следствие, более безопасная.
Между тем, в ней содержится много посторонних включений в виде воды, металлической окалины, нагара и другого мусора, который невозможно отделить простым фильтрованием. Следовательно, для ее сжигания совсем не годятся капиллярные способы — фитиль очень быстро засорится и перестанет работать.
В промышленных установках для сжигания таких загрязненных нефтепродуктов применяют горелки с принудительным наддувом. Но они сложны, требуют при изготовлении специальных знаний и серьезного станочного парка. Да и организация дутья в условиях гаража, хоть и возможна, но очень неудобна. Поэтому чаще применяют горелки капельного типа, простые в использовании и обладающие важным свойством — саморегулированием при некоторых режимах работы.
Вторая сложность использования отработки как горючего — отработку надо сжигать максимально эффективно, без остатка. Это обеспечит меньшую токсичность отработанных газов, а также повысит эффективность всей системы. Но, если применять обычную одноступенчатую схему сжигания, шансов мало — агрессивности кислорода на нейтрализацию всех соединений, входящих в состав отработанного моторного масла, явно не хватает. Требуется подготовить горючую взвесь. В форсунке все просто — поток воздуха захватывает мелкие частички топлива, образуя своеобразный горючий туман. Но добиться такого же эффекта в кустарной конструкции сложно — придется жечь масло в несколько этапов.
Прежде всего, потребуется испаритель. Он станет испарять горючее. Если потом смешать полученные пары с воздухом, можно добиться почти полного сгорания. Но испарять лучше тоже за счет того же топлива. То есть разделить горение на несколько этапов.
В науке метод получил название пиролизного горения. Что-то подобное использовали в годы второй мировой в газогенераторных автомобилях — сжигали деревянные чушки при дефиците кислорода так, чтобы образовывался горючий газ.
Проще говоря, отработка состоит в основном из тяжелых соединений, заставить гореть которые не совсем просто. Но можно при помощи того же горения разложить эти соединения на более легкие и легковоспламеняемые. Для этого внутри топки (можно назвать ее реактором) нужно создать несколько зон горения. Первая из них служит для испарения масла, далее полученные пары смешиваются с воздухом и запускается процесс уже полного сгорания. Это вкратце. На деле таких зон получится не две, а чуть больше. Но об этом позднее.
В такой схеме приходится по отдельности организовывать поступление кислорода для горения в каждую из зон. В начале процесса требуется некоторый недостаток воздуха. Потом — переизбыток. И еще важно обеспечить тщательное перемешивание воздуха с горючими парами. Желательно, без использования каких-то механических приводов. Все должно работать автономно и совершенно независимо от внешних источников энергии.
Для обеспечения таких условий в гаражных печах применяют схемы с испарительными чашами. Собственно, принцип известен давно и использовался в знаменитом керогазе. Но в той конструкции стоял фитиль, а он, как уже говорилось, для транспортировки отработки в зону горения годен ограниченно.
Самое простое — снабжение устройства топливом и регулировка его поступления. Самый простой способ оказался и самым эффективным. Это обычная двухступенчатая капельница. Можно, конечно, организовать и прямую подпитку печи из расходного бака, но возникнут сложности с визуальным контролем и пожарной безопасностью. Двухступенчатая система с разрывом более безопасна.
Как поставить печке капельницу
Капельная система очень проста. К зоне горения подводится металлическая трубка с косым срезом. Это питательная игла. Она закрепляется над небольшим металлическим резервуаром — испарительной чашей. Топливо к трубке поступает по гибкому шлангу, на другом конце которого закреплена воронка.
В воронку отработка капает примерно из такой же иглы, гибкой трубкой соединенной с расходным резервуаром. В магистраль между расходной емкостью и второй иглой ставится запорный кран, регулирующий объем поступления отработки или перекрывающий его совсем.
Такой разрыв позволяет обезопасить всю конструкцию от пожара — разрыв между воронкой и второй иглой работает как противопожарный и не передаст горение от печи к емкости с отработкой. Кроме того, визуально можно легко оценить скорость поступления отработки в печь и отрегулировать интенсивность горения.
Эрзац-фитиль
Подача по каплям очень удобна даже при модернизации других систем и переводе их на отработку. Скажем, такой капельницей часто дополняют обычные «буржуйки» — примитивные металлические печки, рассчитанные на дрова. При этом отработка подается непосредственно на топливо, и получается эффект стеариновой свечи. Дрова в этом случае играют роль фитиля, а роль паров стеарина достается отработке. Увеличивается теплоотдача конструкции, расход твердого топлива заметно снижается. И с точки зрения горения масло усваивается неплохо — никакой сажи и копоти на выходе из трубы.
Из этой цепи дрова можно вовсе исключить. Роль распределяющей поверхности тогда стоит доверить кирпичной крошке. Неплохо ведет себя крошка из огнеупорного шамотного кирпича марки ША или бакора. Чуть хуже по результату — их красный керамический собрат. Также реально вместо кирпича наполнить чашу мотком шнурового асбеста. Но его поры быстро забьются и перестанут работать в оптимальном режиме. Хотя, если быть справедливым, то и кирпичной крошки хватает ненадолго — примерно день работы печи. А потом чашу следует очистить от старой крошки и заполнить свежей.
Такая фитильная система несовершенна, но позволяет легко модернизировать старые печи и перевести их на отработку. Просто на под топки ставится чаша с фитильным наполнителем, к которой подводится игла питающей системы. И все, печь начинает успешно работать на отработке.
Источник: cotlix.com. Капельное питание печей.
Печь с дожиговой камерой и вторичным воздухом
Печи с дожиганием топлива в особой камере лишены недостатков фитильных. Для простоты объяснения их принципа действия, рассмотрим каждый узел по отдельности.
Представим себе некую металлическую емкость — что-то вроде коробки из-под обуви, только из металла. Сама она будет служить топкой, а ее дно — испарительной чашей.
В крышке коробки прорезают два отверстия. На одном из них крепят патрубок. Второе закрывают сдвижной шторкой или дверцей-лючком на шарнире. Шарнирная дверца нужна для разжигания печи, визуального контроля процессов внутри топливника и регулировки объема вторичного воздуха.
Отработка в такой камере будет сгорать, но не до конца. Часть ее от тепла, полученного за счет все того же неполного сгорания, расщепится на более легкие соединения. Так что, продукты сгорания и распада отработки уйдут в патрубок, на который надета вертикальная толстостенная труба со множеством сквозных отверстий в стенках — дожигатель. Хотя его с таким же успехом можно назвать и смесителем.
Отверстия в стенках дожигателя нужны для подвода вторичного воздуха — теперь его требуется избыток для сгорания испарившейся отработки и продуктов пиролизного распада.
На выходе из дожигателя, на пути горячих газов ставят стальную пластину. Иногда ее зовут рассекателем, но на деле такая перегородка работает как разделитель, отгораживающий зону кислородного горения от объема, в котором уже задействованы окислы азота (азотные соединения довольно капризны и ядовиты). Конечно, этой пластиной можно и пренебречь, но тогда сгорание получится менее полным, а выхлоп будет более токсичным. Камера, в которой стоит эта перегородка, носит название вторичной.
Источник: clubpechnikov.ru
Стоит отметить, что для обогрева палаток или небольших объемов иногда собирают мини-версии таких печей. Главное их отличие заключается в отсутствии вторичной камеры. Но, чтобы сгорание происходило все же максимально полно, конфигурация основных элементов немного изменена.
Для обеспечения нужных условий на топливник ставится увеличенная труба дожигателя. В первую очередь, увеличена его высота — порядка метра против прежних 40–50 сантиметров. В таком случае, для азотного окисления отводится уже верхняя часть дожигателя. А чтобы все процессы успевали завершиться в этом объеме и не уходили в трубу, скорость потока резко сокращают, для чего у дожигателя на входе и выходе делают воронкообразные расширения. Проходя через относительно тесный переход из топливника и попадая в расширенный объем дожигателя, газы резко сбавляют скорость, что позволяет и химическим реакциям пройти в полном объеме.
После вторичной камеры (или расширенного дожигателя) все еще горячие газы направляются в трубу. Но температура их высока, поэтому та нагревается очень сильно. Чтобы снять с конструкции больше тепла, трубу обычно стараются пустить на какое-то время горизонтально — для более полного теплообмена.
Второй вариант решения проблемы — установка на входе в трубу теплообменника в виде развитого оребрения (как у радиатора) или монтаж принудительного вентилятора, улучшающего и съем тепла с тела печи, и конвекцию в помещении. Важно понимать, что устанавливать теплообменники или системы интенсивного обдува на вторичную камеру или дожигатель нельзя!
Как запускают печь
Технология запуска довольно проста. Сначала готовят небольшой факел из ветоши, пропитанной все той же отработкой. Включают капельную подачу. Как только масло стало поступать на дно испарительной чаши, через смотровое окошко зажженный факел помещают в зону горения. Через какое-то время отработка в топливнике загорится, и факел можно будет убрать. Как вариант — вместо факела небольшая порция соляры грамм в пятьдесят на дно испарителя. Но только не бензина, керосина, газойля или иного легкого горючего!
Сначала печь примется коптить, но постепенно, как только температура в дожигателе поднимется до нужного минимума, сгорание станет полным, и из трубы станут выходить, главным образом, водяные пары без сажи.
По этой причине нельзя устанавливать систему интенсивного съема тепла на дожигатель — если он остынет, печь перестанет работать, как нужно! Поэтому все теплообменники — только выше вторичной камеры.
Хотя некоторый компромисс все же возможен. Например, установить немного в стороне бытовой вентилятор и направить поток воздуха от него на трубу дожигателя. Это не охладит существенно печь, но заметно улучшит распределение теплого воздуха по помещению.
Интересно, что такую печь иногда приспосабливают для бани. Конечно, не в качестве каменки и получения пара в парилке — там все же умнее придумать что-то более экологичное — а для подготовки горячей воды.
В принципе, для подобных целей можно задействовать стандартный водогрейный бак для банных сэндвич-дымоходов. Его ставят сразу за вторичной камерой. Хотя есть более радикальный метод — расположить свернутый спиралью теплообменник вокруг трубы дожигателя. Но! Поскольку сильное охлаждение этого элемента недопустимо, теплообменник монтируют с зазором в 4–5 сантиметров. Это не даст радикально остыть узлу, а лучистого тепла будет вполне достаточно для прогрева воды. Важно, конечно, помнить о доступе кислорода через отверстия в дожигателе. Поэтому сильно плотно монтировать теплообменник тоже не стоит.
Форсируем печь: наддув
Как и в любом печном сооружении, в капельной системе все радикальные изменения конструкции сводятся к вопросам общей компоновки. И, оставив неизменным принцип работы, можно серьезно изменить габариты и внешние формы печи. Правда, для таких изменений потребуется небольшой вентилятор или импеллер. А лучше — два. Причем одинаково подойдет бытовая модель и автомобильный аналог.
Главное изменение коснется иглы подачи. Теперь капельница будет заводиться не сбоку топки, а сверху, через коаксиальную трубу, внешняя оболочка которой так же оснащается массой отверстий. Только теперь зона дожигания окажется не внутри этой трубы, а снаружи.
В такой схеме с наддувом первичный и вторичный воздух подается по одной трубе. Только первичный в зону горения уходит через зазор между иглой и мембраной, закрывающей низ коаксиала, а вторичный — все через те же отверстия в стенках. Только, как и говорилось, поток имеет обратное направление.
Вентилятор наддува тут обязателен. В противном случае, печь не выйдет на заданный режим, да и риск попадания продуктов горения в атмосферу отапливаемого помещения велик. Но есть и преимущество — со стенок печи теперь можно снимать тепло уже без прежних ограничений. Как правило, для этого печь заключают в кожух, а воздух между этой рубашкой и корпусом печи прогоняют вторым вентилятором — для более интенсивного теплообмена.
Источник: gidpopechkam.ru
Собираем материал на постройку
Прелесть такой печи в том, что особых ограничений на форму ее основных элементов нет. Поэтому в дело можно пустить какие-то готовые изделия, отслужившие свой век, а можно и создать всю печь заново, с нуля.
Для дымоходов подходят стандартные одно- и многоконтурные сэндвич-трубы из магазинов, занимающихся вентиляцией и каминами. Там же можно присмотреть хомуты для их монтажа, гибкие подводки, термостойкие герметики и набивки.
На тело печи стоит подобрать что-то из термостойкой нержавейки (что сложнее) или нечто толстостенное, с толщиной стенок не менее 5 мм (что проще), поскольку конструкция греется неравномерно, а некоторые ее участки раскаляются до свечения. Трубу для дожигателя лучше поискать с толщиной стенок в 10 мм — более субтильный вариант придется быстрее менять.
Мастера не признают каких-то единых стандартов. Кто-то делает печи из листового металла, кто-то берет искомое в металлоломе. Встречаются печи с корпусами из сваренных стальных штампованных автомобильных колесных дисков, но никак не с меньшим успехом можно воспользоваться старыми баллонами от фреона или природного газа.
Только стоит помнить, что в последних содержится газовый конденсат, избавиться от которого придется заранее и с должной осторожностью. Обычно для этого снимают вентиль и редуктор, затем выдерживают открытыми несколько дней на свежем воздухе. Потом баллон несколько раз заполняют водой и оставляют на сутки. И так до тех пор, пока конденсат не уйдет, о чем станет сигнализировать запах. Точнее, его отсутствие.
В сети можно найти много ознакомительных видео, рассказывающих об истории создания и эксплуатации капельных печей на отработки. Почти все мастера, лично построившие удачные варианты, отмечают, что далеко не всегда получается с первого раза попасть точно в цель. Приходится что-то переделывать, улучшать, регулировать, менять. И по итогам получается очень эффективный и надежный обогреватель, способный при собственных скромных габаритах быстро прогреть большую площадь.
Вот пример такой конструкции, многократно менявшейся, но все же доведенной до ума. В обзорах подробно рассказано о принципе работы, способах чистки и оптимальном соотношении всех элементов отопительной установки.