Кпд русской печи на дровах

Игорь Верников, ред. 02/06/2017

Другие статьи из раздела Все о печах

Материалом для этой статьи послужила книга инженера В.П. Протопопова, написанная в 1934 году. Материал представлен дословно.

Какой бы хорошей ни была российская дровяная печь, ее топливный бак и система противодымной вентиляции, она не обеспечит высокой эффективности, если тепло, выделяемое при сгорании топлива, не будет удерживаться в массе самой печи и передаваться в отапливаемое помещение.

Если после прекращения топки печи воздух проходит через печь, а не передается в помещение, тепло будет уходить в дымоход. Это явление недопустимо: после прекращения горения дров поток воздуха через печь должен быть полностью прекращен. Для этого в начале дымохода устанавливается вентиляционная или дымоходная заслонка. Иногда ограничением является установка герметичного очага и зольной дверцы.

Таким образом, не все тепло, накопленное плитой во время нагрева, передается в помещение через внешнюю нагревательную поверхность российской плиты. Часть его бесполезно теряется через дымоход в конце обжига.

Отношение количества тепла, выделяемого внешней теплоизлучающей поверхностью от начала одного нагрева до начала следующего, иначе отношение количества тепла, выделяемого внутренней теплопринимающей поверхностью, называется эффективностью внешней теплоизлучающей поверхности.

Например, если при растопке российская плита получила 20000 ккал от продуктов сгорания и отдала в помещение 18000 ккал, то КПД теплоотдающей поверхности равен

18000/20000=0,9 или 90%.

При правильном проектировании, удовлетворительном оборудовании и хорошем обслуживании потери после нагрева невелики, а эффективность обычно составляет 0,95 или 0,98.

Зная КПД очага, внутренних поглощающих поверхностей и внешних поверхностей распределения тепла, мы можем определить КПД всей дровяной печи.

Так, например, если эти коэффициенты равны 0,9, 0,85 и 0,95 соответственно, то общая эффективность всей плиты равна произведению

0,9 x 0,85 x 0,95=0,73.

Если сжечь 20 кг торфа с теплотворной способностью 3 400 кал/кг, горелка будет использовать все доступное тепло от

3 400×20=68000 кал,

0,9×68000=61200 кал;

Из этого количества внутренняя поверхность стенки в процессе горения поглощает

0,85×61200=52020 кал; :

И, наконец, выпущен наружу:

0,95 × 52020=49419 кал.

То же значение получается, если один раз умножить 68000 × 0,73.

Вывод: эффективность дровяной плиты зависит от трех факторов:

  • Эффективность камеры сгорания;
  • Эффективность внутренней теплогенерирующей поверхности плиты;
  • Эффективность внешней теплоизлучающей поверхности нагревателя.

И равна произведению этих трех факторов.

оценка цены/практичности

Эффективность кухонных плит и котлов, сжигающих твердое топливо, имеет широкий диапазон значений. Простая рециркуляционная плита будет стоить в разы дешевле, но ее эффективность слишком низка — в долгосрочной перспективе отопление нерентабельно. Правильный выбор определяется не только дешевизной первоначальных инвестиций в оборудование. Скорее, выбор конструкции плиты, должен зависеть от будущих долгосрочных затрат (которые гораздо выше), — от эффективности, от комфорта проживания рядом с таким отоплением. Что оказывается лучшим выбором и для каких условий….

КПД печи на твердом топливе – важный фактор

Если КПД электрического или газового котла значительно превышает 90%, это просто не учитывается при выборе такого оборудования. Но в твердотопливных агрегатах КПД может сильно отличаться.

  • В неэффективно изготовленной буржуйке он может быть ниже 50%.
  • Заводские котлы обычно составляют 75 — 78%.
  • Некоторые мастера по укладке (установке) плит говорят, что их КПД составляет 85%, а в некоторых режимах приближается к 90%, что означает, что вам нужно меньше дров на 15 — 20%, меньше обслуживания …..

Эффективность определяется температурой дымовых газов — соотношением энергии, остающейся в помещении, и энергии, выводимой в дымоход. Чем ниже температура дымовых газов, тем выше КПД.

Металлическая плита с самым низким КПД

Методы повышения отбора тепла у печи

Существует два метода увеличения извлечения энергии до максимума.

  • Путем укладки теплообменников, которые являются основными в дымоходе, в них подается холодный теплоноситель из обратки или к ним подключается отдельный обогреваемый бак.
  • Путем прокладки дымоходов в обогреваемом пространстве, в стенах, через металлические балки в потолках, которые являются рассеивателями тепла.

Возможно ли это создать в собственном доме (бунгало) и обеспечить максимальный выход энергии для отопления дома из топлива, которое вы сжигаете….

Пути повышения КПД, защита от сажистого налета

Если в системе отопления не предусмотрена защита от холодного возврата в нагреватель, теплообменник большую часть времени будет слишком холодным — ниже 55 градусов. Это означает, что на нем будет роса, которая смешается с сажей и образует агрессивные кислоты и прочную изолирующую корку.

Для уменьшения негативного явления внешней коррозии и теплоизоляции целесообразно создать в системе отопления защиту от холодного возврата с помощью трехходового клапана, который обеспечивает, чтобы выходящая жидкость всегда была теплее +60 градусов Цельсия. Это в конечном итоге повысит эффективность работы нагревателя за счет снижения образования смол и значительно продлит срок службы стальных компонентов.

Второй способ уменьшить образование нагара в печи — регулярно чистить теплообменник, удаляя сажу. Для этого необходимо подобрать оптимальное топливо (сухая, не содержащая смолы древесина) и оптимальные условия эксплуатации с дожиганием частиц золы и СО, подачей необходимого количества воздуха и, более конкретно, нахождением достаточного количества кислорода в верхней части пламени в дополнение к воздуху, подаваемому снизу.

Какая мощность печи ожидается с учетом КПД

Мы можем лишь приблизительно оценить среднюю мощность плиты, основываясь на количестве сжигаемого топлива в день. Теплотворная способность сухой древесины (влажность 20 %, год под крышей) определена в среднем 4,0 кВт/кг. Если в день можно сжечь 50 кг древесины, будет получено 200 кВт энергии.

С учетом КПД 0,7 для хорошей плиты — 140 кВт пойдет на отопление дома и 60 кВт уйдет через дымоход на обогрев помещений.

Средняя мощность, вырабатываемая за час, составляет 140/24=5,8 кВтч. Вероятно, максимальная мощность возникала в короткие промежутки времени — 5,8×2,9=15 кВт. Передача тепла происходила разными путями: часть шла в дом через теплообменник и теплоноситель, другая часть — непосредственно на нагрев воздуха из печи и дымохода, а третья — на нагрев предметов и стен инфракрасным излучением.

Мощность теплообменника

Предполагается, что средняя плотность мощности теплообменника составляет 10 кВт на квадратный метр его поверхности, находящейся в непосредственном контакте с пламенем. Чаще всего мастера устанавливают теплообменники для радиаторной зоны площадью от 0,5 до 1,5 квадратных метров.

Для теплообменника в дымоходе удельная мощность зависит от температуры газов и вряд ли будет больше 0,4 кВт на 1 м² его поверхности. Тем не менее, это устройство позволяет повысить эффективность всего контура и получить несколько дополнительных киловатт, например, разместив в дымоходе плоский теплообменник площадью 0,5 м2.

В случае трубчатых дымоходов имеются крепления, которые устанавливаются сверху. Определить их удельную мощность можно только экспериментально для конкретных условий, но то, что они значительно повысят эффективность теплогенераторов — не вызывает сомнений.

Важные вопросы при создании теплообменников и печей

При создании отопительных приборов следует руководствоваться несколькими целями. Помимо задачи обеспечения зоны горения максимально возможной полезной поверхностью теплообмена, есть еще два ключевых фактора, которые необходимо учитывать, чтобы плита работала наилучшим образом.

  • Объем очага и количество дров, сгорающих за один раз, не должны быть маленькими. В противном случае вам придется буквально дежурить у плиты, держа в руках очередную охапку дров.
  • По возможности нужно обеспечить максимально возможный объем дров, чтобы мощность горения всего объема дров была воспринята поверхностью теплообменников.
  • Еще одним важным моментом является то, что теплообменники можно легко очистить от сажи, не разбирая плиту.

Конструкции теплообменников с максимальным КПД

Исходя из требования легкой очистки, большой камеры сгорания и, в то же время, большой площади теплообменника и высокой плотности мощности, были разработаны различные конструкции теплообменников и камер теплоносителя. Следующие решения распространены на рынке и в самодельных конструкциях.

  • В печи установлены спиральные теплообменники из нержавеющей стали. КПД плиты обычно составляет 40 % при условии, что дымоход не протянут через все помещение.
  • Трубчатые теплообменники из сварных труб встраиваются в кирпичную кладку. Обычно КПД не превышает 50 % из-за накопления сажи в форме шляпки. Это не очень эффективная конструкция, чаще использовавшаяся в прошлом, когда листовой металл был дефицитным товаром, сваренная из тепловых труб диаметром 50 мм.
  • Тепловые трубы оборачиваются вокруг металлической камеры сгорания — обычная конструкция для металлических плит, не более 70%.
  • Камеру сгорания образует коробчатый сосуд, его задняя и боковые стенки. На выхлопных газах установлены дополнительные трубки. Такая конструкция обычно используется в котлах и плитах и обеспечивает эффективность 70-75%.
  • Водяная решетка — в некоторых котлах также делают решетки с трубами теплоносителя — увеличение на несколько процентов.
  • Дополнительный бак — теплообменник — размещается в верхней части трубчатого дымохода, обычно нагревая небольшое количество ГВС.
  • Теплообменник в виде короба на отходящих газах — извлечение энергии из дымовых газов, количество зависит от размера, длины, площади, увеличение КПД до 85%.

Важно правильно организовать сжигание дров в плите, чтобы в зону горения над пламенем поступало достаточное количество воздуха для минимизации несгоревших сухих летучих веществ, а также для сжигания СО, если он возникает из-за недостатка воздуха снизу при режиме тления. Благодаря этому уменьшаются отложения сажи и извлекается вся энергия топлива, что повышает эффективность работы плиты или котла.

Недавно мы уже говорили о методах отопления в летнем доме. В этом материале мы постараемся обобщить опыт многих мастеров и строителей по строительству русских печей и каминов различных типов.
Во-первых, необходимо разделить два типа русских печей: классическую и современную «русскую печь». Мы поставили последнюю запятую, потому что с классической русской печью, кроме названия, она не имеет ничего общего и представляет собой закрытый камин. Кухни часто облицовывают плиткой в декоративных целях. Как выбрать кирпич для плиты, мы недавно рассказывали.

Как работает и из чего состоит русская печь

В обычной русской плите есть 2 типа нагрева: 1 — прямой дымоход для приготовления пищи летом и 2 — через полный дымоход, когда дымовые газы проходят по каналам внутри плиты, тем самым нагревая ее, режимы регулируются заслонкой. Количество и типы воздуховодов зависят от мастерства изготовителя плиты, а их расположение напрямую влияет на производительность плиты и ее эффективность.
Размеры русской плиты составляют не менее 1,5 х 2 м. Кроме того, в старину дополнительная плита (русская печь, где обычно устанавливаются чугунные плиты) пристраивалась только для быстрого обогрева помещения или для приготовления пищи и отопления осенью и весной, когда не требуется много тепла.

КПД русской печи и каминов

Термин «русская плита» довольно расплывчатый. Плиты раскладывались так, как предшественник печного мастера учил пекаря. Соответственно, существовало множество типов плит, и об эффективности каждой стены лучше говорить отдельно. Если русская плита плохо нагревается и быстро остывает, мы можем говорить о плохом пекаре и плохой конструкции конкретной плиты, но не о недостатке русских плит как класса. Именно поэтому не принято делать русские плиты своими руками — нужен мастер с опытом.


Однако мы можем привести некоторые обобщенные данные о работе традиционных русских плит.
Так, средний КПД открытого камина составляет 7-12%, а для российских печей — 15-20%. Существуют и более эффективные конструкции печей, например, голландская с КПД 15-20% или шведская с КПД 35-45%.

Преимущества русской печи перед камином

Поговорим об эффективности российских плит.
Мне посчастливилось застать настоящую русскую плиту в доме родителей моего отца. Мнение о том, что русские печи высасывают теплый воздух из дома, на мой взгляд, ошибочно — это не массивная русская печь с колодезной системой, а просто камин, где основное тепло дает открытый огонь, а не кирпичная топка.
Любая плита втягивает воздух из дома — если вы заделаете все щели в доме, плита потеряет тягу, и огонь погаснет без притока воздуха. Тот факт, что «вам нужно много дерева». — говорят только тогда, когда дом полностью промерз, а хозяева начинают топить плиту только тогда, когда ее начинает покрывать иней.
Сама суть русской плиты заключается в том, что вся крестьянская жизнь вращалась вокруг нее, и вся жизнь деревенского дома была связана только с ней. Все помнят выражение «танцы на плите», но мало кто понимает его смысл. Плита была основой дома, чтобы тепло равномерно распространялось вокруг нее, и дом всегда убирали, сначала очищая плиту, а затем вымывая все вокруг нее…..

В крестьянском доме плиту топили строго по расписанию — одновременно с приготовлением пищи, купанием детей и стиркой. Взрослые не мылись дома — для этого существовали бани. Плита зажигалась каждый день, и для поддержания тепла требовалось гораздо меньше дров, чем для полностью отапливаемого дома. Русская плита подразумевает образ жизни, и когда этот образ жизни меняется — необходимость в такой плите отпадает, потому что готовить можно на газовой или электрической плите, нагревать воду в бойлере, а отапливать дом современным компактным котлом. Единственное место, где до сих пор прочно обосновались дровяные печи, — это русская баня. Цель каменки — быстрое повышение температуры. Видно, что конструкция плиты будет соответствовать поставленной задаче.

Оцените статью
Добавить комментарий