Caldeiras de longa queima "faça você mesmo" em madeira, carregando 24 horas

Caldeira de combustível sólido para aquecimento de instalações domésticas e industriais

Caldeiras de combustível sólido para aquecimento de uma casa privada

Os modelos básicos de caldeiras de longa duração com circuito de água em madeira para uso doméstico se distinguem pelo material de fabricação, pelo design do forno, trocador de calor, chaminé e pelo método de carregamento e queima de combustível.

Uma caldeira a lenha de longa duração com circuito de água está equipada com um registo tubular (vertical) ou um permutador de calor tipo camisa. O desenho da caixa praticamente exclui a possibilidade de ebulição da água em sistemas com circulação natural.

A caldeira de combustível sólido é baseada no princípio da combustão econômica e de longo prazo do combustível

Uma caldeira a lenha de aço de longa duração para aquecimento de uma casa tem baixa inércia térmica. O circuito da caldeira de aço resistente ao calor resiste a mudanças repentinas de temperatura e pressão no sistema. A falta de material é sua sensibilidade à corrosão, que é aumentada pelo estresse térmico do metal. O período de reforma da unidade de aço é de 15 anos.

As paredes de um trocador de calor em ferro fundido de uma caldeira a lenha para aquecimento de uma casa particular com baterias aquecem e esfriam por um longo tempo. A liga frágil não foi projetada para flutuações críticas no desempenho do sistema.

Caldeira de combustível sólido em modo semi-automático

A vantagem do ferro fundido é devido à amorfa do material à corrosão do oxigênio. A vida útil de uma caldeira com trocador de calor em ferro fundido, com o correto funcionamento da unidade, chega a 25 anos.

O princípio de operação de uma unidade de combustão de longo prazo é a combustão forçada, sequencial e de cima para baixo da madeira, na qual o metano, o monóxido de carbono e o hidrogênio são liberados. A falta de oxigênio diminui a velocidade de propagação da chama. A energia térmica adicional é gerada pela queima do gás de combustão. A corrente de gases de combustão passa pela superfície do trocador de calor na saída da caldeira. O projeto permite carregar lenha uma vez ao dia.

Tabela 1.O preço das caldeiras de combustível sólido de longa duração:

Nota! O preço médio das caldeiras de longa queima na lenha para uma casa é de 50 mil rublos. A qualidade dos mais recentes desenvolvimentos domésticos de caldeiras de combustível sólido é um concorrente valioso para seus homólogos estrangeiros.

Caldeiras de pirólise de queima longa

As unidades de pirólise são um dos tipos de caldeiras de longa duração. A separação em estágios do processo de combustão aumenta a eficiência e estende o tempo de operação do gaseificador. A fornalha da caldeira de pirólise é separada por um bico especial. No primeiro compartimento, sob a influência de altas temperaturas, a colocação de lenha libera gases inflamáveis. O segundo é usado para a pós-queima de produtos de decomposição de madeira. Uma quantidade mínima de cinzas é formada no cinzeiro e a chaminé não fica coberta de depósitos de fuligem.

As unidades geradoras a gás destinam-se a sistemas de aquecimento em edifícios residenciais com área superior a 100 m².

Tabela 2. Preço das caldeiras de pirólise de longa queima com circuito de água:

As caldeiras a lenha de pirólise operam por até dois dias com uma carga de combustível. O custo do produto depende da marca do fabricante, da potência e do grau de equipamento da unidade com automação.

Caldeiras de longa queima "faça você mesmo" em madeira, carregando 24 horas

A potência da caldeira é selecionada de acordo com as características estruturais da casa (área, perdas totais de calor) e a zona climática do local de residência. Como regra, a eficiência de uma caldeira caseira para longa queima em madeira não excede 80% (ou seja, um quinto do calor da combustão de combustível é perdido na caldeira).

A falta de energia térmica estimula o gerador a trabalhar no modo de combustão intensiva. Picos de carga constantes levam ao consumo excessivo de lenha, perda dupla de calor e desgaste prematuro da caldeira.

Dispositivo de caldeira de combustível sólido

Cálculo das dimensões do forno para uma caldeira de longa queima em madeira

O tipo de madeira, a forma e o comprimento da madeira determinam o tamanho e a área equivalente da câmara de combustão. A densidade específica e a granel da carga, o calor que a lenha libera durante a combustão são valores de referência. O cálculo do volume de carregamento ajudará a calcular o consumo de combustível para a temporada, organizar locais de armazenamento de combustível.

Importante! A qualidade da madeira afeta o processo de combustão. O alto teor de resina na lenha de madeira macia e o alto teor de umidade da madeira recém-cortada reduzem a eficiência da caldeira. A combustão incompleta da madeira bruta leva à deposição de fuligem e alcatrão na superfície do circuito de água, nas paredes da fornalha e na chaminé. O metal oxida, transfere o calor para pior, queima-se rapidamente.

Tabela 3. Calor volumétrico de combustão de madeira de diferentes espécies:

Vamos considerar um exemplo de cálculo do volume da câmara de carga de uma caldeira a lenha.
Dados iniciais:

• potência da caldeira 10 kW;
• o volume de uma carga deve garantir o funcionamento da unidade durante o dia;
• combustível - lenha de bétula, comprimento do tronco 0,60 ÷ 0,65 m;
• teor de umidade da madeira 20%.

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Ao queimar 1 kg de lenha de bétula, são liberados 4,2 kW de energia térmica. A potência fornecida (10 kW) proporcionará a queima de 2,4 kg de madeira por hora (10 / 4,2 = 2,381).

Um metro cúbico de lenha de bétula pesa 650 kg. O consumo de combustível por hora será ≈ 0,004 m³ / h (2,4 / 650 = 0,0037).

O peso do marcador que a grelha com o bico deve suportar é ≈ 60 kg (2,381x24 = 57,144).

A lenha de bétula não cai com força, portanto, o volume do marcador aumentará 1,9 vezes - até 0,008 m³ / h (0,004x1,9 = 0,0076).

Por condição - carregando uma vez a cada 24 horas, respectivamente, o volume de combustível é de 0,2 m³ (0,008x24 = 0,192).

Você deve considerar cuidadosamente a escolha de lenha para uma caldeira de combustível sólido

Se levarmos em consideração o comprimento das toras 0,6 ÷ 0,65 m, então a profundidade ideal da fornalha será de 0,7 m.

Vamos supor que a altura da carga de combustível seja 0,6 m. A largura do forno é 0,5 m (0,2 / 0,7 / 0,6 = 0,476)

O tamanho de trabalho da fornalha de uma caldeira a lenha para aquecimento de uma casa (área de 80 m2, lenha de bétula) é 0,7x0,6x0,5 m. As dimensões totais da caldeira acabada dobrarão se levarmos em consideração a espessura da caixa, o tamanho do trocador de calor, câmara de ar e pós-combustão, cinzeiro, dutos para remoção de gases de combustão.

A combustão regulada e equilibrada reduzirá a taxa de propagação natural da chama. O fornecimento limitado de ar primário e secundário para a fornalha fornecerá uma falta de oxigênio e aumentará o tempo de operação de uma caldeira feita em casa em 1,8 vezes. Isso pode reduzir o consumo estimado de lenha e, consequentemente, o tamanho da unidade.

Uma caldeira de combustível sólido a lenha é uma boa alternativa ao aquecimento a gás

Caldeira a lenha caseira de longa duração com fornalha vertical (Bubafonya)

As caldeiras de queima longa "faça você mesmo" são montadas em chapa de aço (espessura 4 ÷ 6 mm), tubos de paredes espessas (DN 300 mm) e recipientes cilíndricos de tamanho adequado. O design mais simples ("Slobozhanka" ou "Bubafonya") é montado a partir de um cilindro ou barril de gás. O princípio do dispositivo é copiado pela caldeira do Báltico "Stropuva".

A capacidade da fornalha vertical é utilizada para a queima da lenha direcionada de cima para baixo. O processo é acompanhado por uma compactação uniforme da carga, a liberação e pós-combustão dos gases da madeira e a remoção dos produtos da combustão para a chaminé.

O ar primário é fornecido ao espelho de combustão por meio de um tubo vertical. Uma estrutura estática ou telescópica é montada na parede superior da caldeira. O eixo do pistão corre ao longo do centro da fornalha cilíndrica. O espaço entre o colar e o tubo de suprimento de ar primário é formado por um cordão soldado, o que garante o curso livre da haste e vazamento mínimo de ar na câmara de ar para queima de gases de madeira.

Desenho de um forno de metal com um forno de combustão contínua

A combustão dos gases da pirólise aumenta a eficiência da caldeira. Uma tampa amortecedora no topo do tubo regula a entrada de ar. Um disco com lâminas é soldado por baixo, o que corta o fluxo de ar na zona de combustão. O material para o distribuidor é selecionado levando em consideração a capacidade térmica. O diâmetro do disco é ligeiramente menor que o tamanho da fornalha.

Proporções construtivas da caldeira Bubafonya:

• diâmetro ideal do corpo 300 ÷ 800 mm;
• altura da caldeira - na faixa de 3 ÷ 5 diâmetros;
• espessura da parede 4 ÷ 6 mm;
• o diâmetro do disco é 10% menor do que a seção transversal da câmara de combustão;
• a espessura do disco é inversamente proporcional ao diâmetro (uma panqueca pesada empurra a zona de combustão e extingue a chama, uma panqueca leve leva a um efeito de combustão reversa);
• lâminas curvas formam um fluxo de ar turbulento direcionado para a queima de gases de pirólise;

Caldeira de longa duração caseira "Bubafonya" com fornalha vertical

• o diâmetro do tubo de alimentação de ar é tomado como 0,55 de S (área da seção transversal da saída da chaminé);
• a folga entre o tubo e o colar não ultrapassa 2,5 mm;
• a altura do tubo de entrada de ar (na posição inferior) sobe 150 mm acima do colar.

A área da seção transversal do tubo da chaminé na saída da caldeira de longa queima é determinada por fórmulas empíricas:

S = 1,75xN (m2)Onde

S é a área da seção transversal do tubo de saída (cm² ou m²);

N - potência térmica da caldeira (kW / h);

1,75 - coeficiente obtido empiricamente (m2h / kW).

Desenho de forno de queima longa

N = m * qw (kWh)Onde

m é a massa de lenha de uma carga (kg);

qw - transferência de calor específica da madeira com um certo teor de umidade (kW / kg).

O peso da carga para caldeiras de fabricação própria para longa queima em madeira é determinado pelo volume de trabalho do forno (Vk) e o peso específico da madeira (md):

m = Vk * md (kg)Onde

Vk = πD² / (4 * ht) (dm³), onde

hт é a altura da câmara de carregamento.

Tabela 4. Tamanho balanceado de elementos no sistema de distribuição de ar primário para a caldeira Bubafonya:

Nota! Não é possível colocar o trocador de calor tubular na câmara de combustão. É necessário um invólucro cilíndrico externo de diâmetro maior ou uma estrutura embutida na chaminé.

O princípio de operação e desenhos de caldeiras de pirólise com as próprias mãos

Unidades de pirólise caseiras são instaladas para aquecer grandes casas. O design da fornalha, bico e dutos de fumaça complica a montagem de geradores de gás caseiros. Circulação forçada refrigerante e o fornecimento de ar para a zona de combustão significa a dependência da operação da caldeira de fatores externos. Para reduzir o risco de quebra de emergência da caldeira, um amortecedor para a liberação de energia térmica e um trocador de calor tipo jaqueta permitem.

Esquema de um gerador de gás caseiro com alimentação forçada de ar para a zona de combustão: 1 - corpo da caldeira; 2 - porta de carregamento; 3 - porta do cinzeiro; 4 - um ventilador fornecendo ar para a zona de combustão; 5 - câmara de carregamento e zona de combustão primária de combustível; 6 - furo tecnológico para limpeza dos canais da chaminé; 7 - câmara de combustão de gases de madeira; 8 - camisa do trocador de calor; 9 - canal de saída dos gases de combustão; 10 - gargalo de saída da chaminé; 11 - portão de ajuste da chaminé (11 - puxador do portão); 12 - saída para o duto de distribuição; 13 - tubo de retorno através do qual o líquido refrigerante resfriado flui do sistema de aquecimento; 14 - manga da unidade de controle (termomanômetro); quinze - Lucas para limpar canais de fumaça

O corpo da caldeira é soldado em chapa de aço de parede espessa (4 ÷ 5 mm). O carregamento da lenha é frontal. A radiação térmica é transferida para o teto da caldeira, paredes laterais da câmara e aquece o ar que entra na zona de combustão. A estanqueidade da câmara de combustão é garantida por uma veneziana com refletor e um parafuso giratório nas escotilhas de carga e de cinzas. O ar é fornecido à câmara de combustão à força por um ventilador.

A camisa do trocador de calor cobre completamente o forno e parcialmente a câmara de combustão dos gases de pirólise. A lacuna (3 ÷ 5 cm) é preenchida com água. A troca de calor da parede traseira é aumentada: de um lado, o trocador de calor confina com a fornalha, a outra parede da jaqueta está em contato com o canal da chaminé. Um trocador de calor construído na direção do fluxo do gás de combustão reduz a temperatura dos gases de combustão para 100 ° C. O volume interno do circuito da caldeira é considerado 5 ÷ 25% da capacidade total do sistema de aquecimento.

Esquema de cintagem típico caldeira de pirólise

O tubo de fornecimento de refrigerante para o sistema consumidor está localizado na parte superior. Conexão do tubo de retorno - inferior. O resfriamento do transportador de calor de retorno abaixo de 65 ° C é perigoso para o condensado de ácido cair nas paredes do trocador de calor, o que destrói o aço. Com uma baixa potência da caldeira, a temperatura entre as linhas de fluxo e retorno é equalizada com a instalação de uma válvula de derivação. O circuito da caldeira de uma grande casa é complementado por uma unidade de elevador e uma bomba de circulação.

A grelha em caldeiras de queima longa artesanal serve de suporte para a carga de combustível. A lenha quente encontra-se na grelha, forrada com argila. Os bocais no corpo da grelha servem como um bocal através do qual o gás combustível entra na zona de pós-combustão do combustível.

Cinzas e cinzas acordam no cinzeiro. Para caldeiras de baixa potência, com uma distribuição uniforme da carga de calor no espelho, grades de ferro fundido padrão são adequadas.

Esquema de aquecimento de caldeira em uma casa particular

Os produtos da combustão entram nos canais e saem da caldeira pelo gargalo da chaminé (a fórmula para a área da secção transversal do gargalo da chaminé é dada no exemplo anterior). O amortecedor de controle da chaminé é aberto, se necessário.

O projeto permite o carregamento adicional de combustível sem a extinção completa da caldeira ou descarga forçada de energia térmica em caso de queda de energia. O gás de madeira quente sai da fornalha ignorando o pós-combustor e os dutos da chaminé.

A secção transversal e a altura da chaminé permitem o funcionamento de uma caldeira artesanal não volátil com tiragem natural. A tiragem normal da caldeira de pirólise será proporcionada por uma altura de chaminé de 6 m.

Os dados obtidos são refletidos em um desenho à escala de uma caldeira de longa duração com as próprias mãos, segundo a qual são determinados o volume e a quantidade aproximada de compra de insumos.

Diagramas do dispositivo de caldeiras de pirólise de diferentes tipos

Importante! Se você não consegue calcular sozinho os parâmetros da caldeira, então deve procurar a ajuda de profissionais. Recursos especializados da Internet oferecem desenhos para fazer uma caldeira de pirólise de longa duração com suas próprias mãos. Tutoriais em vídeo com explicações detalhadas sobre a instalação estão anexados ao conjunto de documentação técnica.

Instalação de caldeiras a lenha no sistema de aquecimento

A autoprodução de uma caldeira implica as aptidões e experiência na produção de soldadura, instalação eléctrica e serralharia. Serão úteis conhecimentos de física, engenharia térmica, ciência dos materiais e regras para a instalação de sistemas de aquecimento.

É necessária a observância das técnicas e métodos de segurança. Uma sala equipada e ferramentas são necessárias para montar a caldeira.

Material para fazer uma caldeira de pirólise:

• chapa de aço com 6, 5 e 4 mm de espessura (fornalha, camisa do trocador de calor e corpo);
• canto com laterais de prateleiras 50 mm (reforços de quadro);

Caldeira de combustível sólido de circuito duplo com tanque de armazenamento para água quente

• tubo de aço (tubulação de um trocador de calor com sistema de aquecimento);
• uma grelha de ferro fundido de tamanho adequado ou haste redonda com um diâmetro de 20 mm;
• tijolo fireclay;
• ventilador centrífugo;
• portas prontas com refletor, fecho, puxador e fechadura;
• grupo de segurança (sensor de temperatura, manômetro).

As peças soldadas são marcadas com giz (junta, número da peça, dimensões). Organizações especializadas oferecem serviços de corte no ponto de venda.

Ferramentas de fabricação de caldeiras:

• Máquina de solda DC;
• eletrodos (3 ± 5 mm de diâmetro);
• furadeira elétrica;

Diagrama de conexão da caldeira de aquecimento

• rebarbadoras (para grandes círculos de 230 mm e pequenos de 125 mm);
• compasso de calibre vernier, fita métrica, nível.

A montagem da caldeira começa a partir da casca interna. A qualidade das soldas deve garantir a resistência e densidade da estrutura, que está em contato direto com o refrigerante.

Instalação "faça você mesmo" de caldeiras de longa queima em madeira

Uma caldeira de pirólise para um sistema de aquecimento autônomo está localizada em uma sala separada, especialmente adaptada e protegida contra incêndio. A sala da caldeira está equipada com sistema de ventilação. A unidade deve estar a pelo menos 20 cm de distância das paredes.

O valor padrão do peso para caldeiras de queima longa em madeira feitas em casa é 250 kg / m². A conformidade com a condição permite que a unidade seja instalada em uma superfície plana e estável sem fundação. A área do local de instalação é retirada além da projeção do corpo da unidade em 15 cm (30 cm na frente da porta corta-fogo).

O dispositivo de uma caldeira de aço combustível sólido Buderus Logano

O piso é coberto com amianto ou papelão basalto (espessura 4 ÷ 6 mm). Uma chapa de ferro para telhados galvanizado (2 mm de espessura) é colocada no topo. O contato direto do piso com o corpo exclui estruturas de suporte - pernas da caldeira.

A superfície da chaminé deve ser coberta com isolamento térmico. O isolamento evitará uma queda brusca de temperatura e a formação de condensação na chaminé. A espessura da camada de isolamento depende da temperatura dos gases de exaustão. É aconselhável usar um tubo sanduíche de aço inoxidável resistente a meios agressivos. Na ausência de tiragem natural, um exaustor de fumaça é instalado.

A estética da produção artesanal é inferior ao design dos modelos de fábrica, mas a unidade auto-montada atende aos requisitos de um sistema de aquecimento específico. Não se esqueça que fazer uma caldeira de longa duração de acordo com desenhos prontos (vídeo) com as próprias mãos irá reduzir o custo de sua disposição pelo menos 2 vezes.