Содержание
Принцип действия и конструкция
Печь-ракета получила свое название из-за отдаленной схожести с конструкцией реактивного двигателя, а еще благодаря ревущему звуку, возникающему в определенном режиме работы обогревателя. Печки подобного рода мастера-умельцы сваривают своими руками из баллона либо выкладывают из кирпича. В последнем случае в дополнение к отопительному агрегату сооружают лежанку, пропуская сквозь нее дымовые газы.
Для своей работы ракетные печи используют 2 принципа, присущие другим конструкциям дровяных отопителей:
Принцип действия ракетной печи.
- естественное движение газов при нагреве и охлаждении;
- пиролизное сжигание твердого топлива.
Естественное движение газов применяется в двухколпаковых печах, где продукты горения выходят в дымовой канал только после того, как отдали свое тепло кирпичным стенкам. Данный принцип дает огромное преимущество, благодаря ему отопительный агрегат способен функционировать при минимальной тяге в дымоходной трубе. Выделение и сжигание пиролизного газа — это способ более эффективно использовать энергию топлива.
Печь-ракета состоит из 3 каналов — одного горизонтального и двух вертикальных. Горизонтальный канал является топливником, куда сверху вставляются дрова. В него подается первичный воздух и происходит горение с выделением пиролизных газов. Эти горючие газы догорают в вертикальном канале, поднимающемся кверху и заканчивающемся колпаком. Под ним происходит теплообмен с окружающей средой, после чего продукты горения охлаждаются, становятся тяжелее и опускаются во второй вертикальный канал, ведущий наружу.
Печь с водяным контуром.
Из-за того, что остывающие дымовые газы вытесняются из-под колпака новыми горячими массами, ракетная печь действует практически без дымоходной тяги. Горизонтальный и первый вертикальный канал выкладывается из кирпича, а сверху на него устанавливается железная бочка, играющая толь теплообменника. Просвет между ее стенками и кирпичной вертикальной шахтой является вторым каналом, через который газы покидают отопитель.
Существуют варианты конструкций и чертежи, где вместо опрокинутой железной бочки печь — ракета может оснащаться многоходовым стальным теплообменником. В нем продукты горения совершают несколько ходов в разных направлениях, попутно отдавая тепло. Но подобная конструкция выглядит менее эстетично и вряд ли подойдет для жилого помещения.
Ракетная печь может усовершенствоваться своими руками путем дополнительного использования теплоты продуктов горения. Для этого их не выводят сразу в дымоход, а пропускают через кирпичные каналы лежанки. Правда, в этом варианте дымоходная тяга уже необходима, потому что силы естественного перетока газов будет недостаточно.
Принцип работы
При термическом разложении твёрдого органического топлива происходит выделение газообразных веществ, так же разлагающихся и превращающихся в процессе в древесный газ, обладающей при сгорании высоким уровнем теплоотдачи.
В обычных твёрдотопливных печах древесный газ уходит в трубу вместе с газом, где остывает и оседает на стенах в виде копоти. В печи ракетного типа за счёт горизонтального канала газы перемещаются медленнее, не успевают остывать, а догорают, отдавая большое количество тепла.
В моделях реактивных отопительных устройств сложной конструкции нагретый воздух и газ проходит по ряду внутренних каналов. Затем перемещаются в верхнюю часть корпуса, под варочную плиту, где и сгорает полностью. Для такой ракеты нет необходимости в дополнительном поддуве. Тяга в них создаётся за счёт дымохода, и чем больше его длина, тем восходящий поток интенсивнее.
Принцип работы
На этой схеме принцип работы ракетной печи с лежанкой
Виды печей
Всего выделяют две большие группы сооружения-ракеты: переносные и стационарные.
Переносная модель располагает специальным производственным наименованием: «Робинзон». Целевым назначением выступает выделение тепловой энергии для нагрева воды, приготовления пищи в полевых условиях.
Г-образная печка
Общий вид аппарата являет собой перевернутую букву «Г», нижняя часть которой размещена горизонтально, служит приемником топлива. Сюда вкладывают дрова, разжигают огонь, подкладывают сухие ветки.
Ввиду особой формы сильно повышается воздушная тяга, раздувая пламя все сильнее на столько, что приходится ограничивать данный поток. Иначе древесина будет прогорать так быстро, что нагрев будет гораздо меньше ожидаемого.
Сила внутренней тяги
Повысить текущую способность утилизации поступающих источников энергии возможно, если сделать надбавочную теплоизоляцию, пусть даже частичную. Главное, расположить дополнительные элементы вокруг трубопровода.
Стационарный формат снабжается особым колпаком, сохраняющим тепло от выходящих газов, осуществляя лучший обогрев дома. Отличием от предыдущей версии выступает ограничение количества поступающего воздуха первичного потока, а догорание происходит внутри нижней части дымоотводного рукава, где проходит вторичный воздух.
Стационарная печка
Накаленные продукты горения собираются под колпаком, охлаждаются и вновь опускаются в канал дымохода.
В результате, на выпущенный дым воздействует три параметра: гравитация, давление, сила тяги. За счет них происходит притяжение вниз, либо отпуск в дымоход, смешивание с более горячими газами из поступающей партии, а также естественное движение внутри каналов.
Схема движения газов
Такая специфичность позволяет выложить каналы практически любой формы, главное, чтобы соблюдалось и основное назначение – удержать максимально возможное количество тепла.
Особенности конструкции используют под установку лежанки.
Сборка лежанки
Но есть другой способ сдержать падение температуры: от обогревателя выводят дымоходную трубу с водяной рубашкой, парой патрубков, где последние подсоединяются к отопительной системе.
Преимущества и недостатки
Самодельные ракетные печи длительного горения имеют множество почитателей, и вот по каким причинам:
- простота и низкая стоимость монтажа: чтобы построить подобный тепловой прибор, не нужно нести больших затрат на покупку дорогостоящих материалов, приспособлений и фурнитуры. Опыт в печном деле тоже требуется минимальный;
- саморегуляция и нетребовательность к естественной тяге дымохода;
- КПД печи – ракеты является величиной переменной и во многом зависит от конструкции, главное — максимально отобрать тепловую энергию у дымовых газов;
- топливо можно добавлять «на ходу».
Невзирая на привлекательность и простоту агрегата, отопление ракетной печью имеет свои отрицательные моменты. Ошибочно считать, что можно пихать в топку дрова любого качества. Влажная древесина не даст необходимой температуры в камере, процесс пиролиза протекать не будет. В худшем случае дым из печи может хлынуть в помещение. Также за «ракетой» необходим постоянный присмотр, особенно в плане пожарной безопасности.
Изготовленные своими руками ракетные печи малопригодны для бани, поскольку отдают относительно немного тепла в инфракрасном диапазоне, что очень важно для парной. Поверхности печи, излучающие тепло, имеют слишком малую площадь и протопить баню как следует не удастся
Реактивная печь — что это такое
Домашнее тепло, которое исходит от реактивной печи, не даст ни один современный обогреватель
Реактивная, или, как её ещё называют, ракетная печь, на самом деле ничего общего с современными технологиями не имеет. Единственное, что делает этот отопительный агрегат похожим на космический транспорт, это интенсивный поток пламени да гудение, связанное с неправильным режимом работы. Тем не менее нельзя сказать, что печь-ракета является совсем уж отсталым в техническом плане устройством. Несмотря на простую конструкцию, в ней используются самые передовые методы сжигания твёрдого топлива:
- пиролитическое горение газов, выделяющихся при сухой перегонке твёрдого топлива;
- движение газообразных продуктов по каналам печи, не требующее принудительной эжекции за счёт тяги.
Так выглядит простейшая печь на реактивной тяге
Простейшая «ракета» представляет собой изогнутый отрезок трубы большого диаметра. В короткий горизонтальный участок закладывают дрова или другое топливо и поджигают. Сначала отопительный прибор работает как самая обычная буржуйка, но это только до тех пор, пока не поднимется температура более длинной вертикальной части, которая выполняет роль дымовой трубы. Разогретый докрасна металл способствует повторному воспламенению горючих веществ и появлению разрежения в верхней точке дымохода. За счёт усиления тяги увеличивается приток воздуха к дровам, что значительно повышает интенсивность горения. Для того чтобы от этого оригинального устройства добиться ещё большей эффективности, топочный проём оборудуют дверцей. При уменьшении сечения воздушного канала подача кислорода к дровам прекращается и начинается их пиролитическое разложение на газообразные углеводороды. Вот только сгорать в такой простой установке они будут не полностью — для этого потребуется обустроить отдельную зону для дожигания уходящих газов. К слову, именно это, а также теплоизоляция дымовой трубы позволяет более сложным «ракетам» успешно конкурировать с другими твердотопливными агрегатами. Что же касается рассматриваемой нами простейшей конструкции, то её нередко используют для приготовления или разогрева пищи. Всё, что для этого требуется — оборудовать на вертикальном участке печи удобную площадку для котелка или чайника.
География применения ракетных отопительных агрегатов
Являясь простым и удобным отопительно-варочным агрегатом, печь-ракета широко используется как в мобильном, так и стационарном исполнении. Чаще всего её применяют:
- для обогрева жилых помещений;
- в качестве оборудования для сушки фруктов;
- для отопления теплиц;
- для обеспечения нормальных условий работы в мастерских или гаражах;
- для поддержания плюсовой температуры на складах, в хозблоках и т. д.
Благодаря своей простоте, неприхотливости и надёжности, реактивный отопительный прибор пользуется заслуженным уважением у рыбаков и охотников, любителей автопробегов и выживальщиков. Существует даже специальное исполнение, о назначении которого говорит название — «Робинзон».
Преимущества и недостатки печи-ракеты
Несмотря на незамысловатую конструкцию, печь-ракета обладает массой достоинств:
- коэффициент полезного действия на уровне лучших образцов современного отопительного оборудования, работающего на твёрдом топливе;
- экономичность — для достижения требуемой температуры реактивный агрегат израсходует в четыре раза меньше дров, чем печь традиционной конструкции;
- температура нагрева выше 1000 °С;
- возможность использования твёрдого топлива любого типа, включая сухие растительные отходы, шишки, хвою и стружку;
- полнота сгорания и экологичность — во время работы температура пламени возрастает настолько, что загорается сажа. Дым ракетной печи состоит преимущественно из водяного пара и углекислого газа;
- возможность дозагрузки топлива для непрерывной работы отопительного прибора;
- простота и надёжность;
- наличие переносных конструкций, предназначенных для мобильного использования.
Не лишён отопительный агрегат и недостатков. Эксплуатация прибора связана с риском проникновения в жилище угарного газа. Печь не получится использовать для отопления большого дома, а попытки установить в зону горения водяной теплообменник приводят к снижению тепловой мощности и нарушению нормального режима работы. К минусам можно отнести и низкую эстетическую ценность конструкции, что, впрочем, весьма неоднозначное утверждение, поскольку для любителей этно-стиля дизайн печи является настоящей находкой.
Как выложить топливник из кирпича
Такая модель требует использования только шамотного (глиняного) кирпича – керамический или силикатный сразу растрескается. Кладка ведется на глиняном растворе, пропорции состава указаны выше. Под основание печки роется котлован, грунт на дне трамбуется и заливается бетонным раствором. Размер фундамента – 1200х400х100 мм.
После затвердевания основания его защищают листом картона из базальта, затем начинают выкладывать топливник, вертикальный дымоход и загрузочную камеру. С фронта топливника крепится дверца для уборки золы. После высыхания глиняного раствора траншея засыпается, в вертикальный дымоход вставляется труба нужного диаметра. Полости между кирпичом и трубой следует забить утеплителем – базальтовой ватой, золой или другим невозгораемым материалом, например, асбестом.
Как выложить печь
Теперь на кладку ставится колпак Ø 600 мм – подойдет вырезанная крышка из металлической бочки. Перед монтажом в нем вырезается отверстие, в которое вставляется патрубок под дымоход. Надевая этот колпак, бочку следует перевернуть, и патрубок окажется там, где нужно. Затем выводится дымоход – или напрямую на улицу, или через обустройство лежака с горизонтальными дымоходными каналами. Лежак можно выкладывать обычным силикатным кирпичом, так как температура газов будет уже низкой.
https://youtube.com/watch?v=XPvaERCJ9Xw
Достоинства и недостатки
К достоинствам печи ракетного типа можно отнести:
- Высокий показатель тепловой отдачи, который в некоторых случаях достигает 18 кВт;
- Высокий КПД;
- Сверхэффективная работа, которая характеризуется полным выгоранием дров, углей и сажи, загруженных внутрь;
- Для обеспечения горения подойдут даже отходы деревообрабатывающей промышленности (щепки, листья, сучья, ветки, листья вне зависимости от степени влажности);
- Экономичное горение и малый расход древесины;
- Высокий температурный режим на выходе (подогрев большой ёмкости с водой осуществляется за несколько минут).
Вместе с достоинствами, у печей подобного типа выделяют и недостатки:
- Установка змеевика для подогрева воды снижает тепловую эффективность печи;
- Непрерывный цикл горения делает невозможным установку ракетной печи в гаражах и банях;
- Маленький размер топки не даёт за один раз загрузить сразу большое количество топлива, для обеспечения длительного горения производится постоянная подкладка дров.
Устройство
Заводские походные печи Робинзон производятся из профильной трубы с сечением 150×100 мм. Самодельные конструкции делаются такого же размера. При этом бункер изготавливают из профильной трубы, а дымоход – из круглой. Чтобы была нормальная тяга, дымоходная труба должна иметь диаметр не меньше, чем сечение топливника.
Для такой величины топливного отсека допускается дымовая труба длиной не более 90 см. Но подобные габариты делают агрегат неудобным для транспортировки, поэтому лучше ограничиться минимальными 60 см.
Для ножек берется стальной прут. На них предусмотрена резьба, благодаря чему опоры легко устанавливаются и снимаются. Однако после многократного использования реактивной печи она изрядно закопчена, потому процесс привинчивания ножек не очень приятен. Однако распространены и другие варианты, где используется стальной лист для изготовления подставки или устанавливаются несъемные ножки. Но это делает конструкцию более габаритной и неудобной при транспортировке.
В заводских печах Робинзон не предусмотрена подача воздуха в зону горения, а также они не имеют регулируемой крышки, которая изменяет доступ воздуха. Этот момент можно исправить в самодельных печах. Внутри бункера для горючего вещества приваривается пластина, внизу которой находится колосниковая решетка. На плоский элемент укладывается топливо. Через решетку в зону горения поступает воздух, а вверху топливника можно установить заслонку, с помощью которой будет регулироваться подача воздуха. Она делается несколько меньше топливника и не должна полностью перекрывать отверстие, иначе воздух перестанет поступать в отсек и огонь затухнет.
Такая конструкция реактивной печи предоставляет целый ряд преимуществ:
- небольшое количество твердого топлива позволяет за короткое время довести до кипения воду, разогреть пищу или же приготовить несложные блюда;
- Робинзон не боится ветра, потому огонь не затухает;
- реактивная печь проста в монтаже;
- устройство не коптит и не дымит;
- заводские модели изготавливаются из высококачественного металла и покрываются термостойкой краской, выдерживающей высокие температуры;
- топливо не прогорает слишком быстро;
- устройство позволяет просушить дрова;
- конструкция отличается устойчивостью и удобством в использовании;
- печь-ракета нагревается довольно быстро;
- максимальная температура на поверхности достигает 900 °C;
- толстая сталь (3,5 мм) обеспечивает долговечность устройства.
Цена заводской модели составляет примерно 5 тыс. рублей. Но можно сэкономить, сделав такой агрегат своими руками. Эта задача выполнима при наличии определенных навыков.
Принцип функционирования ракетной печи
Кроме основного предназначения – обогрева помещения, при помощи такой печи можно приготовить пищу или заварить, к примеру, чай или другой горячий напиток. Отметим, что печь с лежанкой издает больше тепла, чем без нее. Именно по этому, лучше конструировать печь-ракету именно с лежанкой.
Особенность конструкции такой печки заключается в наличии специального колпака, в который постоянно поступают дымовые гази, после чего – происходит их конечное сгорание. Температура в колпаке может достигать 1000 градусов по Цельсию. Выхлопы, которые производятся в процессе топки, это всего лишь пар и углерод, так как осадок полностью сгорает в колпаке. Такая пара абсолютно безопасна для организма человека.
Пошаговая инструкция
Вот примерный порядок действий, которого следует придерживаться при изготовлении данной печи:
Изготовление топки
Топку делают сварной, используя стальную трубу или листы. Крышка топки должна закрываться герметично. Её следует делать из стального листа, по периметру которого винтами или заклёпками фиксируется полоса из базальтового картона. Для более плотного закрывания крышку можно оснастить винтовым прижимным механизмом.
Так выглядят топка и зольник в простейшей печи-ракете
Зольная камера (на схеме обозначена как Primary Ash Pit) отделяется от основной части топки колосниковой решёткой, сваренной из прута диаметром 8–10 мм. Решётка должна устанавливаться на полочки из уголка, которые привариваются к внутренним стенкам.
Дверца зольной камеры также должна быть герметичной. Её делают из стального листа, к которому по всему периметру приваривается в два ряда стальная полоса. В паз между этими полосами укладывают асбестовый шнур или базальтовый картон.
Остаётся приварить к топке жаровую трубу.
Первичный дымоход
- К трубе, выполняющей функцию первичного дымохода, необходимо приварить 90-градусный отвод и небольшой отрезок трубы, после чего эта Г-образная конструкция помещается внутрь бочки или баллона, то есть будущего барабана.
- Отвод с приваренным к нему отрезком трубы следует вывести в один из проёмов в нижней части барабана так, чтобы первичный дымоход оказался расположенным строго по центру. Напомним, что верхний срез трубы должен располагаться хотя бы на 70 мм ниже верхнего края бочки (баллона).
- После центрирования первичного дымохода его горизонтальный хвостовик, который был выведен в проём в барабане, приваривают к его краям сплошным швом по всему периметру.
- После этого хвостовик первичного дымохода приваривают к жаровой трубе, а к барабану сверху приваривают покрышку.
- Ко второму проёму в барабане следует приварить короткий отрезок трубы, который будет играть роль вторичного зольника. В нем нужно выполнить окно для прочистки. По его краям встык нужно приварить шпильки, к которым будет прикручиваться крышка (напомним, что мы решили в этом месте дверцу не устанавливать, поскольку открывать её приходится достаточно редко).
- По периметру крышки винтами или заклёпками следует закрепить полосу из базальтового картона.
Монтаж дымохода
К выходу вторичного зольника привариваем горизонтальную часть дымохода, на которой впоследствии будет устраиваться лежанка. Если газоход предполагается делать из металлогофры, то сначала к зольнику необходимо приварить короткий патрубок, а уже к нему — присоединить при помощи хомута гофру.
На заключительном этапе к горизонтальному газоходу крепят наружный дымоход.
Футеровка топочной части
Металлическая часть печи готова, теперь её нужно правильно оштукатурить теплоизолирующим и теплоаккумулирующим составами.
Футеровку топочной части (до первичного дымохода) следует выполнять смесью печной глины и боя шамотного кирпича, взятых в пропорции 1:1.
Футеровка первичного дымохода
Материалы, используемый для футеровки первичного дымохода — лёгкий шамотный кирпич или речной песок — являются пористыми, поэтому в открытом состоянии они быстро пропитаются нагаром и утратят теплоизоляционные свойства. Чтобы не допустить этого, футеровку на первичном дымоходе защищают стальным тонкостенным кожухом, а с торцов обмазывают печной глиной.
В соответствии с законом квадрата-куба соотношение объёма и площади поверхности барабана зависит от его диаметра, поэтому и футеровку первичного дымохода в зависимости от размеров печи делают по-разному. Три варианта показаны на рисунке.
Варианты футеровки первичного дымохода
Если футеровка выполняется шамотным кирпичом, полости между его фрагментами необходимо засыпать строительным песком. Если же применяется богатый глинозёмом речной песок, приходится прибегать к более сложной технологии:
- Песок очищают от крупного мусора (тщательная подготовка не требуется).
- В кожух засыпают слой небольшой толщины, трамбуют его и смачивают, так чтобы образовалась корка.
- Таким же образом насыпают последующие слои. Всего их должно быть от 5 до 7.
- Песчаную футеровку сушат в течение одной недели, затем замазывают её верх печной глиной и продолжают изготовление печи.
Последним шагом все части печи обмазывают саманом. Готовится он из следующих ингредиентов:
- глина;
- солома (14–16 кг на 1 м
3
глины);
- песок (в небольшом количестве);
- вода.
Указанное соотношение соломы и глины является приблизительным. В некоторые сорта глины соломы можно добавить больше, в других — наоборот, её количество приходится уменьшать.
Изготавливаем печь – ракету
Проще всего сделать легкую походную печку, изображенную на чертеже, отыскав в домашнем хозяйстве следующие материалы:
- труба стальная круглая диаметром 133—150 мм длиной 0,5 м;
- труба профильного сечения 14 х 20 см, длина 0,4 м;
- лист металла толщиной 2—3 мм на колосники;
- пруток Ø8—10 мм для ножек;
- обрезки железа на подставку.
Вертикальная круглая труба приваривается к профильной под углом 45°, затем к корпусу приделываются проушины для ножек (они должны легко сниматься). Внутрь наклонного топливника ставится колосниковая решетка, снаружи крепится крышка. Для удобства очистки золы внизу желательно установить вторую дверцу.
Чертеж улучшенной версии переносной печи
Конструкцию печи можно усовершенствовать, организовав подачу вторичного воздуха внутрь жаровой трубы. Модернизация позволит повысить эффективность и длительность горения дров. Просверлите по бокам отверстия с обеих сторон, прикрыв их ракетными «дюзами» согласно представленному чертежу. Как функционирует данная печка, демонстрируется на видео:
Из газового баллона
На изготовление печи – ракеты своими руками пойдут такие материалы:
- трубы круглого сечения поперечными размерами 70 и 150 мм; с толщиной стенки 4 мм;
- квадратная профтруба 150—200 мм в поперечнике;
- дымоходный патрубок Ø10—15 см;
- сталь низкоуглеродистая (марка Ст20) листовая;
- плотная базальтовая вата (80—120 кг/м3) либо сыпучие огнестойкие материалы, например, вермикулитовый либо перлитовый гравий.
Для начала металлопрокат порежьте на заготовки в соответствии с чертежом. Затем нужно отпилить у пропанового баллона крышку, предварительно открутив вентиль и наполнив резервуар доверху водой. Инструмент – обычная болгарка с кругом по металлу.
Дальнейшая технология сборки выглядит следующим образом:
- Разрежьте профтрубу вдоль, отступив от края 35 мм. Одна часть пойдет на изготовление зольника, вторая – поддувала.
- Состыкуйте топливник и жаровую трубу под углом 90°, сделав соответствующие вырезы. Сверху камеры сгорания прорежьте проем, куда приварится загрузочный бункер.
- Сварите райзер с топливником, затем наденьте кожух из трубы 150 мм, сделав внизу вырез под ширину камеры сгорания.
- Установите и обварите бункер для закладки дров. Закрепите дверцы топливника и зольника.
- Засыпьте между стенками дожигателя и оболочки перлитовый песок.
- В баллоне сделайте боковой проем, чтобы вставить готовую конструкцию. Крышку лучше сделать съемной.
- Произведите окончательную сборку и приварите дымоходный патрубок.
Подробно об изготовлении ракетной печки из баллона расскажет мастер в видеосюжете:
Из кирпича
Простейшую ракетную печурку для приготовления пищи можно сложить из кирпичей без применения раствора, как показано на схеме с порядовками. Подобное сооружение нетрудно разобрать и переместить при необходимости.
Печь-ракету с лежанкой надо класть на фундамент из бетона либо бутового камня. Материал – керамический или огнеупорный кирпич, раствор песчано-глиняный либо шамотный соответственно. Готовое основание застилается рубероидом с целью гидроизоляции, затем укладывается сплошной первый ряд кирпичей. Дальнейший порядок работ выглядит так:
- Выложите топливник, ставя кирпичи «на ребро». Аналогичным образом сделайте перекрытие камеры, оставив устье для загрузки дров и райзера.
- Постройте трубу дожигателя из 9 рядов камней, устанавливаемых «на ребро» с перевязкой.
- Наденьте на райзер трубу или жестяные ведра, образовавшуюся полость засыпьте утеплителем либо обычным песком.
- Установите бочку кверху дном, выведя патрубок дымовых газов снизу.
- Сложите кирпичную лежанку из 3—4 горизонтальных каналов.
- Произведите обмазку бочки и лежанки глиняным раствором.
Протяженность дымовых каналов внутри лежанки ограничена тягой в ракетной печи и внешнем дымоходе. Лучше выдержать общую длину газоходов в пределах 4 м. Чтобы отопитель не дымил обратно в комнату, поднимите верх дымовой трубы на высоту 5 м, считая от колосников. Как построить кирпичную печку – ракету без бочки, смотрите на видео: