Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615
#1607108

Печь теплоаккумулятор грунтовый, горение сверху.

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

Здравствуйте. Предлагаю рассмотреть и покритиковать еще одну идею. Печь ТА в земле.
Процесс горения организован сверху. Такой тип горения проверен, используется в котлах Стропувы.
Простоту и реальность выполнения камеры сгорания для этой печи можно проследить в теме и др.
Топка бункер печи может быть из кирпича, можно бочку стальную, даже если бочка прогорит, глина которой она обкладывается/обмазывается, под действием высокой температуры обожжется и превратится в жесткий огнеупор.
Из топки раскаленные газы по коротким радиальным трубам попадают в колпаки теплообменники. Это обычные стальные бочки б/у., которые так же обмазываются глиной. Для прочности глина армируется. В старину в таких случаях глина армировалась, шерстью, соломой, тонкими прутиками, которые впоследствии выгорали.
Колпаки-теплообменники в нижней части соединены между собой отрезками асбоцементных труб – закольцованы.
Это кольцо собирает охлажденные дымовые газы. Кольцо соединено с дымовой тубой.
Дрова загружаются в топку сверху, в объеме примерно 200кг, это примерно 500 кВт/ч в привычных единицах.
В печи могут, сжигается не только дрова, но и различные отходы.
Печь может быть заглушена, даже не догорев полностью, все тепло оставшихся углей перейдет аккумулятору. Загрузочный люк закрывается теплоизоляционной крышкой. Уборка золы происходит сверху совком/лопатой на длинной ручке, либо можно смывать золу по трубе идущей со дна топки в специальный бункер накопитель золы. Затем зола используется как удобрение. Рабочее тело тепло аккумулятора песок, или любой грунт.
В верхней части ТА в песке закладывается теплосъемная труба, кольцевая, от которой идет магистраль подачи теплого воздуха в дом. Так же закладывается теплосъемная труба для обеспечения ГВС.
Спрашивается, почему при всей своей простоте такая печь не была построена раньше.
Или скажем так, чем обосновывается возможность создания такой печи в наше время.
Причина одна, это новые теплоизоляционные материалы, а именно пенополистирол.
Только он дает возможность с минимальными потерями сохранять полученное тепло в земле. Ну а то, что жечь топливо вне жилища, само собой разумеется, это более удобно и прочее. Некоторые теххарактеристики ТА/печи.
Диаметр топки/бункера 0,8-1,2м
Высота топки/бункера 1,2-1,5м
Загрузочный объем бункера 200-300кг дров.
Общая площадь высокотемпературной теплоснимающей поверхности (топка, трубы, колпаки)- 17-20м.кв.
Вид топлива дерево, отходы, опилки, солома и пр.
Диаметр полезного объема ТА 3-4 м.
Высота полезного объема ТА 1,4-1,6м
Полезный объем ТА 15-20м.куб. грунта.
Толщина теплоизоляционного слоя ТА - 0,4м
Площадь соприкосновения ТА с внешним грунтом 50-60м.кв.
Общий объем теплоизоляции – 20-25м. куб.
Теплоемкость/энергоемкость ТА 500-800кВт/ч
Потери тепла в окружающий грунт 0,25-0,3 кВт/ч (6-7кВт/ч в сутки.)
Потери тепла воздухоподающей магистрали L-10м – 0,04кВт/ч (1кВт/ч в сутки.)
Суточные потери тепла ТА составят примерно 5% от суточного полезного расхода тепла ТА.
То есть расчетный КПД ТА составляет 95%.
Понятно, что расчеты имеют определенные допущения.
Недостатки:
Есть некоторая неопределенность с холодным пуском печи, не знаю как, но эти вопросы решаются в обычных печах когда дымовые газы опускаются ниже уровня топки.
Ощутимые трудозатраты на устройство ТА.
Стоимость теплоизоляции составит 30-50т.р., это самые крупные расходы в проекте.
Невозможность устройства ТА при высоком уровне грунтовых вод.
Возможный неравномерный прогрев ТА, связанный с асимметричным расположением дымовой трубы.

Реклама
4500 товаров со скидкой до 50%

Самые шокирующие скидки и бестселлеры декабря!
Сантехника, мебель, душ и пр. Скидки до 50%!
Выбирай на santehnika-online.ru Выбрать

Ермила Гир написал :
То есть расчетный КПД ТА составляет 95%.

на чем это основывается? 95% это же очень много....

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

ur5imw написал :
на чем это основывается? 95% это же очень много....

Это КПД именно ТА а не печи. У печи КПД обычный печной до 80% или даже меньше.
Печь она и есть печь, где ее не поставь.
КПД же ТА исходит из того, что суточное среднегодовое потребление тепла усредненного дома составляет 140-150 кВт/ч в сутки. Это теплопотери, ограждающих конструкций, вентиляция, горячее водоснабжение.
То есть КПД ТА выведен из соотношения средних суточных теплопотерь ТА, к среднесуточной полезной мощности выдаваемой ТА.
Потери в сутки 7кВт/ч
Полезная суточная мощность 150кВт/ч
Если суточная мощьность ТА будет меньше, потери также станут меньше.
Соотношение должно примерно сохраняться, естественно в определенных пределах.

Ермила Гир написал :
Несмотря на то, что всем наверное уже изрядно поднадоели мои прожекты.

Извините, но на ум сразу приходит избитая фраза: "Чем бы дитя не тешилось..."
Можно придумать массу оригинальных решений никак на связанных с жизнью. При этом всегда есть соблазн прыкрыться изречением "типа" о художнике и его обидчиках.

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

Ген написал :
При этом всегда есть соблазн прыкрыться изречением "типа" о художнике и его обидчиках.

Так и не понял, о каком «изречении» идет речь, или это так, ради красного словца?

Ген написал :
Цитата:
Сообщение от Ермила Гир
Несмотря на то, что всем наверное уже изрядно поднадоели мои прожекты.

При этом всегда есть соблазн прыкрыться изречением "типа" о художнике и его обидчиках.

Не знаю, что вам не понравилось в технической части, но в той части текста, где вы вызвались быть экспертом, разобраться вы смогли тоже скверно, усматривая обиду там, где была заложена ирония.

Ген написал :
Можно придумать массу оригинальных решений никак на связанных с жизнью.

В чем вы усматриваете разрыв с жизнью?
Или вы говорите в принципе?
Составляете, так сказать, «изречение»?

Ермила Гир написал :
40-150 кВт/ч в сутки – 6кВт/ч в час

ВЫ единицы измерения приведите в порядок.....

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

ur5imw написал :
ВЫ единицы измерения приведите в порядок.....

Поправил.
Все стараешься ближе к жизни.
Что б не имелось разрыва, так сказать, поподробней хотелось.

честное слово я не могу понять что вы считаете...

Регистрация: 06.07.2008 Новосибирск Сообщений: 1683

Ермила Гир написал :
Цитата:
Сообщение от ur5imw
ВЫ единицы измерения приведите в порядок.....

Поправил.
Все стараешься ближе к жизни.
Что б не имелось разрыва, так сказать, поподробней хотелось.
Пожаловаться на это сообщение

Не поправил ышшо! И не поправит, походу. Не тот подход.

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

ur5imw написал :
честное слово я не могу понять что вы считаете...

Вообще ничего понять не можете?
Или что-то, требует пояснения.
Может вы хотели видеть более привычные в тепловых делах кДж.
Как раз для простоты понимания они переведены кВт/часы.
Если вас интересуют более широкие данные и расчеты, они есть, но, скорее всего, внесут еще большие затруднения в понимание.
Постарался указать кратко и доступно.

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

shuninm написал :
Не поправил ышшо! И не поправит, походу. Не тот подход.

Что вообще ни в какие ворота не лезет?
Ни цепляет, ни каким боком?
Ну не знаю.
Значит все правильно придумано. Без ошибок.

Ермила Гир написал :
Постарался указать кратко и доступно

сколько вам необходимо тепла для обогрева дома обьемом..... при -10 на улице и +24 в помещении?

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

ur5imw написал :
сколько вам необходимо тепла для обогрева дома обьемом..... при -10 на улице и +24 в помещении?

Почему именно при -10 С вы хотите знать тепловой баланс.
Нам нужно более усредненное значение.
Я исходил из средней температуры во время отопительного сезона (270 дней в году) +2С.
Дом 10*10м двухэтажный.
Получил необходимую (расходуемую) мощность 38 000 кВт/ч.

Регистрация: 06.07.2008 Новосибирск Сообщений: 1683

Пишецца так- кВт*ч Мочнасть множыцца на времечко.

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

shuninm написал :
Пишецца так- кВт*ч Мочнасть множыцца на времечко.

Уже не будем все затирать.
Эта снежинка она тоже не однозначно воспринимается.
С дробью согласен, что неправильно, но такое написание довольно часто можно встретить

Ермила Гир написал :
Может вы хотели видеть более привычные в тепловых делах кДж.

сколько необходимо вам таких джоулей.... в день

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

ur5imw написал :
сколько необходимо вам таких джоулей.... в день

Вы что серьезно или издеваетесь.
Зачем вам джоули?
Умножьте кВт на 3,6 получите количество тысяч кДж.

4 раза , подобно прочитал ваше сообщение №2....а аккумулятор вам зачем. ?

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

ur5imw написал :
4 раза , подобно прочитал ваше сообщение №2....а аккумулятор вам зачем. ?

Теплоаккумулятор позволяет:
Сохранять 3-5 дневный запас тепла.
Минимизировать потери тепла печью в грунт.
Вместо 6-10 протопок обычной печи обходится всего одной протопкой.

Или вы предлагаете упростить и удешевить конструкцию, оставив только одну печь?

Ермила Гир написал :
вы предлагаете упростить и удешевить конструкцию, оставив только одну печь?

достоинство этой печи как раз и заключается в том что она дает тепла , ровно столько ,сколько необходимо.... но вам необходим гораздо большей мощности что бы обогреть ваш дом... для обогрева комнаты 4х5х3, необходимо 56,7 квт часов за сутки..... изходя что на m[sup]3[/sup] необходимо примерно 40 ватт мощности...

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

ur5imw написал :
для обогрева комнаты 4х5х3, необходимо 56,7 квт часов за сутки..... изходя что на m3 необходимо примерно 40 ватт мощности...

Так однозначно трактовать расход тепла не стоит. Если ваши данные привести к площади дома 150кв.м. за отопительный сезон 270дн. получим расход тепловой мощности 115 000 кВт/ч (в рублях по электроэн. тарифу это составит 115000*2,2=253000р.) это явно много.
По моим расчетам это 38 000 кВт/ч.(в рублях это составит 83600р) Такая разница слишком велика.
Многое зависит от разницы наружной и внутренней температуры и от теплового сопротивления стен.
Мои расчеты опираются на среднегодовые значения Т и нормативы по теплопотерям.
Теперь о печи. Может быть, неясно понимается, что данная печь вынесена за пределы дома?
Поэтому вы спрашиваете, зачем нужен теплоаккумулятор?
За пределы дома печь вынесена по причинам:
1.Гигиеничность и чистота помещений.
2.Удобство эксплуатации, топки, обслуживания.
3.Удобство и свобода при строительстве печи ТА
4.Пожаробезопасность.
5.Невозможность отравления угарными газами.

Хотя согласен, есть соблазн отказаться от дорогостоящей теплоизоляции, и разместить печь под домом. Но одно то, что при пуске печи возможно попадание дыма в помещение уже ставит под сомнение удобство такого размещения. Кроме того, мы лишаемся пяти положительных свойств перечисленных выше.

Ермила Гир вы можете считать как угодно на бумаге , но на практике в среднем получается для не утепленного дома 42-48 ватт, а для утепленного примерно 35 ватт. на 1 куб обьема....

Ермила Гир написал :
мы лишаемся пяти положительных свойств перечисленных выше.

эти свойства довольно сомнительные..... в вашем случае,для человека в "извращениями" (Не обижайтесь) я бы рекомендовал на бочку поставить теплообменик и дом греть водой.... а аккумулятор вам нужен только в том случае если вы сразу получаете очень много тепла ,которое вам сейчас не понадобится и накапливаете излишки для использования потом.....
...дальше... тело аккумулятора не должно быть глина или песок , а вещество с высокой теплопроводностью ...та же самая вода или железо или еще что то с высокой теплопроводностью.....

ur5imw написал :
вещество с высокой теплопроводностью

Вот это- правильно.
Сколько тепла (энергии) передаст глиняная стенка и насыпной песок к воздушному теплообменнику в единицу времени?
Когда такая печь начнет давать тепло после холодного старта: через неделю или через семь дней?

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

ur5imw написал :
Ермила Гир вы можете считать как угодно на бумаге , но на практике в среднем получается для не утепленного дома 42-48 ватт, а для утепленного примерно 35 ватт. на 1 куб обьема....

Если даже ваши цифры в теплопотреблении верны, это ничего не меняет. Ну придется топить печь немного чаще, главное понятно что мощность печи достаточно высока, для того что бы справится с самыми сильными морозами.

ur5imw написал :
в вашем случае,для человека в "извращениями" (Не обижайтесь) я бы рекомендовал на бочку поставить теплообменик и дом греть водой...

Может я с извращениями, а может, и нет.
Наоборот считаю извращением делать примерно то что вы предлагаете, тоесть надеть на бочку теплообменник. Это самое страшное извращение, которое было добавлено к во многом светлой идее верхнего горения в печи типа Стропува. Топка должна быть топкой, там нужна высокая температура, отягощать ее теплообменом это значит ухудшать условия как для теплообмена так и для сжигания топлива. Разве не так? В Стропуве топка полностью одета водяной рубашкой, это явный минус, она там зарастает смолью.
Теплообмен должен быть следующим этапом после сжигания топлива, а не идти одновременно с сжиганием.

ur5imw написал :
а аккумулятор вам нужен только в том случае если вы сразу получаете очень много тепла ,которое вам сейчас не понадобится и накапливаете излишки для использования потом.....

Так и есть, мы получаем достаточно много тепла за раз.
Сжигаем 200кг дров. Есть что запасти. Пусть и не надолго, на недельку, да хотя бы на пару дней.

ur5imw написал :
...дальше... тело аккумулятора не должно быть глина или песок , а вещество с высокой теплопроводностью ...та же самая вода или железо или еще что то с высокой теплопроводностью.....

Тело аккумулятора может быть любым. Воду обычно используют в целях экономии объема, в нашем случае это не актуально, кроме того, вода замерзает.
Теплопроводности у глины или песка будет вполне достаточно, у нас площадь теплоснимающей поверхности по высокой стороне просто огромна.(17-20м.кв. вряд ли какая другая печь может сравнится в этом с нашей печуркой) Тут, даже наоборот, вызывает беспокойство такая большая площадь теплообмена, в совокупности с большим объемом теплообменников. Не вызовут ли такие большие теплообменники/бочки труднопреодолимого аэродинамического сопротивления дымовым газам?

Burrdozel написал :
Когда такая печь начнет давать тепло после холодного старта: через неделю или через семь дней?
__________________

Думаю что сразу же после протопки печи, или даже чуть раньше.

Burrdozel написал :
Сколько тепла (энергии) передаст глиняная стенка и насыпной песок к воздушному теплообменнику в единицу времени?

Сомневаетесь, что можем не снять необходимое количество тепла?
Это вряд ли. Можно подсчитать. Потом ведь поверхность теплосъема совсем не обязательно может быть в виде трубы, она может быть плоской как сковорода, то есть почти вся верхняя поверхность ТА. Потом тепло ведь не нужно залпом, оно нужно постепенно. Кроме того, оно может сниматься не только самотеком, можно снимать принудительно, а значит более интенсивно.

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

Burrdozel написал :
Сколько тепла (энергии) передаст глиняная стенка и насыпной песок к воздушному теплообменнику в единицу времени?

Да действительно есть затруднения с теплосъемом.
Верх нашей сковороды диаметром 3м., площадью 7м.кв. сможет дать нам 1-2кВт в час при разнице температур 50-80С.
Даже интересно как наши домашние дровяные печи справляются с отоплением домов.
Либо нужно увеличивать поверхность теплосъема, либо разницу температур, либо увеличивать теплопроводность введением в теплоаккумулятор металлических элементов, либо....

Вот и ото ж...
Мало запасти тепло, его же и передать надо...
Кстати, металлический теплоаккумулятор- непустое дело. По сравнению с водой теплоёмкость стали практически одинаковая (если относить не к весу, а к объему). При этом сталь лучше проводит тепло и не меняет свою форму, размеры, фазовое состояние в широком диапазоне температур. Из стали легко сделать теплообменник для воздуха (радиатор) и съем тепла с топки (собственно сама топка). Имея стальной ТА, легко организовать "быстрые" потоки для первоначального нагрева помещения и потом их перекрыть при необходимости.
Единственный недостаток- вес.

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

Burrdozel написал :
Кстати, металлический теплоаккумулятор- непустое дело. По сравнению с водой теплоёмкость стали практически одинаковая (если относить не к весу, а к объему). При этом сталь лучше проводит тепло и не меняет свою форму, размеры, фазовое состояние в широком диапазоне температур. Из стали легко сделать теплообменник для воздуха (радиатор) и съем тепла с топки (собственно сама топка). Имея стальной ТА, легко организовать "быстрые" потоки для первоначального нагрева помещения и потом их перекрыть при необходимости.

Да сталь это интересно, а глина все же бесплатно. Хотя сейчас такой момент, что сталь дешевле, чем это обычно было. И сталь будет занимать меньше места, значит дешевле теплоизоляция. Три тонны стали, при дельте 500С отдадут нам примерно 200кВт энергии. Это неплохо. Стальную топку наверно делать не стоит, опять же по причине снижения температуры сжигания в такой топке, а вот теплообменник…. надо подумать о компоновке. Еще вариант, ввести в тело бесплатного глиняного теплоаккумулятора металлические стержни, так будет дешевле, например арматурные с более развитой поверхностью. Потом еще можно ввести дополнительные бочки (через одну) и задействовать их на съем тепла по низкой стороне. По высокой стороне теплосъем идет при более высокой температурной дельте 500-600С, естественно там требуется меньше площадей. Так оно и есть в кирпичных печах, площадь дымовых каналов которых много меньше наружной поверхности.

Только вот как разогреть сталь хотя бы до 500С и при этом выбросить дымовые газы холодными?
В этом вся и загвоздка стального ТА.

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

Burrdozel написал :
Кстати, металлический теплоаккумулятор- непустое дело.

Теплоемкость стали вдвое меньше чем у глины. Допустим, мы решили не разогревать сталь слишком горячо, а ограничиться такой же температурной дельтой, как и для глины, ну пусть чуть болше 100С.
Вопрос сколько нам потребуется, стали, что бы принять тепло полученное при сжигании 200кг дров или 500кВт\ч. или 1800000кДж.
Теплоемкость стали 0,45 .
1 800 000 = 0,45*100С*х
х = 40 000кг
Итак, нам потребуется 40 тонн стали.
Это конечно много. Но мы неугомонные и решили повысить дельту температур, вдвое,
до 200С, пусть наш дым выбрасывается с такой температурой, жалко конечно, но как говорится, искусство требует жертв. Тут уже арифметика будет менее сложной, и мы выясняем, что нам потребуется 20 тонн стали. Если попытаться поднять такой вес рублем, то потянет это удовольствие тыщ на 400 или чуть меньше, если повезет.
Желающих с аккумулировать, таким образом, тепло печки, в объеме 2-5 дневного запаса, скорее всего не найдется.

Burrdozel написал :
Единственный недостаток- вес.

Все верно, такой вес, нам не взять.

Регистрация: 31.12.2007 Санкт-Петербург Сообщений: 615

Со сталью, похоже, не прокатывает. Закопать в землю кусок железа, по весу близкий к весу железнодорожного вагона, это будет конечно достаточно интересным «извращением», но мы на этом останавливаться, не намерены, и пойдем дальше, в своих изысканиях.
Свои дальнейшие «извращения» будем воплощать, не «отрываясь» далеко от жизни.
То есть, лепим ТА из глины. Используя глину, пойдем путем, так сказать, уже давно испытанном и недорогим, памятуя, что создатель наш всевышний, так же воспользовался этим материалом, и как показывает практика, небезуспешно.
Нужно сказать, что ничего совершенно нового в конструкцию теплоаккумулятора привнесено, не будет, ну разве что дополнительная дымовая труба, для оптимизации пути газовых потоков, да еще добавлена одна ступень/бочка в отборе тепла газов по высокой стороне. В общем, нужно то всего на всего, соблюсти соотношение поверхностей тепловоспринимающих и теплоотдающих.
Такой баланс необходимо соблюдать при строительстве любой печи. Если в точности следовать печной науке, нужно составлять как минимум три уравнения, по тепловосприятию, по теплоаккумуляции, по теплоотдаче.
Но в такие дебри мы лесть пока не будем, тем более что даже сами научные светила признают, что одновременно удовлетворить всем трем уравнениям затруднительно.
Посему мы отчасти будем действовать приближенно, как говорится, «наобум святых», в надежде, что в эту тему заглянет настоящий печной специалист, и гневно нас поправит.
Итак, основное чего нам не хватало, это теплоотдающих поверхностей по низкой стороне.
Мы добавили 12 теплоснимающих бочек по периметру ТА и таким образом довели теплоотдающую поверхность до 30м.кв.
Что по расчетам позволит снимать не менее 10кВт тепловой мощности. Такой расклад уже вполне приемлем.