|
схема, порядовка с фото и видео и прочее © Геостарт
Рубрика: Сантехника, водопровод и канализация
Конструкция и принцип действия
За основу изобретателем И. В. Кузнецовым была взята колпаковая печь, известная своей экономичностью.
Так выглядит колпаковая печь — прообраз модели Кузнецова
Высокий КПД таких печей обусловлен характером движения дымовых газов. Если в канальных печах они вытягиваются в дымоход, зачастую не успев отдать тепло кирпичному массиву, то в колпаковых долго клубятся под сводом колпака, пока не остынут. Только тогда они опускаются вниз, к выходному отверстию, откуда затем попадают в дымоход. Заполненный газами колпак попутно играет роль вьюшки: холодный воздух из дымохода не может в него проникнуть, так же как вода не может заполнить перевёрнутый водолазный колокол. Этот эффект получил название газовой вьюшки.
Изобретатель работал с усложнённым вариантом такой печи, имеющей два колпака.
Схема двухколпаковой модели
Схема двухколпаковой печи
Как видно, колпаки соединены последовательным образом, то есть отбор тепла дымовых газов происходит по двухступенчатой схеме. Прежде за возведение печей с такой конструкцией брались не очень охотно — не только из-за сложности, но и некоторых нежелательных особенностей. Так, к примеру, тяга во втором колпаке легко может сорвать газовую пробку в первом, сводя на нет эффект «газовой вьюшки».
С этим недостатком мастер справился следующим образом. Печь была оснащена так называемыми низовыми каналами, проложенными в обход аккумулирующих тепло частей массива. Пока в топке горит пламя, образуемый им конвективный поток обеспечивает работу тяги в обычном режиме. Когда топливо будет израсходовано и конвекция прекратится, тяга сама собой перераспределится таким образом, что холодный воздушный поток будет следовать через низовые каналы, а не через нагретое тело печи.
Это решение не только скомпенсировало неустойчивость газовой вьюшки, но и оказалось более надёжным: образованную газами пробку может вытянуть сильным порывом ветра, тогда как в печи Кузнецова тяга при любых условиях перенаправляется подальше от горячего массива. Кроме того, благодаря наличию низовых каналов отпадает необходимость в обустройстве вентиляции помещения.
Как работает
Вот в какой последовательности происходят процессы в печи Кузнецова:
- За счёт поступающего через поддувало (поз. 1) воздуха в топке (поз. 2) горит топливо, образующаяся при этом смесь дымовых и пиролизных газов поднимается в нижний колпак (поз. 3). Под его сводом (поз. 4) пиролизный газ окончательно распадается на горючие составляющие, которые здесь и сгорают. Такая конструкция обеспечивает эффект саморегуляции: при сильном горении пламени газовая пробка увеличивается и блокирует тягу; из-за ослабления тяги горение в топке также ослабевает, газовая пробка, остывая, уменьшается и тяга возобновляется.
- Условно холодные газы из нижнего колпака поступают в верхний (поз. 5). Если печь является круглой (это идеальная форма для двухколпаковой схемы), то роль верхнего колпака играет её корпус. В его верхней части (поз. 6) происходит доокисление угарного газа и оксида азота, так что поступающий в дымоход (поз. 7) выхлоп в основном состоит из углекислого газа и водяного пара. Поступающие во второй колпак газы уже не являются сверхгорячими — температура от 200 до 400 градусов — и химически агрессивными, поэтому здесь можно установить водяной теплообменник из обычной конструкционной стали. Отбор тепла на воду режим работы печи никак не меняет, поскольку высокотемпературная часть — топка + нижний колпак — изолированы кирпичным простенком.
Топка должна быть окружена так называемым сухим швом. Это шов между шамотным и керамическим кирпичом, который вместо глиняного раствора заполнен прокладкой из асбеста или базальтового картона.
Между топкой и нижним колпаком устраивается кольцевой зазор (Л1) и ещё один (Л2) – между колпаками. Если ширину Л2 сделать больше, чем у Л1, газовая вьюшка окажется более устойчивой.
Процесс изготовления твердотопливного котла из кирпича своими руками
Какие необходимы материалы и инструменты для строительства?
Чтобы соорудить твердотопливный котел своими руками , нужно обладать малейшими знаниями в сварочных работах, навыками каменщика и уметь пользоваться газовым резаком. Желательно разбираться в разметке и раскройке рабочего материала, а также иметь представление о работе с электроинструментами. С таким багажом знаний удастся быстро соорудить качественный твердотопливный котел за минимальную цену. Для этого потребуются следующие материалы:
- глина, кирпич;
- колосниковая решетка;
- трубы;
- гравий;
- вода;
- листовой металл;
- дверцы;
- водный насос и устройство для нагрева воды.
Необходимо подготовить и такие инструменты:
- сварочный аппарат;
- болгарка;
- газовый резак;
- маркер, который хорошо виден на металле;
- лопатка для шпаклевки;
- уровень;
- плоскогубцы;
- рулетка;
- электродрель.
Чтобы обезопасить себя, важно подготовить средства индивидуальной персональной защиты (очки и маска) и только после этого приступать к изготовлению кирпичного котла
Этапы работы
Популярностью пользуются вертикальные твердотопливные отопительные приборы, сконструировать которые можно самостоятельно следующим образом:
Инструменты и материалы, необходимые для возведения банной печи
Особенность возведения кирпичной печи Кузнецова заключается в том, что для кладки используется не только стандартный полнотелый керамический кирпич, но и специальный огнеупорный шамотный кирпич.
Дело в том, что шамотный огнеупор позволяет максимально повысить температуру горения, ведь рабочая температура для этого материала составляет 1500-1900 градусов. Но здесь возникает другая проблема – если шамотный кирпич можно легко найти в строительном магазине, то специальную шамотную тугоплавкую глину необходимо заказывать заранее. Кладка топки и основного топочного колпака делается именно на такую тугоплавкую глину, и ни в коем случае не на цементный раствор.
Внешняя кладка печи обычно делается из красного полнотелого кирпича. Рассчитать его количество можно путем простого вычисления, где количество кирпичей 1 ряда порядовки проекта умножается коэффициент 0,8 и далее на количество рядов в проекте. Первый, самый нижний ряд конструкции заполняется полностью, а вот другие ряды, например, 7 или 10 имеют меньшее заполнение, за счет устройства внутренних каналов, по сравнению с первым рядом среднее заполнение остальных рядов обычно равно 0,8. Так что вычислить количество кирпичей таким образом довольно просто.
Во время работ необходимо будет выдерживать определенные пропорции и размеры, поэтому необходимо предусмотреть определенное количество базальтовой ваты или базальтового картона. Именно этим материалом заполняются пустоты между красным и шамотным кирпичом.
Металлическая фурнитура подбирается в соответствии со вкусом и пожеланиями владельцев, но и здесь стоит прислушаться к рекомендациям специалистов. Оптимальными считаются чугунные дверки и задвижки. Сталь конечно смотрится эффектнее и красивее, но чугун способен выдерживать более высокие температуры и не испытывать при этом такой деформации как сталь.
А вот что касается теплообменника и бака для нагрева воды, то здесь, наоборот советуют использовать специальную тугоплавкую сталь. Также рекомендуется из стали сварить емкость для камней каменки. Можно в принципе использовать и чугунную плиту, но тогда объем камней необходимо увеличить в 1,3-1,7 раз.
Работа по созданию кирпичной кладки требует точности и аккуратности, поэтому в арсенале обязательно необходимо иметь:
- Мастерок каменщика;
- Строительный уровень;
- Маркерную нитку;
- Отвес;
- Молоток каменщика;
- Станок для резки кирпича.
Бывалые печники советуют иметь, кроме этого, щетку с жесткой щетиной и несколько емкостей – для раствора и для воды. Назначение щетки – очистка поверхности кирпичей перед нанесением на них раствора, просто вымачивать в воде кирпичи нерационально воды прибавляет и без того солидный вес печи. К тому же, глиняный раствор, и без того долго сохнет и лишняя вода в массе кирпичей не будет способствовать быстрому высыханию кладки.
Ну конечно главное что нужно иметь это порядовый план кладки печи. Порядовка банных печей из кирпича Кузнецова выложена в свободный доступ, поэтому, ее можно без проблем скачать и распечатать.
Преимущества и недостатки печи
Преимущества:
совмещение печи Кузнецова и водяного отопления дома несложно и часто применяется на практике.
Внутри топки устанавливают трубчатый теплообменник и соединяют его с трубопроводом отопительного контура. Основной плюс — теплотехника и теплоотдача печи при модернизации остаются неизменны, без малейших снижений эффективности;
- конструкция кузнецовки позволяет устраивать невысокие дымоходы, причем снижения тяги при этом не происходит. Данный факт несколько удивляет тех, кто впервые знакомится с конструкцией и работой данных печей;
особенности внутренней конструкции печей Кузнецова позволяют устанавливать агрегат практически в любых помещениях любых размеров, независимо от того, для чего помещение предназначено.
И в кухнях, и в общих комнатах печь выглядит солидно и эстетично, и органично вписывается во многие интерьеры;
самая интересная и необычная в контексте домовой печи особенность кузнецовки: можно не закрывать вьюшку. Эта важнейшая деталь печи и одно из условий безопасной повседневной эксплуатации — для печи Кузнецова нужна только в том случае, если наступает внештатная ситуация.
Дело в том, что когда процесс сгорания топлива подходит к завершению и начинается остывание, тяга в каналах печи перераспределяется самопроизвольно, «автоматом».
Именно печи колпакового типа и стали основой для создания многих бытовых, отопительных и варочных печей нового типа, которые дают значительно лучший эффект при меньшем расходе топлива.
Что можно сказать о недостатках печи.
В техническом отношении их нет, но кое-что учитывать все же нужно.
Печь Кузнецова не может иметь массивных стенок — это свело бы на нет многие из её достоинств. Но при этом она подвергается довольно высоким тепловым нагрузкам.
Поэтому данный агрегат должен быть тщательно рассчитан и выверен на этапе разработки и столь же тщательно, со скрупулёзным соблюдением всех требований технологии, построен. При малейших отклонениях от технического регламента «кузнецовка» получится весьма недолговечной.
Немного теории
Традиционные домашние печи с варочными плитами, «голландки» и «шведки», невзирая на конструктивные различия, объединяет между собой одна общая особенность. Она влияет на эффективность работы этих тепловых приборов — это естественная тяга дымохода. Без тяги не будет функционировать ни одна из большинства известных печей, недалеко ушли в этом отношении и твердотопливные котлы.
Оговоримся: ни одна, кроме кузнецовской, ведь только детища Игоря Владимировича не требуют для своей работы естественной тяги.
Секрет эффективной работы, что отличает двухколпаковые печи Кузнецова от всех прочих, кроется в принципе свободного перетекания газов, для которого не нужна дополнительная энергия извне.
Очень подробно и доступно об этой теории изложено в статьях, размещенных изобретателем на страницах собственного веб-ресурса www.stove.ru. Там же в открытом доступе есть проекты печей, уже введенных в эксплуатацию. Мы рассмотрим теорию вкратце, сравнивая традиционный способ сжигания твердого топлива с процессами, происходящими в колпаковой печи. Итак, в обычной или канальной печи типа «голландки» движение воздуха и продуктов сгорания обусловлено наличием тяги в дымоходной трубе.
Естественная тяга является внешним фактором, действующим в зависимости от:
- перепада высот между входом в поддувало и верхним срезом трубы;
- разницы температур наружного воздуха и дымовых газов;
- ветровой нагрузки.
То есть, тяга присутствует даже в том случае, когда отопитель бездействует, лишь бы была открыта заслонка. В рабочем режиме печи тяга усиливается многократно, скорость газов резко возрастает. В результате в топку поступает много воздуха, температура горения падает, КПД сжигания дров уменьшается. Ограничивая доступ воздуха заслонкой, мы заставляем топливо тлеть при недостатке кислорода, что тоже не является оптимальным режимом для извлечения тепловой энергии из древесины.
Правильная печь с высоким КПД должна отнимать максимум тепла у продуктов горения, чтобы оно не вылетало в дымовую трубу. На практике это реализовать не так просто и вот почему:
- при открытой заслонке раскаленные газы быстро движутся по кирпичным каналам, не успевая передать стенкам теплоту;
- если заслонку прикрыть, то скорость потока уменьшится, но материал каналов не способен вобрать всю выделяющуюся теплоту и передать ее в помещение, поэтому часть энергии все же вылетает в трубу.
По этим причинам КПД использования почти всех существующих печей редко достигает 60%. В разработках Кузнецова успешно решены обе проблемы, КПД сжигания топлива и КПД использования выделяющейся теплоты находятся на уровне порядка 80%. Подобный показатель может выдать далеко не всякий котел, работающий на твердых видах топлива. И.В. Кузнецов изложил основы конструирования печей в соответствии с принципом свободного перетекания газов, который мы рассмотрим ниже.
Виды мини-печей
Мини-печи подразделяются на несколько основных подгрупп. Разберем основную классификацию подробно.
Сталь
Самый демократичный и востребованный материал при производстве печей. Основное достоинство – это небольшая цена и возможность изготовления своими руками. Самоделки не смогут сравниться с промышленными образцами по внешнему виду.
Но по производительности, домашний мастер может сделать конструкцию лучше, чем промышленная. Для этого достаточно приварить несколько труб конвекции и обложить поверхность стен шамотным кирпичом.
К достоинствам относится небольшой вес и мобильность стальных приборов. Под них не потребуется выполнять отдельный фундамент, а летом можно оборудовать кухню на улице.
Чугун
Чугунные агрегаты – это самый оптимальный вариант для небольших помещений. По своим свойствам, материал может накапливать и постепенно отдавать тепло после сгорания топлива.
Такие приборы можно легко вынести и устроить в теплый период летнюю кухню, но потребуется найти помощников. Такая конструкция может весить минимум 25 кг.
Дополнительно установленная емкость для нагрева воды добавит комфорта вашему небольшому жилищу. Но чугун очень чувствителен к ударам и резким нагрузкам.
Особенно в разогретом состоянии незначительный удар может вызвать образование трещин. Под массивную и тяжелую конструкцию потребуется дополнительно оборудовать фундамент, особенно при установке на пол из пожароопасных материалов.
Кирпич
Мини-печи из кирпича для отопления дачи не слишком подходят. Небольшие помещения на даче подразумевают их использование только в теплый сезон. Поэтому возможны долгие перерывы в работе и нахождение печи в неотапливаемом, сыром помещении.
Такая печь отсыревает и начинает дымить. Потребуется проводить ремонтные работы и замазывать все трещины и швы между кирпичами. Но если места для постройки достаточно и планируется постоянное проживание в небольшом садовом домике, лучше варианта нет.
Такой агрегат можно дооборудовать водонагревательным баком, варочной панелью и духовкой. Камень хорошо аккумулирует тепло. Комната будет отапливаться долгое время после прогорания закладки дров.
- Электрические инфракрасные печи (кварцевые или галогенные) позволяют быстро нагреть помещение, но при отключении помещение моментально остывают.
- Газовые горелки, встроенные в металлические или кирпичные печки предпочтительней электрических. Но потребуется обустраивать систему автоматикой, и постоянно заправлять газовые баллоны.
- Печи, работающие на твердом топливе – оптимальный вариант. Стальная самодельная печка, работающая на доступном топливе не потребует больших затрат на производство и заготовку топлива. Затратив немного больше денег на покупку, можно приобрести комбинированные агрегаты, способные работать на нескольких видах топлива.
Возведение колпаковой печи
Перед постройкой печи Кузнецова своими руками, необходимо знать некоторые правила:
- Не на всех схемах заметно, что внутренняя кладка огнеупорного кирпича должна производиться на ребро. Керамический кирпич кладётся по усмотрению.
- Связку кирпичей проволокой необходимо делать через каждые 2-3 ряда.
- Производить первую растопку на минимальных температурах. Постепенно увеличивать жар.
- Обработка наружного кирпича огнеупорным составом желательна, но не обязательна.
- Каждый металлический элемент печи должен устанавливаться с учётом возможного расширения при больших температурах.
- До начала кирпичной кладки, нужно проверить кирпич на наличие трещин, сколов и различных других дефектов.
- Основание печи делается отдельно от фундамента здания.
- При порядовке кирпича, между огнеупорным и керамическим кирпичом необходимо оставить небольшой зазор. Эта мера предостережёт кладку от разрыва при температурном расширении.
Порядовка – это набор чертежей, для поэтапного возведения печи. На чертежах изображён каждый ряд кирпичей в подробностях. Вносить поправки в эти схемы категорически не рекомендуется, так как это проверенные работы.
Пошаговое строительство колпаковой печи:
Шаг 1 – фундамент
После выбора схемы будущей печи, необходимо сделать качественный фундамент под неё. Фундамент печи не должен быть соединённым с фундаментом дома. Основание должно быть ровным во избежание дальнейшем деформации постройки. Сам фундамент должен быть на 20 сантиметров выше уровня пола и на 10 сантиметров больше по периметру, чем сама печь. После откапывания ямы и сооружения опалубки, необходимо насыпать песочную подушку около 20 см, закрепить армирующий каркас из металлических прутьев и можно заливать раствор.
Шаг 2 – кладка печи
После полного застывания основания можно приступать к кирпичной кладке. Перед кладкой первого ряда, необходимо постелить на фундамент слой отражающей фольги. Если дом деревянный, то перед фольгой требуется положить лист асбеста.
Порядовки колпаковой печи:
Красным обозначен керамический кирпич, жёлтым – огнеупорный.
Некоторые кирпичи придётся разделять пополам, некоторые стачивать и делать нестандартную форму.
Кладку нужно производить равномерно. Кладка боковых стенок должна происходить справа налево. Во втором ряду устанавливается дверца поддувала и окошко для чистки печи. По окончанию второго ряда можно начинать делать канал для дыма.
Далее укладываются ряды между поддувалом и дверцей печи. В это же время создаются внутренние перегородки. На 5 ряду нужно установить колосник.
Возведение печи по порядовке, несложное задание, однако необходимо всё делать внимательно что бы не допустить ошибку.
Шаг 3 – проверка
После окончания кладки, должно пройти не менее суток, для полноценного застывания раствора. По истечению этого времени, можно провести проверку печи.
Для первой растопки достаточно небольшого количества топлива. Постепенно температуру необходимо увеличивать. Во время такой проверки печь подвергнется обжигу, определиться работоспособность, а так же герметичность.
При обнаружении нарушений герметичности, необходимо как можно быстрее устранить их. При пробном разогревании, температуру требуется поднять до 700-900 градусов.
Особенностью колпаковых печей Кузнецова, является технология “плавающей топки”.
Для такого типа топки используется сухой шов.
Сухой шов – это специальный зазор, который находиться на дне топки возле крайнего угла. Благодаря этому шву, происходит безопасное разделение газа в топке на горячий и холодный.
При кладке граней, можно использовать закруглённый кирпич. Он подойдёт к разным видам интерьера. Ещё один плюс закруглённых краёв заключается в меньшей деформации от физических воздействий.
При выборе материла для теплоотражения, может встать вопрос о покупке рубероида вместо теплоотражающей фольги. Лучше использовать фольгу, вследствие металлической составляющей.
Подводя итоги можно сказать, что печь Кузнецова по готовым порядовкам, сможет сделать человек без опыта. Однако стоит помнить, что строгое исполнение правил и технологий готовых чертежей – прямой залог успеха. Можно изменять размер, но следует помнить о правильной порядовке. Собственные изменения могут привести к разрушительным последствиям.
При появлении определённых сложностей, лучше обратиться к специалистам. Особенно при строительстве печи с 2 и более колпаков.
Конструкционные варианты
Отопительно-варочные печи для бытового использования по своей конструкции могут быть несколько типов.
Камерная
Металлическая камерная печь – это классическая «буржуйка», которая в современном производстве очень усовершенствована. У такого агрегата следующие технические характеристики:
Канальная
Принцип работы такой конструкции: газы догорают, а затем остывают и переходят по каналам между перегородками, и отдают тепло корпусу печи. Агрегат должен внутри прогреться до 400°С – тогда в ней произойдет дожигание. Современные буржуйки легко переквалифицировать под канальную схему. В этом случае от газохода оставляют только горизонтальное «колено» и оно отделяет от топки камеру сгорания.
Воздух для горения поступает через щели варочной поверхности или через специальный воздушный дроссель. Канальная буржуйка имеет КПД до 80%, а удельная тепловая мощность больше чем у камерной в несколько раз. Такая печка работает как при длительном горении, так и при пламенном, практически на любом топливе.
При этом мощность регулируется подачей воздуха – эта возможность здесь в 2 раза выше, чем в камерной буржуйке. Плюсом для применения в быту является и температура в дожигателе в пределах 250-300°С, а это удобно для приготовления пищи.
Почти все металлические бытовые печи до 15 кВт мощностью создаются по такой вышеописанной схеме. Корпус обычно создается из обычной стали толщиной от 4 мм, а варочная плита – из чугуна или стали от 8 мм.
Колпаковая
Наконец, колпаковая печь – это схема, в которой газы задерживаются сводом колпака до момента полного догорания, а потом они опускаются вниз и отдают остатки тепла. Такие конструкции обеспечивают более 70% КПД. Эта технология применима и относительно металлических котлов, однако здесь пришлось отказаться от пламени – металлический колпак просто не поглотит столько тепла, сколько выделяет без перегрева. Поэтому такие печи переведены в режим тления – это позволило довести время теплоотдачи до 60 часов (на дровах) или до 30 суток (на угле).
Печи длительного горения из металла могут изготавливаться своими руками и работают на дровах, угле, но не на влажном топливе, так как влажное не тлеет, сколько воздуха ему не дай. Если это специальный угольный котел, то работать на дровах он не сможет – просто не «выдаст» нужный КПД. Корпус такого котла делают из простой стали, окружив его герметичной газовой рубашкой.
автор Клюев Михаил |
принцип действия колпаковых печей, как сделать своими руками
Что такое хорошая банная печь? Чем она отличается от обычной печи, например, отопительно-варочной? Какие конструктивные особенности нужно учитывать при её самостоятельном создании? Это достаточно серьёзные вопросы. Печь — это не тот объект к которому можно подойди без специальных знаний. Огонь, горячий воздух, дым – во время горения они всегда присутствуют. Только если печь не обогревается электрическими элементами.
- Что такое печь Кузнецова?
- Принцип действия печи Кузнецова
- Колпаковые печи
- Конструктивные особенности печей Кузнецова
- Печь Кузнецова для бани
- Порядовка и сборка банной печи Кузнецова
- Что должна делать банная печь
В этой статье будет рассмотрена работа и конструктивные особенности колпаковой печи Кузнецова, использующей в качестве топлива обыкновенные дрова.
Что такое печь Кузнецова?
Принцип действия печи Кузнецова
Представьте себе колпак. А ещё лучше возьмите обычную стеклянную банку и переверните её кверху дном. Теперь зажгите ароматическую палочку. От неё вам нужна струйка дыма. Запах может быть любым.
Поднесите горящую палочку книзу банки и наблюдайте за тем, как дым заходит в банку, поднимается, скапливается, остывает и уходит вниз. Тёплый дым легче холодного воздуха, поэтому он поднимается как воздушный шар. В банке, дымовой газ расширяется и занимает весь доступный ему объём. Это фундаментальное свойство всех газов. Остыв, плотность газа повышается и он становится тяжелее. Поэтому под воздействием силы тяжести дым опускается вниз.
Только что вы самостоятельно проделали опыт, который визуально демонстрирует принцип действия свободного движения газов. На этом принципе построены все печи Игоря Викторовича Кузнецова.
То есть, что у вас получилось в опыте с банкой? Горячий дым, имея меньшую плотность, пошёл вверх. Затем остыл, стал тяжелее и опустился вниз. Если вы хотите построить печь Кузнецова своими руками, то вам нужно очень хорошо для себя уяснить суть этого принципа. На нём держится вся теория и практика колпаковых печей.
Колпаковые печи
Горячие газы, которые получаются в результате сгорания дров, поднимаются в верхнюю часть печного колпака. Там они будут находиться до тех пор, пока не отдадут часть своей тепловой энергии материалу, из которого сделаны стенки колпака. Обычно это кирпич.
Остыв, под действием силы тяжести печные газы начнут опускаться вниз. Их место займут другие, пока ещё горячие и лёгкие. И так будет происходить до тех пор, пока в топке будут гореть дрова. Вот здесь проявляется главное положительное свойство колпаковой печи. Горячий газ всегда будет находиться под колпаком до тех пор, пока стенки не заберут в себя всю тепловую энергию от прогретого воздуха.
Происходит примерно то же самое, что и с дымом в банке. Тёплый дым со всех сторон закрыт стеклом – стенками колпака. Единственный выход находится внизу. И чтобы дыму выйти, ему нужно быть холодным и тяжёлым. Остывая, дым выходит из банки. То есть из колпака.
Конструктивные особенности печей Кузнецова
На самом деле, внутри любой печи во время сгорания топлива происходят сложнейшие физико-химические процессы. На их исследование ушли десятки лет и потрачены серьёзные средства. Но нам с вами, для принципиального понимания того, что там внутри происходит, вполне достаточно эксперимента со стеклянной банкой.
Кстати, для полной ясности нужно понимать, что остывший внутри печи газ, который опускается под собственной тяжестью, не совсем холодный. Его температура, после прохождения колпака составляет несколько сот градусов по Цельсию.
Дровяное топливо сгорает при температуре примерно 700–800 оС. То есть, поднимающийся после сгорания горячий воздух в начальной стадии будет иметь примерно такую же температуру. По мере подъёма кверху колпака, температура будет падать. Остывая, холодный для печи, но очень горячий для человека, он будет опускаться вниз к выходным каналам. Они в конструкции обязательно расположены в самом низу колпака, на первом ряду кирпичной кладки.
Через эти выходы, печные газы попадают во второй колпак, расположенный над первым. Холодные для нижнего колпака, газы будут очень горячими для верхнего. И поэтому снова легко поднимутся под самый купол верхнего ненагретого колпака. Там они передадут свою тепловую энергию материалу его стенок. Остынут, выйдут вниз, покинув тёплую воздушную пробку и выйдут в трубу, имея температуру всего 120–130 оС.
Вот и вся газовая механика процесса. Естественно, как у всего простого и гениального, в конструкции Кузнецова есть одна маленькая и очень важная хитрость. Она называется – сухая щель. Это вертикальный проём шириной 2–3 см, который соединяет камеру сгорания с нижним колпаком от пола до конца камеры. Сухая щель позволяет остывшему и тяжёлому воздуху выйти напрямую в трубу, не смешиваясь с горячим и не снижая общего КПД сгорания топлива и всей печи.
Печь Кузнецова для бани
По принципу своего действия, она в точности повторяет работу описанной выше двухколпаковой печи. А вот конструктивно она немного отличается. В чём отличия?
- В нижний колпак вмонтирован поддон с камнями.
- В банном варианте предусмотрен доступ для воды и выходные отверстия для горячего пара.
- У печи утолщённые внешние стенки, поэтому она максимально греет камни и не перегревает пространство помещений.
- В конструкцию колпака встроен водонагревательный контур для подогрева воды в душевую.
Подогрев камней может происходить двумя способами:
- напрямую от раскалённых газов.
- в закрытом металлическом поддоне.
В обоих вариантах, камни находятся внутри первого колпака в верхней его части. За счёт этого они очень хорошо и, главное, равномерно прогреваются. Потому что горячий воздух омывает камни сверху и снизу.
Для каменной загрузки лучше всего использовать округлые камни. Округлости будут способствовать конвективному нагреву, хорошо пропуская горячий воздух. Камни можно разбавить чугунными чушками в количестве 25–30%.
Порядовка и сборка банной печи Кузнецова
Если вы хорошо разобрались с принципом действия колпаковых печей со свободным движением газов, то банная печь Кузнецова для вас будет простой в сборке. Схему порядовки кирпичной кладки можно найти на официальном сайте И.В. Кузнецова. Там же можно более глубоко разобраться с теорией движения печных газов.
Любая фото- и видеоинформация будет очень полезна. А информация от автора разработчика будет полезна вдвойне.
В общих чертах особенности сборки банной колпаковой печи выглядят следующим образом.
- Для печи делается отдельный фундамент, не связанный с основным фундаментом здания.
- Камера сжигания делается из огнеупорного клинкерного кирпича.
- В порядовке, между клинкерной кладкой и обычным кирпичом необходимо сделать зазор. Иначе в результате температурного расширения кладку может порвать.
- Все металлические части печи в местах их соприкосновения с кирпичом нужно изолировать базальтовым картоном.
- В качестве связующего, надо использовать глину смешанную с песком.
- Размер колпаков и их форма могут быть разными. Главное, не мешать печным газам свободно перемещаться внутри конструкции.
У колпаковых печей Кузнецова есть очень сильное преимущество. Температура печных газов по горизонтальному сечению распределяется равномерно. То есть, на любой высоте печи по горизонту, нагрев кладки будет одинаковым. А за счёт того, что нижний колпак будет прогреваться сильнее верхнего, температура в помещении бани будет равномерно распределяться по всей высоте, без холодных ям возле пола.
Кроме этого, любая печь решает ещё несколько дополнительных функциональных задач. А банная несёт ещё и дополнительную специфическую нагрузку.
Что должна делать банная печь
Хорошая банная печь должна выполнять сразу несколько основных задач:
- нагревать помещение;
- греть воду;
- накалять камни и создавать водяной пар.
В правильно спроектированной бане всегда есть три функциональных помещения:
- Комната отдыха.
- Душевая.
- Парилка.
Во всех трёх всегда соблюдается свой температурный режим. Самая высокая температура должна быть в парилке. Её величина может колебаться от 60 оС до 120–140 оС. Для душевой она не должна превышать 40о С. Если она будет выше, то человеку в душевой комнате будет некомфортно. Самая низкая температура будет в комнате отдыха. Её величина 25–30 оС.
От хорошей банной печи требуется обеспечить нагревание всех трёх помещений, с учётом необходимых температурных требований. При этом она должна ещё и как следует прогреть камни. Без горячих камней пара не будет и это аксиома.
Колпаковые банные печи Кузнецова великолепно справляются со всеми этими задачами. Кроме этого, у них очень высокий КПД и они очень долго держат тепло. Нагретой водой можно пользоваться через двое суток после прогрева бани. В дополнение к этому, тепло прогретой печной конструкции хорошо высушивает все банные комнаты. А это тоже очень важно.
В общем, если вы решились на постройку печи по системе Кузнецова, то вы получите очень современный, удобный и экономичный печной нагреватель для своей бани.
печей Кузнецова. Дизайн, чертежи, штрихи. Конструкция и схема печи Кузнецова
С 1962 года инженер-изобретатель Игорь Кузнецов занимается разработкой и усовершенствованием печей. В его арсенале более 150 моделей и спрос на них у самых разных категорий населения неуклонно растет.
Принцип действия и отличия от других систем отопления
В основе лежит принцип свободного движения газов. Для циркуляции воздуха в обычной печи необходимо воздействие внешней энергией, то есть создание в трубе принудительной тяги. Когда газы находятся в замкнутом пространстве, при наличии постоянного источника тепла, они под собственной тяжестью разделяются — холодные оседают, горячие поднимаются наверх. В то же время в области высоких температур давление растет, а там, где холодно — энергия сбрасывается и вырабатывается. Получается, турбулентное движение возникает автоматически благодаря законам физики. Это означает, что если грамотно направить конвекционные потоки, то тепловая энергия будет передана самим массам. Заслуга Игоря Викторовича в том, что ему удалось подчинить себе систему свободного движения газов и использовать вырабатываемую энергию с максимальной эффективностью. Один из примеров печи Кузнецова можно увидеть на фото ниже.
При электрическом обогреве тягового трубопровода не требуется. Если топить печь дровами, то продукты сгорания неизменно тухнут. Благодаря хитроумной конструкции он скапливается на последнем этапе своего пути, выворачиваясь как бы под шапку. Там он снова догорает, до конца отдавая свое тепло, а затем в виде бесполезного газа выбрасывается на улицу, не охлаждая систему. Такие печи еще называют колпаковыми.
Принципиальной особенностью газового заполнения полостей является то, что, сколько бы ни было отсеков в печи, все они заполняются газом равномерно и во всех происходят одни и те же физические процессы. Создать нечто подобное с помощью тяги, принципа противотока (широко используемого в Европе) или других конвективных методов невозможно. Именно поэтому такие печи являются новшеством в системе печного отопления.
Они сами себя регулируют и какую бы конфигурацию ни придавали, всегда работают по природному принципу. Это дало наихудшую инженерную мысль Творца, в результате которой были изобретены десятки систем отопления различного назначения и мощности:
- печи грубого помола российские;
- печи для бань и пилонов с регулятором температуры воды и пара;
- различные бытовые печи с варочными поверхностями и ярусами;
- камин, у которого стенки топки являются полостями топки и помимо эстетической выполняют функцию обогрева;
- для двух-трехэтажных домов — многоярусные печи с проходной трубой;
- система печей различного назначения в одном доме, которые работают на один дымоход.
Колпак-печь Кузнецова может быть оборудована водогрейным котлом и представлять собой систему горячего водоснабжения в доме, при этом обогреваясь от электричества. Такой запас значительно снижает затраты.
Основные преимущества печей:
- Эффективность. КПД доходит до 93%, тогда как современные печи дают 70-80%, российские — 30%.
- Равномерно прогревает кирпич и кладку, не давая ей треснуть.
- Плавное распределение температуры предотвращает появление «ям» с холодным воздухом.
- Струйный поток имеет большее сопротивление, в результате чего не возникает проблем с каминами или многоэтажными печами.
- Дым от горящего камина попадает в печи и включается в общий процесс отопления.
- Хорошо сохраняет тепло даже при открытом вентиле.
- Практически не забивается сажей.
Как построить печь Кузнецова?
Начало стояния с определением его правильного расположения и подготовительными работами. Стенки печи должны располагаться так, чтобы отапливались все помещения, а ее мощность восполняла тепловые потери дома. Для этого нарисуйте план комнаты и нарисуйте место. Стыковка межкомнатных перегородок и топки должна происходить через фейерверки, также должны быть соблюдены зазоры между дымоходом и стропилами, а также другие элементы деревянных перекрытий.
печи Кузнецова и их чертежи представлены в свободный доступ любому пользователю сети Интернет. Из их огромного набора можно только выбрать подходящий тип и экстерьер. Любая из них при необходимости может быть выполнена в зеркальном варианте. Снято очень много видео материала и бесчисленное количество объяснений, так что, если есть желание и совершенство, вы добьетесь хорошего результата.
Существуют такие понятия, как теплопередача и теплопотери. Итак, перед началом строительства следует произвести расчет теплопотерь дома. Расчет стеновых материалов, наружного утепления, штукатурки, стеклопакетов, цоколя или фундамента, конструкции полов, потолков, всех внутренних перегородок и отделки. Плюс район, в котором вы живете. Каждый материал имеет свою плотность, от которой зависит коэффициент теплопроводности (такие таблицы уже составлены). Возьмите в расчет еще и комфортную для вас температуру и по формулам посчитайте общие теплопотери в единицах Вт/м².
Теперь выберите из каталога духовку ту, скорость теплоотдачи которой компенсирует потери вашего дома. Каждый квадратный метр печи при двух топках в сутки дает примерно 500 Вт в час, то есть конструкция 1 м и 2 м при высоте четырех сторон дает 4 кВт тепла в сутки. Одноразовая топка снижает этот показатель до коэффициента 0,6-0,7. Для сравнения, многие зарубежные производители указывают в несколько раз большую мощность своих печей, но это объясняется все тем же низким КПД, когда для достижения КПД требуется больше энергии.
Что еще нужно учесть перед запуском? Все печи Кузнецова раскладываются по заказам — ярусная кладка. Минимальный размер элемента 1/8 кирпича. Все зазоры, расстояния и отверстия обозначаются дробью, например, 3/8, 1/4 кирпича. Таким образом, вне зависимости от размера материала, вы можете недооценить правильный дизайн.
Приняты рекомендуемые материалы и параметры:
- Наружная кладка: кирпич глиняный 250х120х65 мм, минимальная марка — М150;
- внутренняя кладка: Кирпич огнеупорный шамотный СБ-8 250х123х65 мм, Ш-5 230х114х40 мм;
- шов наружной кладки — 5 мм;
- высота ряда со швом 70 мм;
- 100-130 кг качественной глины и очищенного песка без органических примесей, около 1 мм, из расчета 1:2 или готовой откосной сухой смеси из расчета 0,2 куб.м на 500 кирпичей;
- металлическая фурнитура: вентиль, дымоход и путаница, решетка-решетка, уголки стальные 2, проволока 5 м.
Любое строительство начинается с хорошего фундамента. Его делают из бетона или ботинка, разбавленного цементом с выступом на 5-10 см по всему периметру топки. Верхний уровень находится на одном уровне с фундаментом дома. Далее основание застилается резиноидом или другим изолятором. Желаемый уровень кирпича сообщается с учетом металлических уголков для противопожарных вопросов. Недопустимо доливать бетонную смесь, так как кладка впоследствии будет иметь рельеф неравномерно.
Когда фундамент готов, начинаем класть печь Кузнецова относительно схемы.
В целях пожарной безопасности нельзя использовать шамотный кирпич, так как это грозит перегревом печи. От высоких температур огнеупорный материал расширяется, поэтому между внешней и внутренней обоймой остается зазор 5-6 мм. Горизонтальные полости заполняются бумажным упаковочным картоном, а вертикальные — базальтовой или каолиновой ватой.
Металлические приспособления входят в кладку с компенсационным зазором 5 мм. Это расстояние также проложено огнеупорной ватой.
Что делать, когда печь готова?
Перед началом эксплуатации его необходимо просушить. Во-первых, защищайте печь 2 раза в день небольшим количеством топлива, избегая бумажных компонентов — бумага дает резкое повышение температуры, из-за чего кладка просто трескается. Обязательно откройте заслонку и обе дверцы, пусть воздух свободно циркулирует. Затем дверца дымохода закрывается, количество топлива постепенно увеличивается и топка просушивается около восьми дней летом и двух недель в осенне-зимний период. При этом активно проветривайте помещение. Искушение ускорить засыхание таит в себе выход из печи перед употреблением. Соблюдайте инструкцию также по правильной плавке и эксплуатации печи и смело обращайтесь за консультацией к специалисту, который не даст вашей конструкции выйти из строя.
Печь на системе свободного движения газов по своей сути очень проста и испортить ее сложно. Выполненный по индивидуальному проекту, он превратится в любую интерьерную и строительную конструкцию. По этому принципу отапливается огромное количество русских соборов, церквей, монастырей. На сегодняшний день печи Кузнецова имеют массу поклонников, как в жилищах сельских жителей, так и в домах высокопоставленных лиц.
двухколокольная кладка своими руками схема чертежи
Печь Кузнецова устанавливается в банях, дачах, домах, используется для обогрева гаража, мастерской. Разновидности конструкций выполняются в виде русской печи, камина, открытого очага – все варианты заслуживают внимания пользователей.
Содержание
- История колпаковой печи
- Достоинства и недостатки
- Особенности конструкций Кузнецова И.В.0018
- Как сложить печь Кузнецов И.В.
- Расчет купольных отопительных приборов
- Показатели эффективности колпакового метода
- Конструкции печей для малоэтажных домов
- Схема заказа и материалы для строительства
История печи
Печь КузнецоваВ начале 60-х талантливый умелец начал искать решение, как получить большую тепловую мощность при малом количестве топлива. Спустя более полувека печи Кузнецова стали самыми эффективными. Первое сооружение было построено сразу после начала исследований. С тех пор уникальная разработка неоднократно модернизировалась как нагревательный прибор и устройство для приготовления горячей пищи.
Команда дизайнеров-единомышленников провела более полутора сотен исследований. В них приняли участие инженер И. С. Подгородников, русский профессор В. Е. Грум-Гржимайло. Разработки охватили весь модельный ряд бытовых печных устройств. В результате КПД современных печей Кузнецова достигает 80 — 94 %. Дизайн известен своими положительными характеристиками и хорошими отзывами пользователей.
Тяга в топке осуществляется за счет пустот внутриКоэффициент полезного действия превышает КПД традиционных печей, у которых он находится в пределах 70 — 85%. В конструкциях Кузнецова сажа выгорает полностью, поэтому период между двумя соседними чистками оценивается в 3-4 года.
Преимущества моделей изобретателя:
- тяга осуществляется за счет пустот внутри (шапки), а не швеллеров, поэтому кирпича уходит меньше;
- печи работают на любом топливе, не только на дровах;
- использование короткого дымового канала также позволяет сэкономить на обустройстве;
- происходит равномерный теплообмен в течение суток;
- есть возможность обогрева нескольких уровней дома от одного прибора;
- В конструкцию заведены контуры ГВС и пароводяного отопления, она совмещена с варочной поверхностью, лежанкой, духовкой, камином.
Выполняется сложная кладка, которую необходимо полностью освоить перед началом строительства. Печи этой категории имеют значительный вес, массивны, поэтому необходим прочный фундамент.
Особенности конструкций Кузнецов И.В.
Работа основана на эффекте естественного движения газов. Название колоколов они получили из-за больших пустот внутри в виде перевернутых колоколов. Полости располагаются вертикально, горизонтально или одна над другой.
Нагретый дым поднимается вверх, задерживается в куполе и после постепенного остывания опускается. Вся тепловая энергия передается кирпичной кладке, так как время контакта увеличивается за счет удержания горячего воздуха. Стенки вытяжки прогреваются равномерно, под ними располагается один или несколько источников тепла. Ограниченная полость создает эффект «вида».
Конструктор в процессе экспериментальных исследований усовершенствовал топку печи, модернизировал процесс теплоснабжения, изменил тип оборудования. В результате устройство было усовершенствовано, печь имеет высокую надежность, качество, отличается безупречным внешним видом.
Печь с двойным колпаком
Печь с двойным колпакомЧаще встречаются модели с двумя полыми контейнерами. Внизу топки находится камера с высокой температурой для дожигания газов, которые делятся на охлажденные и горячие. Первые сбрасываются в трубу, нагретые остаются в колпаке, при этом теплообменник не охлаждается.
После растопки раскаленный дым поднимается под свод, где и остается, пока не остынет. Топливо выгорает, новые нагретые порции, поднимаясь, вытесняют уже остывшие. Охлажденная масса поступает в вертикальный канал, ведущий их к верхнему куполу. Ситуация охлаждения и вытеснения повторяется в верхней полости, но отработанный дым уже выбрасывается в дымоход.
Требуется защита от конденсата на стенках дымового канала, так как через них проходит холодный воздух, отдавший тепло кладке. Используется изоляция дымохода.
Опция отопительно-варочная
Печь отопительно-варочнаяСложные агрегаты популярны благодаря своей расширенной функциональности. Несмотря на многозадачность, такие устройства работают по принципу распределения горячего воздуха на разные потоки. В конструкции есть не только варочная поверхность, но и встроенная духовка для запекания. Варить и запекать можно через короткое время после растопки. Над нишей, где стоит варочная плита, устраивают полки для сушки.
Колпак принимает и удаляет газы со своего дна. Оставление клапана открытым не повлияет на эффективность нагрева, так как воздух долго остается в полости и выделяет энергию. Отходы после сгорания беспрепятственно вытекают из печи. Такое устройство эффективно, если для высокой трубы мало места.
Характеристики устройства
В конструкции отсутствуют узкие каналы, колпаковая печь отличается меньшим сопротивлением нагретому потоку, поэтому дымоходы делаются короче.
Причины эффективности:
- два колпака способствуют равномерному прогреву газовых и кирпичных поверхностей;
- горячий дым долго сохраняется, что дает наибольший нагрев, аккумулирует тепло;
- сбор продуктов сгорания топлива в одном месте снижает вероятность образования сажи в дымоходе.
Водяной теплообменник размещен в колпаке, поэтому производительность печи увеличивается, а КПД увеличивается. Соорудить двухколпаковую конструкцию с соблюдением всех норм не так-то просто, мастер должен соблюдать порядок печи Кузнецова и класть кирпичи строго по плану каждого ряда.
Как сложить печь Кузнецов И.В.
Фундамент печиФундамент печи лучше планировать в период проектирования дома. Размеры фундамента должны превышать размеры печи на 15 см с каждой стороны; он не связан с фундаментом жилого дома.
При размещении источника тепла вдоль стены фундамент печи удаляют от фундамента дома на 6 см, а между ними делают зазор, засыпанный песком. Бетонная конструкция изолируется от влаги грунта рулонными материалами.
Кирпич также уложен на трехслойный утеплитель с рубероидом. Продумайте расположение дымохода так, чтобы соблюдались условия безопасности внутри помещения, при проходе через потолок и при установке на крышу.
Нагрев испытывают через сутки после окончания укладки.
Расчет купольных отопительных устройств
Проектирование включает методы подбора внутренней арматуры и оборудования для получения эффективной тяги, повышения теплоотдачи без потерь. Теплопотери помещения рассчитывают по объему, затем полученное значение умножают на 21. Это средние потери на 1 куб. Мощность печи должна быть на 15% выше
Если проекты не устраивают пользователя, он может составить проект самостоятельно, взяв за основу общие правила строительства колокольных конструкций. Определяет наружные размеры отопительной конструкции, результат делит на 300. Число означает тепловую мощность, которую может отдать квадрат наружной стены печи. Получите необходимую квадратуру стен над решетками.
Показатели эффективности колпакового метода
Печь необходимо топить два раза в день.Печи необходимо топить два раза в день, чтобы создать комфортный микроклимат в помещении. Средний расход бревен на отопление 100 квадратных метров площади составляет 16 — 17 кг в сутки. Скептики утверждают, что длительное удержание дыма приводит к ослаблению тяги в дымоходе, но это не так:
- Дымовой вакуум в полости колпака показывает значение 0,18 гПа, что считается нормальным показателем по отношению к атмосферному давлению и создает условия для естественной конвекции.
- Открытая дверца нагнетательной камеры способствует герметизации воздуха, который используется для замены разреженных потоков в колпаке.
- Труба дымоотводная — это труба для выхлопных газов, благодаря регулируемой длине обеспечивает высокую скорость движения.
Колпак размещен за камерой сгорания, из-за этого нагретый дым сразу движется в него, не охлаждаясь в коротком проходе.
Печные конструкции для малоэтажного строительства
Печи-камины применяются для повышения температуры в помещении и как декоративный элемент.Чаще всего для обогрева дома используют отопительные печи. Они совмещены с плитой для приготовления горячей пищи и печью для выпечки хлеба.
Существуют разновидности сауны, которые нагревают парилку, раздевалку и помывочную.
Уличные варианты выполнены в виде комплекса с мангалом, мангалом, казаном для приготовления пищи на открытом пространстве.
Помещения представлены печами-каминами и отдельными открытыми очагами. Они используются для повышения температуры в помещении и в качестве декоративного элемента.
Заказать схему и материалы для строительства
Заказать печь КузнецоваИспользуются огнеупорные шамотные кирпичи, которые укладываются на глиняный раствор. Не рекомендуется использовать обычную цементно-песчаную смесь. Нельзя брать силикатный кирпич для кладки.
На первый ряд устанавливают уголки, а со второго начинают делать дымовые каналы, формируют поддувал и зольник. Кирпич уложен в шахматном порядке, шов 6 мм. Установите внутренние стенки на высоту в три ряда.
Решетки укладывают с 5-го ряда, делая зазоры 7 мм до стен. Установлены печные дверцы, топка отделана шамотным кирпичом. До 16-го ряда кладку ведут аналогично предыдущей схеме, а с 17-го ряда формируют полость шапки, затем над первым обустраивают второй отсек.
С 21 ряда кладут нахлест по цоколям, делают проходы вдоль стен с двух сторон. Работы ведутся по порядковой схеме до 26 ряда, затем верх цоколя закрывается кирпичной кладкой.
Разогрев!: август 2021 г.
История, текущее состояние и потенциал
Кэролайн Соломон и Джон Акерли
Альянс за зеленое тепло
Полную копию отчета можно скачать здесь.
Для многих Россия в значительной степени остается белой областью на карте дровяного отопления, которую трудно понять или понять. Однако на самом деле Россия имеет богатую историю каменных утеплителей. Российские леса делают ее самой большой лесной территорией в мире, а во многих частях России бывают долгие и суровые зимы, что стимулирует создание эффективных и теплых дровяных печей. Россия также выделяется из-за отсутствия правил выбросов для бытовых дровяных обогревателей и большого населения, занимающегося дровяным отоплением.
Альянс за зеленое тепло считает, что распространение передовых технологий древесного отопления жизненно важно для будущего дровяного отопления по мере перехода мира к возобновляемым источникам энергии. Одним из методов достижения этой цели является понимание технологии дровяных печей в разных культурах, странах и историях.
Этот отчет призван помочь читателям понять состояние дровяного отопления в России и изучить, как сотрудничество между западными и российскими учреждениями может способствовать развитию печных технологий. Некоторые вопросы, рассмотренные в этом отчете, включают: Каково состояние печных технологий в России? Где потенциал для перехода на более чистые, более эффективные и при этом доступные по цене печи? И какие практики и технологии, используемые в России, можно было бы применить к дровяным печникам западных и других стран? Конечно, на эти вопросы невозможно ответить во всей полноте, и все детали ситуации с российскими дровяными печами невозможно представить в одном отчете. Однако в данном отчете делается попытка дать общий обзор этой темы. Будущие исследования могут дать больше информации о дровяном отоплении как в России, так и в других странах мира.
Этот отчет также не содержит рекомендаций, поскольку представляет собой лишь предварительный обзор литературы. Мы не претендуем на то, чтобы иметь опыт, чтобы полностью понять все сложности дровяного отопления жилых домов в России. Поиск наилучшего способа работы над некими стандартами сертификации выбросов в России кажется крайне важным, но наши источники говорят, что это все еще второстепенная цель по сравнению с тем, чтобы избежать массовой необеспеченности теплом среди домохозяйств с низкими доходами.
Альянс за зеленое тепло решил сделать краткий отчет о дровяном отоплении жилых домов в России по этим причинам, а также потому, что наш летний коллега Кэролайн Соломон почти свободно говорит по-русски и может проводить интервью на русском языке и читать материалы на русском языке. Однако проект оказался намного сложнее, чем мы ожидали. Мы обнаружили ошеломляющую нехватку информации о дровяном отоплении жилых домов, что привело к некоторым первоначальным общим выводам:
Дровяное отопление было заменено в российских городах, больших и малых, советской системой централизованного отопления через массивные угольные системы централизованного теплоснабжения. Это шло рука об руку с урбанизацией, направленной на превращение России в более современную, промышленно развитую страну. Древесина оставалась доминирующим топливом для отопления в большинстве сельских районов России, а также на русских дачах (загородных домах) за пределами городов, а также в частных и общественных банях.
Кирпичные печи в России по-прежнему распространены в старых сельских домах и, как правило, предпочтительнее отдельно стоящих металлических печей, но мы получили противоречивые сообщения о том, сколько новых еще строится.
Российский сектор производства стальных и чугунных печей создает широкий ассортимент нагревателей по цене, качеству и размерам для внутреннего рынка и для экспорта в бывшие советские республики и Восточную Европу. Буржуйка — это общепринятое название универсальной модели металлической печи, широко используемой в России и Средней Азии как для отопления, так и для приготовления пищи.
Насколько нам удалось обнаружить, национальных или региональных норм выбросов для дровяных печей не существует, хотя несколько печей российского производства соответствуют определенным требованиям ЕС по выбросам.
Мы нашли очень мало информации о количестве древесного дыма в жилых районах и о том, является ли древесный дым социальной или политической проблемой где-либо в России. Большинство источников игнорируют эту проблему, учитывая, что большинство пользователей дровяных печей, как правило, проживают в отдаленных / сельских районах, но говорят, что дым от угольного отопления является проблемой в некоторых городах.
Низкие темпы бытового и централизованного отопления дровами означают, что потенциал роста в обоих секторах значителен.
В этом отчете дается общий обзор дровяного отопления в России в различных его применениях (дровяные печи, каменные обогреватели, системы централизованного теплоснабжения и т. д.), но мы смогли лишь поверхностно рассмотреть вопрос, учитывая количество времени и ресурсов, которые мы смогли вложить в это. Насколько нам известно, подобного отчета или обзора еще не существует, возможно, из-за сложности поиска достоверной информации по этой теме, особенно информации на английском языке. Летний сотрудник AGH Кэролайн Соломон потратила много часов на изучение русского языка и взяла интервью у нескольких россиян в США и России для подготовки этого отчета.
Сжигание дров для обогрева уже давно стало частью культур по всему миру, и Россия не исключение. В частности, из-за его обширного северного региона, где средняя температура зимнего дня может достигать -13 ° F, древесное тепло издавна играло роль в русской истории и русской культуре.
Первые печи в русских домах делались из камня, глины или дерева и занимали видное место в доме. Старые «черные» русские печи назывались так потому, что не имели дымоходов. Это означало, что дом часто наполнялся дымом, чернея потолки и стены. Хотя это явно снижает качество воздуха, это обеспечивало поджаренный интерьер.
Достижения в области отопительных технологий в России, остальной части Азии, а затем и в Римской империи, по-видимому, были утеряны в Британии и большей части Европы в «темные века» (10-11 века) религиозных преследований и охоты на ведьм. . Та же эпоха подавляла научный прогресс, так что, согласно одной из теорий, даже римская технология обогрева пола была утеряна, но прогресс в области каменного отопления мог продолжаться в России, Китае, Корее и других странах.
Один русский источник сообщает, что в 1400-х годах крестьяне в Сибири и северных регионах использовали небольшие каменные печи без дымоходов, хотя только в 1600-х годах русские печи начали включать дымоходы, когда кирпичи стали более распространенными. Здесь можно найти одну из лучших англоязычных статей по истории отопления в разных уголках России, от купания до приготовления пищи и отопления.
Русская печь также стала в некотором роде частью русской культуры, появляясь во многих русских сказках, в которых есть печи, которые могут говорить или волшебным образом перемещать людей. Несколько историй включают в себя злую ведьму Бабу Ягу, пытающуюся приготовить детей в своей печке.
В этом разделе будут исследованы три типа печей: каменные печи, отдельно стоящие металлические печи и печи для бани. Безусловно, больше всего информации можно найти о каменных каменках, которые, по-видимому, являются наиболее распространенной формой дровяных печей в России, хотя, похоже, металлические печи и банные печи на дровах все еще используются во многих частях России.
Каменные обогреватели
Русский каменный обогреватель в его нынешнем виде появился примерно в 15 веке, когда многие источники говорят, что в Западной Европе все еще использовался открытый огонь в каминах, более чем через тысячу лет после того, как римляне использовали гипокаусты для обогрева пола. . Он используется как для приготовления пищи, так и для отопления дома в традиционных русских, украинских и белорусских хозяйствах. Как и все каменные дровяные обогреватели, российский вариант рассчитан на длительное сохранение тепла. Это достигается за счет направления дыма и горячего воздуха, образующихся при сгорании, через сложный лабиринт проходов, нагревающих кирпичи, из которых построена печь.
Строителей русских печей называют печниками. Хорошие печники всегда имели высокий статус среди населения, потому что плохо сложенная русская печь всегда очень трудно ремонтировалась, пекла неравномерно, дымила, плохо сохраняла тепло. Существует множество конструкций русской печи в зависимости от экономического положения домохозяйства, при этом появляются разные версии для элитных городских домов и зданий. Разнообразные конструкции «русских» печей можно увидеть на Pinterest и других интернет-ресурсах.
Когда в 19 веке в России появился дешевый кирпич, традиционная «белая» русская печь стала более распространенной. Эта конструкция включала кирпичную трубу для выхода дыма через крышу.
Эти каменные печи, как правило, представляют собой большие обогреватели, занимающие всю стену или угол комнаты. Для русских крестьян они часто служили печами для обогрева и приготовления пищи, а во многих случаях даже предоставляли места для сна, купания или стирки.
Подобные кровати-печки существовали во многих других культурах, включая северный Китай и несколько европейских стран. Кан, или ондол, кровать с подогревом, которая ассоциируется с современным Китаем и Кореей, имеет дымоход и представляет собой тип каменной печи, и явно существовала с 2000 г. до н.э., но один источник говорит, что 5000 г. до н.э. В Грузинской ССР при раскопках был обнаружен замковый комплекс с хорошо сохранившимся гипокаустом (пол с печным отоплением), построенный между 200–400 гг. до н.э.
Российские новаторы также внесли свой вклад в новаторство каменной печи в ХХ веке. В 1920-х годах известный конструктор печей Грумм-Гржимайло работал в Институте «Сталь-Проект» в Москве и был назначен проектировщиком металлических печей, но большую часть свободного времени тратил на усовершенствование более популярной каменной печи. Работая с другим русским печником, Леосивом Самоеловичем Подгоридниковым, они внесли много усовершенствований, устранив многие недостатки каменной каменки, но основной формой их усилий осталась одноколпаковая каменка. В 1927 февраля в Советском Союзе прошел всероссийский конкурс на более совершенную русскую печь. Призы получили В.Е. Грумм-Гржимайло, Н.С. Подгородникова и Всесоюзного теплотехнического института.
Подгоридников остался в «Сталь-проекте» после смерти Грумм-Гржимайло и продолжил работу над народным утеплителем. На своей даче он построил много экспериментальных обогревателей, некоторые в доме и сарае, а многие на открытом воздухе. Результатом его исчерпывающего исследования было его убеждение, что эффективный нагреватель должен быть двойным, а не одинарным колпаком. С тех пор это считается революционным моментом в конструкции обогревателя.
В 1955 г. в Семипалатинске традиционные обогреватели во всех общественных зданиях, таких как школы, больницы и т. д., были заменены обогревателями с двойным колпаком. Результатом стала огромная экономия топлива по всему муниципалитету. Это неоднократно пытались сделать другие, но безуспешно, и только применение теории движения свободного газа Грумма-Гржимайло решило проблему. Одной из главных задач изобретателя было усовершенствование традиционной русской печи, которую можно было найти почти в каждом доме.
Несмотря на это поразительное нововведение в каменных обогревателях, в советское время они начали отходить на второй план и заменяться другими системами отопления. Канадский каменщик Маркус Флинн вспоминает, что «25 лет назад в Минске он встретил печника, родившегося в Казахстане. Он научился строить печи у своего отца, который тоже был родом из Минска. Он рассказал [Маркусу], что в период восстановления после войны некоторые печники были вынуждены переехать из Западной России, где они были многочисленны, в южные и восточные окраины империи, чтобы внедрить печное дело в районы, где никогда не было печников. традиция отопления каменными печами. Идея этого заключалась, видимо, в том, чтобы дрова можно было использовать для отопления и приготовления пищи в этих районах, сохраняя природный газ и нефть для промышленной и военной реконструкции».
Маркус также сообщил, что «после насильственной коллективизации сельского хозяйства печники были одной из немногих профессий, которыми разрешили заниматься частным лицам. Печники принадлежали бы к сельскохозяйственному или промышленному коллективу, но не ходили бы туда работать. Вместо этого они строили печи самостоятельно в районах, где жили. Сталин мог убить миллионы несговорчивых фермеров, но он знал, что печников так мало, и они так непослушны, что навязывать им коллективизацию было бы ошибкой».
Массивные каменные обогреватели начали исчезать во время советской революции, когда начали строить системы централизованного теплоснабжения. Как и в Западной Европе, каменные и изразцовые печи были снесены и уничтожены в массовом порядке, когда ископаемое топливо стало дешевым, а их потенциал для обогрева земного шара не был известен.
Для тех, кто все еще хотел использовать обогреватели в домах, более популярными стали печи меньшего размера. Александра Гузева пишет: «С середины 19 века массивные русские печи стали уступать место компактным голландским кирпичным печам. Последний не только занимал меньше места, но и имел гораздо более простую конструкцию. На них нельзя было лежать, но у них была сверху небольшая площадка для приготовления пищи, наподобие плиты. В наши дни традиционная русская печь стала редкостью и встречается только в музеях. Принимая во внимание, что его более мелкая и простая голландская разновидность до сих пор используется в деревнях».
Правда, каменные печи немного отошли на второй план, но небольшая, более обеспеченная демографическая группа в России теперь импортирует в Россию более дорогие дровяные печи или каменные обогреватели. Примеры включают финскую компанию Tulikivi или Kuznetsov Stove, которая делает упор на более дорогие каменные обогреватели с целью максимально эффективного горения.
Однако другие сообщают, что огромные традиционные русские печи все еще распространены в сельской местности России. Алекс Чернов, один из самых известных строителей каменных печей в Северной Америке, который также родился и вырос в России, сообщил, что «подавляющее большинство всех домов за пределами крупных городов на самом деле отапливаются преимущественно каменными каменками, а не металлическими печами. . Кирпичные печи часто изготавливаются дешево из местных, часто переработанных материалов местными мастерами и обеспечивают гораздо лучшую среду в домах, не требуя при этом транспортировки изготовленных печей и системы распределения для их продажи… Я бы сказал, что более 90% сельского населения отапливаются печами и каменными обогревателями, а около 70% используют дрова из-за их распространенности на большей части страны.
«В некоторых районах, где дров мало, используются другие виды топлива. Например, моя семья в Украине использовала в основном уголь, а дрова использовали только для разжигания огня. В имеющемся у меня учебнике по русскому печному делу указано 6 типов топок для каменных печей на следующих видах топлива: дрова, уголь, торф, навоз, семена и скорлупа семян (например, скорлупа семечек) и трава». Таким образом, по его оценкам, существуют миллионы каменных обогревателей. «Я сомневаюсь, что тенденция предпочтения каменных печей перед металлическими скоро изменится», — говорит он.
В соседней Белоруссии, бывшей советской республике, традиция каменных обогревателей имеет некоторые региональные особенности, но все же во многом похожа на российскую. В Беларуси печи известны как печки, и по состоянию на 1995 год «почти в каждом сельском доме есть печки, но только около 40% до сих пор имеют и используют их». Вариант печки среднего размера называется Грубкой, это также одностенные каменные каменки в русском стиле. В сельской местности их обычно строили из кирпича с побеленной лепниной. В городах многие были построены из настоящей плитки для печей, в отличие от современных печек, которые отделаны обычной плиткой для ванных комнат.
По словам Алекса Чернова, «в России есть много старых проверенных конструкций, многократно построенных печниками, но есть и десятки индивидуальных разработчиков, которые своей свободомыслием резко расширили ассортимент. Существовали и целые научные организации при правительстве в советское время, которые разрабатывали и апробировали проекты, которые рекомендовались для строительства по всей стране. Дизайны были опубликованы и распространены. Существовали государственные техникумы, готовившие профессиональных печников. У меня до сих пор хранится одна из книг, напечатанных для таких школ. Это была индустрия, и она остается». Во время холодной войны «железный занавес» заморозил обмен идеями и технологиями, и даже специалисты по каменной кладке до сих пор не знают, сколько инновационных конструкций кладочной теплотехники может существовать в России.
Хотя реальные цифры, возможно, никогда не будут известны, поразительное свидетельство долговечности русских печей можно найти в заброшенных каменных каменках, разбросанных вокруг того, что выглядит как чистое поле в Волосовском районе под Санкт-Петербургом. Кирпичные печи — это все, что осталось от домов поселка Большое Заречье, или «Большой Район», города, сожженного дотла нацистами в 1943 году во время Великой Отечественной войны.
“ Печь, которая помнит руку хозяйки. Печь, из которой брали хлеб. Печка, где они грелись. Печка, на которой спали… Печка, стоящая без дома на ветру и дожде, нелепа, как нелепа война. Само слово «печь» ассоциируется с войной, а тем более с Дахау или Освенцимом. Но и здесь был не меньший ужас».
— об «одиноких печах» Волосовского района
Еще один передвижной комплекс старых каменных печей в заброшенных домах можно найти здесь, в разоренной во время ВОВ Калужской области.
Несмотря на большую тенденцию ухода каменных обогревателей на задний план в России, в некоторых регионах они немного возрождаются. По словам одного русского эксперта, с которым мы связались, «был период, когда печное отопление считалось пережитком прошлого, а работы и исследования по дровяному отоплению государством были остановлены. Сейчас дровяное отопление используется как в небольших городах, так и в сельских поселениях, где оно очень эффективно. Дровяное отопление широко применяется на дачах, в сельской местности, в рыбацких и охотничьих домиках, в частных и общественных банях». Кирпичные обогреватели, неотъемлемая часть русских крестьянских домов, определенно еще не умерли, а живут немного по-другому.
Металлические печи
«Буржуйка» — это общее название, обычно используемое в России для описания металлической печи. Это слово на самом деле означает «принадлежащий богатому капиталисту», вероятно, имея первоначальный оттенок, что его могли себе позволить только люди с чрезмерными финансовыми возможностями, что демонстрирует, насколько экстравагантными были металлические печи в первые годы их использования в России. Буржуйка — это сравнительно компактная печь, которая выпускалась в массовом промышленном производстве в советское время, начиная с 19 века.30 и до 1960-х гг. Буржуйка также существовала в подобных формах на протяжении нескольких столетий во многих других странах, от Монголии до Пакистана и Польши.
Существует множество упоминаний о буржуйке во время Второй мировой войны, когда русские полагались на нее для выживания, сжигая книги и мебель, чтобы согреться, когда системы центрального отопления вышли из строя. Дровяная печь Буржуйка также породила множество самодельных вариаций и, как и большинство изобретений, постоянно развивается. После войны буржуйку использовали на дачах для приготовления пищи и обогрева, а сегодня ее можно купить по всей России и в Интернете. Это также очень распространено в бывших советских странах, таких как Украина и Кыргызская Республика, а также в странах Восточной Европы, таких как Словакия.
Российские производители металлических печей сейчас очень активны, как в России, так и за рубежом. Производство дровяных печей, по-видимому, по-прежнему производится в основном в базовых конструкциях, удовлетворяя спрос на недорогие дровяные обогреватели. Многие состоятельные россияне покупают печи западноевропейского производства. Эта страница, на которой представлены печи российского производства на экспорт, дает хороший обзор российского рынка. Доминирующей компанией, производящей более дорогие печи, являются «Термофор», основанная в 2003 году в г. Новосибирске, и «Теплодар». Как сообщает сайт «Теплодар», «соотношение цены и качества продукции завода «Теплодар» делает ее популярной на рынке России, а также в Белоруссии, Украине, Казахстане и Киргизии. К Вашим услугам на территории России, Сербии и Украины более 50 авторизованных сервисных центров для качественного монтажа и обслуживания нашего оборудования.»
Как и в США или любой другой стране, трудно узнать, какой процент печей, сделанных в России, продается в России. Очевидно, что существует большой экспортный рынок, преимущественно в страны Восточной Европы и бывшие советские республики. И, насколько нам известно, до сих пор нет печей российского производства, сертифицированных по каким-либо североамериканским или западноевропейским нормам выбросов, что является серьезным препятствием для выхода на эти рынки.
Как и большинство производителей дровяных печей в США, почти все российские производители предлагают различные типы печей, и практически все они производят печи для бани. Некоторые обслуживают более низкие рынки, а некоторые также производят котлы и печи. Многие производители печей базируются в Новосибирске на юго-западе Сибири, который является третьим по величине городом России после Москвы и Санкт-Петербурга. Это большинство ведущих брендов с их базовым местоположением в скобках (если эту информацию можно найти):
Termokraft: www.tromokraft.ru (Novosibirsk)
Teplodar: Www.teplodar.ru (novosibirsk)
ospibirmsk)
oshak-hathermorsk)
. .fis.ru (Москва)
Везувий: www.vezuviy.su (Алексин)
Термофор: www.termofor.com (Новосибирск)
Больше фотографий печей со всего мира Альянс за зеленое тепло собрал фоторепортаж о типичных печах со всего мира, в котором представлены многие из бывших советских республик и Восточной Европы, демонстрирующий распространенность и разнообразие старых металлических печей.
Печи для сауны
Русская традиция саун или «бань» является древней и наиболее тесно связана со шведской традицией сауны. Мы нашли гораздо больше информации о дровяных саунах, чем о бытовом дровяном отоплении, в значительной степени из-за интереса к ним туристов и связи с культурой саун в западных странах. Традиционно все русские бани топились дровами, и большинство из них за пределами больших городов продолжают топиться. По одному свидетельству: «Мы топим натуральными дровами — в отличие от многих других недорогих современных бань в Подмосковье, где установлены искусственные обогреватели. Городские бани, сауны, которыми изобилуют Щелково, Фрязино, Черноголовка, Балашиха, Ивантеевка, Королев, Мытищи, Красноармейск и другие города Подмосковья, не могут похвастаться подобными [банями на дровах]. В городах чаще всего нет возможности установить специальную дровяную печь».
Банные печи производятся и экспортируются из России многими производителями — практически все российские производители печей продают банные печи из-за их популярности. Одной из основных причин такого большого экспортного рынка является тот факт, что печи для саун не имеют требований к выбросам в Северной Америке и, возможно, во многих других регионах мира, где нормы выбросов касаются главным образом бытовых дровяных печей. Русские банные печи часто экспортируются в страны, где их отдельно стоящих металлических печей нет.
Использование дровяных печей в России. Резюме
Подводя итог вышеизложенному, можно сказать, что дровяные печи в российских домах, как правило, многофункциональны, используются не только для отопления помещений, но и для приготовления пищи, подогрева воды и бани. сауны. Большая кирпичная печь все еще существует в некоторых районах, хотя в последние годы также приобрели популярность более современные отдельно стоящие дровяные печи и печи на пеллетах. Однако в целом дровяное отопление считается устаревшим и несколько отсталым. Большинство россиян предпочитают отапливать более современными способами, поэтому дровяные и пеллетные печи в основном предназначены только для тех, у кого нет другого выбора, в том числе для жителей сельской местности или бедных районов. Однако дровяное отопление для саун более приемлемо.
Нормы выбросов часто являются движущей силой даже основных технологических достижений, ведущих к более безопасным и эффективным бытовым печам. Однако, в отличие от Северной Америки и большинства западноевропейских стран, в России нет национального процесса сертификации выбросов для дровяных печей, и мы не смогли найти свидетельств зарождающихся правил в каком-либо местном или региональном административном округе. Требования строительных норм и правил ссылаются на зазоры, хотя и нечетко, из тех, которые мы рассмотрели, а протоколы пожарной безопасности также относятся к дровяным печам. В России есть стандарты для строительства твердотопливных обогревателей, связанных с конструкцией и материалами. В частности, этот стандарт «распространяется на твердотопливные комнатные обогреватели (далее — обогреватели) и определяет требования к конструкции и эксплуатации, требования безопасности, методы испытаний, требования к маркировке, а также требования к испытательному топливу для испытаний отопительных приборов. Отопительные приборы предназначены для непосредственного обогрева помещения, в котором они установлены».
В 2015 году принят стандарт, который «распространяется на пеллетные горелки с максимальной тепловой мощностью до 100 кВт, предназначенные для установки на соответствующие водогрейные котлы и на использование высококачественных пеллет. Стандарт содержит требования и методы испытаний на безопасность, качество сгорания, производительность и техническое обслуживание пеллетных горелок и распространяется на все компоненты внешнего оборудования, влияющие на системы безопасности». Мы ожидаем, что эти стандарты могут включать или ссылаться на типы списков безопасности, такие как UL, которые существуют в Соединенных Штатах.
Один из российских конструкторов каменных печей Игорь Кузнецов, председатель правления НПО «Развитие системы печей Кузнецова», придумал новый процесс сжигания топлива, который, как утверждается, превышает минимальные стандарты выбросов EPA для дровяных печей.
Огромная территория России содержит более 20% мировых лесов, или примерно 763,5 млн гектаров: это даже больше, чем тропические леса Амазонки. Следовательно, леса как ресурс издавна использовались русскими не только в качестве топлива, но и для пиломатериалов, сельского хозяйства, охоты и собирательства. В частности, что касается сжигания древесины для обогрева, обширные леса Северной России означали дешевые дрова. Еще во второй половине 19 в.По словам Микаэла Логинова, в 20-м веке, когда и в Москве, и в Санкт-Петербурге проживало более миллиона человек, благодаря железным дорогам цена на дрова была еще относительно низкой. В 1960-е годы природный газ из Сибири стал вытеснять другие виды топлива в тепловых электростанциях европейской части России, а проблема теплопотерь на большие расстояния в районных сетях оставалась в стороне. В следующих подразделах перечислены два основных вида использования древесины и биомассы в двух областях применения, не связанных с дровяными печами: системы централизованного теплоснабжения и производство электроэнергии.
Биомасса в системах централизованного теплоснабжения
Системы централизованного теплоснабжения, построенные в советский период, и сегодня остаются отличительной чертой теплоснабжения в России. В этой системе целые города или их части отапливаются одной электростанцией, производящей тепло, которое затем передается в здания в виде горячей воды или пара. Центральное отопление контролируется региональным правительством, которое, как правило, включает тепло в период с октября по май, хотя оно зависит от среднесуточной температуры и может варьироваться в зависимости от региона и года. Эта система, как правило, очень эффективна (хотя в последние годы многие старые системы отопления вышли из строя) и сохраняет тепло в квартирах и домах. Например, в некоторых частях Сибири зимой на улице может быть -40 градусов по Фаренгейту, но система централизованного теплоснабжения может поддерживать внутреннюю температуру до 82,4 градусов по Фаренгейту.
Системы централизованного теплоснабжения во многих городах России подвержены поломкам из-за своего возраста и отсутствия необходимого ремонта. Именно тогда для многих семей хорошей альтернативой могут стать дровяные печи. Однако следует отметить, что дровяная печь не работает, когда система централизованного теплоснабжения находится в рабочем состоянии — как отмечается в одной статье из Open Democracy, россияне не могут отказаться от системы централизованного теплоснабжения. — если они используют другой источник топлива, им все равно придется платить за отопление.
В отличие от большей части Западной Европы, биомасса не является распространенным источником тепла в российских системах централизованного теплоснабжения. Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) сообщило, что в 2010 году в России было произведено 0,63 эксаджоуля биомассы (древесины) для отопления как в системах централизованного теплоснабжения, так и в отдельных зданиях, или 5,9 x 1014 БТЕ. Для сравнения, сжигание древесины для обогрева составляет около одной десятой доли угля, сжигаемого для обогрева.
В то время как в России может не быть общенационального стимула для централизованного теплоснабжения на биомассе, несколько небольших регионов выразили заинтересованность в переключении своего источника топлива для централизованного теплоснабжения на древесное тепло. Архангельская область, которая может похвастаться богатыми лесными ресурсами, уже использует древесину и отходы животноводства для своих систем централизованного теплоснабжения. Другие регионы также начинают реализовывать потенциал, но переход на биомассу все еще идет медленно.
Согласно исследованию Университета Хельсинки, «доля возобновляемых источников энергии (в основном биомассы) в теплоснабжении была минимальной… но их потенциал значителен». И, согласно отчету IRENA, «с точки зрения бизнеса ТЭЦ на твердой биомассе [комбинированное производство тепла и электроэнергии] предлагает самую низкую стоимость замещения централизованного теплоснабжения по сравнению с использованием дорогого дизельного топлива в Сибири». И хотя перевод системы централизованного теплоснабжения с ископаемого топлива на биомассу действительно может быть дорогим и сложным, Федеральный арбитражный суд Северо-Западного округа признал эти затраты «экономически обоснованными».
Учитывая огромные ресурсы биомассы в России и ее потенциал в качестве источника тепла, может показаться странным, что биомасса в большей степени не интегрирована в системы отопления в России. Однако существует множество препятствий, особенно в обществе, которое не активно продвигает возобновляемые источники энергии. В отчете нью-йоркского Фонда защиты окружающей среды (EDF) за 2008 год рассматривался один регион, который, как и большинство других, интенсивно использует уголь для производства тепла. Условия могли измениться, но в 2008 году заключили:
Проекты сталкиваются со слишком большой неопределенностью, поскольку будущий рост цен на биомассу может привести к увеличению стоимости проекта.
Предварительные расчеты показывают, что без определенной денежной отдачи от сокращения выбросов углерода проекты вряд ли будут финансово жизнеспособными. Следовательно, необходимы механизмы для реализации этих углеродных сбережений в денежном выражении. Одна из трудностей заключается в том, что эти механизмы связаны с высокими транзакционными издержками, которые могут быть возмещены только в том случае, если проект достаточно велик. Следовательно, эти риски необходимо хорошо понимать и объяснять любым потенциальным инвесторам.
Общая политическая атмосфера в России склонна не воспринимать возобновляемые источники энергии из-за огромной экономической выгоды, которую страна получает от экспорта ископаемого топлива, и ее зависимости от самого ископаемого топлива. Повсеместный структурированный переход на возобновляемое тепло также будет медленным из-за затрат на замену крупных централизованных электростанций. Согласно отчету Хельсинкского университета, школы, больницы, жилые районы и фабрики подключены к этим районным системам, что делает переход на новый источник тепла дорогостоящей задачей, которая выполняется нечасто. Тем не менее, большинство тепловых электростанций советской эпохи в любом случае должны быть заменены или просрочены, поэтому вполне возможно, что это может предоставить возможность для перехода на возобновляемые источники энергии.
Как и во многих других странах, возобновляемые источники энергии не получают таких льгот и субсидий, как ископаемые виды топлива в России. Один эксперт, цитируемый в отчете Хельсинкского университета, указал, насколько дороже транспортировать древесные гранулы, чем транспортировать уголь, отметив, что часто дешевле перевезти уголь на 5000 км, чем пеллеты на 500 км.
Несмотря на проблемы, связанные с использованием биомассы в централизованном теплоснабжении, очевидно, что в ряде российских городов и регионов существует стремление к использованию возобновляемых источников тепла, и переход на тепло из биомассы может произойти вскоре после замены большего количества систем отопления.
Биомасса для производства электроэнергии
Бескрайние леса России могут соперничать, пожалуй, только с огромными запасами ископаемого топлива – с огромными запасами нефти и природного газа в России (в настоящее время оцениваемые в 17,8 млрд тонн и 48,8 трлн м3 соответственно) индустрия возобновляемых источников энергии малюсенький по сравнению. По состоянию на 2015 год только 6 из 156 станций возобновляемой энергии по всей стране использовали биомассу; по состоянию на 2019 год только около 3% от общего спроса на первичную энергию в России приходится на возобновляемые источники энергии.
*данные из World Energy Outlook 2020
Седьмое национальное сообщение Российской Федерации к Рамочной конвенции ООН об изменении климата (2017 г.) показывает, что в последние годы доля заготовленной древесины, используемой в качестве топлива, несколько снизилась и остановился на отметке 14,9 млн куб.
Таблица 1: Расчетное использование лесных угодий и производство определенных видов продукции по видам деятельности
| 2010 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 |
Calculated use of timberland (%) | 27.4 | 27,8 | 29,2 | 29,3 | — |
. 0003 | 72.4 | 72.3 | 73.9 | 77.0 | 82.3 |
Hardwood logs (deciduous (1 mil. m3) | 20.6 | 22,5 | 24,5 | 25,8 | 28,8 |
Wood для топлива.0513 | 15.1 | 14.9 | 14.9 | 14.9 | |
Untreated wood (i.e. poles and stakes) (1 mil. m3) | 8.4 | 10.0 | 10,2 | 9,1 | 10,5 |
Данные из Седьмого национального сообщения Российской Федерации об изменении климата
В последние годы индустрия древесных пеллет в России процветала: по данным WhatWood, единственной российской консалтинговой компании, специализирующейся на анализе лесной отрасли, в 2020 году в России было произведено 3,0 млн тонн древесных пеллет. Кроме того, ожидается, что использование древесной биомассы для производства энергии вырастет с 32 млн м3 до 75 млн м3 в период с 2010 по 2030 год. Таким образом, Россия войдет в пятерку крупнейших производителей древесных гранул в мире. Внутреннее потребление древесных гранул, как правило, ограничивается регионами с большим количеством лесов, регионами, не имеющими значительных запасов ископаемого топлива, или регионами, нуждающимися в сезонных поставках древесины.
Что касается пеллет, которые остаются в России, то российское правительство уделяет им мало внимания или поддержки, поскольку оно в основном занимается разработкой ископаемых видов топлива.
Большая часть производимых в России древесных гранул в конечном итоге идет крупным энергетическим компаниям для производства электроэнергии. Неясно, сколько именно это остается для использования древесных гранул в бытовом отоплении, хотя в последние годы активизировался перевод старых систем централизованного теплоснабжения с ископаемого топлива на котлы, работающие на биомассе.
Страны с наибольшей долей населения, использующего древесину для отопления, — это Китай, Монголия, Россия и другие бывшие советские республики. Стандартизированную статистику получить сложно, так как домохозяйства в Азии часто сжигают уголь, навоз животных, пожнивные остатки и другие виды биомассы, а печи часто используются как для обогрева, так и для приготовления пищи. Эта карта (на фото) взята из одного из лучших отчетов о дровяном отоплении в мире Рикардо Карвальо, португальского ученого, переехавшего в Скандинавию. отопления, но обеспечивает отличное обсуждение вопросов, связанных с поиском основных статистических данных и изучением уровня технологии тепловых печей во многих странах.
В приведенной ниже таблице дается некоторое представление об энергетическом ландшафте жилых домов в России по сравнению с США. Мы не смогли найти статистику, подобную предоставленной переписью населения США или EIA, о количестве и проценте домов, использующих древесину в качестве основного или вторичного источника тепла.
Данные Nation Master
В России дровяные печи играли более важную роль в культуре и истории, хотя в настоящее время они несколько отошли на второй план, используются в основном в сельской местности, в бедных районах и не для жилых помещений. тепло (например, банные печи). Рынок дровяных печей в России определенно существует, и ряд производителей предлагает печи, начиная от банных печей, отдельно стоящих печей-буржуек и каменных печей. Некоторые производители высокого класса также начали выходить на сцену, хотя большая часть рынка требует недорогих печей. Наконец, растет потенциал систем отопления на биомассе, что может привести к увеличению числа систем централизованного теплоснабжения на биомассе в ближайшие годы, а древесина остается важным источником топлива для производства электроэнергии.
Все это исследование можно обобщить в шести основных выводах, которые мы сделали в ходе этого отчета:
Дровяное отопление было заменено в российских городах, больших и малых, советской системой централизованного отопления за счет массивного угля. системы централизованного теплоснабжения. Это шло рука об руку с урбанизацией, направленной на превращение России в более современную, промышленно развитую страну. Древесина оставалась доминирующим топливом для отопления в большинстве сельских районов России, а также на русских дачах (загородных домах) за пределами городов, а также в частных и общественных банях.
Каменные обогреватели в России по-прежнему распространены в старых сельских домах и, как правило, предпочтительнее отдельно стоящих металлических печей, но мы получили противоречивые сообщения о том, сколько новых все еще строится.
Российский сектор производства стальных и чугунных печей создает широкий ассортимент нагревателей по цене, качеству и размерам для внутреннего рынка и для экспорта в бывшие советские республики и Восточную Европу. Буржуйка — это общепринятое название универсальной модели металлической печи, широко используемой в России и Средней Азии как для отопления, так и для приготовления пищи.
Насколько нам удалось обнаружить, национальных или региональных норм выбросов для дровяных печей не существует, хотя несколько котлов российского производства, похоже, соответствуют определенным требованиям ЕС по выбросам.
Мы нашли очень мало информации о количестве древесного дыма в жилых районах и о том, является ли древесный дым социальной или политической проблемой где-либо в России. Большинство источников игнорируют эту проблему, учитывая, что большинство пользователей дровяных печей, как правило, проживают в отдаленных / сельских районах, но говорят, что дым от угольного отопления является проблемой в некоторых городах.
Низкие темпы бытового и централизованного отопления дровами означают, что потенциал роста в обоих секторах значителен.
Эти выводы носят предварительный характер и отражают только ту информацию, которая была доступна в виде русско- и англоязычных интернет-источников и интервью людей, знакомых с ситуацией с русской печкой. Дальнейшие исследования, посвященные тому, как дровяные печи используются в различных частях мира, могут еще больше пролить свет на сходства и различия в глобальном сообществе дровяных печей, а также предоставить заинтересованным сторонам контекст, идеи и лучшее понимание того, как вырабатывается тепло во всех уголках мира. .
* Основной автор, Кэролайн Соломон, является сотрудником Alliance for Green Heat. Джон Акерли является его президентом. Большое спасибо ассоциации Masonry Heater Association за их помощь и опыт.
История: Набросок того, как, вероятно, выглядела самая старая глинобитная печь.
Каменные печи: Традиционная русская печь в русском доме.
Кладочные печи: «Одинокие печи» д.