Печи камины и строительство бани
 
Печи.
Русская печь
Камины
и очаги
Бани
и сауны
Обратная
связь
 
 

Классификация


Структура раздела:

Классический (Английский) открытый камин
Открытый камин
Закрытый камин

Для лучшего понимания принципа работы каминов и каминных печей рассмотрим схему работы простейшей печи (рис. 1.1).

Схема предельно проста: топка может быть металлической (чугун, сталь) или кирпичной, печная дверка с отверстиями для прохода воздуха, сечение которых можно регулировать, труба обычная металлическая или кирпичная.

простая печьКак работает такая печь, всем понятно и пояснений не требуется. Откроем дверку работающей печи, при условии достаточной тяги в трубе, печь продолжит работу без дымления. В такой печи есть все признаки камина, разве только дверная рамка слишком мала, чтобы любоваться игрой пламени горящего топлива. Но ведь дверку и рамку можно увеличить, тогда картина благоприятного восприятия огня улучшится. Так и поступим, остановимся на размере дверки, например, 50 X 40 см (ширина на высоту). Заметим, что поперечное сечение топливника также придется увеличить, т.к. оно не может быть меньше размеров дверной рамки.

Теперь проведем эксперимент. Разместим поленья дров (основное топливо для каминов) непосредственно под трубой, у задней стенки топки. Такая печная схема будет благополучно работать, исполняя роль камина. Но в таком «камине» нас кое-что не устраивает. Не устраивает излишняя глубина топки, т.к. очаг, находящийся в глубине топки, плохо просматривается, и второе: основная часть тепла, выделяемого при горении топлива, без пользы уходит в трубу, плохо обогревая массив топливника. Заметим, что это обстоятельство пока нам кажется второстепенным.

Чтобы устранить указанные недостатки, передвинем очаг ближе к дверке, но эта часть эксперимента может оказаться неудачной: велика вероятность, что такой «камин» задымит, только часть дыма будет уходить в трубу. Проблема легко решаемая: чтобы устранить дымление достаточно увеличить тягу в трубе. Но у нас есть более изящное решение: перенесем трубу на новое место, установим ее над очагом. Наш «камин» вновь заработает нормально, правда, с потерями: задняя часть топливника опять будет плохо прогреваться, но она нам и не нужна. Укоротив его, мы получим уже некоторое подобие настоящего камина, и главное: модель будет работать.

Однако, продолжим эксперимент. Закроем дверку, наш камин (камин без кавычек) продолжает работать. Обратим внимание на существенное различие двух работающих вариантов: в первом случае, когда дверка открыта, большое количество непрогретого (холодного) воздуха поступает в топку и, не успев нагреться, устремляется в трубу. Во втором случае (дверка закрыта) печной режим восстанавливается, в топку мы можем подавать такое количество воздуха, какое необходимо для поддержания горения топлива. Регулируя подачу воздуха и тягу в трубе можно задавать интенсивность горения очага. Практически весь подаваемый в топку воздух прогревается, соответственно и теплоотдача системы повышается.

Продолжим эксперимент дальше. Заменим печную дверку прозрачной, воспользуемся, например, огнеупорным стеклом. Если нам удастся не закоптить стекло, а это отдельная задача, то такая каминная печь (назовем ее так, когда дверка закрыта — это печь) должна удовлетворить значительную часть любителей каминов. Спросим себя: чем поступились и что выиграли? За игрой огня стали наблюдать через стекло, вроде бы это минус, но ощущения исходящего от камина тепла не потеряли, оно осталось почти полностью, т.к. тепло продолжает поступать в виде лучевой энергии, свободно проходящей через стекло. Но и любители натурального огня могут удовлетворить себя, им для этого достаточно открыть дверку, и наше устройство мгновенно превратится в открытый камин, поменяв при этом режим работы на неэкономный (каминный). Если вы решили, что пора начать экономить топливо — достаточно закрыть дверку и ваша каминная печь автоматически перейдет в печной, более экономный режим работы, заметим, с большей отдачей тепла. КПД при таком режиме работы можно довести до печного (70-80%). Это означает, что если нам удастся правильно распорядиться выделяемой тепловой энергией, то такая каминная печь сможет выполнять две функции: каминную и печную, т.е. она будет успешно исполнять двойную роль — как камина, так и печи.

Как же решается такая задача? Посмотрим два решения.

Первый вариант. Можно использовать печную схему в виде традиционной чугунной «буржуйки» с прозрачной дверкой (рис. 2.7). Такую печь необходимо топить беспрерывно, хотя бы в тлеющем режиме, чтобы поддерживать необходимое нам тепло. В эту схему можно вносить различного рода усовершенствования, но суть будет оставаться без изменений, если только не оснастить ее специальной конвективной системой. Такая схема (без конвективной системы) заложена в закрытые камины, которые массово производятся в Западной Европе (Франция, Италия, Германия и др.), именно они (еврокамины) в последние 10-15 лет получили у нас широкое распространение. Сами названия «камин», как и более подходящее «закрытый камин», являются условными — это, как мы видели, и есть каминные печи, о них речь шла выше. Ниже мы будем придерживаться традиционного названия и рассматривать их будем в разделе «камины», что не должно вводить читателя в заблуждение.

Использование таких каминов, точнее, каминных печей, в условиях, когда в доме имеется центральное отопление, может быть оправдано лишь частично: если камин вам нужен для удовольствия, вряд ли вы будете отключать центральное отопление на время работы камина, хотя и такой вариант возможен.

Труднее ответить на вопрос: зачем нужна большая тепловая энергия (напомним, что закрытые камины работают в режиме печи), которая концентрируется в небольшой пучок и выбрасывается под потолком помещения? Равномерного распределения тепла в объеме помещения при этом добиться невозможно, перепад температур по высоте может достигать 10 °С и более (рис. 1.2).

Некоторые фирмы предлагают опцию: можно с помощью гибких труб перенаправить это тепло и в другие помещения верхнего этажа. Однако подобная возможность используется крайне редко, т.к. всерьез рассчитывать на такое «отопление» отдельных помещений в доме практически невозможно. Неприемлема данная схема отопления и в иных условиях (в домах без центрального отопления, например, на дачах), где проблема выбора системы отопления в наших климатических условиях обычно решается установкой отопительных печей.

Решение первой проблемы (равномерного распределения тепла) предлагается фирмой «Piazzetta». Ею разработана система, при которой по гибким трубам можно направлять тепловой поток к полу помещения за счет перераспределения тепловых потоков с помощью вентилятора (рис. 1.3 и рис. 2.12). Следует ожидать, что эта новинка может существенно изменить в будущем отношение к закрытым каминам в пользу их более широкого применения в качестве отопительных приборов.

Добавим к этому и другой недостаток системы отопления с помощью закрытых каминов — это пересушенный воздух с возможным запахом перегоревшей пыли, чего не происходит при обычном печном отоплении. Речь идет о качестве тепла, о том, что тепло, исходящее от кирпичных печей для здоровья человека более благоприятно, чем тепло, исходящее от печей с металлической поверхностью. Объясняется это существенной разницей в их нагреве и распределении тепла. У кирпичных печей поверхность нагревается не более чем до 90 "С, у металлических печей температура выше, поверхность печи может доводиться до раскаленного состояния. У первых за счет высокой теплоемкости кирпича тепло сохраняется долго, чего нет у металлических печей. Из-за высокой температуры на металлической поверхности больше, чем на кирпичной, оседает и возгоняется органической пыли, больше образуется вредных для здоровья ионов. Это важно, т.к. в наших краях отопительный сезон длится значительно дольше, а средняя зимняя температура примерно на 15 °С ниже, чем в странах Западной Европы. Любопытно, что в России и более 100 лет назад предостерегали от модного по тем временам увлечения западными красивыми чугунными печами. (Флавицкий И. «Здоровье и вредное отопление, оздоровление жилых помещений», СПБ, 1882 г.). Как видим, и в наши дни проблема остается актуальной.

Распределение нагретого воздуха в помещении, образуемого при работе закрытых каминов Распределение нагретого воздуха в помещении после внедрения системы фирмы «Piazzetta»

Рис. 1.2. Распределение нагретого воздуха в помещении, образуемого при работе закрытых каминов

Рис. 1.3. Распределение нагретого воздуха в помещении после внедрения системы фирмы «Piazzetta»

И все-таки возникает вопрос: не лучше ли в отдельных случаях (когда проблемы тепла решаются, например, с помощью центрального отопления, а от камина требуется создание уюта и комфорта в доме) не поддаваться моде, установить классический камин, лишенный «достоинств», о которых говорилось выше. В таком случае КПД камина при выборе не играет решающей роли (в отличие от печного, он составляет лишь 10-15 %). Камину можно придать нестандартный вид, который будет выгодно отличаться от успевшего набить оскомину изделия с часто повторяемым (массово воспроизводимым, рис. 2.10) «евродизайном». Причем, это можно сделать при тех же равных, а иногда и меньших затратах.

Практически та же картина в домах, где отсутствует центральное отопление (дачи, например), там проблемы отопления решаются иначе, но потребность в неповторимом уюте, который можно получить от камина, у их владельцев остается. И она обычно удовлетворяется установкой отопительных или отопительно-варочных печей в сочетании с открытыми каминами. И здесь есть выбор, о нем еще будет сказано ниже.

Второй вариант. Радикальное решение проблемы находится в аккумулировании тепла, выделяемого топливником. Тогда и стремление повысить КПД таких устройств становится вполне понятным и экономически оправданным. Отметим, что создание аккумулирующих печей более актуально для стран с холодным климатом, таких как Россия, страны северной Европы (Финляндия, Швеция, Норвегия и др.) и Канада. Поэтому нам лучше ориентироваться на опыт этих стран, а не на Францию с Италией (откуда идут массовые поставки закрытых каминов), равно, как и не забывать об опыте собственном, накопленном благодаря труду наших предшественников.

Следует признать, что при конструировании каминных печей прямое заимствование и перенос опыта создания отопительных печей (а он в России довольно значителен) не совсем продуктивны. Почему?

Первое. Пока еще не наработано достаточного опыта, ведь задача создания каминных печей из разряда новейших, т.к. возможность использования стеклянных дверок появилась у нас сравнительно недавно, да и отечественное производство их до последнего времени не налажено.

Второе. В основу конструирования каминной печи можно заложить одну из двух схем (правда, есть и третий путь — оригинальные решения). Каминную схему, где главный элемент — каминный топливник — дополняется конвективной системой. Или хорошо отработанную печную схему, с возможно низким гидравлическим сопротивлением, где печной топливник переделывается в каминный.

Такая каминная печь должна удовлетворять условиям: надежно работать как при открытой дверке (режим открытого камина, желательно с летним ходом), так и при ее закрытии (печной, аккумулирующий режим, сопоставимый с другими отопительными печами). При этом нужно учитывать, что и размеры дверки должны быть по возможности большими (в этом специфика, иначе какая это каминная функция!). Но следует не забывать, что при большой открытой дверке — больше воздуха должно пройти через трубу. А это означает, что потребуется большее ее сечение.

Сечение трубы для каминной печи является сдерживающим фактором (иначе конструкцию можно превратить в печного монстра). Желательно, чтобы оно оставалось, как и у других печей 13 х 26 см, но никак не более 26 X 26 см.

Пока трудно представить каминную печь с топливником, как у большого камина, например, с шириной окна 100 и более см (размер А). Как видим, все обусловлено параметрами трубы, т.к. именно от нее зависит обеспечение каминной функции этого нового устройства1.

Стеклянные каминные дверки, которые используются в каминных печах (пока мы ориентируемся на применение финских дверок с максимальным размером 550 X 480 мм), позволяют оставаться с общепринятым для нашей практики, привычным сечением для печной трубы 1,0 X 0,5 кирпича.

В заключение покажем, какую роль выполняет камин в конструкции всем известных русских печей. Для этого вернемся к рис. 1.1 и продолжим наш эксперимент. Установим печную тубу над передним краем топливника, над дверкой, а саму дверку сделаем съемной (рис. 1.4).

элементы камина в русской печи

Рис. 1.4. К вопросу о роли камина в работе русской печи

Обратим внимание на часть схемы, которая ограничена пределами «К», вплотную примыкающую к варочной камере. Напомним, что для удержания тепла после прогорания дров

1 Решение задачи (уменьшение сечения трубы при увеличенном портале каминной печи) заключается в поиске новых, оригинальных путей. Задачу можно считать общей как для каминных печей, так и для открытых каминов, хотя для последних она не считается актуальной. Ведь никого не удивляет использование дымовых труб с повышенным сечением для больших каминов.

2 На самом деле они не совсем финские. Финские фирмы заказывают их (закупают) по кооперации в соседних странах.

варочная камера закрывается съемной дверкой. А часть печи в зоне «К» представляет собой не что иное, как самый обычный камин, где шесток — это под камина, окно шестка — портал, перетрубье — дымосборник.

Какова же роль камина в работе русской печи?

— Камин пропускает через себя в трубу дымовые газы и пары, исходящие из варочной камеры, и одновременно не дает им возможности попасть в помещение за счет подпора воздуха, поступающего в портал камина.

— На шесток выгребаются недогоревшие угли (головешки) перед закрытием варочной камеры, их догорание происходит при открытой задвижке печи также без дымления в помещение.

— На шесток выставляются горшки и кастрюли с пищей, где происходит ее томление-доводка при более умеренной температуре, чем в варочной камере.

— При открытой печной задвижке, когда закрыта варочная камера, служит хорошим вентилятором для проветривания помещения.

Из вышесказанного следует вывод, что если имеет место плохая работа русской печи, например, дымление, то причину надо искать в зоне «К», т.е. в устройстве этого камина.

И второй вывод, не менее важный. Все рекомендации по русским печам (речь идет о зоне «К») отражают несколько устаревшую (для новых условий) картину. Эти печи изначально предназначались для использования в одноэтажных помещениях (деревенских домах). Поэтому в них сечение печной трубы из-за недостатка высоты (из расчета на высоту трубы 4-5 м) составляет 1X1 кирпич (26 х 26 см). Не столько конструктивные особенности русской печи, сколько фактор трубы выделяет ее из общего печного ряда, где повсеместно применяемые сечения печных труб вдвое меньше.

Поскольку зона «К» является камином, то и его расчет (подбор сечения трубы является результатом расчета) ведется как у обычных каминов. В новых условиях, когда русские печи из ностальгических соображений устанавливаются в двух- и трехэтажных коттеджах, подход не должен быть традиционным. Т.к. десятиметровая труба прежнего сечения будет создавать излишнюю тягу для печи. Ответ и на этот вопрос (какой же должна быть труба в таких случаях) читатель найдет в главе 4 «Расчеты каминов всех видов».

bottom
Карта сайта
bottomline
Дизайн