Буржуйка

Буржуйкой эту печку прозвали вовсе не за буржуйскую прожорливость. Наоборот, печь-буржуйка очень экономна, а вкус у нее непривередливый. Как так вышло?

Буржуйка появилась в России сразу после революции, во времена военного коммунизма. Представить себе тогдашние лишения современному человеку трудно. Маяковский, который для большевиков чужим отнюдь не был, одно из тогдашних своих стихотворений посвятил тому, как он по разнарядке получил «полполена березовых дров». А «недобитым буржуям», не захотевшим или не сумевшим покинуть Родину, ни на какие талоны-купоны рассчитывать не приходилось. Хочешь жить – соображай как.

Но среди «бывших» были не только кровососы-экплуататоры; те-то еще в благополучные 1912-1913 перевели капиталы за границу, а в 18-м, едва был заключен мир, быстренько драпанули кто куда. Среди оставшихся были лучшие умы России. Хотя они и были нужными «спецами», однако победивший пролетариат их не жаловал; наверное, как раз за ум. Но уж соображать-то они умели.
Печка-буржуйка





Печка-буржуйка гениально проста по устройству, см. рис. Ее прообразом, несомненно, является русская печь (которую, кстати, «буржуйские спецы» тоже неоднократно усовершенствовали) с ее феноменальным для циклических печей КПД. В верхнюю дверцу подбрасывали топливо, а нижней, открывая-закрывая ее, регулировали процесс горения за счет подачи воздуха.

Принцип действия буржуйки тоже гениально прост, но дойти до него было совсем не просто.

Задача: хотя бы в одной комнате суровой зимой до утра поддерживать температуру, не исключающую проявлений жизнедеятельности. Топить кирпичную печь невозможно: для ее прогрева нужны фунтов 20 тех самых «полполен». Но есть венский стул, которого по физике с химией должно хватить, если жечь очень медленно и тепло тут же отдавать к комнату. Еще на «толкучке» можно буржуйский скарб выменять на фунт-другой угля, что примерно то же по теплотворной способности.

Но как высокоактивное, быстро горящее топливо сжечь медленно? Стоп, есть ведь такая штука – пиролиз. До сих пор в бытовых печах он считался лишь сопутствующим горению процессом. Пиролиз гораздо медленнее цепной реакции горения. Растянем горение по стадиям, вот и получится то же общее тепло медленно понемногу. Печка с дымоходом успеют его полностью отдать, а комната – усвоить.

Да, печка должна работать и на угле, раз его можно достать. По свойствам уголь – очень даже не совсем древесина, но что у них в печи общего? Рыхлая, воздухопроницаемая закладка. Теперь, как организовать в ней пиролиз?

Оказалось – нужно всего-навсего убрать колосниковую решетку, а поток воздуха из поддувала направить прямо в массу топлива. И еще – не набивать топливник битком. Объем закладки – не более четверти от объема топки.

В таком случае, печь получается и саморегулирующейся. Допустим, прикрыли мы поддувало. Летучие в большом свободном объеме сгорают мгновенно; угара не пойдет, просто горение поутихнет. Упадет температура в топке, остынет закладка, уменьшится пиролиз, т.е. выработка летучих и горючих. И карбон угара не даст: весь поступающий кислород тут же перехватывают летучие. Откроем поддувало – наоборот. По постоянным времени реакций все хорошо сходится; пиролиз и цепная хоть и разные процессы, но по существу сходные.

Опыт подтверждает выкладки: при манипуляциях дверцей поддувала раскаленная зона дымохода смещается туда-сюда по его длине, в то же время расширяясь и сжимаясь, в точном соответствии с расчетом. Все, буржуйка готова!

Итак, что же в результате получилось? В русской печи дожигание летучих и обратное соединение восстановленных обеспечивается в горниле, за счет порожка на его устье. В буржуйке камерой дожигания является длинная, от центра комнаты до окна, горизонтальная или немного наклонная часть дымохода. При выполнении его из металлической трубы почти все остаточное тепло остается в помещении.

КПД тогдашних буржуек был неоднократно измерен Грумм-Гржимайло, Кузнецовым и другими авторитетными теплотехниками. Он, как правило, превышает 80%, если горизонтальный участок жестяного дымохода более 3 м длиной. Буржуйка работает на любом твердом топливе, кроме опилок и т.п. Она практически мгновенно прогревается; это идеальная печь для дачи. Может быть выполнена как коробом, так и круглой из бочки. Одно условие: диаметр дымохода – от 85 до 150 мм.
Чертеж буржуйки





Чертеж буржуйки современного вида представлен на рис. справа. Основное отличие – в конструкции поддувала; сейчас не военный коммунизм, и небольшие сварочно-токарые работы вполне доступны. В образующей резьбовой части патрубка Г-образного воздуховода (его, ради упрощения, можно сделать и прямым) насверлены мелкие (6-8 мм) радиальные отверстия. Навинчивая или отвинчивая глухую резьбовую пробку, можно точно и удобно регулировать горение. Показатель правильной подачи воздуха – нагрев дымохода. На нем должно быть раскаленное пятно, по мере выгорания топлива смещающееся ближе к печке.

Любая буржуйка при топке раскаляется докрасна, поэтому она не только отопительная печь: ее верхнюю поверхность можно использовать как варочную. Но с боков обязательно нужен экран, отстоящий от стенок тела печи на некоторое (40-60 мм) расстояние. Наваривать ребра радиатора для улучшения теплоотдачи и повышения пожаробезопасности нельзя: раскаленное нутро – непременное условие эффективности буржуйки. Экран не только защищает помещение от перегрева ИК-лучами. Отражая назад не менее половины их, он и поддерживает температуру печи на оптимальном для максимума КПД уровне.

О буржуйке подробнее

Чтобы пройти дальше, придется вернуться к буржуйке и выжать из нее самую суть. А суть ее – в размерах закладки топлива в определенных пределах и согласовании их с размерами топливной камеры. При этом параметры печи оказываются не зависящими от свойств топлива – буржуйка выжмет из него все тепло, которое оно способно отдать.

Разберем подробнее закон квадрата-куба. Кислород потребляет, и тепло вырабатывает, объем топливной массы, который зависит от линейных размеров закладки по кубу. А выделяет тепло наружу ее поверхность, которая зависит от них же по квадрату, т.е. с увеличением размеров нарастает медленнее.

Отсюда – первое следствие: оптимальная для пиролиза температура в массе топлива обеспечивается только в некоторых пределах размеров закладки. В слишком маленькой закладке избыточная поверхность будет быстро выстуживать нутро, и топливо будет просто сгорать по мере поступления кислорода.

В слишком большой закладке, наоборот, нутро из-за недостаточной поверхности перегреется, все там сублимирует и останется шлак с карбоном, когда на поверхности еще дрова. Пиролиз опять оказывается подавлен, и топливо просто сгорает послойно.

Размеры топки и диаметр дымохода тоже должны соответствовать размерам закладки. Дело в том, что поток воздуха из поддувала отжимает вниз и направляет в топливо циркуляция топочных газов, они же, не сразу уходя в трубу, хорошо догорают. Для этого конвекционный поток от поверхности топлива должен быть несколько избыточен относительно пропускной способности дымохода; буржуйка работает, так сказать, с виртуальным хайлом.

В слишком большой топливной камере и/или при малой закладке, огонь теплится, и сама печь только теплая. Конвекционная циркуляция вялая, кислород из поддувала растекается по объему топки, пиролиз подавлен, КПД низкий. При догорании нормальной закладки это уже не страшно: основное тепло ранее выделено и использовано. Но пытаться экономить, подтапливая по щепочке, бессмысленно: все щепки сгорят по одной, а помещение не прогреется – из-за малого КПД теплоотдача печи окажется ниже теплопотерь комнаты.

Если же топку забить дровами, то для конвекционного вихря просто не остается места. Кислород-то моментально потребляется большой массой топлива, но до нутра ее не доходит, весь расходуется на поверхностное горение. Топливо в массе постепенно прогревается за счет теплопроводности, но она низкая, и пиролиз опять подавлен: все, что сублимировало, тут же и сгорает, только зря раскаляя нутро. Пламя не бьется в печке, а тянется в трубу. Печь горячая, но не раскалена, а дымоход светится красным чуть ли не по всей длине.

Следствие второе и окончательное: нельзя сделать буржуйку любой мощности и размеров. Размеры ее определяются свойствами пиролизных газов, чтобы образовалась циркуляция, а от размеров печи зависит и величина закладки топлива. От буржуйки при КПД более 75% можно получить тепловую мощность примерно от 8 до 20 кВт.
clubpechnikov.ru/pech-dlitelnogo-goreniya/