Вторичный воздух

Правильная подача воздуха в печь считается одним из самых важных моментов теории и практики возведения отопительных печей. Для профессионалов печников кроме того этот вопрос является и вопросом постоянных поисков новых решений повышения коэффициента полезного действия, поскольку от того насколько правильно дышит печь зависит ее эффективность. Так 600-700 градусов процесс выделения летучих газов заметно увеличивается, но при этом для сгорания таких соединений требуются большое количество кислорода.

В обычной топке топливо сжигается при подаче кислорода из поддувала и проникает через неплотности в дверке топки. Но проблема такой печи заключается в том, что большое количество легких газов просто вылетает в дымоход. Решить проблему полного сгорания топлива может постройка колпаковой печи или печи с дополнительной камерой. Вторым путем получения максимального количество тепла является выполнение всех условий для проведения полной реакции окисления кислородом элементарных летучих элементов до получения конечных продуктов горения топлива – углекислой кислоты и водяного пара. Проще говоря, подача в зону сгорания летучих элементов кислорода для завершения цикла химических реакций. Этот прием называется вторичная подача воздуха.

Традиционная схема подачи воздуха в топку

Под традиционной подачей воздуха подразумевается самый распространенный способ подачи воздуха через нижнюю часть печи – поддувало. Это не только наиболее распространенный способ организации дыхания печи, но и не самый рациональный. Дело в том, что открывая задвижку летнего хода, когда в печи образуется самая мощная тяга, в трубу буквально улетучивается тепло из помещения, в котором растапливается печь. Естественно, что в помещение начинает заходить воздух снаружи, более холодный. В результате помещение быстро теряет температуру и охлаждается.

Другое дело, когда печь оснащена системой воздуховодов, например, забирающих кислород из подвала или напрямую с улицы. В таком случае, в помещении во время растопки температура не падает, но тяга при этом никоим образом не снижается.

Такая инновационная схема позволяет более эффективно отапливать помещение, существенно снизив теплопотери за счет снижения циркуляции атмосферного воздуха внутри него, но если печь не рассчитана на дожиг легких газов, достигнуть максимальной экономии все-таки не удастся.

Вторичный воздух в процессе горения

Идея обеспечения полного сгорания углеводородов в печи при помощи противоточной схемы построения стала популярна относительно недавно. На сегодняшний день она в полной мере нашла свое отражение в твердотопливных отопительных котлах. Но для металла использование такой схемы оказалось намного проще, а вот в кирпичных печах такой прием используется не всегда.

Догорание в кирпичной кладке

Хотя, пример финского закрытого камина может наглядно показать механизм использования вторичного воздуха для полного сгорания легких веществ в кирпичной кладке. Принципиально схема обычного и вторичного обеспечения кислородом топки и пространства для догорания газов отличается по нескольким параметрам:

• Для процесса горения прямая подача кислорода необходима постоянно – перекрытие подачи кислорода приводит к затуханию огня. Для процесса дожига газов кислород нужен начиная с момента повышения температуры до 600-700 градусов, то не сразу, после начала топки;
• Через открытое поддувало воздух поступает нагретый до комнатной температуры или температуры, которая соответствует тому помещению, откуда производится забор. Для вторичного воздуха важно чтобы кислород поступал в камеру сгорания уже подогретый, причем подогретый до довольно высокой температуры – порядка 500-600 градусов;

Так что для того чтобы получить полное сгорание окиси углерода СО, водорода Н2, сажистых частиц Н(С-Н) и атомарного углерода С, необходимо обеспечить не только подачу необходимого объема кислорода, но подогреть его до оптимальной температуры для вступления в реакцию.

Подача воздуха в печь на примере финского камина поможет правильно понять суть этой технологии. В отличие от обычной топки в камине нет поддувала – дрова горят на плите внизу топки. Прямая подача кислорода осуществляется через отверстия в дверце. Кстати, в конструкции дверцы имеются несколько уникальных элементов, главный из которых регулируемая решетка, через которую и происходит подача кислорода в топку.

Дополнительная камера сгорания

Второй элемент, который заслуживает отдельного внимания это дополнительная камера, в которой и происходит окончательное сгорание топлива. Она, как и положено, отделена от топливника каминным зубом, расположенным почти горизонтально. Второй вариант разделения топливника это катализаторная решетка, которая разогреваясь от температуры пламени в первичной топке, служит температурным катализатором для реакции во вторичной камере дожига.

А вот кислород в эту камеру попадает через туже дверку. Только если для топки предусмотрены сквозные отверстия, то во вторую камеру подача осуществляется через полости в металлической оправе стекол и между самими стеклами. Такой прием дает возможность разогреть воздух до необходимых 500-600 градусов с одной стороны, и обеспечить прозрачность стекла с другой, поскольку поток формируется таким образом, что он убирает копоть и сажу сразу в камеру сгорания легких газов.

Варианты устройства подачи вторичного воздуха

Подача воздуха в печь оснащенную камерой для дожигания легких газов может быть организована несколькими методами. Уже упоминавшийся, финский отопительный камин, оснащенный дверкой с отверстиями для подачи воздуха, решает проблему только при использовании фирменных комплектующих элементов. Ну а как поступить, если под рукой просто нет такой чудо дверки?

Самый простой и эффективный вариант устройства подачи вторичного воздуха предлагается в проектах печей использующих принцип колпака. Для того чтобы обеспечить прямой приток нагретого воздуха в процессе постройки в порядовых кладках формируются каналы идущие с уровня поддувала. Такой вариант дает возможность, используя обычные заслонки или герметичные дверки без дополнительных усилий проложить ход напрямую в камеру догорания газов. С точки зрения технологии строительства, это вполне реально, тем более учитывая высоту кладки и разницу температуры в зоне входа и в районе топки, где происходит основной нагрев, тяга будет отменной. Минус этого варианта в том, что не везде есть возможность реализовать такой проект.

Второй вариант, который все чаще находит свое применение у печников это прием, называемый сухой шов. Суть метода заключается в том, что в камеру подается воздух по мере нагревания топки. Между кирпичами кладки оставляется расстояние так называемый «сухой шов». В обычном состоянии через полости воздух циркулирует свободно. По мере нагревания топки, кирпичи нагреваются и расширяются, после чего небольшой промежуток сухого шва просто перекрывается расширившимися кирпичами. После того как закрывается проход воздух начинает искать новые пути проникновения в топку. После окончательного нагрева кирпичей воздух начинает поступать в камеру дожига в нагретом состоянии по специально выстроенным каналам.

Третий вариант организации подачи кислорода через кожух, выстроенный вокруг топки. Просто и одновременно эффективно. Правда такой проект требует дополнительных просчетов, поскольку каналы вокруг топки также формируются из шамотного кирпича.

Двойной дожиг, он же вторичное или чистое горение — дополнительная функция современных моделей печей, обеспечивающая сгорание газов, образующихся в процессе прогорания твердого топлива. Соединяясь с содержащимся в воздухе кислородом, они образуют яркое и жаркое печное пламя.

Принцип работы печи двойного дожига

В печи с функцией двойного дожига особым образом сконструирована топка. В ней предусмотрена возможность дополнительного забора воздуха, распределения его по канальной системе, нагрева и подачи в камеру сгорания. Зачем нужна эта функция?

Не секрет, что древесина может прогорать не полностью по многим причинам. В зоне горения может быть недостаточно температуры или кислорода, воздушные потоки могут «пролетать» сквозь топочную камеру слишком быстро, да и сама древесина не всегда отвечает всем требованиям, предъявляемым к топливу высокого качества. В ней могут быть химические примеси, она бывает элементарно слишком отсыревшей. Из-за того, что древесина выгорает неполноценно, образуются такие неприятные соединения, как угарный газ, а также слои копоти и сажи.

Пошагово процесс вторичного сгорания происходит так:

1. Сквозь специально проделанные отверстия дополнительный воздух проникает в печку.
2. Между корпусными стенками и камерой топки располагаются специальные каналы — по ним проходит воздушный поток, нагреваясь от раскаленных поверхностей. От нагревания образуется определенное давление.
3. На верхнем уровне камеры уже горячий воздух отправляется в непосредственно внутрь топки.
4. Далее происходит неизбежный контакт сильно нагревшегося вторичного воздуха со скоплением отходящих дымовых газов и раскалившейся внутренней оболочкой топочного отсека. То, что следует далее, называется эффектом повторного (вторичного) воспламенения (внешне он имеет сходство с дождем из огня). Недогоревшее топливо в виде взвеси и угарный газ (окись углерода, CO) выгорают полностью, без остатка.

Отличия оборудования чистого горения от обычного

Наличие функции двойного дожига улучшает характеристики и, соответственно, увеличивает стоимость отопительного оборудования. Недобросовестные продавцы могут попытаться продать неопытному покупателю изделие, созданное столь же нечестными производителями: действующей функции в нем не будет, но будет попытка имитировать ее наличие: клиент даже увидит отверстия в топке, якобы для подачи нагретого воздушного потока в топочную камеру.

Лучше приобретать столь дорогостоящее изделие в компании опытного человека, способного заметить обман. Или тщательно изучить отзывы о производителе желаемого товара и обращаться только к компаниям с безупречной репутацией.

Плюсы двойного дожига

По сравнению с обычными моделями печки с такой замечательной опцией имеют много плюсов. Они:

• значительно более эффективны в плане использования топлива. Они обеспечивают практически полное его сгорание и минимальное образование золы. Таким образом дровяная печь работает в режиме максимальной температуры и со значительной теплоотдачей;
• обеспечивают сохранность и долгую эксплуатацию дымохода. В печках и каминах, работающих по принципу чистого горения, образование копоти и сажи минимально. Они не только загрязняют дымоход, но, соединяясь в нем с конденсатом, образуют агрессивную химическую среду. Она буквально разъедает трубу дымохода, даже самые прочные материалы, подверженные коррозии, начинают деформироваться и разрушаться;
• экологически намного более безопасны, чем обычное печное оборудование, не оснащенное системами вторичного горения. Несомненную угрозу для здоровья человека и чистоты окружающей среды представляют выбросы ядовитых продуктов прогорания топлива (особенно неполного). Безусловно опасен для жизни людей дыхательный контакт с окисью углерода — при повышенной концентрации в атмосфере она отравляет человеческий организм до летального исхода. Недаром в русских деревнях существовало слово «угореть»: имелось в виду отравление именно угарным газом. Повторное горение минимизирует этот риск. В России всегда пренебрежительно относились к экологии, но пора бы и обратить внимание, что во всем мире в тренде — именно экологически безопасное оборудование;
• создают необыкновенно красивое зрелище горящего огня. На пламя в таком устройстве можно любоваться бесконечно — оно объемное и словно живое.

Система вторичного воздуха автомобиля

В бензиновых двигателях впрыск вторичного воздуха в выхлопную систему является проверенным методом снижения вредных выбросов. Во время холодных запусков. Известно, что надежный бензиновый двигатель для холодного запуска требует богатой топливно-воздушной смеси. Эта смесь содержит избыток топлива. Во время холодного запуска в результате воспламенения образуются большие количества окиси углерода и несгоревших углеводородов. Поскольку катализатор еще не достиг рабочей температуры, вредные выхлопные газы могут выделяться в атмосферу. Уменьшить содержание вредных веществ в выхлопных газах при холодном пуске двигателя. Атмосферный воздух подается в выпускной коллектор в непосредственной близости от выпускных клапанов. Использование системы вторичного воздуха, также называемой дополнительной системой подачи воздуха.

Рабочий процесс

Это приводит к дополнительному окислению или сгоранию вредных веществ в выхлопных газах. Это производит безвредный углекислый газ и воду. Тепло, генерируемое этим процессом, дополнительно нагревает катализатор и датчики кислорода. Это сокращает время начала их эффективной работы. Система вторичного воздуха используется для автомобилей с 1997 года. В связи с улучшением системы впрыска топлива и системы управления двигателем. Система подачи вторичного воздуха постепенно теряет свое значение. Конструкция системы подачи вторичного воздуха включает насос вторичного воздуха, клапан подачи вторичного воздуха и систему управления. Насос вторичного воздуха представляет собой радиальный вентилятор с электрическим приводом. Атмосферный воздух поступает в насос через канал воздушного фильтра.

Работа вакуумного клапана

Воздух может всасываться в насос непосредственно из моторного отсека. В этом случае насос оснащен собственным встроенным воздушным фильтром. Клапан подачи вторичного воздуха установлен между насосом вторичного воздуха и выпускным коллектором. Он сочетает в себе регулирующие и регулирующие клапаны. Обратный клапан предотвращает выброс выхлопных газов и конденсацию из выхлопной системы. Это защищает насос от вторичного воздуха от повреждений. Запорный клапан подает вторичный воздух в выпускной коллектор во время холодного запуска. Клапан подачи вторичного воздуха работает по-разному. Вакуумом, воздухом или электричеством. Наиболее часто используемым приводом является вакуумный клапан. Управляется электромагнитным переключающим клапаном. Клапан также может быть приведен в действие давлением. Он генерируется насосом вторичного воздуха.

Устройство системы вторичного воздуха

Лучший клапан — тот, с электрическим приводом. Он имеет более короткое время реакции и устойчив к загрязнению. Система подачи вторичного воздуха не имеет собственной системы управления. Он включен в схему управления двигателем. Приводы системы управления — это реле двигателя, насос вторичного воздуха и электромагнитный переключающий клапан вакуумной линии. Управляющие воздействия на механизмы привода формируются на основе сигналов от датчиков кислорода. Датчики температуры охлаждающей жидкости, массовый расход воздуха, частота вращения коленчатого вала. Система активируется при температуре охлаждающей жидкости двигателя от +5 до + 33 ° C и работает в течение 100 секунд. Затем он отключается. При температуре ниже + 5 ° C система неактивна. Когда вы запускаете теплый двигатель, работающий на холостом ходу, систему можно кратковременно включить на 10 секунд. Пока двигатель не достигнет рабочей температуры.