Главная / Отопление / Как изготовить печь Бубафоня: пошаговая инструкция для домашнего мастера
Печь Бубафоня

Как изготовить печь Бубафоня: пошаговая инструкция для домашнего мастера

Крупные компании, занимающиеся производством твердотопливного отопительного оборудования, тратят огромные средства на развитие и усовершенствование своей продукции, время от времени радуя нас просто-таки революционными нововведениями. Народные умельцы, конечно, не могут тягаться с флагманами индустрии, но и они порой совершают технические прорывы, вызывающие интерес даже у профессионалов. Ярким примером подобных явлений может считаться изобретение печи длительного горения Бубафоня, которая очень быстро завоевала популярность в широких народных массах.

Печь Бубафоня: знакомимся поближе

Рассказ о данной печи следует начинать с небольшой предыстории. Как известно, важнейшим недостатком всех угольно-дровяных теплогенераторов является потребность в частом обслуживании: топливо само в топку не запрыгивает и пользователю то и дело приходится его туда подкладывать. В какой-то степени этот процесс можно автоматизировать, но только в случае с некоторыми видами горючего — измельчённым или имеющим вид небольших гранул (пеллет). Если же печь или котёл предполагается топить поленьями или крупнокусковым материалом, то без участия владельца, конечно, не обойтись.

Печь Бубафоня

Так выглядит Бубафоня, изготовленная из баллона

В таких условиях, понятно, для разработчиков было делом чести придумать что-нибудь эдакое, чтобы если не автоматизировать подачу дров, то хотя бы заставить прибор дольше работать на одной их порции. Было предложено несколько идей и одна из них заключалась в применении принципа верхнего горения. Ничего особо революционного в нём не было: каждому известно, что топливо, подожжённое снизу, сгорит гораздо быстрее того, которое подожгли сверху.

Печь Бубафоня

Прототип Бубафони — котел Стропува

Объясняется это тем, что конвективный поток увлекает пламя вверх. В появившихся теплогенераторах верхнего горения топливо закладывалось в виде колонны, прижималось сверху грузом и сверху же поджигалось. Зона горения вместе с грузом постепенно опускалась книзу, пока весь запас горючего не превращался в золу.

Самую удачную версию создали инженеры компании Stropuva. Этот теплогенератор отличался от прочих двумя конструктивными элементами:

  1. Специальной камерой, в которой воздух перед поступлением в топку нагревался до температуры 400 градусов. Горячий воздух вызывал пиролиз твёрдого топлива, то есть его термическое разложение на смесь горючих газообразных веществ (водород, метан и пр.), которые сгорали в верхней части топки. Такая схема обеспечивает более полное сгорание топлива, вследствие чего КПД теплогенератора возрастает и он становится более экологичным (выхлоп по большей части состоит из углекислого газа и водяного пара).
  2. Телескопическим воздуховодом с наконечником особой формы, по которому воздух поступал строго в зону горения. При помощи этого элемента удалось ещё больше замедлить движение пламени книзу.

Благодаря этим техническим решениям теплогенератор Stropuva при достаточно высоком КПД (по заявке производителя — 91%, по оценкам покупателей — 77%) мог работать на одной закладке топлива до 30 часов. Для сравнения: обычная металлическая печь требует перезаправки каждые 4 часа.

Вот эту-то модель и решил использовать в качестве прототипа неравнодушный к техническому творчеству Афанасий Бубякин. На одном из форумов он зарегистрировался под никнэймом «Бубафоня», поэтому именно так окрестили предложенную им печь. Рассмотрим подробнее её конструкцию.

Устройство печи

Воспроизвести печь Stropuva в условиях домашней мастерской невозможно. Самый сложный узел — телескопический воздуховод: с одной стороны, необходимо стремиться к уменьшению зазоров между его секциями, чтобы исключить «несанкционированный» подсос воздуха в топку (плохо сказывается на режиме горения); с другой — необходимо исключить заклинивание секций, тем более что к данному элементу не так-то просто подобраться для ремонта. Задачу усложняют особые условия, в которых приходится работать данному элементу. Для его изготовления требуется не только дорогое высокоточное оборудование, но и специальная сталь.

Что же предложил А. Бубякин? Он уложил на топливо груз в виде диска с отверстием посередине, а к этому отверстию приварил вертикальную трубу, выпущенную наружу через отверстие в крышке печи. Эта труба и является воздуховодом, по которому окислитель поступает точно в зону горения. По мере сгорания топлива груз опускается, а вместе с ним опускается и воздуховод, неизменно снабжая воздухом только активную область.

Печь Бубафоня: принцип работы

Принцип работы печи Бубафоня

Чтобы уменьшить подсос воздуха в топку через щель между воздуховодом и крышкой, к ней (крышке) в этом месте приварена гильза (воротник). Её внутренний диаметр превосходит диаметр воздуховода ровно настолько, чтобы последний мог свободно опускаться. Чем более высокой будет эта гильза, тем большим будет аэродинамическое сопротивление в зазоре между ней и воздуховодом, соответственно, тем меньшим будет паразитный подсос воздуха в топку.

Цель была достигнута, при этом конструкция получилась очень простой и легко собиралась. Но на таком воздуховоде невозможно установить камеру подогрева воздуха, а без неё КПД печи оказался бы крайне низким. Автор вышел из положения следующим образом: к нижней поверхности диска приварил несколько радиально расположенных уголков (можно заменить швеллерами или трубками), так что получились воздухораспределительные каналы.

Двигаясь по ним от центра блина к периферии, воздух успевает прогреться до необходимой температуры. Благодаря этому, образование пиролизного газа становится более интенсивным. Через зазор между блином и корпусом он поступает в верхнюю часть топки, где и происходит его дожигание.

Вот, собственно, и всё.

Достоинства конструкции

  1. Для её изготовления не требуются какие-либо сложные детали или дорогие материалы. Самое сложное оборудование, какое может понадобиться — сварочный аппарат. Собрать Бубафоню из подручных материалов можно буквально за один вечер.
  2. За счёт применения остроумной конструкции воздуховода и нагревателя размеры печи в сравнении с прототипом удалось сократить почти вдвое.
  3. Печь способна работать на одной закладке топлива в течение 12 часов.
  4. Форма воздухораспределителя исключает обратное горение.
  5. Агрегат имеет КПД свыше 70%.

Важно отметить, что после публикации чертежей печи Бубафоня в интернете компания Stropuva стала оснащать свои теплогенераторы воздухораспределителем новой конструкции, идея которого была явно позаимствована у детища А. Бубякина.

Печь Бубафоня

Вот такой воздухораспределитель появился в котле Stropuva

Следует сказать и о неудобствах, с которыми придётся мириться владельцу данной печи.

Недостатки

  1. Подкладывать топливо на ходу, то есть до полного прогорания ранее уложенной порции, нельзя, поскольку оно в таком случае загорится снизу и быстро сгорит.
  2. Бубафоню трудно чистить, особенно её нижнюю часть.
  3. Оптимальный режим горения является устойчивым только в случае печного отопления. Попытки осуществлять отбор тепла при помощи воды, оснастив Бубафоню водяной рубашкой, могут привести к резкому ухудшению её характеристик. Как показал опыт, отбирать можно не более 15% тепла.
  4. Поскольку воздуховод постоянно, хоть и медленно, движется, имеющуюся на нём заслонку невозможно подключить к энергонезависимой автоматике (в самоделках чаще всего применяют биметаллические пластины). То есть регулировать мощность печи приходится вручную. Это особенно неудобно при наличии водяной рубашки: если «проспать» потепление, теплоноситель может закипеть.

Применяется Бубафоня на объектах, для которых эстетические достоинства установки не существенны: в гаражах, хозпостройках, теплицах и оранжереях. При этом у неё даже есть преимущество перед фирменными оранжерейными печами типа Bullerjan: в отличие от них, Бубафоня может работать не только на дровах, но и на угле.

Собираясь изготавливать печь своими руками, важно помнить, что для помещений с кратковременным пребыванием людей она не годится, поскольку сравнительно долго разжигается. В таком случае правильнее будет обзавестись «буржуйкой».

Расчёт печи

Конечно, печь Бубафоня можно сделать и наобум, не задумываясь особо о размерах деталей и их соотношениях. Но в таком случае рабочие показатели агрегата окажутся средненькими.

Печь Бубафоня: схема

Чертёж-пояснение к разделу «Расчёт Бубафони»

Какой-то научно обоснованной методики расчёта пока не разработали, но Бубафоню делали очень многие, так что на сегодняшний день накоплен богатейший практический опыт. Именно на нём основаны изложенные ниже рекомендации:

  1. Внутренний диаметр корпуса печи (D) должен лежать в пределах от 300 до 800 мм. При отклонениях в большую сторону интенсивность горения топлива у стенок окажется слишком низкой, груз просядет в образовавшуюся под ним яму и печь заглохнет. Если же диаметр окажется слишком маленьким, воздух будет уходить в дымоход, не успев окислить все топливо, в результате чего печь будет работать с пониженным КПД.
  2. Высота корпуса (Н) должна быть в 3–5 раз больше диаметра D.

Толщина стенки корпуса будет зависеть от того, как используется печь. Рассмотрим два варианта:

  1. Воздушно-инфракрасный обогрев (без водяной рубашки). В таком случае достаточной будет толщина в 2,5 мм.
  2. Печь оснащена водяной рубашкой и используется в качестве котла.

Тут понадобится более толстая стенка — от 4 до 6 мм. При меньшей толщине вода будет забирать на себя слишком большое количество тепла и скапливающиеся в верхней части корпуса газы сильно остынут (температура ниже 400 градусов). Сгорание их будет неполным, а значит:

  • КПД печи существенно упадёт;
  • на стенках агрегата будет откладываться большое количество копоти;
  • в дымоходе будет наблюдаться обильное образование едкого конденсата.

При толщине стенки более 6 мм недопустимо увеличится тепловая инерция Бубафони: пользователь не сможет предотвратить закипание теплоносителя, даже если полностью закроет заслонку.

Печь Бубафоня

Взаимосвязь толщины стенки и качества дожигания

Диаметр блина должен составлять 0,9D. Тогда в зазор между ним и стенкой корпуса будет просачиваться оптимальный объем образующегося газа, который успеет полностью сгореть.

Соотношение высоты h каналов, в которых происходит нагрев воздуха, и диаметра D зависит от величины последнего.

Таблица: соотношение высоты каналов и диаметра

D (диаметр) h (высота каналов)
600–800 мм 0.1 D
500 мм 53.33 мм
400 мм 46.66 мм
300 мм 40 мм

Толщину блина S подбирают так, чтобы его масса оказалась не слишком малой и не очень большой. В первом случае из-за недостаточного прижима упадёт КПД теплогенератора и возрастёт вероятность обратного горения или вспыхивания топлива; во втором — груз «утонет» в топливной массе, что приведёт к угасанию печи. Укажем примерные значения S для некоторых диаметров.

Таблица: зависимость толщины блина от диаметра

D (диаметр) S (толщина блина)
300 6–10 мм
400 6–8 мм
600 4–6 мм
800 2.5–4 мм

Промежуточные значения следует вычислять методом интерполяции (пропорционально), а принимать следует ближайшее большее значение из стандартного ряда толщины листовой стали.

Расчёт дымохода

Площадь сечения F дымоотводящего канала будем подбирать по упрощённой методике.

Объём топливной нагрузки

Определяем объём топливной загрузки из условия, что корпус печи заполняется на 2/3 высоты: Vз = (3,14 / 4 * D^2) * 2/3 * H.

Для примера рассчитаем печь из баллона D = 300 мм высотой 0.9 м. Объём загрузки нужно рассчитывать в кубических дециметрах (дм3): Vз = (3,14 / 4 * 3^2) * 2/3 * 9 = 42 дм3.

Количество теплоты

Теперь необходимо определить, какое количество теплоты даст топливная загрузка при сжигании в режиме интенсивного горения (считается, что на это уходит примерно 1 час). Для этого нужно знать две величины: массу топлива Мдм в 1 куб. дм закладки (с учётом неплотной загрузки) и мощность сгорания 1 кг топлива при условии интенсивного горения, то есть за 1 час (Екг).

Таблица: характеристики разных видов топлива

Топливо Масса топлива (кг/ дм3) Мощность сгорания (кВт*ч/кг)
Осиновые дрова 0,143 2,82
Хвойные опилки 0,137 3,2
Брикеты ольховые 0,285 3,5
Брикеты твердолиственные 0,31 3,1
Каменный уголь (ДПК) 0,4 4,85
Каменный уголь (ССОМ) 0,403 5,59
Мелкий антрацит АМ 0,485 5,68
Крупный антрацит АКО 0,5 5,72
Беларусский торф ,34 2,36

Расчёт выполняем для наиболее калорийного топлива из всех видов, которые предполагается использовать. Пусть это будет каменный уголь ССОМ. Его масса в закладке составит: М = Мдм * Vз = 0,403 * 42 = 17 кг.

При интенсивном сжигании эта масса за час сгорит с мощностью Е = Екг * М = 5,59 * 17 = 100 кВт.

Площадь сечения дымохода

Зная максимально возможную мощность сгорания, вычисляем потребную площадь сечения дымохода по формуле: F = 1,75 * Е = 1,75 * 100 = 175 см2.

Таким образом, диаметр дымохода для такой печи после округления и приближения к ближайшему стандартному значению составит 150 мм (F = 3,14 / 4 * 15^2 = 173 см2).

Расчёт мощности печи

Учитывая, что закладка топлива в Бубафоне сгорает примерно за 12 часов, мощность её следует определять по формуле: W = E/12. Для нашего примера она составит: W = 100 / 12 = 8.33 кВт. Напомним, что расчёт был выполнен для высококалорийного угля.

Расчёт воздуховода

Диаметр воздуховода должен составлять 50–55% от диаметра дымохода. Таким образом, в нашем примере печь следует оснастить воздуховодом диаметром 75–83 мм.

Материалы и инструменты

Заготовку для корпуса Бубафони следует выбирать с учётом вышеизложенных требований. Если агрегат планируется использовать в качестве печи, то есть без водяного теплообменника, то корпус можно изготовить из бочки или листа толщиной 2,5 мм. Второй вариант возможен, если у мастера есть доступ к листогибочному станку: для получения цилиндрической заготовки лист нужно прокатать между валками.

Если же Бубафоню вы намерены оснастить водяной рубашкой, то делать её нужно из промышленного газового баллона или отрезка трубы большого диаметра. Если требуемая мощность печи составляет 12–15 кВт, то предпочтение следует отдавать именно баллону. Объясняется это следующим:

  • для баллона характерно наилучшее соотношение площади поверхности и объёма;
  • в нём уже имеется днище;
  • сферическая верхушка обеспечивает более полное сгорание смеси пиролизных и дымовых газов.

Гнёт в виде диска следует делать из листовой стали необходимой толщины.

Каналы для подогрева воздуха можно выполнить из уголка или швеллера.

Водяную рубашку можно выполнить из трубы или бочки с большим диаметром, чем у корпуса. Если таких заготовок нет, теплообменник можно сварить из листовой стали.

В арсенале домашнего мастера помимо обычных слесарных инструментов должны быть болгарка и сварочный аппарат.

Подготовительные работы

В рамках подготовительных работ необходимо нарезать заготовки, из которых будут выполняться элементы Бубафони.

Обратите внимание! В печах с внутренним диаметром корпуса менее 500 мм радиальные каналы для нагрева воздуха приходится делать изогнутыми, иначе окислитель не успеет набрать достаточную температуру. Соответственно, длина заготовок, из которых будут делаться эти каналы, должна быть немного больше радиуса гнёта.

Как было сказано выше, для печей с малым диаметром груз приходится вырезать из стального листа большой толщины. Можно поступить иначе: заготовку вырезать из тонкого листа (2,5–3 мм), а массу добрать кольцом из швеллера или уголка, наваренным на блин сверху.

На полу для Бубафони следует соорудить несгораемую подставку из бетона или огнеупорного (шамотного) кирпича. Кирпич следует выкладывать в два ряда, причём в нижнем блоки устанавливают на ложок (длинный торец). Если в помещении, где предполагается установить Бубафоню, имеется земляной пол, то перед устройством фундамента необходимо выбрать в грунте прямоугольную выемку небольшой глубины и засыпать её дно смесью песка и щебня.

Пошаговая инструкция: как сделать печь длительного горения Бубафоня

Гнёт с воздуховодом и каналами для нагрева воздуха

Груз с системой воздухоподачи показан на рисунке.

Печь Бубафоня

Варианты изготовления гнета с системой воздухоподачи

Это вариант для печи с достаточно большим диаметром, например, из бочки, поэтому каналы для подогрева воздуха сделаны прямыми. По их нижнему обрезу выполнено устье воздуховода. Благодаря такому исполнению, воздух перед поступлением в область горения проходит некоторое расстояние в топливной массе, набирая необходимую температуру.

Печь Бубафоня

Корпус Бубафони можно изготовить из стальной бочки

В печи из баллона или трубы небольшого диаметра воздухораспределительные каналы, как уже говорилось, приходится делать изогнутыми, чтобы увеличить их длину. Благодаря такому исполнению, в топке образуется вихрь, обеспечивающий более полное сжигание топлива.

Обратите внимание! Направление вращения вихря зависит от направления силы Кориолиса, действующей в разных полушариях по-разному (это связано с вращением Земли). Для печи, работающей в нашем северном полушарии, каналы должны быть изогнуты по часовой стрелке, если смотреть на гнёт снизу. В южном полушарии, соответственно, направление изгиба должно быть противоположным. Если перепутать, последствия окажутся весьма заметными: вихрь образовываться не будет, вдобавок стенки топки станут интенсивно покрываться копотью.

В Бубафоне из баллона по причине малого диаметра корпуса воздух в топливо приходится подавать глубже. Чтобы избежать при этом образования широкого конуса топлива под срединной частью гнёта, на устье воздуховода следует наварить отработавшую своё звёздочку диаметром (0,25–0,33)D. Диаметр отверстия в её центре должен быть в 3 раза меньше диаметра воздуховода.

В диске необходимо прорезать отверстие с диаметром, соответствующим диаметру воздуховода. После этого к блину приваривают и сам воздуховод. Его длина должна быть такой, чтобы при самом нижнем положении блина на виду (над воротником в крышке) оставался 150-миллиметровый участок. О высоте воротника будет рассказано ниже.

В верхней части воздуховода следует просверлить сквозное отверстие диаметром 8,5 мм. Далее нужно вставить в это отверстие прут диаметром 8 мм и приварить к нему диск диаметром, соответствующим внутреннему диаметру воздуховода — это будет заслонка. Прут, играющий роль её оси, с одной стороны сгибается — это будет ручка.

Как соорудить корпус

Верхнюю часть корпуса необходимо срезать, превратив её в съёмную крышку. Без этого нельзя будет установить гнёт с воздуховодом.

В крышке прорезается отверстие под воздуховод. К краям этого отверстия приваривают гильзу или воротник. Эту деталь можно сделать из отрезка трубы, а можно скрутить из оцинковки. При этом необходимо соблюдать два условия:

  • зазор между воротником и воздуховодом должен быть не более 2,5 мм;
  • высота воротника должна быть в 80 раз больше этого зазора.

При соблюдении этих условий аэродинамическое сопротивление зазора окажется достаточно большим, и воздух через него будет подсасываться слабо.

Только теперь, когда высота воротника известна, можно точно вычислить длину воздуховода: выше было сказано, что его хвостовик должен торчать из воротника на 150 мм.

Также в корпусе необходимо вырезать загрузочный проём. Его ширина должна составлять не более 25% длины окружности топки.

Дверца, которая будет закрывать проём, должна быть герметичной. В противном случае здесь также будет иметь место подсос воздуха, из-за чего КПД печи заметно снизится. Дверцу делают двойной с прокладкой из базальтового картона или асбеста (изображена на рисунке).

Печь Бубафоня

Так выглядит дверца загрузочного проема

Совет. Классический вариант Бубафони не имел зольной камеры, но опытные пользователи настоятельно рекомендуют её предусмотреть. При наличии данного элемента чистить печь будет гораздо проще. Колосниковую решётку можно сварить из прутьев арматуры диаметром 8 мм.

Водяная рубашка (+ чертёж)

Напомним ещё раз, что водяной рубашкой можно оснащать только такую Бубафоню, стенки которой имеют толщину в 4–6 мм. При меньшей толщине стенок, например, если Бубафоня выполнена из бочки, газы будут слишком сильно остывать. Из-за этого их сгорание будет неполным.

Толщина водяной рубашки должна составлять 40–60 мм — при таких параметрах печь сможет обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя. Наружная стенка должна иметь толщину по 1 мм на каждую атм давления в системе (при условии, что высота рубашки составляет менее 2 м). Обычно применяют сталь толщиной 2,5 мм — она выдерживает давление в 2,5 атм (наиболее распространено в автономных системах отопления) и легко гнётся.

Весьма желательно, чтобы рубашка была круглой и имела во всех точках одну и ту же толщину. Если толщина где-либо будет отличаться, в рубашке появятся зоны со сравнительно низкой температурой и режим работы печи будет нарушен. Но поскольку такая операция, как сгибание листа в цилиндрическую заготовку, не для всех является доступной, иногда данным требованием пренебрегают — делают водяные рубашки для Бубафонь шестиугольными или даже квадратными.

Разумеется, в рубашке следует оставить проёмы для загрузочной и зольной дверок.

Печь Бубафоня

Профили поперечного сечения водяной рубашки

Крышку и днище круглой водяной рубашки можно изготовить из согнутых в кольца уголков.

Снаружи водяную рубашку следует обложить базальтовой ватой с плотностью 100 кг/м3 (понадобится слой толщиной в 3 см), после чего печь, точнее, теперь уже котёл, обшивается декоративными стальными панелями с цветным полимерным покрытием.

Изготовление дымохода

При сгорании даже самого сухого топлива образуется водяной пар — это результат окисления углеводородных молекул. Поскольку температура в Бубафоне не слишком высока, значительная часть этого пара превращается в дымоходе в конденсат.

Печь Бубафоня

Схема расположения дымохода

Поэтому система дымоудаления обязательно должна быть снабжена конденсатосборником со сливным краном. Данный элемент делается очень просто:

  1. Нужно взять тройник того же диаметра, что и дымоотводящий патрубок печи.
  2. С одной стороны на тройнике наваривают несколько шпилек, к которым будет привинчиваться заглушка — здесь и будет собираться конденсат. В заглушку следует врезать патрубок с резьбой, на которую будет навинчиваться шаровой кран.
  3. Средний патрубок тройника следует присоединить к дымоотводящему патрубку печи так, чтобы конденсатосборник оказался повёрнутым вниз.
Печь Бубафоня

Водяное отопление можно организовать, соорудив на дымоходе водяную рубашку

Остаётся прикрепить к последнему патрубку тройника, направленному вверх, дымовую трубу. Она должна быть хорошо утеплена, иначе из-за низкой температуры выхлопа тяга будет никудышной.

Как топить Бубафоню

Заправленную древесным топливом печь разжечь достаточно просто: нужно плеснуть в воздуховод немного горючей жидкости, а затем бросить туда спичку или горящую бумагу. Но в случае заправки углем такой способ не даст никакого результата. В такой ситуации применяют чуть более сложную технологию:

  1. Уголь засыпают до начала загрузочного проёма, далее на 2/3 высоты проёма поверх угля накладывают мелко наколотую сухую древесину.
  2. Древесное топливо поджигают и закрывают дверцу.
  3. Когда древесина превратится в пылающие угли, необходимо открыть дверцу и добавить угля, доведя его уровень до верха загрузочного проёма. Заслонку в воздуховоде при этом полностью открывают.
  4. Через 30–60 мин, когда печь начнёт раскаляться (все это время за ней необходимо наблюдать), заслонку в воздуховоде нужно перевести в рабочий режим.

Видео: печь Бубафоня из газового баллона своими руками

Печь Бубафоня имеет простецкий вид, но простота эта является кажущейся: если при изготовлении размеры отдельных элементов «брать с потолка», добиться приемлемых характеристик не удастся. В данной статье мы привели формулы, которые помогут собрать теплогенератор правильно. Если в качестве заготовки использовать газовый баллон, то при заправке углем мощность теплогенератора составит порядка 8 кВт. Пользуясь нашей пошаговой инструкцией, вы сможете изготовить собственную Бубафоню в течение одного дня.

Поделиться:





2012-2017 © UltraTerm. Все права защищены. Любое копирование материалов сайта разрешено только при условии публикации активной ссылки на первоисточник.