Печь Булерьян: руководство по изготовлению самодельной конструкции

Применение печи Булерьян. Плюсы и минусы

Печь Bullerjan, в обиходе именуемая буллером, разрабатывалась и создавалась специально для передвижных лесозаготовительных бригад, работающих в Канаде.

Трудятся они исключительно зимой и вдали от промышленных центров, поэтому разработчики заложили в агрегат следующие особенности:

1. Конструкция является предельно простой, так что даже самый неподготовленный человек может быстро научиться этой печью управлять.
2. Задействованы самые доступные детали и материалы, благодаря чему печь легко можно отремонтировать в полевых условиях.
3. Печь способна проработать на одной закладке топлива до 8 ч, так что пользователь может ночью спокойно выспаться.
4. Электроснабжение не требуется.
5. Корпус агрегата не нагревается выше 50–55 градусов, поэтому об него нельзя сильно обжечься. При этом он способен очень быстро прогреть остывшее помещение.
6. Поступление угарного газа в помещение при любых положениях заслонок полностью исключается.
7. Печь имеет компактные размеры и небольшой вес, так что на небольшие расстояния её можно переносить на руках.
8. Можно использовать бросовое топливо — щепу, шишки, хворост и пр.

Благодаря этим достоинствам буллеры стали довольно популярными. Сегодня их можно видеть не только на лесозаготовках, но и на складах, в оранжереях, гаражах, дачных домиках и других однообъёмных нежилых помещениях.

Печь представляет собой конвектор — она оснащена трубами, из которых в процессе работы постоянно дует тёплый воздух. Топливо горит только на стадии растопки, в остальное время оно медленно тлеет.

Схема устройства печи Булерьян

К недостаткам буллера можно отнести:

• быстрое зарастание топки и дымохода сажей и дёгтем;
• отсутствие возможности использовать уголь и другое высококалорийное топливо;
• неэффективное использование топлива, обусловленное его неполным сгоранием;
• большое количество вредных выбросов;
• обильное образование крайне токсичного конденсата.

Разновидности буллеров

Печи Булерьян и им подобные выпускаются сегодня в широком ассортименте. В первую очередь они отличаются мощностью: бытовые модели могут развивать теплоотдачу от 10 до 60 кВт, промышленные образцы — 120 кВт и более. При этом нужно учитывать, что приводимая в паспорте номинальная мощность наблюдается только в режиме пламенного горения, при котором булер мало чем отличается от обычной «буржуйки».

Если же перевести печь в режим длительного горения (тления), на который она, собственно, и рассчитана, то её мощность будет составлять от 10 до 30% от номинальной.

Таким образом, если в паспорте прибора указано, что он способен обогреть помещение объёмом в 600 м3, в длительном режиме его хватит только на 60 кубов, то есть на помещение с площадью в среднем 30 кв. м.

Помимо печей, выпускаются буллеры-котлы. Отечественная версия — котёл «Аква Бренеран».

Печь Аква Бренеран

В нём установлен теплообменник, который можно подключить к системе отопления с жидкостным теплоносителем. С помощью такого котла можно отапливать не только однообъёмные помещения, но и разделённые на несколько комнат.

Примечание. Следует заметить, что многие специалисты считают целесообразным применять жидкостные теплоносители только в условиях централизованных отопительных систем с большим количеством потребителей, удалённых от котельной на значительное расстояние. Здесь действительно необходима рабочая среда с большой теплоёмкостью.

Что касается частного дома с автономной системой отопления, то в нём проще распределять тепло посредством нагретого воздуха, транспортируемого по воздуховодам. Если их аэродинамическое сопротивление окажется слишком большим, и для его преодоления естественной конвекции в воздушных теплообменниках будет недостаточно, можно организовать принудительную подачу воздуха посредством вентилятора (входные патрубки теплообменников нужно будет объединить коллектором).

Особенности конструкции и принцип работы

От обычной «буржуйки» буллер-бренеран отличается следующим:

1. Топку охватывают изогнутые вертикальные трубы, в которых нагревается воздух. Благодаря такому решению, печь очень эффективно отапливает помещение, а её корпус при этом остаётся сравнительно холодным.
2. Поддувало выполнено в виде врезанного в топочную дверцу патрубка и снабжено заслонкой (дросселем), посредством которой можно регулировать мощность печи.
3. Верхняя четверть топки отделена пластиной с отверстиями. Это пространство играет роль камеры дожигания древесного (пиролизного) газа, который образуется при высокотемпературном распаде органических молекул.

Аксонометрический разрез и спецификация

Заметим, что Булерьян и подобные ей печи не являются газогенераторными (пиролизными) в полном смысле этого слова. В настоящем пиролизном теплогенераторе создаются более высокие температуры, а воздух подаётся принудительно. Создатели буллера стремились упростить его конструкцию, вследствие чего пиролиз в ней проходит вяло и не в полном объёме. Такой режим принято называть частичной газогенерацией.

Упомянутая выше перегородка не доходит до передней стенки печи на 20–25% длины топки. Благодаря этому, основной поток дымовых газов по пути в камеру дожигания отклоняется в переднюю часть печи. Таким образом, Булерьян относится к печам с передним горением, которые превосходят классические в удобстве управления.

Дымоотводящий канал начинается горизонтальным участком, имеющим длину 0,8–1 м. Этот элемент как бы придерживает тягу, позволяя большей части дымовых газов сгореть в топке.

Шиберная заслонка, установленная в начале вертикального участка дымохода, имеет вырез размером в 25% всей площади, благодаря которому она ни при каких обстоятельствах не может быть закрыта наглухо. Таким образом, риск отравления людей угарным газом полностью исключается.

Посредством шиберной заслонки регулируется режим работы агрегата:

• при растопке (режим пламени) она полностью открывается;
• при переходе в режим длительного горения (тление) – закрывается.

За шиберной заслонкой следует хорошо утеплённый вертикальный участок дымохода, называемый экономайзером. Именно благодаря ему горение в топке удаётся удерживать на грани тления и воспламенения. Стенки экономайзера тепловым излучением поджигают сердцевину газовой струи. Та вспыхивает, резко расширяется и на время как бы образует пробку в дымоходе, блокирующую тягу.

Жар в топке немного успокаивается, а тем временем газы в дымоходе остывают и его работа возобновляется. Восстанавливается тяга, жар в топке снова усиливается, образование дымовых газов становится более интенсивным, они снова вспыхивают в экономайзере и топка опять притухает. В режиме длительного горения этот цикл повторяется постоянно.

Расчёт самодельного Булерьяна для дома

Расчёт топки твердотопливного теплогенератора является достаточно сложным, но для любительского уровня вполне подойдёт его упрощённый вариант. Он выполняется в два этапа.

Этап первый: определение мощности печи при полном (пламенном) горении

В таком режиме закладка топлива сгорит примерно за 1 час (3600 сек), а КПД печи составит примерно 50%. Для расчёта нужно знать теплотворную способность топлива. Вот данные для некоторых видов древесины:

• берёза: 16200 кДж/кг;
• ясень: 18200 кДж/кг;
• дуб: 20000 кДж/кг.

Произведём расчёт для топлива с наименьшей производительностью — берёзы. Полено весом в 1 кг за час работы с учётом КПД = 50% сгорит с такой мощностью:

W = (16 500 000 / 3600) х 0,5 = 2300 Вт.

Следовательно, для мощности в 15 кВт нам понадобится:

М = 15 / 2,3 = 6,52 кг берёзовых поленьев.

С учётом того, что плотность берёзы составляет 650 кг/м3, рассчитаем объём закладки массой 6,52 кг:

V = 6,52 / 650 = 0,01 м3 = 10 л.

Исходя из того, что коэффициент заполнения топки для твердотопливных печей составляет 0,63, рассчитаем объём топки:

Vт = 10 / 0,63 = 15,9 л.

Этап второй: определение мощности печи в режиме тления

Обычно эта величина составляет всего 10% от номинальной мощности, то есть той, с которой агрегат работает в режиме пламенного горения. Для нашего примера мощность тления составит всего 1,5 кВт. Таким образом, чтобы обеспечить выход тепла в режиме тления хотя бы на уровне 4,5 кВт, объем топки нужно увеличить в 3 раза — примерно до 48 л. Тогда в неё удастся уместить примерно 19,5 кг берёзовых поленьев.

Материалы и инструменты

Подбирая заготовки для самодельного буллера, учитывайте следующее: наиболее долговечной является легированная жаропрочная сталь, особенно котловая. Но из-за сравнительно низких температур в топке данную печь вполне можно изготовить из стали конструкционной — в этом, как уже говорилось, состоит одно из её достоинств.

Высокоуглеродистые марки, например, сталь 45, применять не следует, поскольку из-за нагрева может произойти их закалка с последующей потерей пластичности. Лучше брать марки от сталь 3 до сталь 20.

Итак, вот из чего будет собираться самодельный Булерьян:

1. Сталь листовая толщиной 5 мм: понадобится лист размерами 2000х1000 м.
2. Сталь листовая толщиной 3–4 мм: небольшой лист размером примерно 400х300 мм — понадобится для изготовления задвижек.
3. Легированная (жаропрочная) листовая сталь или конструкционная низкоуглеродистая толщиной 6 мм: лист размером 700х400 мм.
4. Труба стальная диаметром 110 мм: в общей сложности понадобится 4 метра.
5. Труба стальная квадратная сечением 60х60х4 мм либо круглая толстостенная диаметром 57 мм: 10 м.
6. Короткий отрезок (примерно 400 мм) стальной трубки диаметром 15 мм.
7. Кольцо шириной 40 мм, отрезанное от трубы диаметром 350 мм (из него будет изготавливаться загрузочный люк).
8. Петли и ручка с запорным механизмом для дверцы.
9. Прут стальной диаметром 8 мм: потребуется отрезок длиной примерно 300 мм — для изготовления ручек заслонок.
10. Шнур асбестовый.

Внимание! Подбирая диаметры конвекционных труб, разработчики увязывали теплоёмкость воздуха с его вязкостью. Попытка применить трубы с диаметром менее 60 мм приведёт к резкому падению КПД печи.

Что касается технического оснащения домашней мастерской, то оно должно быть таким:

1. Трубогиб для труб больших диаметров (подойдёт ручной гидравлический).
2. Аппарат для электросварки.
3. Болгарка с отрезным и зачистным дисками (если есть газовый резак, отрезной диск не понадобится).
4. Электродрель со свёрлами «по металлу».

Ещё понадобятся рулетка и молоток.

Подготовительные работы, чертёж

Перед началом работ стальные листы нужно нарезать на заготовки согласно чертежам.

Чертёж буллера

В домашних условиях сделать это можно при помощи болгарки, но вариант этот дорогой и трудоёмкий. К тому же точно вырезать болгаркой деталь с криволинейными очертаниями, например, круглую задвижку, невозможно и получившийся многоугольник придётся долго «доводить до ума». Гораздо рациональнее заказать раскрой на металлобазе, где приобретается стальной прокат. Там обязательно есть и газовый резак, и гильотинные ножницы.

Останется только обработать кромки деталей болгаркой с зачистным кругом.

Забегая наперёд, скажем, что раскрой листовых материалов целесообразно выполнять только после сборки остова печи (об этом далее), так как их размеры уточняются по месту.

Стальную трубу диаметром 60 мм, из которой предполагается сделать воздушный теплообменник, необходимо нарезать на 8 одинаковых заготовок длиной от 1200 до 1400 мм. Далее каждую из них сгибают при помощи трубогиба, выдерживая следующие параметры:

• угол между осями двух концов заготовки должен составлять 100–105 градусов;
• радиус кривизны на участке сгиба составляет 220–230 мм.

Пошаговая инструкция: как сделать печку своими руками

Имея на руках нужные детали, можно приступать к сборке Булерьяна:

Два воздушных теплообменника, которые будут устанавливаться у передней стенки, необходимо оснастить инжекторами — по одному на каждый.

Так выглядит инжектор, подготовленный к привариванию

Инжектор представляет собой отрезок трубки диаметром 15 мм и длиной 200 мм, вставленный под небольшим углом в отверстие на внутренней стороне теплообменника и тщательно обваренный. Длина свободной части инжектора, то есть находящейся вне трубы-теплообменника, должна составлять не менее 150 мм.

Сборка остова буллера

На ровной поверхности нужно собрать остов печи, уложив трубы-теплообменники одна на другую. Чтобы они не опрокидывались, в промежутки между ними нужно подкладывать бруски соответствующего размера. Подровняв конструкцию так, чтобы она была симметричной, и все выступающие части имели равную длину, теплообменники прихватывают электросваркой.

Заготовки перегородок раскраиваются при помощи картон-шаблона

После того как остов будет зафиксирован, нужно изготовить из картона шаблон нижней перегородки. Затем очертания шаблона переносятся на стальной лист толщиной 5 мм и деталь вырезается. Теперь её нужно установить на место и приварить к батареям труб сплошным швом.

Аналогичным образом изготавливается верхняя перегородка. Площадь проделанных в ней отверстий должна составлять 7% от всей площади детали. До передней стенки эта перегородка не должна доходить на четверть длины топки.

Просветы между трубами завариваются стальными полосами

Просветы между трубами в каждой батарее необходимо заварить деталями из листовой стали, для изготовления которых также предварительно создают картонные шаблоны. В этом месте сварной шов тоже должен быть сплошным.

Передняя стенка и дверца буллера

Применяя картонно-шаблонный метод, из стального листа нужно вырезать переднюю и заднюю стенки. При этом в каждой из них прорезается круглое отверстие: в передней — диаметром 350 мм (для установки дверцы), в задней — диаметром 110 мм (для дымохода).

Так выглядит тройник дымохода в сборе

Из трубы диаметром 110 мм нужно изготовить тройник дымохода. С одной стороны к нему приваривают несколько шпилек М8, на которые будет одеваться круглая заглушка — эта часть будет выполнять функцию конденсатосборника. В заглушку нужно вварить резьбовой патрубок под полудюймовый шаровой кран.

Круглую шиберную заслонку диаметром 90–95 мм нужно вырезать из листа толщиной 4 мм. Затем от неё отрезается четвёртая часть в виде сектора.

Поддувало и шибер

Просверлив на другой стороне тройника два соосных отверстия диаметром 8,5 мм, устанавливают в них ось заслонки — прут диаметром 8 мм. Один его конец должен быть достаточно длинным — в согнутом виде он будет представлять собой ручку. Остаётся приварить к оси шибер — и тройник можно объединять при помощи сварки с задней стенкой.

Дроссель в поддувале делается так же, как и шиберная заслонка. Само поддувало имеет вид гильзы диаметром 60 мм и длиной 100 мм. Учтите, что зазоров между дросселем в закрытом положении и стенками поддувала быть не должно — для этого их размеры должны полностью совпадать.

Чтобы воздушная заслонка не двигалась самопроизвольно, её оснащают пружинным механизмом.

Поддувало нужно приварить к дверце — диску диаметром 370 мм примерно в нижней трети. Перед этим в ней, разумеется, необходимо прорезать проём диаметром 60 мм.

Приступаем к изготовлению загрузочного люка. Он представляет собой кольцо из трубы диаметром 350 мм, которое приваривается к отверстию в передней стенке.

Чертёж дверцы буллера

Дверцу нужно оснастить газовым затвором. Он имеет вид двух концентрических колец шириной 4 мм, в зазор между которыми должна помещаться горловина люка. Проще всего эти кольца изготовить из трубы диаметром 350 мм, для чего необходимо выполнить следующие действия:

• от трубы отрезают два кольца шириной 4 мм и разрезают каждое из них;
• от одного из колец отрезают фрагмент длиной 50 мм и приваривают ко второму, как бы наращивая его;
• остаётся снова заварить разрыв в каждом кольце, при этом первое уменьшится в диаметре, а второе — наоборот, увеличится на требуемую величину.

Кольца привариваются к дверце, после чего зазор между ними набивается асбестовым шнуром.

Чтобы предотвратить чрезмерный нагрев дверцы, изнутри к ней приваривают стальной диск с зазором в 3 мм. Он будет играть роль отражающего экрана. Не забудьте выполнить в этом диске отверстие напротив поддувала.

На заключительном этапе к дверце приваривают петли и замок, а к горловине люка — ответные части этих элементов. Замок на дверцу лучше установить эксцентриковый, тогда она будет закрываться абсолютно герметично.

Инжектор подачи воздуха в камеру дожигания

Заднюю и переднюю стенки нужно приварить к печи, после чего в переднюю стенку вваривают инжекционное устройство для подачи воздуха в камеру дожигания.

Нужную форму ножкам буллера можно придать при помощи трубогиба

Теперь к печи нужно приварить ножки такой длины, чтобы после её установки на место нижние выступающие концы теплообменников оказались на расстоянии в 200 мм от пола.

Последний этап — пробный запуск и окрашивание печи термостойкой краской.

Готовый самодельный буллер

Монтаж печи и установка дымохода

При установке печи Булерьян нужно придерживаться следующих правил:

1. Агрегат должен стоять на несгораемой подставке, выступающей за его очертания не менее, чем на 300 мм в каждую сторону.
2. Минимальное расстояние до стены — 1 м (для стен с несгораемой штукатуркой — 0,85 м).
3. Пол перед печью в радиусе 1,2 м от дверцы должен иметь огнестойкую защиту. Обычно укладывают подушку из асбеста, а поверх неё — стальной лист толщиной не менее 1,5 мм.

К дымоходу буллера предъявляются особые требования. Они обусловлены тем, что из-за обильного дымообразования и низкой температуры выхлопа (120 градусов) в дымоотводящем канале образуется значительное количество высокотоксичного конденсата — его даже запрещено сливать близ участков со съедобной растительностью. Объем ядовитой жидкости от влажности дров не зависит: водяной пар образуется в топке даже при сгорании абсолютно сухого топлива — просто как результат окисления органических молекул.

В связи с этим внутренняя часть дымохода должна быть изготовлена из кислотоупорной нержавеющей стали. Если система дымоудаления расположена внутри дома, она должна быть полностью герметичной, иначе конденсат попадёт в помещение. Для полной безопасности дымоход лучше установить снаружи, соединив его с печью проходящим через стену горизонтальным отрезком.

Из-за сравнительно холодного выхлопа дымоход буллера нуждается в хорошем утеплении, иначе тяга будет очень слабой. По этой же причине трубу следует выводить на высоту не менее 5 м от низа топки.

Особенности эксплуатации

Чтобы буллер работал с максимальной эффективностью, топить его следует полностью высушенными дровами — влажность не должна превышать 10%. Сырую древесину можно подсушить прямо на печи.

Топится Булерьян так:

1. Полностью открыв заслонку поддувала и шибер, в топку загружают хорошо высушенный легковоспламеняющийся материал — мелкий хворост, щепу, можно даже бумагу.
2. Теперь нужно поджечь закладку и закрыть дверцу. На этой стадии печь работает в режиме горения и интенсивно прогревает остывшее помещение. Опытные пользователи так подбирают объем первой закладки, чтобы она превратилась в угли как раз к моменту установления комфортной температуры. Если дверца не прозрачная, следить за горением следует через поддувало.
3. После прогорания первой закладки до углей на неё укладывают основное топливо — деревянные поленья, торфобрикеты или пеллеты. Дверцу закрывают, а заслонку поддувала поворачивают в положение, соответствующее желаемой мощности. Шибер нужно полностью закрыть. При этом печь выйдет на основной режим: тление топлива с частичным пиролизом.

Температура в топке при этом составляет 550–650 градусов, поступающий из теплообменников воздух будет нагреваться до 60–70 градусов. Корпус будет иметь температуру 50–55 градусов, а выхлоп — около 120 градусов.

Возможные ошибки

Крайне нерациональными являются попытки эксплуатировать печь Булерьян с повышенной мощностью — из-за низких теплоёмкости и теплопроводности воздуха большая часть образующегося при этом тепла будет уходить в дымоход.

Фирменный буллер нельзя топить углем — это топливо при сгорании даёт температуру в 800–900 градусов, от которой стенки печи быстро прогорают. К такому же результату приведёт постоянная эксплуатация данного агрегата в режиме горения с пламенем, на который он не рассчитан. Правда, иногда пользователи все же идут на это, так как при таком режиме работы конденсат образуется в меньшем объёме и, главное, он является гораздо менее токсичным.

Что касается самодельных буллеров, то здесь все зависит от используемых материалов. Толстые стенки из жаростойкой стали выдержат любой режим работы и любое топливо. Если же печь изготавливалась, как это часто бывает, из металлолома, то есть обычной конструкционной стали, то правила эксплуатации фирменных булеров распространяются и на неё.

Способы усовершенствования печи Булерьян

Самодельный буллер, ввиду своей неказистости, даже в самый скромный интерьер вписывается довольно плохо. Между тем сделать эту печь по-настоящему привлекательной можно при помощи очень простого приёма — обложив её камнем или кирпичом.

Такое решение не только повысит эстетические достоинства агрегата, но и даст практическую выгоду:

• риск обжечься о корпус печи будет сведён к нулю;
• кирпичная кладка будет играть роль теплоаккумулятора, благодаря чему печь некоторое время сможет греть дом даже после исчерпания топлива;
• поры печного кирпича при нагреве выделяют водяной пар и при остывании снова впитывают его, благодаря чему в отапливаемом помещении все время поддерживается оптимальная влажность.

Наибольшей теплоёмкостью обладает шамотный кирпич, однако, из-за значительной теплопроводности его обязательно нужно обкладывать кирпичом керамическим.

Буллер, спрятанный в кирпичную «одёжку»

Возводить каменную или кирпичную оболочку следует вплотную к печи, а если где-то остаются щели, их нужно заполнить смесью из раствора и битого кирпича.

Обратите внимание! Надстройка не должна перекрывать входы и выходы воздушных теплообменников. Также важно избегать засорения их раствором. Для большей надёжности трубы на время работ следует забить полиэтиленом или ветошью.

Воздушно-конвекционную печь очень легко можно превратить в котёл с водяной рубашкой.

Для этого достаточно объединить входные и выходные отверстия теплообменников коллекторами и подключить их к системе отопления. При этом следует учесть, что теплоёмкость воды в 800 раз больше воздушной, поэтому для её нагрева интенсивность горения в топке приходится увеличивать. В таких условиях срок службы печи из обычной стали сильно сокращается.

А вот нагрев воды для хозяйственно-бытовых нужд буллер может осуществлять без всяких переделок. Достаточно два из его восьми теплообменников подсоединить металлическими гофрами к трубам, установленным внутри утеплённого бака с водой. Во время растопки печи вода быстро нагреется, после чего её температура будет поддерживаться на уровне 60–70 градусов.

Правильное обслуживание

Как любую твердотопливную печь, буллер нужно своевременно очищать от сажи. Для этого агрегата это особенно важно, так как копоть откладывается в нём и в дымоходе довольно быстро. Она уменьшает просвет дымоотводящего канала, препятствует передаче тепла стенкам топки и воздуху в теплообменниках (является хорошим теплоизолятором), и главное — может вспыхивать внутри дымохода, приводя его в негодность и создавая угрозу пожара.

Часто рекомендуемый способ удаления сажи — её выжигание. Метод весьма пожароопасен, к тому же в случае с печью Булерьян является абсолютно не применимым — не рассчитанный на высокие температуры агрегат от таких процедур очень быстро выйдет из строя.

Лучше удалять смолу и сажу из буллера самым простым и бесхитростным способом — при помощи скребка и щётки. Нагар в топке можно счистить шпателем, а в узких и труднодоступных местах — стамеской.

Очистку дымохода осуществляют через отверстие конденсатосборника в тройнике, сняв с него заглушку. Можно подобраться и с другой стороны — через крышу. Второй вариант удобнее, так как вместо длинного наращиваемого шеста можно использовать верёвку, опуская на ней груз с прикреплённой к нему щёткой или круговым скребком.

Следует ещё раз подчеркнуть, что печь и дымоход обрастают сажей довольно быстро. Если буллер постоянно эксплуатируется в режиме длительного горения, то удалять копоть нужно каждые 7–10 дней.

Видео: установка и первый запуск прибора для отопления

Одно из достоинств печи марки Булерьян — простота конструкции — оказалось весьма на руку домашним умельцам. Как видно из нашей статьи, самостоятельно изготовить копию этого агрегата, обладающую вполне приемлемыми характеристиками, совсем несложно. Недорогое устройство отлично подходит для помещений с непостоянным пребыванием людей. Что касается жилых объектов, то их владельцам лучше раскошелиться на пиролизный котёл или кирпичную печь. Буллер же можно использовать для форсированного прогрева, пока основной агрегат растапливается.