Общие сведения о кладке
Печную кладку надо выполнять очень прочно. Она должна иметь тонкие швы, вертикальные углы, горизонтальные ряды и гладкую поверхность.
Допускаются отклонения по вертикали на всю высоту печи не более 10 мм, неровности на лицевых сторонах печи — не более 5 мм, а облицованных изразцами — 2 мм.
Если под печь будет использован фундамент от старой печи, его обследуют и в случае необходимости ремонтируют. Когда строят новый фундамент, проверяют местоположение печи, ее разворот по отношению к стенам помещения, не мешают ли в этом случае потолочные балки или стропила для вывода трубы через перекрытие и крышу.
После проверки можно оставить печь в желаемом месте или перенести ее в такое место, чтобы не мешали ни балки перекрытия, ни стропила.
Форму и размер печи проверяют прави́лом, угольником, метром или шпагатом, натягиваемым по углам кладки (рис. 13). При раскладке подбирают кирпичи, проверяют, соблюдается ли перевязка швов, и учитывают их толщину. Только после этого весь ряд укладывают на растворе.
Рис. 13. Проверка закладки первого ряда кладки печи
Кладку проверяют по горизонтали, вертикали и боковым сторонам. Этого требует каждый ряд, на что затрачивается много времени (рис. 14).
Рис. 14. Проверка выполненной печной кладки
Хорошо класть печи в направляющих стойках, но еще лучше в передвижной опалубке-ящике без дна, который движется в стойках, установленных строго вертикально. Стойки и ящик должны быть тщательно выстроганы, чтобы по ним легче передвигалась опалубка. Ее можно сделать на один или несколько рядов кладки. Как только она будет заполнена кирпичной кладкой, ее поднимают на нужную высоту и закрепляют (рис. 15).
Рис. 15. Кладка печи в подвижной опалубке
Толщина швов печной кладки, выполненной из обыкновенного или красного кирпича, должна быть не более 3–5 мм, а из тугоплавкого и огнеупорного кирпича — 3 мм.
Толщина швов кладки труб на известковом или сложном растворе допускается до 10 мм.
Во всех случаях кладки горизонтальные и вертикальные швы должны быть полностью заполнены раствором. Через, толстые незаполненные швы легко вылетают искры, что может привести к пожару. Кроме того, в толстых швах часто образуются трещины, сквозь которые проникает в печь или дымовые каналы холодный воздух, охлаждающий горячие газы, нарушает тягу и образует дымление. По ходу кладки внутренние и наружные поверхности очищают от излишне выдавленного раствора, который снимают руками или кельмой, а внутренние поверхности топливников и каналов швабрят (протирают) мочальной кистью или мокрой тряпкой. Обмазывать глиняным раствором топливники и каналы категорически запрещается, так как он быстро отваливается и засоряет каналы.
Внутренние поверхности печей: дымовые каналы, топливники, трубы — следует выполнять как можно ровнее, без выступов, впадин и других неровностей, которые препятствуют хорошему движению газов и ухудшают работу печи. Все повороты и углы в каналах надо обязательно закруглять, а сужение или расширение кладки делать плавным, что повышает тягу.
Колосниковые решетки следует располагать ниже топочного отверстия на один-два ряда кладки (70-140 мм) с зазором между решеткой и кладкой по всему периметру не менее 5 мм. Если этого не сделать, то при нагревании расширяющийся металл расстроит кладку. Колосниковые решетки к тому же должны укладываться с наклоном в сторону дверки на 20–30 мм, что обеспечивает скатывание несгоревшего топлива от задней стенки на решетку. Прорези решетки всегда располагают вдоль топливника.
Плиты чугунные цельные или из отдельных элементов, применяемых в кухонных очагах или плитах, надо укладывать на тонком слое глиняного раствора по уровню.
Кирпич для кладки печи следует отсортировать. Самые хорошие кирпичи без трещин и отколотых мест применяют для топливников, дымовых каналов и сводов печи. Толщина кирпича должна быть одинаковой, что дает возможность получить самые тонкие швы.
Запрещается сколотую или стесанную сторону кирпича обращать внутрь топки или каналов, так как они менее прочны и от высокой температуры будут разрушаться, что пожароопасно.
Кладка печей способом замораживания запрещается. В холодное, особенно в зимнее, время растворы или материалы для их приготовления должны иметь температуру не ниже плюс 5 °C. Брать руками холодный раствор запрещается.
После кладки печь следует хорошо высушить естественным или искусственным путем. В процессе сушки все задвижки и вьюшки, а также форточки должны быть открыты круглые сутки. На такую сушку требуется примерно десять — двенадцать суток.
При искусственной сушке печь протапливают сухим топливом: стружкой, соломой, щепой, мелко колотыми дровами.
Первая закладка топлива не должна превышать 20–25 % от того количества, которое необходимо для нормальной топки. Для второй топки количество топлива повышают до 30–40 %, для третьей — до 60–70 % и т. д., то есть до полной нормы. После каждой топки все приборы печи открывают, температура наружной поверхности печи должна не превышать 50–60 °C.
Сушка считается законченной, когда на поверхности печи перестанут появляться сырые пятна, а на задвижке или вьюшке следы конденсата (воды).
Как известно, кирпич является основным материалом для кладки печей. Он состоит из шести сторон, каждая из которых имеет определенное название. Две самые большие поверхности кирпича — постели бывают нижней или верхней (при кладке находится вверху). Оставшиеся четыре стороны носят название граней. Из них две большие называются ложковыми и две малые — тычковыми. Острые ребра, образуемые гранями, — усенки. В зависимости от укладки кирпича ряды кладки в дальнейшем будут называться ложковыми или тычковыми.
Рис. 16. Кирпич и его части:
а — наименование граней кирпича; б — целый; в — трехчетверка; г — половинка; д — четверка; 1 — тычковая грань; 2 — верхняя постель; 3 — ребра (усенки); 4 — ложковая грань
Для перевязки швов и в зависимости от размера печи приходится применять целый кирпич и его части (рис. 16), при этом кладут кирпич по-разному (рис. 17).
Рис. 17. Укладка кирпича:
а — плашмя в полкирпича; б — на ребро в четверть кирпича; в — стоймя; г — хорошая перевязка швов
Стенки печи выкладывают разной толщины. Чтобы получить тонкие стенки, кладку выполняют на ребро или в четверть кирпича (рис. 18, а). Широко распространена кладка в половину кирпича, то есть с укладкой его плашмя (рис. 18, б). Такую же толщину кладки можно получить из двух четверок, укладывая кирпич на ребро (рис. 18, в). Кладку в три четверти кирпича выполняют в половину и в четверть кирпича, то есть на ребро (рис. 18, г).
Рис. 18. Печная кладка стенок разной толщины:
а — в четверть кирпича; б — в полкирпича (ложком); в — в полкирпича в две четверти; г — в 3/4 кирпича (полкирпича на ребро); д — в полкирпича (2/4 с полным перекрытием швов); е — в целый кирпич; ж — устройство замков в кладке
Кладку в половину кирпича с полным перекрытием швов ведут из двух четверок на ребро, но так, чтобы один ряд кладки находился на 5–6 см выше другого и швы одного ряда не совпадали со швами другого (рис. 18, д).
Стенки в один кирпич кладут поочередно из тычковых рядов, когда кирпичи уложены поперек стенки, и ложковых, когда кирпичи укладывают вдоль стенки. Для перевязки швов применяют трехчетверки (рис. 18, е).
Нередко внутри печей при устройстве дымовых каналов или для других целей кирпич укладывают на стальные полосы. В этом случае вставка металла нежелательна: расширяясь больше кирпича, металл разрушает кладку. Чтобы избежать этого, стальные полосы иногда кладут свободно, не закрывая их.
Во всех случаях при кладке стенок внутри печи их лучше всего крепить с наружными стенками «в замок». Это прочно и надежно (рис. 18, ж).
Каждый ряд кладки следует выполнять так, чтобы он перевязывался в швах половиной кирпича, а там, где применяют трехчетверки и половинки, допускается минимальная перевязка в четверть кирпича.
Размещение печей и определение их размеров
Размещение печей
Прежде чем приступить к кладке печи, необходимо определить ее место в помещении. В любом здании печей и дымоходов должно быть как можно меньше, особенно в зданиях с внутренними стенами, в которых нельзя устраивать дымоходы.
Отопительные печи чаще всего подвигают ближе к капитальной внутренней стене и одновременно к входной двери, чтобы не носить топливо через всю комнату. Печи располагают ближе к углу помещения. Однако их устанавливают так, чтобы все поверхности могли отдавать тепло помещению и была возможность свободно осматривать печи и систематически убирать пыль. Чтобы не делать длинных перекидных рукавов для отвода дымовых газов, не следует ставить печь далеко от капитальной стены с дымоходами. Устанавливать их надо с открытыми отступками шириной не менее 150–200 мм. Закрытая отступка с вентиляционными отверстиями нежелательна, потому что примыкающая к стене стенка не отдает тепло, а собирающуюся пыль невозможно удалить.
Размещать печь в средней части стены нежелательно, так как она займет значительную часть полезной площади.
Установка в каждой комнате отдельной печи имеет свои преимущества, так как в теплое время не приходится топить все печи, а топят только те, которые необходимо.
При коридорной планировке здания можно одну печь размещать так, чтобы она отапливала два соседних помещения и выходила топкой в коридор. Вместо коридора одной печью можно одновременно отапливать три комнаты. На рисунке 19 показан вариант размещения угловой и прямоугольной печей, отапливающих три комнаты.
Рис. 19. Установка угловой и прямоугольной печей, отапливающих три комнаты
В квартире для одной семьи желательно класть одну печь на две комнаты.
При всех случаях следует помнить о том, чтобы теплоотдача печей распределялась пропорционально теплопотерям каждого помещения.
Вариант размещения печи для отопления четырех комнат показан на рисунке 20. Такая печь имеет большие размеры и занимает много места. Кроме того, ее стенки выделяют тепло пропорционально потерям каждой комнаты. В этом случае две комнаты проходные.
Рис. 20. Установка одной печи для отапливания четырех комнат
В деревянных зданиях ограничен выбор мест установки печей. Там приходится применять насадные трубы. Печи с насадными трубами удобно размещать в любом месте, но следует предусмотреть, чтобы труба не попадала на балку перекрытия и стропила. Насадные трубы ставят только на массивных толстостенных печах. Тонкостенные печи в целях противопожарной безопасности не рекомендуется строить с насадными трубами.
Коренные трубы необходимы для отвода дымовых газов от кухонных очагов и одновременно дымовых газов от отопительных печей. Для этого в коренной трубе делают нужное количество вертикальных дымовых каналов, так называемых стояков (рис. 21).
Рис. 21. Подключение печей к коренной трубе:
1 — печи; 2 — коренная труба; 3 — вентиляционный канал; 4 — дымовые каналы
Рис. 22. Установка печей в комнатах дома и их подбор на теплоотдачу:
1, 2 — комнаты; 3 — кухня; 4 — прихожая
Рассмотренный вариант показывает целесообразность возведения коренной трубы в доме с тремя-четырьми комнатами.
Если в доме несколько комнат, каждую из которых занимает отдельная семья, желательно ставить столько печей, сколько имеется комнат.
Когда предусматривается кухня-столовая, то целесообразнее класть комбинированные отопительно-варочные печи с обязательным устройством вентиляции. Вообще надо всегда предусматривать вентиляцию комнат, кухни, санузла через вытяжные каналы, которые располагают рядом с дымоходами. Вытяжные каналы, нагреваясь от дымоходов, тем самым способствуют более интенсивной вентиляции. Для строительства индивидуальных домов имеется множество типовых проектов, в которых тщательно разработаны и подобраны всевозможные печи и указаны места их расположения.
Определение размеров печей
Размеры печей определяют или их подбирают на основании расчета теплопотерь отапливаемых помещений. Точный расчет теплопотерь сложен и его выполняют по специальному методу и имеющимся нормам, которые предусматривают, что теплоотдача печи при двух топках в сутки может быть на 15 % больше или меньше теплопотерь помещения.
При расчете отопления необходимо знать теплопотери всех видов конструкций дома: стен, дверей, оконных проемов, перекрытий, материалов, из которых сделаны стены, высоту, наружную температуру воздуха и др. При неправильном расчете или выборе печи она будет или много выделять тепла, или наоборот. Правильно выбранная печь должна соответствовать средней часовой теплоотдаче и такой же часовой теплопотере. Таким образом, количество теряемого помещением тепла должно соответственно возмещаться теплом, выделяемым печью.
Рассмотрим самые простейшие и приближенные способы определения размеров печей.
Пример 1. Зеркало печи, выходящей в отступку, дает в 2 раза меньше тепла, щитки от плиты — в 1,5 раза меньше, чем печи, поэтому их поверхность должна быть в 2–2,5 раза больше указанных данных
| Размер площади помещения при высоте помещения 3 м, кв. м | Поверхность печи в зависимости от размера помещения и температуры наружного воздуха (—25 °C), кв. м | |||
| неугловое | с одним углом | с двумя углами | прихожая | |
| 8 | 1,25 | 1,95 | 2,10 | 3,40 |
| 10 | 1,50 | 2,40 | 2,60 | 4,50 |
| 15 | 2,30 | 3,40 | 3,90 | 6,00 |
| 20 | 3,20 | 4,60 | 5,20 | — |
| 30 | 4,60 | 6,90 | 7,80 | — |
Пример 2. В этом расчете печи подбирают по кубатуре здания, которую определяют по наружному периметру с последующим умножением на 21. Это число является количеством тепла в килокалориях, требуемых для обогрева 1 куб. м здания до температуры плюс 18 °C и при наружной температуре воздуха до минус 30 °C.
По вышеприведенным данным находят потребную теплоотдачу печи.
В нашем случае имеется дом размером по наружному обмеру 6,6x7,4 м, высота помещения 3 м. Стены кирпичные, толщиной 540 мм. В доме имеются две жилые комнаты 1, 2, кухня 3 и прихожая 4 (рис. 22).
Рассмотрим подбор печи для кухни и прихожей:
объем кухни 54,39 куб. м. (3,7х4,0х3,0)
объем прихожей 18,87 куб. м. (3,7х1,7x3,0)
Всего 73,26 куб. м.
Рассчитаем теплоотдачу печи: 73,26х21=1538 ккал/ч.
Каждый квадратный метр зеркала печи излучает в среднем 300 ккал/ч. Для определения площади нагрева печи необходимо 1538 ккал/ч разделить на 300, получаем 5,1 кв. м. Эту цифру можно округлить до 5 кв. м или повысить до 5,2–5,4 кв. м.
Чтобы найти размеры печи, следует имеющуюся площадь зеркал печи разделить на активную высоту печи, то есть ту высоту, которая нагревается. В данном случае она равняется 2,2 м. После деления площади зеркала печи на ее высоту получаем периметр печи 5,1:2,2=2,3 м (округленно 2,5 м).
Полученный периметр печи делим на два и получаем две стороны печи, то есть длину и ширину, вместе взятые они будут равны 1,15 м (2,3:2). Если ширина печи 510 мм, то ее длина должна быть 640 мм, а в плане 510x640 мм.
Таким образом, воспользовавшись этим примером, можно подобрать размер печи для любого помещения. Необходимо указать, что кроме печи в кухне имеется плита, которая может выделять при двух топках в сутки от 600 до 900 ккал/ч.
Конечно, вместо печи можно поставить к плите отопительный щиток, работающий от плиты, выделяя до 1200 ккал/ч. Имеются щитки с плитой и с отдельной топкой, тогда их теплоотдача еще выше.
Если печь ставят в районах, где наружная температура в зимнее время достигает минус 50 °C, можно рассчитать размер печи по третьему примеру.
Пример 3. Рассмотрены дома из разных материалов с различной минусовой температурой. Как было сказано выше, расчеты теплопотерь помещением весьма сложны и в данном случае они даются приближенно.
Из данных таблицы 2 видно, что теплопотери стен при различной температуре неодинаковы.
Поэтому при расчетах (свыше —31 °C) на каждые два градуса прибавляются три единицы.
Таблица 2. Удельные теплопотери для основных охлаждающихся поверхностей в жилых зданиях
| Вид стен и охлаждающиеся поверхности | Количество теряемого тепла (ккал/ч) через 1 кв. м поверхности по ее внутреннему обмеру при средней температуре наиболее холодной пятидневки | |||
| 24—25 °C | 26—27 °C | 28—29 °C | 30—31 °C | |
| Кирпичная стена толщиной в 3,5 кирпича (93 см), оштукатуренная с двух сторон | ||||
| Первый этаж и одноэтажные здания: | ||||
| помещения угловые | 53 | 57 | 60 | 61 |
| помещения, смежные с другими | 48 | 51 | 53 | 55 |
| Верхний и промежуточные этажи: | ||||
| помещения угловые | 47 | 50 | 53 | 54 |
| помещения, смежные с другими | 43 | 45 | 47 | 48 |
| Кирпичная стена толщиной в 3 кирпича (80 см), оштукатуренная с двух сторон | ||||
| Первый этаж и одноэтажные здания: | ||||
| помещения угловые | 57 | 61 | 64 | 65 |
| помещения, смежные с другими | 55 | 58 | 61 | 62 |
| Верхний и промежуточные этажи: | ||||
| помещения угловые | 53 | 56 | 59 | 60 |
| помещения, смежные с другими | 49 | 52 | 54 | 55 |
| Кирпичная стена толщиной в 2,5 кирпича (67 см), оштукатуренная с двух сторон | ||||
| Первый этаж и одноэтажные здания: | ||||
| помещения угловые | 65 | 71 | 74 | 76 |
| помещения, смежные с другими | 64 | 69 | 71 | 73 |
| Верхний и промежуточные этажи: | ||||
| помещения угловые | 60 | 64 | 67 | 68 |
| помещения, смежные с другими | 57 | 61 | 64 | 65 |
| Кирпичная стена толщиной в 2 кирпича (54 см), оштукатуренная с двух сторон | ||||
| Первый этаж и одноэтажные здания: | ||||
| помещения угловые | 78 | 83 | 87 | 89 |
| помещения, смежные с другими | 77 | 82 | 86 | 87 |
| Верхний и промежуточные этажи: | ||||
| помещения угловые | 70 | 75 | 78 | 80 |
| помещения, смежные с другими | 68 | 74 | 76 | 78 |
| Деревянная рубленая стена из бревен толщиной 20 см, с односторонней штукатуркой | ||||
| Первый этаж и одноэтажные здания: | ||||
| помещения угловые | 67 | 71 | 75 | 76 |
| помещения, смежные с другими | 65 | 69 | 72 | 74 |
| Верхний и промежуточные этажи: | ||||
| помещения угловые | 59 | 64 | 67 | 68 |
| помещения, смежные с другими | 57 | 62 | 64 | 66 |
| Деревянная рубленая стена из бревен толщиной 25 см, с односторонней штукатуркой | ||||
| Первый этаж и одноэтажные здания: | ||||
| помещения угловые | 52 | 56 | 58 | 60 |
| помещения, смежные с другими | 51 | 54 | 57 | 58 |
| Верхний и промежуточные этажи: | ||||
| помещения угловые | 47 | 50 | 52 | 53 |
| помещения, смежные с другими | 45 | 48 | 50 | 51 |
| Деревянная брусковая стена с односторонней штукатуркой общей толщиной 12 см | ||||
| Первый этаж и одноэтажные здания: | ||||
| помещения угловые | 75 | 80 | 84 | 86 |
| помещения, смежные с другими | 73 | 78 | 82 | 84 |
| Верхний и промежуточные этажи: | ||||
| помещения угловые | 67 | 71 | 74 | 76 |
| помещения, смежные с другими | 65 | 70 | 73 | 75 |
| Деревянная брусковая стена с односторонней штукатуркой общей толщиной 20 см | ||||
| Первый этаж и одноэтажные здания: | ||||
| помещения угловые | 47 | 50 | 52 | 53 |
| помещения, смежные с другими | 46 | 49 | 51 | 52 |
| Верхний и промежуточные этажи: | ||||
| помещения угловые | 42 | 45 | 46 | 47 |
| помещения, смежные с другими | 41 | 44 | 46 | 47 |
| Окна с двойным остеклением (переплетами) и балконные двери | 100 | 108 | 112 | 115 |
| Двери сплошные деревянные двойные | 175 | 187 | 195 | 200 |
| Чердачное перекрытие | 26 | 28 | 29 | 30 |
| Деревянные утепленные полы над подвалом или подпольем | 19 | 21 | 22 | 23 |
Примечание. При определении теплопотерь через поверхности, выходящие в неотапливаемые помещения, количество тепла, приведенное в таблице, умножают на 0,7, если последние выходят наружу (неотапливаемые лестничные клетки), и на 0,4, если неотапливаемые помещения не имеют указанного сообщения.
Если при этом теплоотдача печи и будет немного выше, то в этом нет большой ошибки.
Следует напомнить, что в примере подбора печей по этой таблице опущена проверка на амплитуду колебания и другие данные.
Пример 4. Рассмотрим способ определения тепловых потерь и подбор печи для одноэтажного рубленого дома из бревен толщиной 25 см, с односторонней штукатуркой, деревянными перегородками, оштукатуренными с двух сторон, с полом, утепленным над подвалом, окном из двух остекленных переплетов (двойное остекление). Комната угловая площадью 9 кв. м. Внутренний размер комнаты: высота — 3 м, длина каждой стены — 3, ширина окна — 1, высота его — 1,7 м.
Удельные теплопотери на 1 кв. м поверхности, согласно данным таблицы, составят в данном случае: для деревянной стены рубленой толщиной 25 см, оштукатуренной в угловых помещениях, — 52 ккал/ч на 1 кв. м, для окна с двойным остеклением — 100 ккал/ч на 1 кв. м, для чердачного перекрытия (потолка) — 26 ккал/ч на 1 кв. м, для утепленного пола — 19 ккал/ч на 1 кв. м.
Охлаждающие поверхности:
наружные стены (две) (3,0+3,0)х3,0―1,7=16,3 кв. м.
пол 3,0х3,0=9,0 кв. м.
потолок 3,0х3,0=9,0 кв. м.
окно 1,0х1,7=1,7 кв. м.
Общие теплопотери комнаты составят, ккал/ч:
через наружные стены 16,3x52=848;
через пол 9,0х19,0=171;
через потолок 9,0х26=234;
через окно 1,7х100=170;
Всего 1423.
Для такого расхода тепла нужна печь с теплоотдачей 1500 ккал/ч или несколько большая. Может быть принята печь отопительная, прямоугольная оштукатуренная, размером 510х770 мм, с теплоотдачей при двух топках в сутки 1760 ккал/ч (см. соответствующий раздел). Если эта печь будет отстоять всеми своими стенками от стены или перегородки и они будут полностью отдавать тепло, то она несколько больше допустимых процентов, указанных в нормах. Когда одна стенка или будет выходить в другое помещение (комнату), или же иметь небольшую отступку от перегородки, то печь полностью отвечает расчету. Напоминаем, что у этой печи передняя и задняя стенки выделяют по 340 ккал/ч, а левая и правая — по 540 ккал/ч.
Колка и теска кирпича
В процессе кладки кирпич приходится уменьшать в размерах или придавать какую-то форму, например клиновидную, для кладки свода или стесывать одну сторону для пят.
Бывает, что кирпич требует закругления для кладки дымовых каналов, что обеспечивает лучшее движение газов, улучшая тем самым работу печи. Колка и теска кирпича приобретаются практикой. Чем чище отесан кирпич, тем лучше.
Нормально обожженный кирпич колят без насечки, а прямо по намеченной линии. Слабо обожженный кирпич с волосяными трещинами требует насечки, по которой затем и выполняют колку.
Насечку делают по всему периметру раскалываемой части глубиной до 5 мм. Во время раскалывания кирпич берут поперек левой рукой, правой держат молоток или кирочку и наносят в нужное место достаточно сильный удар, чтобы расколоть его. При этом лезвие молотка или кирочки должно быть направлено под прямым углом по отношению к кирпичу или линии раскалывания. Косой удар часто приводит к произвольному раскалыванию. Кирпич раскалывается одним ударом или несколькими, нанося один удар сильнее другого, пока кирпич не расколется. Во время раскалывания кирпич держат или по середине линии, или за большую его часть. Правильное и неправильное раскалывание кирпича показано на рисунке 23, а, б. Раскалывание кирпича вдоль показано на рисунке 23, в. При теске кирпича его берут левой рукой, которая должна опираться на левую ногу, немного выше колена, нога находится в полусогнутом положении. Сторона отески повернута к лицу. Сперва выполняют грубую отеску более тупым концом с нанесением более сильных ударов инструментом, а затем острым концом наносят частые несильные удары (рис. 23, г). Колка кирпича показана на рисунке 23, д.
Рис. 23. Колка и теска кирпича:
а — правильная колка поперек; б — неправильная колка поперек; в — колка вдоль; г — рабочее положение при теске; д — рабочее положение при колка
Приемы кладки
Чтобы получить красивую кладку и ускорить работу, кирпич следует предварительно разложить по месту его нахождения с таким расчетом, чтобы шов между кирпичами был 3–5 мм.
В процессе кладки кирпичи поочередно или все сразу снимают, укладывают рядом, а затем по одному, смочив в воде, кладут на глиняном растворе на место.
При расстилании раствора рукой печник все время ощущает его качество, особенно если он не пропущен через сито, дополнительно его переминает, перемешивает и удаляет все обнаруженные камешки. В этом определенное преимущество. Однако при этом возможны и ранения руки острыми песчинками.
Во время работы кельмой последняя предохраняет руки от ранения, но в то же время не дает возможности почувствовать различные камешки и песчинки. А это приводит к тому, что уложенный кирпич приходится снимать со своего места, удалять из раствора посторонние предметы и повторять укладку. Правда, кельмой можно сразу наложить и расстелить раствор на несколько кирпичей.
Наносят и расстилают раствор так. Левой рукой снимают уложенный насухо кирпич. Затем правой рукой забирают горсть раствора и переносят его на место укладки, двигают рукой по постели кирпича, уложенного в кладку, и пальцами разравнивают и размазывают раствор равномерным слоем нужной толщины (рис. 24, а).
Находящийся в левой руке ранее снятый с места укладки кирпич погружают на несколько секунд в воду. На вертикальную грань накладывают немного раствора, чтобы образовать вертикальный шов, укладывают его на место, сильно прижимают его одной или двумя руками и притирают к раствору, двигая взад и вперед, получая тем самым тонкий шов.
Рис. 24. Укладка кирпича на раствор:
а — наложение и разравнивание рукой глиняного раствора; б — хватка кирпича для укладки; в — подгребание раствора ребром; г — прижатие кирпича на место с выдавливанием раствора
Кладку можно вести и не накладывая раствор на тычковую грань для вертикального шва. Делают это так. Как только кирпич вынут из воды, его кладут на раствор не горизонтально, а немного приподняв заднюю сторону и опустив переднюю на раствор для того, чтобы при движении вперед тычковая грань набрала на себя раствор и подвинула его к ранее уложенному кирпичу. Кирпич плотно прижимают, придвигая вперед и выдавливая при этом излишки раствора (рис. 24, б, в, г). Выжатый из швов раствор тут же убирают, снимая его сразу двумя руками.
Некоторые печники намазывают раствор не на то место, откуда был снят кирпич, а на укладываемый кирпич, только что вынутый из воды. Работу выполняют так, как это рассмотрено выше.
Когда раствор накладывают и расстилают кельмой, то его забирают в нужном количестве, укладывают горкой в нужном месте, разравнивают, вынимают кирпич из воды, кладут на его торцевую грань раствор и укладывают так же, как это было описано выше. Накладывание раствора кельмой показано на рисунке 25.
Рис. 25. Работа кельмой:
а — наложение раствора с предварительным расстиланием (разравниванием); б — выравнивание раствора по краям кладки; в — разравнивание
Кирпич должен укладываться быстро, так как раствор, обезвоженный кирпичом, густеет и его невозможно тонко разровнять. Сильно мочить кирпич нельзя, потому что придется очень долго сушить печь.
Смачивать в воде красный кирпич следует 5-10 с, то есть до тех пор, пока пузырьки воздуха перестанут выделяться из воды. Алый кирпич мочить нельзя, так как он размокает и разламывается.
Не следует применять густой глиняный раствор, так как выдавить его излишки и получить тонкий шов практически невозможно. Раствор должен быть настолько жидким, чтобы при незначительном нажиме на кирпич во время кладки излишки его легко бы выдавливались из швов.
В печной кладке применяют различные виды швов на глиняном растворе (рис. 26). Если кладка будет оштукатуриваться, то для лучшего удержания раствора штукатурки швы оставляют незаполненными или впустошовку, если без оштукатуривания, швы заполняют полностью и раствор сравнивают в одной плоскости с кладкой. Такая кладка называется вподрезку.
Рис. 26. Разновидности швов:
а — впустошовку; б — вподрез; в — расшитый выпуклый; г — расшитый вогнутый
Трубы выше крыши кладут на более прочных растворах: известковых, сложных и цементных. Швы можно расшивать специальным инструментом, придавая им выпуклую или вогнутую форму. Такие швы украшают кладку и поэтому часто применяются при строительстве стен домов.
Кладка фундаментов под печи и трубы
Фундамент выкладывают на хорошем основании из прочных материалов: бутового камня, известняка, железняка или бетона.
Печи массой не более 750 кг разрешается устанавливать на полу при условии, что он достаточно прочен и доски при хождении не прогибаются. Но лучше устанавливать печи на отдельном для них фундаменте.
Печи массой свыше 750 кг обязательно требуют устройства отдельного прочного фундамента. Если грунт сырой, следует применять кирпич-железняк, так как обычный кирпич может от сырости разрушиться. Можно часть фундамента, находящегося в сыром грунте, выложить из бутового камня на 150–250 мм выше уровня земли, выровнять его, устроить гидроизоляцию и остальную часть класть из кирпича.
Точно из таких же материалов строят фундаменты под дымовые трубы.
Размеры фундаментов в плане шире основания печи или трубы минимум на 5 см во все стороны.
По размеру фундамента выкапывают яму, глубина которой зависит от плотности грунта. При достаточно прочном грунте ее глубина может быть от 0,2 до 0,5 м.
Выкопав яму, дно ее выравнивают по уровню, а если грунт слабый, то хорошо уплотняют тяжелой трамбовкой. Только после этого приступают к кладке.
Первый ряд выполняют из битого (мелкого) камня или кирпича насухо, то есть без раствора, уплотняя его ударами трамбовки. Тщательно уплотненные камни заливают жидким раствором (прыском). Только после этого начинают основную кладку, используя цементный раствор состава 1:3–1:6.
Для экономии цемента применяют сложные или смешанные растворы. Под фундаменты их составляют в соотношении 1:2:8 или 1:1:9, то есть на одну часть цемента берут от одной до двух частей известкового теста и восемь или девять частей песка. Прочность раствора определяют его маркой на сжатие. В печных работах применяют растворы не очень больших марок — от 10 до 25 кгс/см2.
Кладку ведут так. Лицевые (наружные) стороны фундамента выкладывают на густом растворе, с тщательной перевязкой швов. Внутрь этой кладки наливают жидкий раствор — прыск и укладывают в него сплошным слоем камни разных размеров и заливают их также прыском. Можно всю кладку вести на густом растворе с тщательным соблюдением перевязки швов.
Кладка из кирпича проще, из бутового камня — сложнее. Камни подбирают одинаковой толщины, но размер может быть разный. Это дает возможность выполнять более прочную кладку с лучшей перевязкой швов.
На прочность кладки влияет также постелистость камней, то есть они должны быть как можно ровнее. Поэтому некоторые камни приходится обкалывать, удаляя слабо держащиеся места. В процессе кладки неровности между камнями заполняют отколотыми частями (околышами).
Укладываемые на раствор камни необходимо осаживать, нанося по ним удары тяжелым молотком или кулачком массой от 1,5 до 2 кг.
Чтобы добиться хорошей перевязки камней между собой, что увеличивает прочность кладки, укладываемые камни или кирпичи чередуют ложками и тычками.
Кладку можно выполнять по шнуру, в опалубке или между стенками вырытой ямы.
Кладка любого фундамента заканчивается ниже уровня чистого пола на 140–150 мм, то есть на два ряда кирпичной кладки.
Когда фундамент кладут из камня, то поверхность фундамента тщательно проверяют прави́лом с уровнем и выравнивают цементным раствором. Затем на эту кладку укладывают один ряд кирпича как можно ровнее, даже, если можно, выравнивают цементным или сложным раствором. На этот ряд кладут в два слоя гидроизоляцию из толя или рубероида. Много лучше эти материалы уложить не насухо, а на мастике (рубероид — на битумной, толь — на дегтевой). Сверху гидроизоляции укладывают второй ряд кирпичной кладки, и она практически доходит до уровня чистого пола. Выше кладут саму печь.
Когда фундамент кладут из кирпича, то также делают на его предпоследнем ряду гидроизоляцию, по которой выполняют последний ряд кирпичной кладки.
Гидроизоляция предохранит печь в целом от подсасывания грунтовой воды, от которой печь будет парить, а кирпич постепенно разрушаться. От влаги в доме будет большая сырость.
Выкладывая фундамент печи, следует помнить, что запрещается перевязывать его с фундаментом стен дома, так как происходит разная осадка стен и печи, фундамент может перекоситься и расстроить кладку. Фундамент печи должен отстоять от фундамента дома минимум на 50 мм. Промежуток между ними засыпают песком. Фундаменты под печи и коренные трубы должны выполняться независимо друг от друга.
Выполнив фундамент, пространство между ним и грунтом засыпают и хорошо трамбуют, применяя ранее вынутый грунт или песок.
В зданиях с глубоким подпольем фундамент под печи часто устраивают на опорах в виде срубов, ряжей, заполненных внутри песком или шлаком или же оставленных открытыми. Засыпка предохраняет внутреннее пространство дома от проникновения в него холодного (возможно сырого) воздуха.
Для сруба или ряжа следует применять сухие, хорошие бревна или брусья из сосны, ели и других хвойных пород. Из лиственных желателен дуб.
Сперва выполняют сруб нужной высоты. По срубу выбирают грунт на нужную глубину и выкладывают из бутового камня кладку такой высоты, чтобы она была выше уровня земли не менее 25 см. Кладку выравнивают по уровню раствором, укладывают двухслойную изоляцию и только на нее укладывают первый венец сруба. Сруб также не доводится до уровня пола на два ряда кладки, на него настилают доски толщиной 40–50 мм, по которым кладут кирпич.
Кладка арок и сводов
При кладке печей часто приходится перекрывать различные топочные отверстия, топливники и всевозможные камеры, применяя перемычки простой и сложной формы.
Перекрытие в стене называется аркой или арочной перемычкой, а перекрытие, устраиваемое между стенами, — сводом.
Количество кирпичей в арке и рядов в своде должно быть нечетным. Средний нечетный кирпич замковый. В практике встречается и четное количество, правда, очень редко, тогда замковыми будут два кирпича. Кирпичи, на которые опирается перемычка, называются пятами, и им всегда придается нужная форма соответствующей обработкой. Пространство, перекрываемое любой перемычкой, называется пролетом. Необходимо помнить, что при выкладке любой перемычки все швы между уложенными кирпичами всегда направляют к одной точке или центру, из которого описывается кривая арки или свода. Высота подъема свода или арки называется стрелой подъема. Арки бывают высокими и низкими.
Любую перемычку начинают с закладки пят, которые выполняют по шаблону. Так как высота арки или свода бывает разная, то и угол пяты изменяется. Нельзя применять одну форму пяты для всех арок и сводов.
Во временных печах узкие топливники шириной до 420 мм перекрывают упрощенным треугольным сводом, укладывая кирпич плашмя (рис. 27) с последующим продолжением кладки стенок, которые будут прочно прижимать пяты к нижележащим рядам кладки.
Рис. 27. Перекрытие узкого топливника треугольным сводом
Если такой свод по каким-либо причинам возводят без продолжения кладки, то уложенные пяты не всегда могут прочно удерживать кирпичи треугольного свода, так как они не будут прочно прижаты сверху с достаточной силой к своей постели. Это может привести к сдвигу пят распором свода, и он может обрушиться.
Чтобы этого не случилось, уложенные под свод пяты надо стянуть или сжать брусками из квадратной, прямоугольной, угловой или тавровой стали и связать проволочным жгутом. Жгут должен находиться внутри кладки (рис. 28). Если жгут останется открытым и будет находиться в топливнике, он быстро перегорит.
Рис. 28. Укрепление пят треугольного свода путем сжатия угловой или полосовой сталью со стягиванием проволочным жгутом:
1 — тавровая сталь; 2 — проволочный жгут
Вместо проволоки можно применять полосовую сталь, прочно скрепив ее с брусками (приклепав).
В зависимости от условий и назначения печи концы брусков могут выходить наружу и стягиваться также жгутами или круглыми стальными стержнями нужной толщины, иногда с резьбой и гайками на концах. Конечно, для них следует просверлить в концах брусков соответствующие отверстия.
При кладке пологих сводов у русских печей иногда приходится также применять бруски для стягивания пят, скрывая жгуты или другие виды стяжек внутри кладки, или выводить их наружу. На такой печи можно сушить различные продукты в большом количестве, не боясь разрушения свода.
Топливники с пролетами до 380 мм можно перекрывать кирпичом, выпущенным из боковых стенок кладки (рис. 29).
Рис. 29. Перекрытие топливника путем выпуска кирпича из боковых сторон кладки
Для прочного защемления свешивающихся опорных кирпичей из стенки кладку выводят выше перекрываемого ряда не менее четырех рядов. Вообще, чем больше выкладывается рядов, тем лучше, так как предупреждается опрокидывание перекрытия внутрь печи.
В процессе кладки приходится перекрывать топочные отверстия различными перемычками, так как запрещается опирать кирпичи на рамку дверки.
Топочное отверстие при ширине менее кирпича перекрывают так называемым кирпичом взамок, а если это отверстие шириной более одного кирпича, то перекрытие выполняют кирпичной клинчатой перемычкой (рис. 30, а, б). Если перекрываемое отверстие большое, то приходится делать арочное перекрытие (рис. 30, в).
Рис. 30. Перекрытие проемов печей и топливников над топочными дверками:
а — кирпичной перемычкой взамок; б — кирпичной клинчатой перемычкой; в — аркой
Топливники комнатных и русских печей перекрывают только кирпичными сводами толщиной не менее полкирпича. Опираются своды на боковые стороны (стенки) топливника, у которого плоскости стесаны под определенным углом, называемым пятами. Свод должен также опираться на заднюю и переднюю стенки топливника.
Своды бывают высокие или крутые, плоские или пологие (рис. 31). Полуциркульный свод высокий и равен половине окружности.
Рис. 31. Форма сводов:
а — полуциркульный; б — пологий; в — трехцентровый
Пологий свод менее крутой, но лучший из них трехцентровый. Он более пологий и лучше излучает тепло на под печи, что весьма важно для выпечки хлебобулочных изделий и варки различной пищи. Под от такого свода нагревается равномерно во всех точках. Имеются более пологие своды, применяемые в хлебопекарных печах.
Чем круче свод, тем он больше выдерживает нагрузку, то есть на печь накладывают большое количество различных продуктов для сушки, и наоборот.
Для выкладки правильного и прочного свода его следует выполнять по опалубке. Кирпичи свода должны прочно прилегать друг к другу и опираться на стенки топливника. Поэтому последний или верхний ряд стенок выкладывают из специально отесанного кирпича.
Чтобы получить кружала и шаблоны пят, надо вычертить свод нужной формы, но с таким расчетом, чтобы в нем уложилось нечетное количество рядов кладки.
Свод строят на листе бумаги, картона, фанеры или на двух досках — широкой и узкой, сбитых под прямым углом. Широкая доска должна быть на 30–50 мм больше высоты подъема свода.
Рассмотрим построение свода на двух досках. Это удобно тем, что на широкой доске остается форма кружала, которую следует только вырезать.
Сперва, посередине узкой доски проводят ось (обозначена пунктиром), но так, чтобы она пересекла и широкую доску. От нижней кромки широкой доски на расстоянии 30–50 мм проводят прямую линию А — Б и откладывают на ней ширину топливника, но так, чтобы ось была строго посредине. Края топливника метят буквами В и Г. На оси от линии А — Б отмеряют кверху стрелу подъема свода и обозначают ее буквой Д. После этого опытным путем подбирают центр О так, чтобы проводимая из него кривая, образующая свод, проходила через точки В и Г и верхнюю точку стрелы подъема свода.
Таким образом, получается форма кружала 1 и пяты 2, по которой в дальнейшем изготовляют шаблон для разметки пят на кирпиче и проверки его после тески (рис. 32).
Рис. 32. Построение кружала для свода и шаблона для пят:
а — построение кружала; б — кружало и шаблоны; 1 — кружало; 2 — шаблон пяты; 3 — шаблон для тески пят; 4 — проверка отесанного кирпича
Изготовив два кружала, можно приступить к устройству опалубки. В пролете свода устанавливают стойки, но не прямо на уложенные доски или под, а на клинья (по два под каждую стойку). Клиньями выравнивают опалубку, но они способствуют и более легкому удалению ее из топливника после кладки свода.
На стойки кладут прогоны, а на них кружала. На кружала укладывают доски, устраивая обшивку или настил. Их применяют узкими и слегка прибивают к кружалам. Сильно прибивать не следует, так как это затруднит разборку. Устроив опалубку, ее вторично проверяют и выравнивают, вынимая или подбивая клинья (рис. 33).
Рис. 33. Опалубка для кладки сводов:
1 — дощатый настил по кружалу; 2 — пята; 3 — кружало; 4 — прогоны; 5 — стойки; 6 — клинья
Однако лучше опалубку сделать разъемной, так как она легко вынимается и при необходимости ее можно использовать многократно (рис. 34). Стойки изготовляют обычно с проушинами глубиной не менее 50 мм и такой ширины, чтобы в них плотно входило кружало. Для свода изготовляют не менее двух кружал. Кружала рекомендуется устанавливать в стойки так, чтобы они выступали на 20–30 мм. Монтируют стойки с кружалами также на клиньях, которые, в свою очередь, опираются на два ряда уложенного кирпича. Конечно, можно и три ряда кирпича, тогда опалубка при разборке опускается в горниле (топливнике) намного ниже, что создает удобство при разборке. Сами кружала делают такой длины, чтобы они не доходили до стенок печи на 20 мм, что дает им возможность свободно опускаться при удалении опалубки.
Рис. 34. Устройство разъемной опалубки:
а — стойка с пазом; б — установка кружала в стойке; в — установка опалубки на кирпичах и клиньях; г — кружало с вырезами для укладки реек; д — расположение реек в кружале; 1 — кирпичи; 2 — клинья; 3 — вырезы; 4 — шпильки; 5 — рейки; 6 — зазоры между рейками
Обшивку или настил делают из узких трех-, четырехсантиметровых реек, которые крепят к кружалам вплотную или с зазорами, но так, чтобы они приходились на середине укладываемого кирпича, а швы кладки были на середине реек. Длину брусков обшивки также берут короче горнила или топливника на 20 мм. Это также необходимо для того, чтобы опалубка при разборке свободно опускалась. Чтобы опалубка не шаталась, между кружалами и стенками печи ставят клинья, которые вынимают перед разборкой. Таким образом, опалубка прочно удерживается между стенками печи.
Кладку лучше всего вести из клиновидного кирпича, но из-за отсутствия последнего применяют обычный кирпич, сужая шов внизу и расширяя его вверху.
Устанавливают опалубку с неоднократной проверкой точности ее положения, подбивая и опуская ту или другую сторону, используя для этого клинья. Выверив опалубку, ее закрепляют, вбивая клинья между ней и стенками печи.
Выложив свод и выдержав его пять-шесть дней, опалубку разбирают. Сперва вынимают по одному клину под каждой стойкой, затем по другому, вслед за ними по первому и второму ряду уложенных кирпичей. Опалубка осядет на 180–200 мм. Когда укладывают три ряда кладки, то опалубка оседает еще больше, чем создаются лучшие условия для разборки. Рейки вынимают, стойки повертывают и снимают с кружал, которые вынимают в последнюю очередь. Можно стойки снять и после удаления клиньев и кирпичей; это еще больше упростит разборку.
Зазоры между рейками нужны для того, чтобы через них из кладки быстрее удалялась влага и свод приобретал прочность.
Вытесывать пяты и укладывать их нужно аккуратно, так как заполнение пустот раствором и щебнем приводит к осадке свода или арки и их разрушению.
После установки и закрепления опалубки необходимо найти центральную точку О, с которой вычерчивалось кружало. В эту точку вбивают гвоздь, крепят к нему прочный шпагат, необходимый для проверки рядов кладки свода и разметки укладываемых кирпичей. Если кладку делают из клиновидного кирпича, то швы имеют одинаковую толщину, а из обычного кирпича — клинообразные. Кирпич следует применять отборный.
Кладку свода начинают с краев от обоих пят одновременно, двигаясь к середине свода или к замку.
Кирпичи подгоняют так, чтобы они почти касались со стороны топливника друг друга, то есть как можно плотнее.
Продольные швы между рядами кладки должны идти от дуги арки. Направление швов кладки свода или арки проверяют шпагатом, прикрепленным к гвоздю (рис. 35).
Рис. 35. Проверка правильного расположения швов кладки в арке
Швы в кладке свода должны быть тщательно перевязаны. Для получения прочного свода кладку следует вести как можно внимательнее и аккуратнее, добиваясь самых тонких швов. Лучше, если кирпичи будут в своде примыкать друг к другу впритирку.
В последний ряд кладки свода или арки вкладывают замковый кирпич, предварительно смазав его с двух сторон глиняным раствором, и с силой вгоняют его между выложенными рядами поленом или деревянным молотком. Обычным молотком кирпич можно расколоть, и удары приходится наносить по уложенной сверху доске. Замковый кирпич, показанный в последующих рисунках может быть заштрихован.
Некоторые печники выполняют кладку свода так называемыми захватками или ступеньками (рис. 36).
Рис. 36. Кладка свода отдельными захватками:
1 — замковый ряд
Кладка основных частей печи, борьба с конденсатом
Бытовые печи имеют различное устройство, но у всех есть общие основные части: топка, дымообороты (дымоходы) и полости внутри печи, по которым выходят в атмосферу продукты сгорания; отопительная часть с теплоотдающей поверхностью; у кухонных плит чугунный настил (плиты), варочные камеры и другие устройства в зависимости от назначения печи.
Общая схема отопительной печи
Иногда печи небольших размеров и массы ставят не на полу или фундаменте, а поднимают над ними, устраивая так называемые шанцы 1 (рис. 37), то есть несколько рядов (полос) кирпичной кладки часто не выше 130–140 мм. Таким образом низ печи становится теплоотдающим.
Рис. 37. Схема отопительной печи:
1 — шанцы; 2 — поддувало; 3 — поддувальная дверка; 4 — колосниковая решетка; 5 — топочная дверка; 6 — под; 7 — топочное пространство (топливник); 8 — хайло, 9 — свод топливника; 10 — тепловоздушная камера; 11 — наружная теплоотдающая поверхность; 12 — дымообороты; 13 — перекрыша печи; 14 — дымоход: 15 — отступка; 16 — патрубок; 17 — задвижка дымовая; 18 — внутренние тепловоспринимающие поверхности
В процессе кладки печи в ее нижней части под колосниковой решеткой 4 устраивают специальную выемку, называемую поддувалом, или зольником 2, которое служит для подачи воздуха к топливу через прозоры колосниковой решетки, а также для сбора золы и шлаков. Поддувало закрывают дверкой 3. Над колосниковой решеткой расположена топка 7 (топочное пространство), закрываемая топочной дверкой 5, Нижняя поверхность топки называется подом 6, на которой укладывают топливо. Верх топки перекрывает свод 9 с расположенным вверху хайлом 8 (отверстием), необходимым для выхода из топливника продуктов сгорания в дымообороты.
Топливо, сгорая в топке, отдает наибольшее количество тепла, а продукты сгорания выходят или прямо в трубу, или предварительно под чугунный настил, духовой шкаф, водогрейную коробку плиты, в каналы, а затем в атмосферу через дымовые каналы.
В некоторых печах устраивают внутренние тепловоздушные камеры 10, в которых нагревается поступающий из помещения воздух и выходит обратно, то есть циркулирует, все время нагреваясь, и печь более равномерно выделяет тепло. Кроме внутренних тепловоздушных камер имеются наружные теплоотдающие поверхности 11, наружные стенки, которые также нагреваются горячими газами при движении по дымооборотам 12, выше которых расположена перекрыша печи 13, выполняемая не менее чем из трех рядов кладки. Продукты сгорания (горячие газы), пройдя по дымооборотам и нагрев их, поступают в дымоход 14, дымовой канал, отводящий дым наружу. Между печью и стеной устраивают воздушное пространство — отступку 15. Для соединения печи со стенным дымоходом имеется патрубок 16, закрываемый дымовой задвижкой или вьюшкой 17. Внутри топочного пространства имеются внутренние тепловоспринимающие поверхности 18 — стенки, свод и под.
В том случае, когда трубу устанавливают на самой печи, она называется насадной. Для отвода топливных газов от нескольких печей дымовые трубы объединяют в один кирпичный массив, то есть коренную трубу, выкладываемую рядом с печью на отдельном фундаменте и с отступом от фундамента здания.
Топливники
Топливники — это камеры внутри массива печи, в которых сгорает топливо. Для правильного горения топлива под каждый вид его устраивают тот или другой топливник с соблюдением всех требований. От неправильно устроенного топливника не полностью сгорает топливо, его много расходуется, и плохо нагревается печь.
Форма и размеры топливника должны быть такими, чтобы создать необходимый объем, вмещающий такое количество топлива, которое нужно для нагревания печи без последующего его добавления. В топливнике должно полностью сгорать топливо, не попадая при этом в дымообороты в виде несгоревших частиц, засоряющих дымообороты и снижающих нагревание стенок.
Топливники делают такой высоты, чтобы после укладки топлива между ними и перекрытием топливника оставалось пространство, необходимое для того, чтобы все проходящие по нему несгоревшие частицы топлива могли сгореть. В этом случае горение заканчивается внутри топливника и топливо используется полностью.
Для равномерной подачи воздуха к сгораемому топливу применяют колосниковые решетки и поддувальные отверстия.
Высота топливника зависит от вида топлива.
Топливник для дров. Дрова и торф содержат много летучих веществ и дают при горении высокое пламя. Они должны иметь большой объем топочного пространства. Высота топливника для дров, считая от колосниковой решетки, колеблется от 800 до 1000 мм (рис. 38).
Рис. 38. Топливник для дров:
1 — поддувало; 2 — топливник; 3 — свод
Под топливника имеет откосы-скаты к решетке для скатывания на нее угля. Колосниковую решетку ставят ниже уровня топочной дверки, что не позволяет углям выпадать наружу. Поэтому решетку и заглубляют на один ряд кладки против нижней кромки топочной дверки. Дрова закладывают плашмя или клеткой. Если высота наложенных дров 300–400 мм, то высота свободного пространства над ними — 500–600 мм. Дверки применяют любые, но лучше герметические. Топливник рекомендуется футеровать (облицовывать) огнеупорным кирпичом (заштрихован клеточками).
Топливник для сланцев (рис. 39). Сланцы — многозольное топливо, в котором количество золы достигает более 30 %. Поэтому он несколько отличается от топливника для дров. Высота топливника, считая от пода, должна быть не менее 670 мм. Обычная колосниковая решетка быстро забивается золой и перестает пропускать воздух. Поэтому их в таких топливниках не применяют, а устраивают порог, делая стенки топливника наклонными. Сланцы закладывают через топочную дверку в топливник в небольшом количестве. Растапливают дровами. Из сланцев в начале горения выделяется много летучих веществ, для сжигания которых через специальную дверку и канал впускают в топливник дополнительно воздух. Шуровку выполняют через нижнюю поддувальную дверку и поддувальный канал. Зола собирается в ящик из стали, устанавливаемый в углублении поддувала.
Рис. 39. Топливник для сланцев:
1 — поддувало; 2 — дверка для подачи добавочного воздуха; 3 — топливник; 4 — свод; 5 — металлический ящик для сбора золы
Топливник следует перекрывать аркой из огнеупорного кирпича. Чтобы газы не проникали в помещение при закрытой печи, в дымовой задвижке или вьюшке следует сделать сквозное отверстие диаметром не менее 10 мм.
Топливник для торфа. Торф влажностью 25–30 % может сжигаться в топливниках с колосниковыми решетками (рис. 40), но увеличенных размеров по сравнению с применяемой для дров. Желательно, чтобы все стенки топливника имели скаты к колосниковой решетке. Высота топливника — от 650 до 750 мм. Торф закладывают в топку слоем в 250 мм, чтобы оставалось пространство над слоем топлива 400–500 мм. Зольник изготовляют особой конструкции и более емкий, так как при сгорании торфа образуется много золы. Лучше всего под колосниковой решеткой установить металлический ящик, из которого по мере заполнения удаляют золу через поддувальную дверку.
Рис. 40. Топливник для торфа:
1 — поддувало; 2 — топливник; 3 — колосниковая решетка; 4 — металлический ящик для сбора золы
Влажные сорта торфа для сжигания следует просушить. Для торфа повышенной влажности применяют топливник специального типа с двумя колосниковыми решетками (рис. 41), поставленными горизонтально и вертикально. Для растопки на горизонтальную решетку сперва закладывают древесную растопку и небольшую порцию торфа. Как только торф хорошо разгорится, добавляют основное количество торфа через топочную дверку так, чтобы его слой был выше наклонных колосников. Топливник выполняют высотой 820 и шириной 455 мм. Учитывая большое количество водяных паров, образуемых при сгорании, вверху топливной камеры для их выхода устраивают специальное отверстие. Воздух для горения поступает через поддувальную дверку, а шуровку топлива выполняют через дверку, расположенную над поддувалом или между двумя колосниковыми решетками. Прозоры в колосниковых решетках делают не более 8-10 мм. Дымовая задвижка или вьюшка должны иметь сквозные отверстия. В этом топливнике также сжигают кизяк повышенной влажности. Сухой кизяк сжигают в топливниках для дров.
Рис. 41. Топливник для торфа повышенной влажности:
1 — поддувало; 2 — дверка для шуровки топлива; 3 — топочная дверка; 4 — свод; 5 — отверстие вверху топливной камеры; 6 — хайло; 7 — решетки
Топливник для каменного угля и антрацита (рис. 42). Каменный уголь и антрацит для горения требуют сильной подачи воздуха к горящему слою. Поэтому в топливниках для этого топлива необходимы колосниковые решетки, которые располагают в неглубокой шахте. Учитывая, что при горении развивается высокая температура, стенки топливника и перекрытия обязательно выкладывают из огнеупорного кирпича. Обыкновенный кирпич быстро разрушается. Колосниковую решетку заглубляют на 300–350 мм.
Рис. 42. Топливник для каменного угля:
1 — поддувало; 2 — топливник; 3 — шахта; 4 — колосниковая решетка; 5 — металлический ящик для сбора золы
Конструкция топливника такова, что нижняя часть его над решеткой значительно сужена. Это делают для того, чтобы антрацит горел сравнительно толстым слоем, что связано с его нормальным сжиганием, происходящим при высокой температуре.
Топливо загружают через топочную дверку. Колосниковую решетку следует ставить тяжелую, выдерживающую высокую температуру. В дымовых задвижках или вьюшках обязательно просверливают сквозные отверстия.
Шахтные топливники необходимы в печах, где происходит длительная топка кусковым топливом. Для разжигания такой печи на колосниковую решетку кладут мелкие дрова или другую растопку, на которую через топочную дверку засыпают немного угля и зажигают дрова. Как только они разгорятся, загружают остальное топливо. По мере сгорания нижних слоев верхние постепенно опускаются. В таких печах возможно скопление газов, поэтому для их отвода в дымоход вверху топливника устроено сквозное отверстие. Кладку следует выполнять из огнеупорного кирпича. Конструктивные особенности топливника показаны на рисунке 43. Ставят массивную колосниковую решетку или колосники. Гарнитура должна быть герметической. В задвижке или вьюшке обязательно устраивают сквозные отверстия. Кроме каменного угля в таком топливнике можно сжигать кусковой торф или торфяные брикеты.
Рис. 43. Топливник шахтный для каменного угля:
1 — поддувало; 2 — топливник; 3 — загрузочное отверстие; 4 — отверстие для отвода газов в трубу; 5 — колосниковая решетка
Дымообороты
Дымообороты (дымоходы) в отопительных печах — это каналы, расположенные внутри массива печи, которые соединяются с топливником и дымовой трубой.
Дымоходы бывают самыми короткими или с более длинным извилистым путем, с одним или несколькими поворотами — дымооборотами, которые располагаются различно. В практике их часто называют дымовыми каналами или просто каналами.
Они бывают вертикальные (стоячие) и горизонтальные (лежачие), а также подъемные и опускные. Переход из одного канала в другой поверху называют перевалом, а такой же переход внизу — подверткой.
Обычно сечение каналов бывает: кирпич на кирпич (260х260 мм), кирпич на половину кирпича (260х130 мм), половина кирпича на половину (130x130 мм). Это более удобные размеры, другие применять не рекомендуется. Внутренние поверхности каналов должны быть как можно глаже и ровнее, что уменьшает сопротивление проходу дымовых газов.
Назначение всех каналов — восприятие тепла от сгораемого топлива. В дальнейшем это тепло передается массиву печи.
Все дымообороты должны иметь достаточное сечение для свободного пропускания всего объема дымовых газов. Излишние (большие) размеры каналов уменьшают скорость движения газов и поэтому требуют увеличения размеров печи. Уменьшение скорости продвижения газов снижает нагревание печи в целом.
Следовательно, размеры каналов имеют большое значение.
Нормальная температура отходящих газов из печи перед выходом в дымовую трубу считается 120–140 °C. Высокая температура примерно 250–300 °C говорит о заниженной поверхности дымооборотов. Напомним, что слишком низкая температура отходящих газов (ниже 100 °C) говорит о том, что излишне развиты (велики) поверхности стенок дымооборотов. Это может привести к конденсату, который, проникая через кладку, постепенно разрушает ее.
Печь должна равномерно прогреваться. Перегрев верхней части нежелателен, так как в этой зоне тепло мало ощущается человеческим организмом. Немалую роль играет общая протяженность дымооборотов и особенно количество поворотов, усиливающих сопротивление дымовых газов во время прохода. Все это учтено в рекомендуемых печах.
Системы дымооборотов в печах бывают разными: канальными, бесканальными и смешанными, малооборотными и многооборотными.
Малооборотные системы имеют один подъемный канал и один или несколько опускных, соединенных параллельно, и газы в них идут в одном направлении (рис. 44).
Рис. 44. Малооборотные схемы:
а — с одним опускным каналом; б — с многими опускными каналами; Т — топливник; 1, 2, 3, 4 — каналы; 5 — дымовая труба
Многооборотные системы построены так, что дымовой канал состоит из последовательно соединенных вертикальных и горизонтальных участков, где газы, направляясь к трубе от топливника, преодолевают большое количество оборотов (рис. 45). Печи с такой системой оборотов прогреваются весьма неравномерно, требуют повышенной тяги, а обилие оборотов повышает оседание сажи. Очищать такие печи очень трудно.
Рис. 45. Многооборотные схемы:
а — с вертикальными каналами; б — с горизонтальными каналами; Т — топливник; 1, 2, 3, 4 — каналы; 5 — дымовая труба
В бесканальной системе — колпаковой (рис. 46) дымовые каналы отсутствуют, а над топливником имеется камера в виде колпака. Из топливника под камерой проходит входное отверстие, а также боковое для отвода охлажденных газов. Работает печь так. Горячие газы попадают в колпак из топливника, поднимаются до перекрыши печи, расходятся по стенкам и нагревают их, а остывая, опускаются вдоль стен к низу камеры и через второе боковое отверстие попадают в трубу. Для лучшего нагревания часто в колпаке делают продольные перегородки на всю его высоту, образуя как бы колодцы. Эта система проста в выполнении, имеет наименьшее газовое сопротивление. К недостатку можно отнести перегрев верхней части печи. Такие печи конструктора В. А. Потапова имеются в данной книге. Они даны в двух вариантах подключения их к коренной или стенной трубе или к насадной.
Рис. 46. Бесканальная схема:
Т — топливник; 1 — колпак
В системе с преимущественным нижним прогревом (рис. 47) обеспечивается наибольший нагрев нижней части печи. Работает печь так. Сначала горячие газы из топливника опускаются вниз, нагревая нижнюю часть печи, слегка охлаждаясь, они направляются вверх. Верхняя часть системы делается или однооборотной, или в виде колпака.
Рис. 47. Схема с преимущественным нижним прогревом:
Т — топливник
Эта система является более рациональной из всех существующих.
Образование конденсата и борьба с ним
Некоторые печи страдают одним дефектом — они конденсируют, то есть выделяют черную жидкость со специфическим запахом, которая образуется в результате выпадения водяных паров и паров смолистых веществ на стенках дымовой трубы. От времени конденсат пропитывает печную кладку насквозь, она становится сырой, тяга снижается, а кладка быстро разрушается. Пятна с наружной стороны печи удаляются только путем срубания кирпича и оштукатуривания таких мест цементным раствором, а чаще всего кладку заменяют новой. Выделяемые конденсатом тяжелые запахи приводят к невозможности проживания в доме.
Даже в самом сухом топливе имеется небольшое количество влаги. Кроме того, содержащийся в топливе водород, две весовые части которого соединяются с одной весовой частью кислорода, также образует водяной пар.
Дымовые газы с невысокой температурой и каким-то количеством воды, в виде пара, проходя по каналам печи и трубы, не только охлаждают их, но, соприкасаясь с холодными стенками трубы, оседают каплями на них, которые стекают вниз. Обилие стока зависит от количества конденсата.
Чтобы имеющаяся вода в горячих газах лучше испарялась, температура последних должна быть повышенной. На хорошо нагретых стенках трубы осевшие капли влаги быстро испаряются.
Нормальная температура отходящих из печи газов перед выходом в трубу считается 120–140 °C, а при выходе из трубы в атмосферу — не ниже 100 °C.
Если дымовые газы при выходе в трубу, то есть у вьюшки, достигают температуры около 250 °C, то конденсата никогда не образуется, улучшится тяга, печи быстрее нагреваются, потребляя при этом меньше топлива.
Определить температуру выходящих газов можно простейшим способом, воспользовавшись сухой лучиной, которую кладут поперек отверстия вьюшки во время топки. Если через 30–40 мин вынуть лучину и соскоблить с нее ножом закопченную поверхность, то можно установить температуру газов. Цвет лучины не меняется при температуре в пределах 150 °C. Если лучина желтеет (до цвета корки белого хлеба), значит, температура дошла до 200 °C; а если стала коричневой (до цвета корки ржаного хлеба), то температура поднялась до 250 °C. Почерневшая лучина указывает на температуру 300 °C, а когда она превращается в уголь, то температура достигает 400 °C.
Таким образом, при топке печи температуру газов надо регулировать так, чтобы у вьюшки она была в пределах 250 °C.
Следует знать, что в летнее время конденсат или совсем не образуется, или бывает в небольшом количестве.
В образовании конденсата большую роль играют размеры колосниковой решетки, правильно поднятого пода и устройства горнила у русской печи, размеры канала, толщина стенок, длина и высота дымовой трубы, температура ее нагрева, влажность применяемого топлива, температура выходящих газов из трубы и избыточное количество дымоходов в печи.
Высота дымовой трубы должна быть не менее 5–6 м, считая от уровня зольниковой камеры или пода русской печи. Толщину кладки стенок трубы следует выполнять в полкирпича (12 см). Более тонкие стенки трубы быстро нагреваются и быстро остывают, что приводит к образованию конденсата. Такие трубы необходимо утеплять.
Различные трещины в трубе и печи, сквозь которые проникает холодный воздух, также способствуют охлаждению газов и образованию конденсата. Когда сечение канала трубы (дымохода) выше требуемого для данной печи, то дымовые газы поднимаются по ней очень медленно и холодный наружный воздух охлаждает их в трубе. Большое влияние на силу тяги, то есть на выход дымовых газов, оказывает гладкость стенок дымоходов. Чем они глаже, тем сильнее тяга. Все шероховатости в трубе способствуют снижению тяги и задерживают на себе сажу.
Иногда для улучшения тяги в печах приходится перекладывать трубы, уменьшая размеры дымохода, опуская или поднимая высоту трубы на крыше. Делают это до тех пор, пока не получают удовлетворительного результата. В местах сужения дымохода следует стесывать прямые углы, чтобы обеспечить более плавный переход газов.
На тягу в трубе также влияет ветер. Это бывает тогда, когда он дует горизонтально, встретив трубу, отклоняется от своего направления в сторону выходного отверстия трубы вверх. В этом случае около трубы разрежается воздух и газы лучше выходят из дымохода, как бы высасываются из него.
Если ветер дует сверху вниз, то он задувает (опрокидывает) газы в трубу и тяга снижается до минимума.
Чтобы уменьшить действие ветра на выходящие из трубы газы, необходимо скашивать наклонные плоскости труб, а еще лучше накрывать их металлическими колпаками — зонтами со скошенными плоскостями. Ударяясь о них, ветер отклоняется от своего первоначального направления и не попадает в трубу. Кроме того, колпак предохраняет верх трубы и ее стенки от намокания и размывания дождевыми водами. В сырых трубах снижается тяга.
Большую роль играет и процесс сгорания топлива. Дерево воспламеняется при температуре не ниже 300 °C, каменный уголь — при 600 °C. Нормальный процесс горения протекает при более высокой температуре: дерево — при 800–900 °C, каменный уголь — при 900-1200 °C. Такие температуры обеспечивают непрерывное горение при условии, что воздух (кислород) поступает без перерыва в потребном для горения количестве. Когда его подается слишком много, топливник будет охлаждаться, а горение ухудшаться, так как для хорошего горения нужна высокая температура. Не следует топить печь при открытой топке. При полном сгорании топлива цвет пламени соломенно-желтый, а дым белый или почти прозрачный. В этом случае сажа почти не откладывается на стенках каналов печи и трубы.
При недостаточной подаче кислорода в печь топливо сгорает не полностью, дрова тлеют или горят темно-красным пламенем, а из трубы идет черный дым, который уносит с собой несгоревшие мельчайшие частицы топлива. В этом случае на стенках каналов печи и в трубе эти частицы оседают и быстро засоряют их.
Следует обратить самое серьезное внимание на утепление чердачного пространства и находящихся там труб, закрыв все отверстия. Сквозные ветры быстро все остужают и повышают конденсацию.
Имеются многоканальные печи или бесканальные с большими внутренними тепловоспринимающими поверхностями. В таких печах горячие газы отдают им много тепла, а сами выходят в трубу сильно охлажденными, образуя большую конденсацию.
Все рассмотренные выше рекомендации для таких печей не дают положительных результатов. Такие печи приходится перестраивать, чтобы повысить температуру выходящих газов. Эго достигается следующими мероприятиями: сокращением внутренних тепловоспринимающих поверхностей печи или устройством небольших окошек — отверстий из топливника в последний или последний и предпоследний дымоходы.
Для перестройки таких печей приходится разбирать часть кладки с передней или другой стороны, часто с двух сторон и после исправления заложить так, чтобы ремонтируемое место ничем не отличалось от ранее выполненной кладки.
Например, когда в печи имеется семь дымоходов, то для того, чтобы ликвидировать конденсат, один или два канала (последний и предпоследний) или только один из них отключают, перекрывая вверху и внизу, чем повышается температура отходящих газов.
Эти каналы можно не отключать, а устроить из топливника печи к ним небольшие окошки сечением примерно 50x50 мм. Такое квадратное окошко выкалывают в кирпиче, но это не всегда легко. Поэтому просто стесывают или скалывают кирпич с одной стороны в таком количестве, чтобы эти окошки имели площадь 25 кв. см. Этот способ надежный, так как также повышает температуру отходящих газов до нормы и струйки горячего воздуха из топливника попадают в каналы, поднимая в них температуру. Следует указать, что наибольший эффект дает небольшое сокращение каналов или внутренних тепловоспринимающих поверхностей с дополнительным устройством к ним окошечек из топливника.