Пиролизная печь «бубафоня» своими руками: схема, чертеж и пошаговая инструкция

В холодный период отопительного сезона как никогда актуальным становится вопрос обогрева помещений.

Печь бубафоня своими руками: схема и чертеж

И если в городских квартирах за это, как правило, отвечают службы ЖКХ, то жителям частного сектора приходится разбираться со всеми возникающими проблемами самостоятельно. Для обычной дровяной печи необходимо закупать значительный объем поленьев и зачастую это серьезно бьет по карману потребителей.

Кроме того, некоторым требуется обогревать не только жилые, но и вспомогательные помещения, такие как гаражи или теплицы. Поэтому возникает закономерное желание найти способ наиболее экономичного и эффективного отопления.

Что такое печь длительного горения? На каком принципе основывается ее работа?

Для начала нам необходимо разобраться в том, как на самом деле происходит горение дров. Чтобы древесина воспламенилась, ее сначала нужно нагреть до температуры порядка полутора сотен градусов от внешнего источника тепла. Как правило, эту задачу выполняет подожженная спичкой бумага или щепки. Дерево начинает медленно обугливаться и при достижении отметки около 250 градусов – разлагаться на простые химические составляющие. Дым белого цвета, который мы можем наблюдать, разжигая костер, — это газы и водяной пар, выделяемые нагретой древесиной. И вот, перешагнув уровень в три сотни градусов выделившиеся из дерева газообразные вещества воспламеняются, способствуя дальнейшему ускорению термохимической реакции.

Само по себе разложение органического топлива, такого как, например, дерево, на простые элементы носит название пиролиза. И все бы хорошо, но обычное горение древесины не до конца использует весь заложенный в энергоносителе потенциал. Остается множество отходов, что, в конечном итоге, никак не способствует экономии.

Пиролизные печи, один из вариантов которой мы рассмотрим в данной статье, используют топливо намного более эффективно. Основной секрет заключается в том, что горение выделяющихся при нагреве древесины газов происходит отдельно от самого энергоносителя. При этом первичное топливо медленно тлеет, что позволяет добиться гораздо большего времени работы на одной закладке поленьев. В печах типа «бубафоня» и других пиролизных отопительных приборах все сгорает практически на 100%, оставляя после лишь небольшое количество пепла.

Как происходит горение

История создания пиролизной печи «бубафоня»

Впервые «бубафоню» собрал народный умелец по имени Афанасий Бубякин проживающий в Колыме. Собственно, в его честь она и была названа. За основу своего изделия мастер взял пиролизный котел Strоpuva, изготовленный в Литве. Афанасий максимально упростил конструкцию таким образом, чтобы ее легко можно было повторить самостоятельно. Именно поэтому самодельная пиролизная печь «бубафоня» славится достаточно высокой популярностью.

Сразу следует оговориться, что, поскольку самодельный отопительный прибор изготавливается из доступных подручных материалов, он редко обладает привлекательным и эстетичным видом. Основное достоинство «бубафони» — ее простота, надежность и эффективность.

Ниже вы можете увидеть пример самодельной печки конструкции Афанасия Бубякина, сделанную из старого газового баллона.

Две печи «бубафоня» из баллонов

Внутреннее устройство печи длительного горения «бубафоня»

• Основным элементом в конструкции «бубафони» является ее корпус. Как правило, он имеет цилиндрическую форму: баллон, большой огнетушитель, бочка или толстая труба с приваренным днищем.
• Дымоход для отвода отработанных продуктов горения. Делается, в большинстве случаев, из металлической трубы 11-25 сантиметров в диаметре, приваренной к верхней части корпуса.
• Поршень-подаватель. Он представляет собой металлический круг с наваренными на нижней части ребрами, в центре которого закреплена труба воздуховода. Ребра позволяют создать дополнительную воздушную прослойку между поршнем и поленьями, что положительно влияет на процесс тления и активность выделения пиролизных газов.
• Регулирующая задвижка, которая позволяет управлять подачей окислителя внутрь печи.
• Крышка с отверстием для воздуховода. Вместе с поршнем образует вторичную камеру сгорания, в которой и происходит воспламенение пиролизных газов.

Принципиальная схема самодельной пиролизной печи «бубафоня»

Преимущества и недостатки пиролизной печки

В первую очередь следует отметить положительные качества данного обогревательного прибора:

• «Бубафоня» имеет очень простую конструкцию. Владея сварочным аппаратом и базовыми навыками работы с металлом любой человек легко и просто может сделать печь своими руками.
• Пиролизная печка «бубафоня» совершенно не привередлива в плане выбора твердотопливного энергоносителя. Она будет исправно гореть на дровах, угле, опилках, щепках и прочих отходах древесного производства. Кроме того, в нее можно загружать пеллеты – недорогое и экологичное гранулированное топливо.
• Время работы. Пиролизная печь после одной загрузки дров может непрерывно функционировать и нагревать воздух помещении вплоть до 24 часов. Данный показатель, впрочем, может в существенной степени варьироваться, в зависимости от объема камеры, скорости подачи окислителя и прочих параметров.

Но за все приходится платить, и поэтому простота внутреннего устройства печи «бубафоня» приводит к возникновению некоторых недостатков:

• «Бубафоня» не обладает высокими показателями по коэффициенту полезного действия. Это связано с неравномерностью нагрева корпуса баллона (бочки) и более низкой теплоотдачей. Пиролизные печи более сложных и совершенных конструкций, в свою очередь, могут похвастаться прекрасными показателями по КПД, практически достигая значения в 90%.
• «Бубафоню» достаточно неудобно чистить от остатков продуктов сгорания: пепел с золой приходится вынимать через верх. Впрочем, данный самодельный обогреватель можно улучшить, приварив внизу дверку, позволяющую легко выгребать со дна печи все лишнее.
• Эстетическая непривлекательность. Конструкция довольно грубая на вид и вряд ли станет украшением внутреннего интерьера помещения, в котором будет установлена.

Изготовление печи самостоятельно

Весь процесс создания самодельного пиролизного котла «бубафоня» можно условно разделить на пять основных этапов:

1. Подготовка помещения, материалов и инструментов для работы
2. Монтаж и сборка конструкции
3. Обустройство дымохода
4. Укладка фундамента для пиролизной печи

Давайте рассмотрим каждый из них подробнее.

Чертеж пиролизной печи «бубафоня». Расчет основных пропорций.

Основополагающей пропорцией в процессе конструирования самодельной пиролизной печи из газового баллона является математическое отношение величины внутреннего диаметра корпуса к его высоте. На чертеже диаметр обозначен буквой D, а высота – H. Отношение Н к D должно находиться в пределах от трех до пяти к одному. Сам диаметр в оптимальных условиях составит порядка 30-80 сантиметров. Корпус для печи меньше 30 сантиметров выбирать не стоит, поскольку окислитель слишком быстро будет проходить через камеру сгорания, не вступая полноценно в реакцию с топливом. Это в значительной степени снизит КПД устройства. Диаметр более 80 сантиметров нежелателен по иной причине: в таком котле дрова с краю горят очень медленно, а по центру – быстрее. При выгорании топлива сформируется яма, в которую провалится поршень, что приведет к угасанию «бубафони».

Расчет пропорций элементов пиролизной печи «бубафоня»

Толщина стенок Δ – вторая по значимости расчетная величина. Для оптимального теплообмена прекрасно подойдет стальной корпус в 4-5 мм. Меньшая толщина стенок значительно сократит срок службы обогревателя и время его работы на одной заправке.

Размеры прижимающего блина поршня:

Зазор с между поршнем и внутренней поверхностью корпуса оптимально рассчитывается равным 0.05*D. Соответственно, диаметр самого блина будет вычисляться по формуле d =D-2*H

Высота прижимающих ребер из металлопрофиля считается сложнее. Здесь зависимость между величинами параметров нелинейная. Эмпирически для диаметров корпуса печи от 60 до 80 сантиметров это число принимаем равным 0.1*D. Для «бубафони» меньшего размера пользуемся уравнением-пропорцией, приняв во внимание, что при D₀=30 см h₀=4 см.

Пример расчета по пропорции. Внутренний диаметр баллона 40 см. Необходимую высоту швеллеров считаем так: h=D*h₀/D₀=4*40/30=5,3 см

Толщина блинов σ. Данный параметр обратно пропорционален внутреннему диаметру «бубафони» D. Нужно чтобы поршень с оптимальной силой давил на слой топлива. При слабом давлении снизится коэффициент обратного действия печи и возникнет риск обратного возгорания котла с последующим выходом дыма через воздуховод. Слишком тяжелый поршень, в свою очередь, не оставит достаточной для тления дров воздушной прослойки и «бубафоня» погаснет.

Данную величину можно узнать, воспользовавшись таблицей ниже. Особых требований к соблюдению данного параметра нет, его достаточно придерживаться хотя бы примерно.

Расчет минимальной необходимой площади дымохода. Наименьшая допустимая величина площади S трубы вычисляется исходя из максимального энерговыделения топлива в час. S(см²)=1.75*Е(кВт/час). При этом Е=m*q где m – это масса загружаемого топлива, которую можно узнать, умножив максимальный объем закладки V=H_f*(π*D²/4) на ее плотность (узнаем из таблицы ниже). Коэффициент q, в свою очередь, это удельная энергия сгорания единицы объема топлива в час (также берем из справочной таблицы).

Вычисление диаметра воздухозаборника

Зная размеры трубы дымохода рассчитать диаметр воздуховода поршня не составит особого труда. Данная величина, обозначаемая как d, равна половине значения квадратного корня из отношения 4S/π.

Подготовка помещения, материалов и инструментов для работы

Поскольку сборка «бубафони» требует использования сварочного аппарата, нам подойдет для работы далеко не каждое помещение. Обязательно нужна качественная вентиляция, бесперебойная подача электричества и надежная проводка (работа сварки может вызвать перегрузку в цепи). Кроме того, монтаж может занять не один день, поэтому помещение должно быть защищено от действия атмосферных осадков и являться достаточно просторным. Немаловажна также хорошая звукоизоляция рабочего места, поскольку шум от работы болгарки, сварки и прочих инструментов вряд ли порадует ваших соседей.

Выбрав подходящее место для монтажа приступаем к подготовке материалов.

• Основой для пиролизной печи нам послужит старый газовый баллон. Вместо него можно использовать также объемную (около 200 л) стальную или чугунную бочку с прочными стенками без следов коррозии, большой израсходованный огнетушитель или даже металлическую трубу с приваренным дном из стального круга.
• Далее нам понадобятся заготовки для опорных «ножек». В принципе, можно попробовать обойтись и без них, но «бубафоня» на ножках будет намного более устойчивой, ее сложнее случайно перевернуть неловким движением. Опоры можно изготовить из металлопрофиля, арматуры и даже отрезков стальных трубок.
• «Ручки» для более удобной переноски самодельной печи мы также можем создать из обрезков арматуры. Также они не будут лишними на крышке «бубафони»: это значительно упростит процесс загрузки дров и чистку котла от золы.

Различные варианты самодельных печных ножек

Ножки из арматуры

Ножки из отрезков трубы

Ножки из металлопрофиля

Вспомогательными материалами для создания «бубафони» послужит:

• Листовая сталь для изготовления поршня;
• Две металлические трубы для дымохода и воздуховода. Оптимальный диаметр подающей воздух трубы составляет около 85-100 мм, а ее длина должна быть примерно на 150 мм превышать высоту баллона. Дымоход потребует более широкой трубы, диаметром порядка 150 мм. Что касается его длины, то она должна быть равна, как минимум, поперечному сечению баллона;
• Металлопрофиль (швеллер);
• Щебенка, бетон и огнеупорный кирпич для изготовления фундамента;

Список необходимых инструментов будет небольшим. Мы будем пользоваться:

• Молотком;
• Тисками;
• Лопатой;
• Мастерком;
• Портативным аппаратом для электросварки с комплектом электродов;
• Болгаркой для нарезки деталей;
• Рулеткой, карандашом, отвесом и уровнем;

Монтаж и сборка конструкции. Обустройство дымохода.

1. В первую очередь выполняем аккуратный разрез в верхней части баллона. Получившийся колпак послужит нам позже в качестве крышки для печи.

Заготовка для крышки пиролизной печи «бубафоня»

2. Ко дну баллона электросваркой закрепляем самодельные ножки. Корректность их установки можно проверить с помощью уровня либо отвеса.
3. Изготовление поршня «бубафони» происходит в три этапа:

• Сначала вырезаем из стали круг. Его поперечные габариты должны быть меньше внутреннего диаметра газового баллона примерно на 3.5-4.5 см, чтобы обеспечить свободный выход образующимся пиролизным газам во вторичную камеру. В центральной части круга делаем еще одно отверстие таким образом, чтобы можно было плотно вставить торец трубы-воздуховода.

Заготовки для поршня-подавателя

• Свариваем между собой круг и металлическую трубу.

Воздуховод, приваренный к кругу-основанию

• На основу заготовки для поршня закрепляем сваркой обрезки швеллера.

Закрепленные с обратной стороны поршня отрезки металлопрофиля

Готовое изделие будет выглядеть примерно следующим образом:

Поршень пиролизной печи в сборе

4. Конструируем крышку печи. В центре отрезанной верхней части старого газового баллона выполняем разметку под отверстие. Делать это нужно с таким расчетом, чтобы труба воздуховода с закрепленным подающим поршнем свободно могла в нем перемещаться. По разметке делаем необходимый вырез. По бокам импровизированной крышки привариваем ручки из согнутых с помощью тисков и молотка отрезков арматуры.

Крышка «бубафони». Вместо арматуры для ручек использовали металлические кольца.

Монтируем в верхней части импровизированной пиролизной печи дымоход. Болгаркой вырезаем аккуратное отверстие по размерам трубы-заготовки и скрепляем делали между собой сваркой.

Видео: Как вырезать ровное отверстие под дымоход болгаркой.

Дымоход, приваренный вверху баллона

Для обеспечения более качественной тяги дымоход должен состоять из двух «колен», соединенных под прямым углом. Для этого на торцах горизонтальной трубы, выходящей из баллона и еще одного отрезка того же диаметра делаем болгаркой ровные срезы под углом в 45 градусов и привариваем трубы друг к другу.

Внешний вид дымохода

Кроме того, крайне желательно предусмотреть защиту для дымохода в виде специального колпака-отражателя. Это позволит не допустить проникновение влаги и атмосферных осадков внутрь печи с последующим ее затуханием.

Внешний вид отражателя для дымохода

На этом основную часть монтажных работ можно считать завершенной. Печь теперь полностью готова к работе. Нам остается только, по желанию, обустроить для нее специальный фундамент и начать непосредственную эксплуатацию.

Укладка фундамента для пиролизной печи

Работы по обустройству фундамента для «бубафони» будут проходить в три этапа:

1. Сначала нам необходимо выкопать яму квадратной формы размером примерно полтора на полтора метра. Оптимальная глубина под фундамент составит примерно 20-30 сантиметров.

Яма под фундамент для печи

2. Засыпаем внутрь щебень и заливаем его сверху бетонным раствором. Поверхность выравниваем с помощью мастерка. После высыхания проверяем качество полученной плоскости уровнем и дополнительно корректируем ее, при необходимости.

Залитый бетоном фундамент печки

3. Когда бетон полностью высохнет, укладываем поверх основания несколько рядов огнеупорного кирпича. Как правило, двух-трех кирпичных слоев будет вполне достаточно.

Огнестойкий кирпич, уложенный на основу фундамента печи

Розжиг печи «бубафоня»

Вытаскиваем изнутри поршень-подаватель с приваренным воздуховодом, предварительно сняв крышку с баллона.

Кладем внутрь деревянные поленья. Располагать их необходимо горизонтально впритык друг к другу. Вертикальное размещение дров может иметь довольно неприятные последствия в случае, если недогоревшее стоящее ребром полено будет препятствовать движению поршня. Это приведет к тому, что вместо тления в первичной камере разгорится полноценный костер. В результате нарушится правильный режим работы печи, дрова сгорят быстрее и, в добавок ко всему, она может начать дымить через воздуховод. Поленья нельзя закладывать выше места расположения дымохода.

Закладка дров в пиролизную печь

Поверх дровяной закладки насыпаем щепки с опилками либо мелкие ветки. Вымачиваем в жидкости для растопки (керосин также прекрасно подойдет) кусок старой ткани и кладем ее на слой щепок. Альтернативой для тряпки может послужить бумага.

Обработка верхнего слоя закладки керосином

Прижимаем закладку поршнем и надеваем назад крышку печи.

Установка поршня с крышкой

Поджигаем дрова, забросив внутрь через трубу-воздуховод кусок зажженной ветоши или бумаги. Спичка для распалки «бубафони» не подходит, поскольку успевает потухнуть до того, как упадет вниз.

Розжиг печи

Через 15-25 минут, после того, как закладка хорошо разгорится, необходимо прикрыть задвижку на воздуховоде. Это ограничит подачу воздуха в первичную камеру сгорания и приведет к тому, что поленья начнут тлеть, выделяя пиролизные газы. Таким образом, «бубафоня» перейдет в свой основной рабочий режим.

Видео-инструкция. Розжиг печи «бубафоня»

Рекомендации по увеличению КПД самодельной печи

Основная проблема, влияющая на показатели КПД у «бубафони» это неравномерный нагрев ее корпуса и, как следствие, ухудшение процесса теплообмена с окружающей средой. Частично решить ее можно с помощью довольно простой доработки конструкции.

Для проведения модификации нам понадобится гофрированный лист металлопрофиля. Из него необходимо сделать своеобразную «рубашку» для печи, плотно зафиксировав на поверхности баллона сваркой либо иным доступным способом. Подобное улучшение будет способствовать формированию восходящих конвекционных потоков воздуха: холодный у нас втягивается с нижней части ребер, а горячий выпускается сверху. Кроме того, можно дополнительно обложить всю конструкцию кирпичом. Подобный шаг позволит стенам вокруг печи накапливать излучаемое ею тепло, более равномерно и дольше обогревая помещение.

Улучшенный вариант «бубафони». Вместо гофрированного профиля использованы отрезки профильных труб.

Видео-инструкция. Изготовление самодельной печки пиролизного типа «бубафоня» самостоятельно