Как увеличить КПД открытого камина

    При устройстве камина с открытой топкой стремятся создать уютную атмосферу для общения и отдыха в доме. Открытый камин хорошо помогает при воздухообмене в помещении и позволяет в комфортной обстановке наблюдать за огнем. При соблюдении строительных норм такой камин достаточно безопасен в противопожарном плане.

    Однако его нельзя рассматривать как отопительный прибор. Тепловая эффективность открытой топки не превышает 15-20%. Кроме того, отсутствие конвективного обогрева позволяет обогреть непосредственно примыкающие к камину предметы и части интерьера - пол, стены, потолок. Человек может комфортно себя чувствовать только в непосредственной близости от камина. Если с течением времени возникает необходимость использовать камин с открытой топкой как отопительный прибор, то необходимо провести определенные мероприятия по его реконструкции.

    Для того чтобы понять и принять необходимость реконструкции существующего камина в эффективный отопительный прибор требуется понимание того, что из себя представляет открытая топка и какие процессы происходят внутри топки при горении дров.

    Открытая топка – это очаг, состоящий из пода, на котором происходит горение топлива, стенок, обрамляющих под с одной, двух или трех сторон и дымосборника, улавливающего продукты горения топлива - дымовые газы и несгоревшие частички топлива. Дымовые газы через дымовую трубу удаляются в атмосферу.

     Все элементы открытой топки выполняются из негорючих материалов – шамота, чугуна или стали. В топку неограниченно поступает воздух из помещения с температурой около 20 град.С. Количество тепловой энергии, которая выделяется при горении дров в топке, зависит от того насколько полно разложатся поленья на составляющие древесину углеводороды и насколько полно углеводороды прореагируют с кислородом – окислятся до углекислого газа и водяного пара.

     Горение – это химическая реакция, происходящая с выделением тепловой энергии. Процесс горения можно разложить на две основные фазы: пиролиз и окисление.

     При пиролизе, первоначальном нагреве, древесина разлагается на летучие соединения, состоящие из углеводородных соединений, составляющие до 99% первоначального объема древесины и на непрореагировшие частички – угли и золу. Реакция происходит с выделением тепла. В зоне горения температура поднимается до 600-650 град.С. При пиролизе выделяется 10-15% теоретически содержащейся в древесине тепловой энергии, 85-90% содержащейся в древесине тепловой энергии содержится в выделившихся при пиролизе летучих углеводородных соединениях. Для того чтобы получить эту энергию, необходимо, чтобы молекулы углеводородных соединений (содержащие углерод, водород, кислород) разложились на простые соединения – углекислый газ - CO2 и водяной пар - H2O. Для этого в верхнюю зону топки должен подаваться предварительно нагретый воздух.

     Для начала реакции окисления (горения газов) температура в зоне горения должна подняться до 700-750 град.

Реакция окисления проходит с выделением большого количества тепла. Температура в зоне горения поднимается до 1000 град..С.

      Добиться эффективного горения древесины в открытой топке невозможно.

     Относительно холодный воздух, неограниченно поступающий в топку из помещения, сильно понижает температуру горения. Как следствие - при пиролизе не разлагается вся древесина – кроме золы остаются угли.

Из-за недостаточно высокой температуры в верхней части топки не происходит и полного окисления летучих углеводородов в верхней части топки.

     При неполном окислении образуется ядовитый угарный газ СО и низкотемпературный водяной пар H2O. Дымовые газы, поступающие в дымовую трубу содержат несгоревшие частички древесины – сажу, пепел, и имеют низкую температуру около 100 град. С,

      Следствием низкой температуры дымовых газов является образование конденсата.

При отсутствии надлежащего утепления верхняя часть дымовой трубы постепенно

разрушается. КПД открытых топок не превышает 15-20% от теоретически возможного количества тепловой энергии содержащейся в древесине.

      Для преобразования существующей открытой топки в эффективный отопительный прибор необходимо следующее:

1. Добиться повышения температуры в топке, дозировано и распределено подать подогретый воздух в топку: 25% воздуха в нижнюю часть топки для пиролиза, 75% воздуха в верхнюю часть топки для окисления углеводородных соединений ( вторичный дожиг газов).

2. Создать конвективные потоки в помещении, переносящие нагретый воздух от топки и направляющие холодный из помещения к топке.

     Так как при горении открытая топка потребляет огромное количество воздуха, то для того чтобы воспрепятствовать возникновению сквозняков в помещении, желательно подать в топку воздух извне.

     Оптимально решить эти задачи можно только установив в существующую открытую топку конвекционную кассету.

     Для предотвращения поступления воздуха из помещения непосредственно в дымовую трубу пространство между кассетой и открытой топкой должно быть заизолировано. При горении в закрытой кассете температуру в верхней части топки повысится до 700-750 град.С. Проходящий между стенок топки вторичный воздух подогреется, поступит в верхнюю часть топки и эффективно окислит выделившиеся при пиролизе углеводородные соединения. Через устроенные в конструкции кассеты трубы воздух в помещении с помощью конвективных потоков эффективно и быстро прогреется.

     При горении древесины в закрытой кассете температура поступающих в дымовую трубу дымовых газов составляет 250-300 град. С, что препятствует образованию конденсата.

Установка закрытой кассеты с конвекционными каналами в открытую топку позволяет повысить эффективность камина до 60-70% и превратить его в достаточно эффективный отопительный прибор.

Вернуться к списку