Печи. Дровяные печи. Печи отопительные для дачи. Печи для дома. Печь-камин. Варочная печь. Сделать печь. Угловая печь камин.

Печи без фундамента из кирпича малогабаритные.

 

Главная. Некоторые вопросы теории. Дачная печь. Сделать печь. Гостевая. Контакты.

 

                                           

Повышение  эффективности  печи. Реальный  КПД  печи.
Эффективность  печи  довольно  широкое   понятие.    Под  которым  понимается  и  конструктивные параметры  и  особенности  печи,  и  равномерность   нагрева  поверхностей  печи,   и  равномерность  теплоотдачи  по  времени – это   комфортные характеристики,  а  массогабаритные  показатели   печи и,  конечно  же,  способность  печи передавать  тепло  в   помещение,    полученное  при  сжигании  дров  с  минимальными  потерями – это  технические  характеристики.    Именно  последний   пункт  и  будет  рассмотрен.
Работа  любой  печи  является  циклической.   Каждый  цикл состоит  из двух  моментов:   накапливание  тепла (режим  топки)  и  отдача  тепла в  обогреваемое  помещение (режим  отдачи   тепла).  Каждый  из  этих  режимов  имеет  свои  особенности  и  отдельные  факторы,  влияющие  на     характеристики  печи  в  этих  режимах.    Рассмотрим  подробнее.


Режим  топки.(набор  тепла).
Режим   топки  характеризуется    коэффициентом  полезного  действия  печи  (КПД).  Подробно изложено в  разделе «расчет КПД  печи».   И  определяется  отношением   количества     тепла,  оставшегося  в  печи  при  ее  топке,   к тому  теоретическому   количеству  тепла,  находящемуся  в  сжигаемых  дровах.  
Не  все   тепло,  заключенное  в  дровах,  остается  в  печи.
1.  Часть  тепла  остается в несгоревшем  остатке дров – это  угли,   провалившиеся  в  зольную  камеру  через  колосниковую  решетку,  это    «механический  недожог».  Это  примерно  2%  от  общего  количества  тепла,  заключенного  в  дровах.  Этот  процент  потерь  очень   мал   и  снизить  его  практически  невозможно.
2. Часть  тепла   остается в  несгоревших  горючих  газах,   это  «химический  недожог»,   которые  не  успели  соединиться  с  кислородом  воздуха  и  улетели  в  трубу.   Это   примерно  3%   от общего количества   тепла, заключенного   в  дровах.  Этот  процент  потерь  можно снизить  до  1-2%   дожиганием  этих  газов  подачей  вторичного  воздуха (ВВ).  Для  этого делаются  специальные  каналы   подачи  ВВ,  по  которым  ВВ  должен  подаваться дозировано  в  определенные  моменты  топки.  Это трудно   осуществить  в  бытовых  печах.    А  постоянная  подача ВВ, при выигрыше   по  теплу 1-2%,   приводит к увеличению  потерь  с уходящими  газами  на 8-10%,     что     в  итоге   и  снижает    КПД  печи   на  6-8%.
3. Потери  с  уходящими  газами.  Это  основные потери в  печи.   Они  определяются  по  формуле:


Q2=Сгор*V*(Тух-tв) ккал/кг,  (5)

Величина этих потерь зависит  от  объема  воздуха,  проходящего  через  печь  (определяется  коэффициентом  избытка  воздуха –"альфа" (a )  и  от  разницы температур на  выходе  и  на  входе  печи.   Для  снижения  этих  потерь  необходимо уменьшать  количество  воздуха,  поступающего в  печь  и  снижать  выходную температуру горячих  газов.  Однако  здесь  есть ограничения.  Снижение  "альфы"   ниже  2 приводит  к  ухудшению качества  сгорания  дров   а   снижение  выходной   температуры  ниже  125-150грС  грозит появлением  конденсата.  Обычно  потери с  уходящими газами  составляют  около 20%.   Для  контроля и  снижения   этих  потерь  необходимо  контролировать  режим  топки (рассмотрено  в  разделе  «Оптимальная  структура  печи»)   и  выбирать  такой  режим,  который  обеспечивает  минимальные допустимые  температуры  на   выходе  печи.   Снизить  выходную  температуру   печи  можно  использовав «верхний  розжиг»  дров.   В этом  случае  дрова  сгорают  более  медленно  и  постепенно    с   меньшей  выходной    температурой.   Но в   этом  случае  необходимо  контролировать   температуру    на   выходе  печи.  Применение  «верхнего розжига»  позволяет     снизить эти  потери на  5-7%.
Для  снижения коэффициента  избытка  воздуха  ниже  2 без ухудшения  процесса  сгорания  дров  применяют  различные  конструктивные  решения в  топках.    Их  смысл  сводится к   подводу  воздуха непосредственно  в  различные  точки  топки  для  более лучшего  смешения с  горючими  газами.  Это  позволяет снизить  общее  количество    воздуха,  поступающего  в  печь,   без ухудшения  процесса  сгорания дров.   Это  также  позволяет  повысить   КПД печи.  Но  применение  таких  конструктивных  решений  в  бытовых  печах весьма  редки  из-за  их  сложности.   
Во  время    топки  печи   имеются  некоторые  факторы,  влияющие  на  характеристики  печи.   Это  и  уход  части  тепла  через  фундамент   и  паразитный  подсос  воздуха   в  печь  через  дефекты  кладки  и  через   фурнитуру   печи  и  излучение  тепла  при  топке  через топочную  дверку  и  поверхность  печи. 
На  этапе  топки,  а  это   относительно  не  большое  время (около 1 часа)   потери  через  фундамент  на   фоне  общего  количества  получаемого  тепла  от  дров  не  велики  и  ими   можно  пренебречь.  Излучение  тепла  через  топочную  дверку,  металлическую  плиту  и  саму  поверхность  печи   весьма  значительно,  но  это  полезное  тепло,  которое  перешло в    помещение.  Количество  тепла  через  топочную  дверку  зависит  от  ее  площади, материала (металл или стекло)  и  от ее  температуры  в  четвертой  степени.   Можно  воспользоваться  графиками из  раздела  «Теплоотдача  чугунной плиты и поверхности печи».    Для  стандартной  дверки   ДТ-4 (без стекла)  при  средней  температуре  дверки   около 350грС  теплоотдача  составит около  700вт.   За  час  топки  через  дверку  передастся  600ккал   тепла.  Тоже  не  очень  много    по  сравнению  с  теплом  в  дровах.  В  одном  кг  дров с  влажностью  30%  содержится  2940 ккал  тепла.  Т.е.   если  за  час сгорело  5кг дров,  то  через  дверку   уйдет  в  помещение всего  около  5% тепла  из  дров. Через дверку со стеклом передастся тепла значительно больше.    Таким  же  образом   можно  подсчитать  и  передачу  тепла  на  этапе   топки через  чугунную  плиту и  поверхность  самой  печи.  Эти  цифры  могут  быть  интересны   только  для   точной   оценки  того  реального  тепла,  которое  остается  в  печи  после  топки. Общее  количество  тепла  ушедшего в  помещения  на  этапе  топки  можно  примерно оценить  как  7-15%  от  общего  тепла  заключенного  в  дровах.
Подсос  воздуха  может  оказывать  и  оказывает весьма  заметное  влияние  на  процессы,   происходящие   в  печи.  Если  подсос  воздуха  в  топку   через  топочную  дверку,   поддувальную  дверку и  через  дефекты  кладки    на  этапе  горения  дров  не  оказывает никакого сильно   вредного  воздействия,  т.к.  это  воздух    участвует  в  процессе  горения  дров,  то  паразитный  воздух,   попадающий в  газоходы,    разбавляет горячие  газы, снижает  их выходную  температуру (что чревато   конденсатом)  и  увеличивает  потери  с    уходящими  газами.  На    величину    подсоса   воздуха   в  газоходы    влияет   и  неплотности  в  прочистных  дверках,  и  щели  между  чугунной плитой  и  печью,  и  зазоры  в конфорках  плиты,   и  зазоры   в   задвижках  и      дефектах  кладки,  которые  со  временем эксплуатации  только  возрастают.    Например  через    две    открытые  негерметизированные   задвижки    в  печь    поступает     около  10-12%   лишнего   воздуха из  помещения.    Если  соизмерить  паразитные  зазоры   в  задвижках   и  в  плите  с  конфорками,  то   зазоры  в  плите  еще  прибавят 10-20%.  А  подсос  паразитного   воздуха   через  дефекты   кладки   подсчитать  еще  сложнее.    Возможно  это еще 15-30%.    Т.е.  лишнего  воздуха  может  поступать  в  газоходы  до 40-60%.     Это  приведет  к  снижению  КПД  печи  на  этапе  топки   до  8-12%.  Поэтому  очень  важно  снижать  этот  паразитный  подсос   воздуха.  Подсос  воздуха  зависит  и  от  высоты   печной   трубы.    Чем  выше  труба,   тем  сильнее  тяга,  и  если   количество   воздуха,  поступающего  в   топку  можно  регулировать   поддувальной  дверкой,  то  при  большей    трубе  и  большей    тяге   паразитного  воздуха   будет     засасываться   больше.    Необходимо   очень  тщательно   герметизировать    прочистные  дверки, чугунную  плиту  лучше  применять  без  конфорок  и  устанавливать    через  герметичную  прокладку,   задвижки  (по  возможности)  применять  со  штангой   или  лучше  применять   поворотные  заслонки,   они   более  герметичные  и   применять  печные   трубы  с  минимально  необходимой  высотой.    С  дефектами  кладки   бороться  гораздо   сложнее.   Даже  в  хорошо  выполненной   печи  со  временем    появляются   трещины,   как  в  швах   так  и  в   самом  кирпиче.   Поэтому  необходимо  периодически   осматривать печь и   замазывать  трещины  в кладке.   Единственным   способом,  который  позволяет   значительно  снизить  подсос  воздуха  через  кладку  и  заметно  сократить  расход  дров,   является  металлический  футляр,  т.е.  окужохование  печи.   Но  это  способ  редко  применяется.  

 
Режим  отдачи  тепла.
Режим  отдачи   можно  так  же охарактеризовать  коэффициентом  полезного  действия.   Это  отношение тепла  отданного  печью в  помещение  от  одной  топки  до  следующей  топки   к   тому   теплу,  которое   осталось   в  печи  после сгорания  дров. 


Т.е.          КПДот = (Q1-Qф-Qтр)/ Q1)*100 (1)


Не  все  тепло,    оставшееся  в   печи,   уходит  в   помещение.   Часть   тепла  уходит в  фундамент () и  часть   тепла  уходит  через задвижки   в  трубу (Qтр)  -  это  тепловые  потери.    Попробуем  оценить  эти  потери.   Если  на  этапе  «топки  печи»   потери  тепла  через  фундамент  можно  было  не  учитывать,  то  в  этом  режиме  они  будут  заметны  и  ими пренебречь нельзя.   Если  примерно   посчитать,  что количество   тепла,  уходящего    в  фундамент,    пропорционально   отношению площади  сечения  печи   к  площади   всей  печи,  то  в  фундамент   может   уходить   от  5,0  до  10,0%  от  всего  тепла,  оставшегося  в печи.  Потери  тепла  через    задвижки   в  трубу   могут  быть значительно  больше,   учитывая,  что  в  них  изначально  есть  защитные  отверстия  2,5 см2.   Именно  в  этом  случае  очень  важна  герметизация  самой  печи,  которая  зависит  от   качества  кладки   и    герметизации   топочной,   поддувальной  дверки,  и  прочисток.    Оценить  эти  потери  очень  трудно.  Возможно   эти  потери  составляют  10-20%.     Можно  только  попытаться  их  снизить.   Можно  применить  герметичную   топочную  дверку,  герметичную  поддувальную дверку,  загерметизировать  прочистки.   Снизить  подсос  воздуха  через  дефекты  кладки  сложнее.   Если  швы  в  печи  тонкие,   то  можно  попробовать  загерметезировать     их   силиконовым   высокотемпературным  герметиком (до 250грС).  Для  снижения  ухода  тепла  в  трубу   в  печной  литературе  рекомендуют установить  «душник»  с  перекрываемым   отверстием    перед  последней  задвижкой.   «Душник»    закрыт  во  время  топки  и  открывается  после  окончания   топки  печи.   Его  смысл  заключен  в   том,  что после   окончания  топки,   в   открытом  состоянии   через  него  в   трубу  засасывается  воздух  из  помещения,   а  поступление      горячего   воздуха   из  печи   уменьшается.   Тем  самым  снижаются  потери   тепла  из  печи  через  задвижки  в   трубу.
Общий   КПД  печи  можно  записать,  как  произведение  КПД  печи  при  ее  топке   и  КПД  при  отдаче  тепла:


КПДсумм =КПДт*КПДот      тогда:
КПДсумм= (Qрн- Q2-Q3-Q4-Qф –Qтр)/ Qрн    (7),     или
КПДсумм= (Qдр- Q2-Q3-Q4-Qф –Qтр)/ Qдр    (7)
Где:    Qдр = Qтоп= Qрн  - количество тепла содержащееся в топливе.
Если  каждую  составляющую  выражения (7)  разделить  на   :    Qдр  и  умножить  на  100,  то  можно оценить   каждую  составляющую   потерь в  процентах.


КПДсумм= 100- q2- q3  - q4  - qф  - qтр  (8)


Потери:   q2 -  потери  с  уходящими  газами   -   17-25 %;
q3  -   химический   недожог  -                 3-5 %;
q4  -  механический  недожог -               2 %;
qф – потери  тепла  через  фундамент  - 5-10 %;
qтр -  потери  тепла   через  трубу  -       10-20 %.


Как  видно  из  полученных  результатов  реальные  потери  в  печи  могут  составлять  от 35%  до 60%,   и  реальный  суммарный  КПД  печи  может  быть  65-40%.    Из  этих  же  данных  видно,  что   применение    ВВ  для  снижения потерь на  химический  недожог   мало  эффективно,   а  снижение  потерь  через  фундамент   и  через   трубу  может  дать значительный  выигрыш   по  КПД.

ОГЛАВЛЕНИЕ.                                                                   

 

 

© Шевяков В.В.   Цитирование опубликованных на сайте материалов без ссылки на сайт не допускается.