Металлическая печь своими руками

Металлические печи по сравнению с кирпичными или каменными являются наиболее популярными из-за своей невысокой стоимости, внушительного КПД, прочности и малого веса. Однако несмотря на длинный список достоинств, у них есть практически столько же недостатков. В этой статье мы рассмотрим все, что нужно знать о металлических печах, а также расскажем, как построить одну из моделей своими руками.

Содержание

Достоинства и недостатки металлических печей
Выбор металла
- Суррогаты для печей
- Обычная сталь
- Жаропрочная сталь
- Чугуни для печей
Виды печей
- Особенности печей из металла
Делаем печь для бани
Печи металлические: фото

Достоинства и недостатки металлических печей

Металл – очень прочный материал, но вместе с тем обладает пластичностью и податливостью, позволяющими придавать ему практически любую форму. В этом он схож с керамикой, однако способен выдерживать серьезные нагрузки и температурные перепады. Существует множество способов обработки металла, а посему для изготовления металлических печей реально применять самые разные тактики, улучшая технико-эксплуатационные характеристики практически без увеличения себестоимости работы.

Поскольку основным конкурентом металлических печей являются кирпичные, мы будем сравнивать именно эти два вида изделий. Так, сезонный КПД кирпичных конструкций составляет в среднем 70%, в то время как металлические выдаются все 83%. Это объясняется тем, что удельная прочность кирпича утрачивается с уменьшением толщины, а металл в таких же условиях становится лишь крепче. Вот и получается, что вес железных печек в десятки раз меньше, чем у кирпичных, а потому и себестоимость ниже.

Еще одним неоспоримым преимуществом металлических печей является цельность конструкции. Ее можно запросто перевезти и быстро установить, а с крупными кирпичными сооружениями такого не выйдет. Из-за небольшого веса металлические изделия не нуждаются в строительстве отдельного мощного фундамента, а монтаж состоит лишь в оборудовании дымохода. На летнее время мобильную железную печь можно вовсе убрать в кладовку или сарай, освободив место в комнате.

Металл обладает высокой теплопроводностью, поэтому легкая компактная печка быстро прогревается, но так же быстро и остывает. Быстрый разогрев обеспечивает повышение КПД. В кирпичной печке необходимо сначала дождаться начала внутреннего теплообмена, а до этого во время протопки почти все тепло будет вылетать в трубу.

Практически все достоинства металлических печей обусловлены особенностями материала. Металл очень плотный и не пористый, он не может отсыревать из-за конденсата, как кирпич, не страшится длительных перерывов в топке и не нуждается в разгонной протопке после таких простоев. Еще один важный и удобный момент – металлическую печь легко сертифицировать и получить разрешение у пожарной службы, что сэкономит кучу времени и денег. В продаже имеются даже такие модели, для которых вовсе не нужно никаких разрешений, был бы автономный дымоход.

Но ничто не лишено недостатков, и металлические печки не являются исключением. Первое, что стоить отметить, такие конструкции «не дышат», поскольку металл, в отличие от кирпича, не отличается пористостью. Когда остывает кирпичная печь, она поглощает влажные испарения из воздуха, а при нагревании отдает их обратно. Таким образом, в помещении поддерживается комфортный влажностный баланс. Некоторые умельцы облицовывают металлические печи кирпичом, чтобы добиться подобного эффекта, однако он в любом случае будет слабее. При этом конструкция утратит мобильность, легкость и прочность.

Выше мы уже упоминали, что металл быстро нагревается, но так же быстро и остывает, поэтому чтобы поддерживать в доме тепло, такую печку придется постоянно топить, иначе в течение 2-3 часов она совсем остынет. Решением этой проблемы может стать изготовление отопительной металлической печи длительного горения. Но во всех случаях конструкция будет являться постоянным очагом огня, создавая риск угара и пожара, поэтому оставлять ее надолго без присмотра нежелательно.

Главный недостаток печей из металла в их пожароопасности. Нагреваясь, металлические стенки конструкции раскаляются докрасна, и могут спровоцировать возгорание близкорасположенных предметов, обшивки стен, пола и т.д. По этой причине в МЧС очень трудно получить разрешение на установку печи в жилом доме – скорее всего, для нее придется строить котельную.

Что касается срока службы таких печей, то он не такой уж долгий – до 20 лет. При регулярном использовании даже самый толстый металл выгорает, и стенки утоньшаются. Но даже если ваша самодельная металлическая печь проработает всего 10 лет, она полностью окупится сокращением затрат на топливо и возможностью полной замены конструкции без перепланировки и ремонта дома.

Выбор металла

Эксплуатационные характеристики будущей печки в основном будут зависеть от выбранного металла. Он же влияет на себестоимость работы и сложность ее исполнения. Рассмотрим основные варианты, используемые для создания металлических печей.

Суррогаты для печей

Начнем, пожалуй, с довольно необычного сырья для производства печей – алюминиевых молочных бидонов. Несмотря на то, что инструкции по изготовлению таких агрегатов встречаются довольно часто, это не самый лучший вариант. Дело в том, что для относительно высокого КПД требуется дожигать отработанные топочные газы. В процессе дожигания температура обычно составляет минимум 400С, а если вы собираетесь делать экологичную печку, то температура должна быть все 600С. Алюминий плавится при 660С, конструкционный алюминий имеет предел прочности в 140, а сплавы – в 160-200. Вот и получается, что хорошей долговечной печи из бидонов не выйдет.

Обычная сталь

Обычная конструкционная сталь обладает пределом прочности до 400С (более 2 ч) и 600С (до 2 ч). Для изготовления печей подходит только очень толстая сталь – от 4 мм. Однако даже в этом случае регулярное использование невозможно, поскольку такая печь полностью прогорит за одну лишь зиму.

Исключение составляют печи длительного горения и то лишь в отдельных случаях. Обычно это самодельные конструкции, в которых можно заменять вышедшие из строя элементы без демонтажа всей печи.

Жаропрочная сталь

Из жаропрочной стали делают все заводские печи, используя для этого спецсталь 1,5-3 мм в толщину. Такие конструкции служат около 20-30 лет, отличаются компактностью, малым весом и высоким КПД. Заводские печки, как правило, уже сертифицированы всеми службами и могут устанавливаться даже в жилых помещениях. Они могут иметь сверху варочные поверхности или маломощные водогрейные регистры.

На первый взгляда кажется, что смастерить такую печку самостоятельно не составит труда, однако на деле оказывается, что даже имея нужный материал, понадобятся профессиональные навыки сварщика и специальное оборудование. Совершенно бесполезно пытаться варить жаропрочную нержавеющую сталь обычными способами, поскольку после переплавки под дугой материал полностью утрачивает свои качества. Такая печь очень быстро разойдется по швам, и все усилия пропадут даром.

Однако сделать металлическую печь для дома из жаропрочной стали вполне реально. Сборка некоторых моделей не требует капитальной сварки, а соединения можно делать в фальц, на усах или стальных заклепках. Одной из таких печей является «Слобожанка».

Чугуни для печей

Чугун сложно назвать полноценным металлом, поскольку от него там осталась лишь невысокая цена и мобильность. По факту, чугун совмещает в себе свойства металл и кирпича. От последнего ему досталась хрупкость и большой вес. Этот материал отличается малой теплопроводностью (хорошо удерживает тепло внутри) и хорошей теплоемкостью. Это значит, что чугунная печь прогревается довольно быстро, а после протопки отдает тепло в помещение еще 3-4 ч.

Для изготовления печей подходит чугун толщиной от 6 до 25 мм. Более тонкий материал будет очень хрупким, более толстый может треснуть при первой же топке. Из-за большого веса чугунных печек их нельзя ставить прямо на пол – потребуется делать специальную бетонную стяжку. Для этого пол нужно разобрать и залить ровную бетонную площадку до требуемого уровня. Сделать своими руками печь из чугуна нереально, поскольку в кустарных условиях его невозможно подвергнуть обработке.

Важно: Чугунные печи эффективны лишь для обогрева небольших помещений площадью до 60 м?. В противном случае их КПД будет очень маленьким. Они в основном годятся для обогрева мастерских, теплиц или хозяйственных помещений, где зимует мелкая живность (птицы, кролики).

Виды печей

Поскольку в большинстве случаев самодельные печи изготавливают с варочными поверхностями, предлагаем рассмотреть именно отопительно-варочные варианты. На изображении ниже показаны основные схемы металлических печей.

Классификация по устройству:

Камерные – в камерных печах топочные газы проникают в специальную камеру, где полностью перегорают благодаря естественной циркуляции. Конструкция такова, что фактически создает естественный костер в замкнутом пространстве. В бытовых изделиях топочная камера объединена с дожигательной и представляет единый модуль – горнило. Чтобы дожиг происходит полностью, форма горнила должна быть сводчатой. Самым наглядным примером такой конструкции является классическая русская печь.

Канальные – канальная печь изображена посередине на рисунке выше. В ней топочные газы сначала догорают, затем постепенно остывают и направляются по специальным каналам, расположенным между перегородками. В процессе движения они отдают тепло корпусу печи. Дожигания внутри не происходит, пока температура в топке не достигнет 400С. Такие печи обладают невысоким КПД до 60%.

Колпаковые – схема копаковой печи изображена на рисунке справа. Топочные продукты горения поднимаются и задерживаются под сводом специального колпака, где без остатка догорают. После этого газы опускаются вниз, отдавая тепло корпусу. Растапливая такую печь, необходимо прогреть лишь небольшой участок колпака. По этой причине ее КПД довольно высокий и может достигать 75%.

Особенности печей из металла

Поскольку основным материалом для сборки является металл, то именно он диктует основные эксплуатационные характеристики печей. Рассмотрим, как металл демонстрирует свои свойства в различных конструкциях. Так, его теплопроводность относительно теплоемкости гораздо выше, чем у красного обожженного кирпича, поэтому металл является плохим накопителем тепла. Он быстро его поглощает, нагревается и так же быстро остывает. Однако если учитывать свойства, можно сконструировать печь так, чтобы добиться высоких показателей при минимальном прогреве. Из-за высокой связности металлических изделий можно реализовывать принципы сжигания топлива, неприменимые для кирпичных печей. На изображении ниже показаны схемы устройства печей из металла.

Рассмотрим же, как функционируют конструкции металлических печей в зависимости от схем:

Камерные – эта печь показана на рисунке выше под буквой «А». По факту, это обыкновенная буржуйка, чьи «предки» появились еще в позапрошлом веке, но требовали слишком много топлива. После революции в России конструкция была усовершенствована – в нее вставили колосник с поддувалом, укоротили дымоход до 2,5-3 м и утеплили его. Сводом горнила на минимальной топке был утепленный вертикальный участок дымоходной трубы, в котором догорали топочные газы. Особенность конструкции в том, что она саморегулирующаяся: когда идет полная протопка, пропускной способности дымохода не хватает, чтобы вывести все топочные газы, в результате в горниле появляются завихрения, полностью дожигающие продукты горения. Только после полного догорания газы могут пройти по трубе. Поскольку температура газов на выходе из трубы составляет близко 100С, ни о каком конденсате не может быть и речи. Чистить дымоход от сажи можно всего лишь раз в год. КПД такой металлической дровяной печи (можно топить и углем) составляет около 60%.

Канальные – на рисунке под буквой «Б» показана буржуйка, переделанная под канальную конструкцию, но сходство лишь внешне. Поскольку металл обладает высокой теплопроводностью, от сложного лабиринта газовых труб не будет никакого проку, а посему от него можно оставить лишь одно колено. Оно будет разделять топку и дожигательную камеру. Вторичный воздух для дожигания проникает через отверстия в конфорке (если есть варочная поверхность) или через специальный регулируемый воздушный дроссель.
Поскольку дожигание топочных газов происходит в одном месте, КПД составляет 70-80%. При этом удельная тепловая мощность печи довольно высокая, эффективность работы не зависит от параметров дымохода или силы тяги, как в обычной буржуйке, что очень удобно. Так как основное тепло возникает в дожигательной камере, печь можно использовать в двух режимах: пламенное и длительное горение. Топить ее можно практически любым твердым топливом, а регулировать мощность не увеличением порции угля или дров, а подкручиванием воздушного дросселя. Если вы используете хороший древесный материал или качественный уголь, о чистке дымохода можно вспоминать раз в 4 года.
Дожигатель для такой печи лучше делать из жаропрочной стали, придав ему форму корыта. Для изготовления корпуса используйте обыкновенную сталь толщиной минимум 4 мм, а для варочной плиты лучше взять чугун либо толстую 8-10 мм сталь. Плиту рекомендуется делать съемной, особенно если вы решили изготовить ее из стали, поскольку рано или поздно она прогорит и потребует замены.

Печи длительного горения – колпаковая схема оказалась настолько эффективной для металлических печей, что позволила отказаться от пламени: ни один колпак из металла не способен, не перегреваясь, поглотить только тепла, сколько выделяется огнем. Печи перевели в режим тления, что одновременно дало возможность продлить период теплоотдачи до нескольких суток для дров и 10-30 дней для угля. Упрощенная схема такой печи без системы подачи кислорода показана на изображении выше под буквой «В». В ней топливо (1) тлеет у самой поверхности (2), куда поступает кислород. Пиролиз расщепляет топливо на летучие составляющие, которые поднимаются вверх и сгорают в колпаке (3), выделяя около 60% тепла. Чтобы увеличить КПД, на печь надо установить газовую рубашку (4), где смогут догорать топочные газы. Довести КПД таких печек можно аж до 80% и даже больше, поэтому это самый распространенный тип.
Если и вы решили остановить свой выбор на этом варианте, следует учитывать некоторые моменты. Так, несмотря на то, что для таких печей можно использовать любое твердое топливо, наиболее эффективными они будут только в при растопке тем топливом, для которого были разработаны. Причем топливо должно быть максимально сухим, а догружать его до полного сгорания предыдущей партии крайне нежелательно. В дымоходе таких печей всегда будет образовываться много токсичного конденсата, поэтому следует обеспечить его безопасный слив.
Для изготовления корпуса можно взять старую железную бочку или большой газовый баллон.

Масляно-пиролизные – также известны как печи на отработке. Очень экономичный вариант, пользующийся популярностью у печников-самоучек. Принцип работы прост: отработку заливают в бак, поджигают, подают через воздушный дроссель кислород. Горение при этом не слишком сильное, но достаточное для испарения отработанного масла. Масляные пары направляются вверх в специальный отсек в виде трубы с перфорированными стенками, через которые проникает воздух. Пары горят и следуют в дожигатель с перегородкой, которая задерживает оксиды азота в подходящей температурной зоне, пока те не распадутся и не выделят энергию.

Важно: Согласно правилам пожарной безопасности, использование в быту печей на отработке запрещено, поэтому их не встретишь в широкой продаже.

Делаем печь для бани

В этой главе мы расскажем, как сделать металлическую печь из листовой стали, обложенную кирпичом. Такая конструкция не будет мобильной, но ее пожаробезопасность позволяет использовать печь внутри дома или даже деревянной бани. Для работы требуется сварочное оборудование и хотя бы начальные навыки обращения с ним. Также понадобится болгарка и диоды 3-4 мм. Основным материалом будет листовое железо 2-3 мм толщиной. Для каркаса лучше взять арматуру 8-10 мм.

На изображении ниже представлен чертеж металлической печи. В конце статьи вы найдете еще несколько чертежей других конструкций.

Важный момент: Выбирая такую печь, следует правильно подобрать диаметр дымохода, поскольку от него зависит сила тяги. Также на нее влияют погодные условия – чем теплее и влажнее воздух, тем слабее тяга. В слишком узком дымоходе газы и воздух будут смешиваться и не успевать выйти наружу, что создаст дымовую пробку. Слишком широкая труба тоже не годится – в ней газы буду идти очень медленно, а внутренние стенки быстро засорятся.

Металлическая печь своими руками:

Первым делом надо соорудить фундамент для печки-каменки. Для этого устройте деревянную опалубку высотой 20 см, чтобы получился квадрат 1х1 м.

Арматуру укладывайте в один слой, сделав сетку из прутьев с ячейками 20х20 см. Важно, чтобы арматура не прикасалась к земле, поэтому обоприте ее на предварительно вбитые колышки (отрезки той же арматуры) и вяжите на весу.

Приготовьте классический цементно-песчаный раствор в соотношении 1:3 (1 часть цемента не ниже М400 и 3 части речного песка). Для прочности можно добавить еще часть щебенки. Залейте опалубку, накройте поверхность полиэтиленовой пленкой и оставьте сохнуть на 2-3 недели. Раз в сутки обрызгивайте застывающий бетон холодной водой и снова накрывайте, иначе он растрескается.

Возьмите задний обод от колеса и заварите все отверстия на нем, кроме центрального.

Со второго обода срежьте выпуклую верхушку, вставьте в него первый и заварите. Важно, чтобы соединение было герметично, поскольку внутри будет находиться горячая вода.

На внутренней стороне второго обода (Б) с 3-х сторон на равном удалении друг от друга наварите арматуру и уприте ее в трубу, чтобы придать конструкции жесткости.

В нижней части первого обода (А) сделайте круглое отверстие 25 мм и приварите к нему трубу соответствующего диаметра. В трубу должен быть вкручен кран для слива воды.

Сделайте точные копии ободов А и Б (А1 и Б1). Насадите обод Б1 на трубу, переверните обод А1 и приварите его к концу трубы. Сверху приделайте обод Б1 и усильте его арматурой для жесткости, как в предыдущем случае.

Когда фундамент полностью высохнет, удалите опалубку и уложите кирпич, используя вместо обычного кладочного раствора глину.

Место, где будет расположена печь, необходимо полностью обложить кирпичом для пожарной безопасности.

Основание сделайте полностью кирпичным, а вторым рядом начните выкладывать зольник с поддувалом. Через него вы будете вычищать золу, чтобы внутрь поступал свежий воздух для создания хорошей тяги. Длина зольника должна быть меньше, чем у топочной камеры.

Установите дверку поддувала, обложите ее кирпичом, сделайте еще один ряд и установите колосниковую решетку на шахту зольника.

После колосника уложите два ряда, оставив место для дверцы топочной камеры. Поверх дверцы выложите еще пару рядов.

Оставьте кладку сохнуть на 2 недели, открыв все выходы для циркуляции воздуха. По истечении указанного срока протопите печку щепками 1,5-2 ч.

На изображении ниже показана готовая труба, которую надо установить на получившуюся кирпичную конструкцию. На ней находится каменка и бак для горячей воды.

Стоит отметить, что вес и размеры металлической печи будут довольно внушительными, поэтому проще разделить ее на составляющие и собирать уже внутри на месте.

Верхнюю часть дымохода укрепите арматурными прутьями, один конец приварив к трубе, а другой уперев в стену. Чтобы прикрепить к стене, используйте стальной уголок или металлическую пластину.

Печи металлические: фото