Данный материал объединяет мои наработки в области отопления туристических палаток греющими свечами.
ФАЗА 1. Первые пробы (осень 2016 г.)
Оборудование:
Палатка Quechua Arpenaz-2 200x120x105
Термометр
Кирпичи
Свечи греющие
Идея подогревать ночью палатку при температуре окружающего воздуха 5...10 градусов тепла
возникла давно. Для обогрева можно использовать автомобильный обогреватель, мощностью 120 Вт.
Работает от аккумулятора 12 В (АКБ). Естественно масса такого аккумулятора колоссальна - не менее 10 кг, что хватает примерно на 8 часов работы. Вряд ли найдется желающий нести на себе еще 10 кг в поход?!
Для проверки в домашних условиях собрал палатку и включил такой обогреватель. Температура стабилизировалась и была больше, чем в комнате на 1-2 градуса, что не очень много.
На полевые испытания такой комплект - грелка + АКБ брать не стал. Заменил его испытаниями нагретых кирпичей (в одном совете слышал, что можно обогревать палатку котелком, наполненным горячими камнями).
Важно! Все операции с горячими предметами вы выполняете на свой страх и риск! Материалы палатки плавятся мгновенно, при прямом контакте с горячими материалами!
На фото показан вариант укладки кирпичей (печка для палатки бездымная)
Нижний - теплый или холодный, остальные должны быть нагреты в костре до жара!
Данная конструкция сохраняет тепло около 2 часов. Во время эксперимента в палатке находился один человек. На улице около 5 градусов тепла. Температура воздуха в палатке поднялась до 12 градусов, т.е. на 7 градусов, что можно считать отличным результатом. (Без данной конструкции температура внутри палатки выше всего лишь на 1 градус!)
Замеры температуры проводил на высоте носа - около 10-15 см от пола палатки.
Согласитесь, что 2 часа, конечно на ночь не хватит, поэтому внутри такой палаточной печки нужно установить источники тепла - греющие свечи.
Четыре греющие свечи поднимают температуру воздуха в палатке до 9 градусов, т.е на 4 градуса. Греющая свеча горит около 4 часов, т.е. два комплекта свечей потребуется на ночь.
Каждая свеча дает примерно прирост температуры в 1 градус. По своим ощущениям скажу, что комфортно спать при температуре не ниже 15 градусов (примерно когда еще не идет пар изо рта), т.е. в моем случае оптимально загружать и использовать одновременно (15-5)=10, т.е. около 10 свечей, что потребует увеличить размер кладки кирпичей в два раза.
ФАЗА 2. Двойная печка (лето 2018 г.)
Разница температур в +5 градусов показалось недостаточной, поэтому для эксперимента установил 8 свечек в двух "печках".
Важно, чтобы окошки вентиляции в палатке были открыты, нам не нужны продукты горения в палатке, а нужно тепло.Тепло забирают на себя кирпичи и вторично излучают внутри палатки. За cчет массы и большой площади поверхности их температура достаточно высока, но безопасна для сушки вещей и вряд ли способна навредить палатке.
Установка свечей самих по себе не эффективна: почти все тепло улетает как выхлоп в вентиляцию. Использование подвесных алюминиевых банок здесь тоже не подходит - очень опасно, т.к. банка неустойчива, а нагревается очень сильно (!) и способна при обрыве/падении вызвать пожар или порчу палатки.
На фото видно размещение двух "печек". Правая - более правильная, желательно располагать верхний кирпич ближе к свечам (примерно расстояние 5 см). Чем выше расположен верхний кирпич, тем больше тепла улетит в вентиляцию. Для усиления накопления тепла можно положить дополнительные кирпичи на это перекрытие, а "окошки" прикрыть пластинками из шифера, бетона или других негорючих материалов, что стабилизирует горение, защитив огонь от случайных движений воздуха.
Вид сверху:
Горение свечи - около 4 часов, т.е. на ночь необходимо 8 свечей (в одной "печке" 4 свечки).На улице в районе 8 градусов тепла в "помещении" около 18 градусов.
ФАЗА 3. Портативная стальная печка (осень 2018 г.)
Основной принцип отопления - отобрать максимальное количество тепла от продуктов сгорания парафина свечи, и переизлучать его вторично в пространство палатки. Без теплоуловителя основное тепло улетает как выхлоп через вентиляцию палатки.
Назанчение теплоуловителя:
1) Собрать тепло;
2) Переизлучить тепло;
3) Защитить свечи от сквозняка;
4) Защитить палатку от открытого огня свечей.
В качестве теплоуловителя используются кирпичи. Понятно, что инфраструктура не каждой стоянки способна предложить кирпичи для сборки конструкций, поэтому в качестве альтернативы рассмотрим складной мангал и трехлитровый котелок.
Вес мангала 280 грамм, котелка 560 грамм, стального листа 260 грамм (!)
Мангал фирмы ООО "ВОАНДА". При покупке казался несуразным и одноразовым, хотя сейчас думаю, что он и как мангал неплох. Собирается за полминуты! По весу - как комплект шампуров.
К мангалу потребуется дополнительный лист стали соответствующего размера, для накрытия сверху.
Для измерения температуры использую бытовой бесконтактный термометр.
Точность измерений невысокая, плюс/минус пару градусов, но для оценки нагрева подойдет.
Зажигаем 10 свечей (стандратные свечи масса топлива = 9.8 грамм, фитиля с подставкой 0.27 грамм, стаканом 0.6 грамм и в целом свеча весит 10.8 грамм)
Обычно пишут что чайная свеча весит 12 грамм, в принципе - похоже.
Условно топлива 10 грамм, время горения около 4 часов. Удельная теплота сгорания 40 МДж/Кг. Абсолютная теплота сгорания = 40/100 = 0.4 МДж. = 400000 Дж
Горит это все 4 часа, или 14400 сек. Значит мощность свечи = 400000/14400 = 27 Вт.
(если будете повторять расчет не путайте ккал/кг и мдж/кг "Теплота сгорания парафина 11200 ккал/кг (45,8 МДж/кг)" )
Для такой печки ставлю 10 свечей, считаем мощность обогревателя = 270 Вт!
Зажигаем и накрываем сверху листом. Обратите внимание, мой мангал имеет две высоты боковых стенок. Сейчас лист на максимальном удалении от свечей.
По центру листа установилась температура 55 градусов. На боковой стенке 28 градусов, т.е. боковая сторона почти не нагрелась.
Опускаем стальной лист ниже уровнем и повторяем измерения.
Левый край 50 градусов, верхний край 65 градусов.Нагрев боковой стенки изменился незначительно (около 28 градусов). Далее проверяем котелок. Вода в нем предварительно доведена до кипения. Т.е ставим котелок и смотрим смогут ли поддержать свечи кипение. Для установки котелка использованы две металлические пластины общей массой 80 грамм.
Температура котелка снаружи около 80 градусов.
Важно, чтобы котелок не закипел в палатке, поэтому возникает вопрос - что быстрее начнет кипеть - литр воды или три литра? Вода уже нагрета до 100 градусов!
Попробовал ставить на свечи котелок с разным количеством воды и визуально оценивать время через которое кипение заканчивается.
0.5 л. = 15 сек.
1.5 л. = 45 сек.
2.5 л. = 40 сек.
Какой-то случайный процесс, чего быть не должно?!
В теории больший объем воды лучше отдает тепло через стенки котелка, значит кипятить его сложнее! Вывод: палатку паром не наполним, бани не будет!
Вторая часть лабораторной работы - проверка в собранной палатке. Измеряем температуру на высоте 5-10 см от пола. Палатка Quechua Arpenaz 2. внутренние размеры (ДхШхВ) 200х120х105 cм. Для контроля есть ртутный градусник с точностью 0.1 градус.
Установив стальной лист в верхнее положение, зажигаем свечи. И получаем через 15 минут 28.2 градуса, против начальных 24.2, т.е. мы увеличили температуру в палатке на 4 градуса.Еще один Упс! - к концу эксперимента горели только 7 свечей. Т.е. можно надеяться, что при 10 свечах температура поднялась бы на 5 градусов.
Установив стальной лист в верхнее положение, зажигаем свечи. И получаем через 15 минут 28.2 градуса, против начальных 24.2, т.е. мы увеличили температуру в палатке на 4 градуса. Еще один Упс! - к концу эксперимента горели только 7 свечей. Т.е. можно надеяться, что при 10 свечах температура поднялась бы на 5 градусов. Далее палатка продувается, для выравнивания температуры. Запускаем печку на нижнем положении стального листа.Получаем+24.6 снаружи и +27.8 внутри. Опять 3 свечи потухли! Фитили на них опускаются в парафин и тухнут! Получили 3 градуса разницы. Результат хуже чем в первый раз. Третий заход. Работа с котелком. С котелком получилось вообще 2 градуса разницы, на 9 работающих свечах.
Оценим теперь градиент температуры по вертикали.
На высоте полметра температура выше на 6 градусов.
А под потолком, выше на 10 градусов, чем у пола.
В итоге имеем в зоне сна - прирост температуры максимум на 4 градуса, в сидячем положении 10 градусов. Но не забываем, что человек собирает на себя излучение такой печки, т.е. получаемое тепло человеком от излучения, больше чем тепло, собранное температурным датчиком! А Еще на такой печке можно подогреть кружку воды!
Масса мангала с листом стали 0.5 кг. Свечей на одну ночь - две закладки = 240 грамм.
Рассмотрим аварийные ситуации.
Опрокидывание мангала. - свечи скорее всего потухнут. Они гаснут даже от небольшого порыва ветра.
Попадание открытого огня на ткани палатки - мгновенное плавление и сгорание палатки.
Скорее всего вы просто сразу окажетесь на улице.
Опрокидывание котла с кипятком - ожоги не исключены, но скорее всего вас спасут спальник и одежда. Надеюсь, вы не будете ставить такую "котельную" около лица!
Критическое снижение уровня кислорода в воздухе -
Первые симптомы кислородной недостаточности (увеличение объема дыхания, снижение внимания, нарушение мышечной координации) наблюдается у людей при содержании кислорода во вдыхаемой смеси газов на уровне 16-17%. Снижение концентрации О2 до 12-15% вызывает одышку, учащение пульса, ухудшение умственной деятельности, головокружение, быструю утомляемость. В случаях, когда концентрация О2 уменьшается до 10-12%, сознание сохраняется, но появляется тошнота, сильная усталость, дыхание становится прерывистым. При концентрации 8% быстро наступает потеря сознания, а ниже 6% - смерть в течении 6-8 минут.
Надеюсь вы понимаете, что вентиляционные окошки в палатке должны быть открыты. А если почувствуете хоть один из описанных признаков удушья, - прекратите использование печки.
Из своего опыта - использовал 8 свечей, всю ночь, никаких симптомов не заметил, возможности оценить расход и приход кислорода нет. Но все индивидуально.
Помните, что все действия по отоплению палатки вы выполняете на свой страх и риск, а также несете ответственность, за тех кто рядом с вами!
ФАЗА 4. Полевые испытания портативной свечной печки (осень 2018 г.)
Мангал "Воанда" со мной, я на полевой позиции, ожидаю ночь. 15 градусов, день, все ок! Наступила ночь. В палатке около +4 градусов. Измеряю на уровне головы (10-15 см от пола).
"Завожу печку" на 9 Свечей. Напарник тем временем испытывает другой метод нагрева - прокаленные кирпичи, с изоляцией фольгой:
Такая вот конструкция должна выделять тепло равномернее, горючих элементов нет. Накаливаются две половинки кирпича и устанавливаются на холодный целый кирпич.
За 6 часов внутренние кирпичи практически остыли. Временем активной работы такой конструкции можно условно считать 2-3 часа.
Вернемся к моему "свечному методу".
Все работает. В моем распоряжении несколько дополнительных железок - уголок и щиток, можно играться с компоновкой печки.
Что имеем по температуре: +10 градусов. Т.е. прирост около 5 градусов относительно температуры на улице. Ночью предусмотрена дозакладка топливных элементов. Проснулся чуть раньше, чем доработала первая загрузка. В итоге одновременно 15 свечек:
Температура поднялась до 14 градусов, т.е. прирост 10 градусов.
Итог: одновременно за ночь работало от 7 до 15 свечей. Температура повышалась на 5-10 градусов. За бортом было около 4-5 градусов тепла. Некоторые свечки самозатухали, т.к. фитиль наклонялся и падал в парафин.
В качестве общего итога: считаю показанный метод отопления палатки одним из самых перспективным при соблюдении должных мер безопасности. Вес железа около 0.7 кг и 240 грамм топлива на одну ночь, совсем немного. Возможные аварийные ситуации описаны выше, а закрытый объем печки прощает случайные контакты огня с палаткой и туристом.
Для тех, кому лень было все это читать короткое видео с демонстрацией работы печки: https://youtu.be/tNFZLSPKinM
