Топливо для печи
Нельзя сначала построить печь, а потом думать, чем же ее топить. Возведение печи начинается с планирования, а планирование в основном зависит от типа доступного для использования топлива. Современные технологии строительства печей и каминов позволяют использовать в качестве горючего практически все, что угодно. Применяются разнообразные газы – углекислота и метан, жидкое горючее, например, темное печное топливо, и твердые материалы. Эффективность работы печи на том или ином топливе зависит от ряда свойств сгораемого вещества, а именно, — его агрегатного состояния, количества выделяемой тепловой энергии, скорости и температуры сгорания, количества выделяемой воды, образовании золы, содержания сложной органики в составе, содержания неорганики.
Какой вид лучше
Агрегатное состояние – одна из базовых характеристик любого вещества. Что же лучше горит – жидкость, газ или твердые субстанции? Опыты показывают, что природный газ и горючие жидкости, например, темное печное топливо, пока находятся вне конкуренции практически по всем статьям. Однако имеется у печей и каминов на таком топливе и значительный минус – практически отсутствующая возможность конструирования своими руками. Малейшая ошибка, и дом взлетит на воздух при первом же чирке спичкой, так что без промышленной техники и отработанного процесса за это браться ни в коем случае нельзя.
Еще одна тонкость такого печного топлива: отдача тепла происходит в очень ускоренном темпе, так что одной печи явно не хватит для достойного отопления. Здесь нужен целый набор разнообразного оборудования. Стоимость полноценной системы космическая, и оправдана, только если во владении имеется целый дворец, который нужно обогреть. Зато КПД системы на жидком топливе или газе доходит до 90%, а большая часть потерь приходится на несовершенный трубопровод.
Простая, но хорошая самодельная печь вполне способна предоставить теплоноситель на все нужды дома площадью до 100 квадратов. Если площадь превышает это число, оказывается более экономичной установка простенького газового котла, так как, разумеется, сложность монтажа печного отопления возрастает пропорционально увеличению площади дома. Конечно, экономичным газ окажется только в случае подключения к центральному снабжению голубым топливом.
Единственное вещество, агрегат для сжигания которого можно сделать своими руками, – это печь, сжигающая темное печное топливо путем пиролиза. Больше известен такой агрегат как печь на отработке. Однако обогреть такая печь может не больше 60 квадратных метров. Есть и другие нюансы, приводящие в своей совокупности к тому, что использовать темное печное топливо можно только при обогреве маленьких строений по типу гаража, дачи или пристройки к дому.
Удельное выделение энергии
Самые распространенные виды горючего выделяют при сгорании от 1800 ккал. на килограмм горючего (древесина, у которой большая плотность) до 11 тысяч ккал/кг (сложные полимерные вещества, например, полиэтилен). Таким образом, кинуть в печь можно всё, что попадется под руку, но эффект от сгорания этого чего-то может быть разным, так как у всех веществ калорийность разная. Как следствие, чтобы вычислить самый экономичный вид топлива для конкретного помещения, нужно провести следующий набор арифметических операций:
- теплотехнический расчет мощности отопления;
- прибавка к нему запаса в пару десятков процентов;
- и еще 50% прибавки на случай сильнейших морозов;
- деление результата на КПД понравившейся печи;
- определение по итоговому результату расхода сгораемого вещества;
- умножение расхода на стоимость его единицы;
- повторение до получения подходящего соотношения цена/качество.
Температура горения
С одной стороны, жар как в аду – прямой путь к высокому КПД и безотходному сгоранию. С другой, найти применение такому количеству энергии – задача не из легких. Как следствие, чем выше температура сгорания, тем сложнее становится конструкция печного оборудования, ведь оно должно равномерно распределить тепло по местам назначения и не дать ему в прямом смысле вылететь в трубу. Немаловажен и такой момент, что чем горячее огонь, тем более жаростойкие нужны материалы.
Факты говорят сами за себя: чем холоднее огонь, тем эффективнее и экономичнее печь. Печи длительного горения, тлеющие при сравнительно низкой температуре в 600 градусов, имеют КПД, равный баснословным 98%. К тому же, перерабатывать такие печи способны и темное нефтяное горючее, и опилки, и дрова. Для сравнения, традиционные печи на бревнах или угле работают при 900 градусах и не могут выдать больше 75% эффективности. Максимальная температура, до которой можно разогнать самодельную печь – 1100 градусов.
Наполненность водой
Такая характеристика влияет на потери тепла не только из-за того, что энергия уходит на испарение влаги. Еще больше энергии тратится на то, чтобы вода восстановилась, а выделившийся при этом кислород образовал соединения с азотом из атмосферного воздуха.
Кроме того, вода в горючем сильно снижает температуру его горения. У легко пропитываемых водой материалов, таких как дерево, температура понижается вдвое при влажности всего в 20%. С гидрофобными веществами, как темное горючее, дело обстоит несколько лучше. А самые сухие вещества, например, бурый уголь – вообще имеют привычку самовоспламеняться, из-за чего их даже не транспортируют от карьеров, а сжигают прямо на месте.
Коэффициент образования золы
От этого показателя зависит количество отходов сгорания, которые придется вычищать из печного оборудования. Вычисляется он просто: вес отходов делится на сожженную массу. То есть, если был сожжен килограмм горючего, а золы образовалось 50 грамм, то зольность равна 5%. В таблицах этот показатель обозначается буквой А. Относиться к этому показателю можно двояко. С одной стороны, большое количество отходов создает определенные хозяйственные трудности, а с другой – зола является прекрасным удобрением, так что отходы могут принести и пользу.
Наличие органики и неорганики
К высшей органике относятся такие сложные углеродные соединения, как спирты, фенолы, вещества бензольной группы, полимеры и многое другое. Темное нефтяное горючее богато такими веществами. С одной стороны, огромный размер молекул дает большое количество тепловой энергии при сгорании, что было ранее показано на примере полиэтилена – самого простого полимера. С другой стороны, если не обеспечить высокую температуру горения, такое вещество выделит больше грязи, чем полезного тепла. Выход может быть найден, подойдя с другого конца, – нужно не сжигать полимеры напрямую, а заставлять их медленно тлеть, полноценно распадаясь на более простые соединения.
Неорганика может быть опасной для здоровья. Практически все вещества, в особенности сера, при сгорании становятся ядом для любого живого организма. При сгорании серы образуются оксиды серы, которые, к тому же, крайне отрицательно влияют на состояние атмосферы. Таким образом, если нет цели превратить дом в экологическое оружие, использовать горючее для печей и каминов с содержанием серы больше 1%, а других горючих минералов — больше 0,1%, не стоит.
Активность
Этот параметр является довольно условным, но стоит и его принять во внимание. Активность подразумевает саму способность топлива к воспламенению и сгоранию.
Самым активным является вещество, которое может вспыхнуть от одной искры. Обычно при такой сильной активности и площадь воспламенения быстро захватывает всю поверхность горючего. Такое горючее необходимо разжигать менее активным веществом, после чего при достаточном количестве кислорода оно быстро разгорается. Субстанция со средней активностью разжигается с помощью более активного вещества, и не может полностью сгореть без активных действий со стороны поджигателя (к таким действиям относится шевеление дров в печке, например). Кроме того, ее необходимо поддувать, обеспечивая динамический ток свежего воздуха. Горение низкоактивного горючего необходимо постоянно поддерживать в специально сконструированных для этого агрегатах.
Калорийность и плотность практически не оказывают влияния на активность вещества. Существенную роль играет агрегатное состояние горючего, точка закипания жидкости, дисперсность твердого. Так, бензин, этиловый спирт и темное отработанное масло в обычных условиях имеют крайне высокую активность. Соляркой же можно спокойно тушить открытый огонь, но при должной подготовке она отлично воспламеняется форсунками самостоятельно. Древесина обладает разной степенью активности в зависимости от его формы.
