Принцип работы печи ракеты

Среди автономных отопительных систем в частных домах особенно выделяется печь ракета (ее также называют печью на реактивной тяги). Устройство можно изобрести самостоятельно из подручных материалов, поэтому по стоимости такая печь всегда выигрывает у покупных моделей. О других преимуществах, принципе работы и пошаговой инструкции по изготовлению печи ракеты своими руками – в этой статье.

Принцип работы и преимущества конструкции

Название устройства говорит само за себя. Действительно, принцип работы такой печи напоминает функционирование ракетного двигателя, работающего на твердом топливе. Кратко его можно описать таким образом:

1. Дрова и уголь закладываются в вертикальный бункер, после чего раскаленные газы поднимаются вверх.
2. Газы попадают в так называемую зону дожигания – здесь они подвергаются вторичному горению из-за сильно разогретого пространства.
3. Дожиганию способствует не первичный, а вторичный воздух, поступающий через дополнительный канал подачи.
4. Далее газы следуют по сложной системе дымоходов, которые монтируют в капитальных конструкциях с целью полного прогрева всех помещений.

Подобная конструкция дает довольно много ощутимых преимуществ по сравнению с обычной печью:

1. Газы сжигаются полностью – промежуточных продуктов горения практически не образуется. Это позволяет, с одной стороны, извлечь энергию из топлива по максимуму. А с другой – углекислый газ и вода не засоряют внутренние поверхности труб и дымоходов, благодаря чему чистить их гораздо проще.
2. Благодаря разветвленной, достаточно протяженной системе дымоходов одна печь способна протопить целый дом стандартных размеров (100-150 м2). К тому же тепло от нагрева держится 6-7 часов.
3. Конструкция безопасна, поскольку риск проникновения продуктов горения исключается – все промежуточные продукты окисляются воздухом полностью. Таким образом, в печи не образуется угарного газа, он переходит в углекислый.
4. Собрать конструкцию можно довольно быстро и по сути бесплатно – например, из обычной трубы или старого пустого газового баллона печь ракета конструируется за несколько часов. Наиболее простые варианты показаны на фото.



5. Печь многофункциональна: несмотря на простоту конструкции, она способна не только обогревать помещение, но и позволяет готовить еду, а при желании можно обеспечить и теплое спальное место. На рисунке приведен походный вариант, который предусматривает возможность готовки пищи в полевых условиях.

Конечно, есть у этой конструкции и определенные недостатки, однако их немного:

• Прежде всего, разгоревшуюся ракету не стоит оставлять без присмотра – но строго говоря, это правило применимо ко всем печам. Если газы создают слишком высокое давление, прогрев может резко усилиться, что потенциально может вызвать пожар.
• В печь на реактивной тяге не стоит закладывать даже едва влажную древесину. Из-за паров воды промежуточные продукты сгорания не смогут догореть до конца, в итоге возникнет обратная тяга, и пламя ослабеет.
• Наконец, в случае с баней ракета не подойдет. Имеется в виду, что конструкция не годится для парилки, прогрев которой осуществляется за счет инфракрасного излучения. А подобного излучения ракета дает явно недостаточно.

ЭТО ИНТЕРЕСНО. Название «ракета», возможно, имеет и другое объяснение. В случае неправильное работы печь начинает гудеть внутри, как ракета. Это объясняется тем, что подается слишком много топливо, и давление газа резко увеличивается. Оптимальный режим подачи топлива обеспечивает тихое потрескивание дров, как в обычной печи.

Наглядное описание устройства печи ракеты можно увидеть здесь.

Правила топки ракеты

Ввиду особенностей конструкции такая печь требует соблюдения особых правил топки. Однако все они достаточно простые:

• Прежде всего, в такое устройство закладывают исключительно сухую древесину – в любом виде: ветви, поленья, сучья и т.п.
• До начала закладывания древесины печь следует хорошо прогреть. Это делается традиционным способом – жжется бумага, картон, лучинки, береста. При этом важно прислушаться к звуку – он должен явно измениться (или вообще затихнуть), когда конструкция прогреется достаточно сильно, чтобы приступить к закладке поленьев.
• Все время прогрева дверца удерживается в закрытом состоянии. Поэтому важно заложить достаточное количество материала, чтобы более уже не заглядывать в печь.
• Как и обычно, сила тяги регулируется поддувалом. Однако определить, нужно ли открывать или постепенно закрывать заслонку, следует опять же по звуку. Если система затихает, требуется подать новые порции воздуха. Если же она гудит слишком сильно, заслонку нужно перекрыть.

Разновидности конструкций: простые и сложные

Строго говоря ракеты имеют одно и то же устройство. Классификация конструкций основана на сложности той или иной системы – прежде всего на таких признаках:

• наличие/отсутствие сложной, разветвленной системы дымохода, позволяющей протапливать большие помещения;
• наличие/отсутствие дополнительных приспособлений, например, теплого спального места (лежанки).

Далее приводится обзор конструкций по принципу «от простого к сложному».

Базовый вариант

Сконструировать подобную систему можно буквально за час, потому что для этого понадобится только бочка, труба, играющая роль камеры сгорания, и материал для изоляции (шлак, зола и т.п.). Принцип работы очень прост:

• Дрова закладываются в нижнюю часть камеры сгорания.
• Восходящий поток воздуха поступает с той же стороны.
• Топливо разгорается, а слой теплоизоляции удерживает большую часть энергии, направляя ее вверх.
• Разогретый воздух движется по трубе и нагревает стоящие на ней предметы.

Очевидно, что подобная ракета отлично подойдет для полевой кухни, но для прогрева помещения такая печь не годится – пары выходят непосредственно в трубу.

Конструкция с дымоотводом

Такая конструкция представляет собой усовершенствованный базовый вариант, который отлично подойдет для небольших помещений. Благодаря дымоотводу все газы покидают камеру сгорания и выводятся на улицу. По сути, это та же буржуйка, но дающая больше тепла.

Чтобы КПД был максимально высоким, при создании такой системы нужно учесть несколько особенностей:

1. Самое главное – утеплить саму трубу. Обычно ее делают двойной, а между внутренними поверхностями, в полости засыпают теплоизоляционный материал – можно также использовать золу.
2. Принципиальное отличие – наличие канала для поступления так называемого вторичного воздуха. Именно благодаря этому приему в камере происходит полное сгорание, соответственно, топливо расходуется по максимуму. Продукты реакции почти полностью состоят из безопасных веществ: это углекислый газ и пары воды.
3. И еще один важный момент – труба для отвода дыма располагается в нижней трети конструкции. Таким образом, раскаленные пары попадают сначала вверх, там ударяются о глухие поверхности, догорают, выделяют тепло по максимуму, остывают и только после этого попадают в отвод, а затем выходят за пределы помещения.

Такую усовершенствованную конструкцию можно изготовить из подручных материалов. Особой популярностью пользуются использованные пустые газовые баллоны. Они имеют прочные стенки и хорошо прогреваются. Важно только полностью спустить все остатки газа перед началом работы.

Конструкция с лежанкой

Наконец, самая совершенная, действительно капитальная конструкция, которую необходимо сооружать для дома. Принцип функционирования такой печи ракеты не меняется, однако системы дымоходов усложняется, чтобы нагретой энергии хватило не только на сам дом, но и на спальное место – лежанку.

Дымоходы изготавливаются из термостойких пластиков и других устойчивых к температуре материалов. Трубы, как правило, монтируются в виде сложной зигзагообразной системы, что дает возможность топливу сгореть в полном объеме.

Особенности конструкции следующие:

1. Печь, т.е. непосредственно камера сгорания располагается в изголовье или в ногах. Дымоход – с противоположной стороны.
2. Обычно изготавливают достаточно большую нагревательную поверхность, чтобы наряду со спальным местом обеспечить возможность приготовления еды.
3. Иногда рядом с лежанкой монтируют 1-2 ступеньки, на которых можно сидеть и прогревать спину. В особенности это характерно для традиционного азиатского подхода к обустройству интерьера – как известно, во многих культурах пищу принимают за низкими столиками, сидя на полу.
4. В нашем отечественном варианте можно создать подобие углового дивана и стилизовать его под спальное место. Получается довольно интересно с точки зрения дизайна и в то же время практично.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ. Изготовление лежанки требует особенно тщательных расчетов – необходимо, чтобы толщина конструкции была оптимальной: на поверхность должна хорошо прогревать, но не обжигать. Вместе с тем в основе системы лежит обычная печь, например, из газового баллона.

Изготовление печи ракеты с лежанкой: чертежи, инструкция, видео

Далее подробно рассматривается инструкция, как можно в домашних условиях сконструировать печь такого типа с лежанкой. Это наиболее сложная конструкция, поэтому все остальные варианты уже входят в нее. Таким образом, приведенный ниже алгоритм работы можно считать универсальным.

Чертеж конструкции

За основу можно взять такой чертеж (слева – печь, снизу – лежанка в разрезе, сверху – схема изолирующей футеровки).

Цифрой 1 обозначены:

• а – поддувало – это основной регулятор силы тяги; сдвигая заслонку, можно увеличивать или ослаблять огонь;
• б – камера, где сгорает топливо; крышка должна закрываться наглухо, чтобы вся система была герметичной;
• в – вспомогательное поддувало, которое также называют каналом подачи вторичного воздуха; именно благодаря свежим порциям кислорода все дрова и уголь отдают максимум энергии, выгорая почти полностью;
• г – труба стандартного диаметра 15-20 см;
• д – первичный дымоход стандартного диаметра 7-10 см.

Важно учесть следующие особенности конструкции:

• Труба должна быть средних размеров – достаточно определить ее интуитивно: не очень длинная и не слишком короткая.
• Труба отделяется большим слоем теплоизоляции, потому что именно в этом случае обеспечивается подача тепла на целевые поверхности – лежанку. Используются дорогие жаростойкие материалы или саман – глина с измельченной соломой.
• Диаметр трубы определяются основной функцией системы. Если главная задача состоит в том, чтобы сделать теплую лежанку, диаметр делается довольно небольшим: 7-8 см. Если же основная цель в том, чтобы протопить комнату, диаметр увеличивают до 9-10 см.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ. Здесь и далее количественные параметры даются исходя из предположения, что бункер будет выполнен из старого газового баллона типичного объема в 50 литров.

Цифрой 2 обозначены:

• а – крышка, которая закрывает корпус;
• б – нагревательная плоская поверхность для приготовления пищи за счет энергии разогретых газов;
• в – изоляционный металлический слой;
• г – каналы, в которые попадает нагретый газ и отдает тепло в помещение;
• д – нижняя часть корпуса;
• е – выход газов.

Самое главное, что нужно учесть при проектировании и изготовлении этого элемента конструкции, – это герметичность. С одной стороны, надежность всех стыков обеспечивает пожарную безопасность. С другой – полный прогрев всех дымоходов, без значительных энергопотерь.

Цифрами 3 и 4 обозначены:

• а – дополнительная очистная камера для удаления отходов из дымоходов, расположенных непосредственно под спальным местом;
• б – дверца этой камеры, обеспечивающая герметичность всей системы;
• 4 – фрагмент дымохода, залегающий под спальным местом (иногда его называют «боров»).

Наконец, цифрой 5 обозначены:

• а – смесь глины с соломой, играющая роль теплоизолятора;
• б – смесь глины со щебнем – это основной теплоизоляционный слой; изготавливают смесь такой же консистенции, как и для кладки кирпичной стены;
• в – жаростойкая футеровка (ее можно сделать из песка и огнеупорной глины, взятых в одинаковых массовых количествах);
• г – песок;
• д – глина для кладки печей.

Далее подробно рассматривается каждый этап изготовления печи ракеты.

Монтаж лежанки

Схема спального места выглядит так.

Габариты можно подобрать самостоятельно исходя из своих потребностей. Технология простая:

1. Сначала изготавливается каркас из брусьев квадратного сечения 10*10 см. Параметры ячеек стандартно 60*90 см под самой печью и 60*120 см под спальным местом.
2. На каркас закладываются шпунтованные деревянные рейки (ширина 4 см).
3. Далее делаются закругления, если конструкция предусматривает такой вариант.
4. На поверхность пола следует положить картон из специальных жаропрочных материалов – из волокон базальтовых пород. По размерам он полностью повторяет контуры лежака, а в высоту должен достигать не менее 0,5 см.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ. Под поверхностью печи картон усиливается листом оцинкованного железа. Вдоль всей лежанки следует залить саман (глину с соломой) и тщательно разровнять по бортам. Следует понимать, что сохнет раствор 3-4 недели, поэтому именно с этого этапа начинают монтаж всей системы.

Монтаж корпуса печи

Теперь – о конструкции самой печи ракеты. Прежде всего, нужно сделать корпус из металлической трубы, в идеале – газового баллона. Схема процесса представлена ниже.

Технология следующая:

1. Срезают верх баллона. Отверстие закрывается кругляком из закаленной стали. Спускаясь к низу на 5 см, следует сделать дополнительный срез, чтобы сконструировать крышку.
2. По края этой крышки приваривают «юбку» из стального листа небольшой толщины (2-3 мм).
3. В юбке монтируют отверстия на одинаковом интервале (для болтов).
4. Нижний фрагмент баллона отрезают (с отступом на 7 см).
5. На дне изготавливается круглое отверстие параметрами, соответствующими дымоходу, который потом войдет в баллон.
6. Затем на внутреннюю поверхность крышки следует приклеить шнур из асбеста и подержать под прессом несколько часов. Именно этот шнур сделает систему полностью герметичной.
7. В корпусе баллона создается резьба.
8. Далее убирают крышку, чтобы асбест сохранил упругость.

Монтаж топливного бункера

Это довольно простой этап, который требует хорошего навыка проведения сварочных работ. Сварка всех фрагментов осуществляется в соответствии с чертежом. Причем угол с подачей дров выбирается достаточно острый: 50-60 градусов. Последовательность действий следующая:

1. Сначала монтируют главное поддувало, а в его нижней четверти создают вторичный канал подачи воздуха – для этого достаточно вставить пластину из жаропрочной стали (толщиной 4-5 мм).
2. В конце трубы создают отверстие – по размеру продолжения дымохода (с учетом того, что продолжающая труба пойдет под углом 90о).
3. Далее монтируют дверцу, с помощью которой можно усиливать или уменьшать тягу за счет подачи воздуха.
4. Далее нужно сделать сплошную футеровку, но слой наносится только на нижнюю часть, в то время как боковые поверхности и верхняя панель остается без футеровки.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ. Наложение футеровки – очень ответственный этап, поскольку именно от слоя во многом зависит прогрев. Если раствор стекает, нужно уменьшить порцию и положить новый слой, а после его высыхания – следующий.

Теплоизоляция трубы

Следующий этап – заполнение опалубки смесью теплоизоляции (по высоте бортов). В итоге высота опалубки с учетом смеси должна быть около 10-11 см.

Барабан и очистная камера

Далее нужно сделать донный фрагмент барабана, обечайку, саму конструкцию топки и очистную камеру. Технология следующая:

1. С помощью трубы или стального листа монтируют обечайку.
2. Дно барабана можно также сделать из металлического листа, при этом в середине следует сконструировать отверстие диаметром, меньшим по отношению к параметру баллона на 4 мм.
3. Саму конструкцию с топкой устанавливают строго прямо, контролируя работу с помощью строительного уровня.
4. Очистную камеру необходимо сделать из листа оцинкованной стали, которая устойчива перед тепловой коррозией. За основу можно взять такой чертеж.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ. Дверцу, ведущую в камеру, делают квадратной формы 16*16 см. При этом сначала на внутреннюю поверхность проема нужно установить прокладку, обеспечивающую герметичность системы.

Установка барабана

Барабан, который сделан из газового баллона, монтируется только после полного просыхания смеси в опалубке. Ее удаляют, а баллон устанавливают поверх застывшей смеси, образовавшей твердый слой. Взаимное расположение всех элементов представлено на схеме.

Завершающий этап

На последних этапах нужно выполнить следующие работы:

1. Установка очистной камеры.
2. Монтаж слоя теплоизоляции.
3. Заполнение опалубки саманом (глиной с соломой).
4. Монтаж гофрированной трубы.

Именно такая труба позволяет учесть любые особенности конструкции и сделать поворот в любом месте практически под любым углом. Конкретное направление и длина зависит от проекта конструкции. Наиболее распространенные варианты показаны на фото.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ. Непосредственно перед началом эксплуатации печь ракету обязательно проверяют. После того, когда раствор высох, нужно разжечь бумагу или бересту, не добавляя дров и тем более угля. Печь должна хорошо прогреться, и гудящий звук должен смениться на шелест. Только после этого можно подложить дрова.

И напоследок – наглядное описание процесса изготовления печи ракеты с лежанкой и варочной плитой на видео.