Конструктивні особливості та принципова схема роботи печі бубафоня

Свою назву піч бубафоня отримала від свого творця – умільця, який живе на Колимі, Афанасія Бубякина. Він в інтернеті реєструється в різних сервісах і порталах під ніком bubafonja. Не можна сказати, що своє дітище він винайшов сам. За основу печі була взята вже діюча конструкція, яка носить назву Стропува. Це агрегати, які випускає литовський виробник. Просто Бубякин допрацював конструкцію, підвищив її ККД і досяг максимального горіння палива.

Що найдивніше, креслення умілець виставив у вільному доступі, якими не забарилися скористатися всі домашні майстри. При цьому конструкція виявилася дуже простою з мінімальною кількістю елементів. Виготовити її можна за один день, якщо володіти навичками роботи зварювальним апаратом. При цьому високої кваліфікації тут не треба. Але найдивніше те, що пічка бубафоня може працювати на будь-якому твердому паливі: тирса, дрова, гілки, ялинові чи соснові шишки, вугілля (антрацит).

В усьому хороша піч Афанасія Бубякина, але є у неї один недолік, який позбавляє можливості встановити її в систему водяного опалення. Тобто, вона для цих цілей не призначена. Як окремий опалювальний агрегат, вона працює чудово, навіть можна з'єднати її з ГВП. Але з опаленням не виходить. Якщо підключити її до опалювальної системи будинку, котел бубафоня починає себе проявляти, показуючи все негативне. А саме:

• Збільшується витрата палива, знижуючи ККД до 60%.
• На стінках топки і димаря осідає сажа, яка інтенсивно зростає.
• Одного завантаження вистачає на 12 годин. Такий же котел від Стропува вимагає палива через кожні 30 годин.
• У сильні морози в димоході утворюється конденсат, який відразу замерзає, звужуючи переріз димохідної труби.
• Рідко, але трапляється, процес зворотного горіння. Це коли повітря в топку подається не з піддувала, а з димоходу.
• Дуже складно регулювати температуру нагрівання води в системі опалення. Котел працює стрибкоподібно, досягаючи максимальних температур до +97°, що загрожує великими неприємностями.

Але необхідно відзначити, що конструкція печі Стропува дуже складна. У ній велика кількість різних елементів, які впливають на якість роботи приладу. Майстер з Колими просто спростив її, зробивши ефективним сам процес згоряння палива. А цей процес складається з двох етапів: піроліз, тобто, тління палива при невеликій кількості кисню, і допалювання газогорючей суміші, в яку входять кисень, піролізні і димові гази.

Конструктивні особливості бубафони

Отже, як вже говорилося вище, зробити бубафоню своїми руками – не проблема. Головне – розібратися в її конструкції і зрозуміти принцип роботи печі. На фото нижче показана схема розташування основних елементів агрегату. Тобто, це ємність, вона ж корпус печі, в яку закладається паливо. Щоб відбувається піроліз, необхідно створити умови, при яких в зону горіння буде подаватися мінімальну кількість повітря. Це буде забезпечувати труба, яка буде проходити крізь верхню кришку бубафони. Кришка щільно прилягає до корпусу приладу, тут повинна забезпечуватись повна герметичність.

Щоб простір тління палива в процесі згоряння останнього не збільшувалася, що може призвести до займання тих же дров або тирси, а цього не можна допустити, необхідно встановити поверх топки якийсь вантаж, який буде опускатися по мірі згорання палива і витримувати необхідний зазор між вантажем і зоною тління. В якості такого вантажу використовується металевий блін, до якого з нижньої сторони приварені металеві профілі. Останні будуть обтяжувати вантаж і створювати той самий необхідний зазор за рахунок своїх розмірів.

Цей обважений блін з'єднані зварюванням з телескопічною трубою, по якій повинен повітря проникати в зону горіння печі. І між ними є отвір, який дозволяє повітрю проникати всередину. І останній елемент агрегату бубафоня на тирсі або дровах – це димар. Він зазвичай кріпиться до вихідного патрубку, який встановлюється збоку корпуса приладу.

Бубафоня – це піч тривалого горіння, тому в ній відбуваються відразу кілька складних теплотехнічних процесу. Але щоб їх досягти довелося знаходити певні чисто конструктивні рішення. Наприклад, процес піролізу відбувається під вантажів у вигляді млинця. При цьому піролізні і димові гази проходять в камеру над вантажем через зазор між млинцем і стінками корпусу печі бубафони. Зазор настільки малий, що дає можливість під гнітом відбуватися піролізним процесів. Тобто, сам піроліз в плані ефективності зростає, а відповідно зростає і роль допалювання над млинцем. Тому, якщо правильно зібрати агрегат точно за кресленнями Бубякина, то можна саму конструкцію зменшити майже удвічі.

Правда, слід віддати належне, що температура тління і допалювання вимагає особливого ставлення до матеріалів, з яких буде збиратися піч бубафоня своїми руками. Це насправді важлива складова, від якої залежить довгострокова експлуатації нагрівального приладу. Метал повинен бути досить товстим, щоб його не покоробило і не повело. Тому найчастіше майстри використовують для цих цілей газові балони. Виготовити піч бубафоня з газового балона своїми руками просто. Сам процес складання спрощується ще й тим, що балон вже є готовою конструкцією корпусу нагрівального агрегату з товщиною стінки 6-8 мм

Розрахунки конструктивних елементів печі

При уявній простоті печі бубафоня необхідно розуміти, що її розміри грають важливу роль. Особливу увагу треба приділяти співвідношенню її діаметра на висоті. Даний показник варіюється в межах від 3:1 до 5:1. При цьому суворо підбирається саме діаметр конструкції, він варіюється в діапазоні 600-800 мм Чому так суворо?

• Якщо вибрати корпус меншого діаметру, то всередині агрегату поступає в зону тління повітря не встигне максимально нагрітися і перемішатися з піролізного газами. Він просто вилетить в димохід, несучи за собою і позиції ККД. При цьому в камері допалювання не буде утворюватися горюча суміш, яка повинна згоріти.
• При великому діаметрі котла саме паливо, в основному, буде горіти по центру, а краї будуть згоряти повільно. Тобто, всередині зони тління утвориться яма. Вийде так, що вантаж (млинець) буде розташовуватися на краях паливної завантаження, а під ним утворюється вільний простір, який буде заповнюватися вступником повітрям. Паливо просто почне горіти, і доведеться забути про піролізі, як такому. Знову зниження ККД. Але, як показує практика, в даній ситуації найчастіше піч просто згасає.

Повертаємося до товщини стінки. Якщо виготовляється бубафоня з водяною сорочкою, то даний показник не повинен бути менше 4 мм. вся справа в тому, що через тонку металеву стінку тепло тут же перейде у воду, а от відводять гази тут же почнуть остигати. При температурі нижче 400С процес допалювання просто неможливий. Тобто, газогорючая суміш не буде згоряти, на стінках утворюється нагар, всередині димоходу конденсат. І це все є не тільки зниженням ККД, але і терміну експлуатації печі бубафоня.

Увага! Дуже товстий метал корпусу теж не є ефективним рішенням. Тому що теплова інерція (і тимчасова теж) створять умови, при яких котел може закипіти. Тому оптимально вважається, що товщина стінки приладу повинна бути в межах 6 мм. А якщо використовується для складання печі жаростійка сталь, то товщину можна знизити до 4 мм.

Котел з газового балона

Бубафоня з газового балона (креслення програми) – це найкраще рішення. По суті, це готовий корпус з днищем. Залишається тільки відрізати округлений верх, який прекрасно буде справлятися з роллю кришки.

• Перед початком різання треба відкрити вентиль балона, щоб спустити залишки газу. Фахівці взагалі радять перед будь-якими маніпуляціями з балоном промити його теплою водою. Для чого відкручується вентиль і в отвір заливається вода.
• Зрізати кришку можна болгаркою з газовим різаком. Рез здійснюється по початку заокруглення.
• Після чого лінію зрізу на корпусі і кришці треба доопрацювати болгаркою, на яку насаджується шліфувальний камінь. Чистота кромок – основна умова правильного складання бубафони.

Збірка розподільника повітря

Основний елемент розподільника повітря – блін, яка вирізається з листового заліза. Основний параметр – діаметр. По суті, це внутрішній діаметр газового балона, з якого треба відняти дві ширини зазору між млинцем і стінками корпусу печі. Є визначені суворі норми зазору. Вони відповідають співвідношенню – 0,05 D, де D – це внутрішній діаметр балона. Приміром, якщо D дорівнює 300 мм, то зазор буде дорівнює 15 мм. Тепер можна підрахувати і діаметр млинця: 300-15×2=270 мм

Тепер необхідно визначитися з розмірами ребер, які будуть обтяжувати млинець і створювати зазор між ним і паливом. Зазвичай для цього використовується співвідношення: 1:D. Але багато чого буде залежати від діаметру використовуваного газового балона. Тобто, дане співвідношення не для всіх діаметрів однакове. Наприклад, для D=600 мм, висота ребер дорівнює 60 мм. Для D=300 мм, висота буде дорівнює 40 мм.

Що стосується товщини листа, з якого буде вирізаний блін, то тут також є своє співвідношення щодо діаметра корпусу бубафони (з водяним контуром або без такого). І чим менше діаметр печі, тим товщі в ній повинен використовуватися блін. Даний розмірний показник є критичним, тобто, він повинен бути точним. Проведені розрахунки дуже складні, тому майстри користуються вже готовими співвідношеннями.

В якості ребер для розподільника повітря можна використовувати різні профілі (готові або виготовлені своїми руками). На фото нижче наведено кілька варіантів, які можна використовувати при виготовленні печі бубафони своїми руками (схеми і креслення тут не потрібні). Все досить просто. Головне – правильно за розмірами нарізати елементи, правильно укласти їх за місцем і приварити. До речі, зварювання необов'язково проводити по всіх лініях стику, можна її провести по ділянках.

Увага! На фото добре видно, що нижній кінець труби розташовується по нижньому краю ребер. Це робиться з єдиною метою, щоб входить в зону горіння повітря кілька сантиметрів пройшов по трубі, яка сама розташовується в цій зоні. Тобто, повітря просто нагрівається, перед тим як потрапити в зону тління дров або тирси.

Зверніть увагу на другу картинку, де показаний розподільник з вигнутими ребрами. Таку конструкцію встановлюють в печі з великою висотою і невеликим діаметром.

• По-перше, таким чином, збільшується шлях повітря з труби до палива.
• По-друге, відбувається завихрення, що допомагає в невеликому обсязі максимально спалювати його.

Трохи про димоході

Переріз димоходу котла бубафоня залежить від обсягу заставленого палива і від теплоємності його згоряння. Формула така:

S=1,75 x e x M, де е – це теплоємність палива, М – маса закладки. Теплоємність у кожного виду палива різна. Ось лише кілька видів.

• Дрова – 2,82 кВт/год.
• Тирса – 3,2.
• Вугілля – 4,85.
• Брикети з різних порід дерева – 3,1-3,5.
• Торф – 2,36.

Котел з водяною сорочкою

На фото нижче показаний котел бубафоня з водяною сорочкою (креслення принципової схеми). Конструкція насправді проста, до складу якої входить сама піч з подвійною стінкою, між якими знаходиться вода для нагріву. Зрозуміло, що основне значення а в даному випадку – це зазор. Нічого вважати вже не треба, тому що все відпрацьовано на практиці. Тому зазор 40-60 мм – ідеальний.

Що стосується товщини металу, що використовується для спорудження бубафони, то тут є певне співвідношення: 1 мм товщини на 1 бар тиску, створюваного водою при нагріванні. При цьому враховується, що дане співвідношення береться з розрахунку висоти котла до 2 м. За підсумками досвідчених зразків товщина стінки 2,5 мм чудово справляється з навантаженнями.

Збірка бубафони

Отже, виготовлена піч тривалого горіння своїми руками по кресленнях (або без них) готова, можна переходити до її експлуатації.

• Робиться закладка палива, що підпалюється зверху.
• Зверху встановлюється блін, до якого приварена труба для подачі повітря.
• Зверху труби і самого котла встановлюється кришка, яку скріплюють металевою стрічкою на жабі.

В принципі, все. Тепер про вимоги по установці.

• Ставити агрегат можна тільки на вогнетривке основу. Добре, якщо до печі приварити чотири ніжки.
• В системі димоходу повинен бути збірник конденсату, в який обов'язково монтується зливний вентиль.
• Стіни, у яких буде проводитися монтаж печі, повинні бути облицьовані негорючим матеріалом.

Такі печі в основному використовуються для обігріву підсобних і господарських приміщень (гараж, склад, цех, хлів і так далі). Але сьогодні, виходячи з економії палива, проводиться експлуатація бубафони в теплицях, де вони себе непогано зарекомендували. І справа не тільки в тому, що вони мають непоганий ККД і економічне спалювання палива. У них можна спалювати практично будь-який вид твердого палива. Приміром, булерьян розрахований тільки на дрова, а бубафоня може працювати і на вугіллі.

Сьогодні з приводу експлуатації і конструкції даного різновиду грубок багато питань. Наприклад, а може працювати бубафоня на відпрацювання? Відразу треба обмовитися, що це піч тривалого горіння, на твердому паливі. На відпрацюванні може працювати інший тип грубок, і також з великою економією палива і непоганим ККД. Тільки називаються вони по-іншому, і конструкція і у них теж інша.