6.1. Общие положения
Пар в русских банях получают, обливая раскаленные камни водой, и образующийся горячий влажный пар действует гораздо быстрее и чувствительнее сухого (в сауне). Чтобы раскалить камни, их помещают в печь-каменку, которая используется одновременно для обогрева помещения бани и, иногда, для получения горячей воды. Греются стена печи и камни.
В зависимости от способа размещения камней бывают печи с открытой и закрытой каменкой. В печах с закрытой каменкой, для передачи тепла каменки, на уровне или чуть выше верхнего ряда камней сделана паровая дверца. Перед заходом в баню дверцу открывают и прогревают парную до температуры 45–60 °С. В настоящей русской бане обычно устанавливают печь с закрытой каменкой.
Печи с закрытой каменкой могут быть постоянного или периодического действия. В печах постоянного действия горячие газы не проходят через камни, а нагревают бак или духовку, в которой находятся камни. Свойство печей-каменок периодического действия пропускать продукты сгорания через каменную засыпку позволяет упростить их конструкцию. Но париться с такой печью можно только после полного прогрева камней до рабочей температуры и прекращения топки печи. Масса камней для каменки в русской бане зависит от объема парной и составляет 35–45 кг камней на 1 м3 помещения.
Печки для сауны. Сауну нагревает только эффективная печь. Правильно спроектированная и подобранная нужной мощности для данного помещения, она будет давать мягкое тепло, характерное для классических финских бань.
Современные газовые, электрические и дровяные печи заводского изготовления нагревают и помещение, и камни (фото 6.1.1). При выборе газовой, электрической или дровяной печки для сауны следует учесть не только размер сауны, но и сравнить стоимости установки и обслуживания.
Фото 6.1.1. Современные газовые, электрические и дровяные печи заводского изготовления нагревают и помещение, и камни
Как правило, в саунах с точки зрения нагрева камней газовые печки работают лучше электрических. Обычно газовые печки больше по габаритам, поэтому они могут вместить больше камней. Кроме того, они быстрее и до большей температуры нагревают камни, чем электрические элементы. В результате в сауне получается более равномерное тепло и влажность, лучше и парообразование.
В любом случае при покупке готовой печки необходимо ответить на следующие вопросы:
• если печка электрическая, удовлетворяет ли она стандартам по проводке? Если газовая, удовлетворяет ли она стандартам на установку газовых агрегатов?
• сколько будет стоить подводка газа или электричества?
• применима ли она для длительной работы в условиях больших температур и влажности?
• сможет ли печка раскалить камни так, чтобы получить пар, когда вы плеснете на них воду?
• сколько времени понадобится на нагрев сауны?
• если нагреватель сломается, можно ли его отремонтировать?
• какие гарантии дает изготовитель?
• большой ли объем обслуживания печки по электрической части?
• пройдет ли она через дверь вашей сауны?
Безопасность. Если печка удовлетворяет стандартам на газовые установки, как правило, ее не надо устанавливать на негорючее основание или около огнеупорной стены. Однако в любом случае между стеной и печкой должен быть противопожарный зазор порядка 100 – 200 мм. Из условий пожаробезопасности дровяные печки должны устанавливаться около кирпичной или каменной стены.
Камни для каменки. В любой бане важен правильный баланс тепла и влажности. Камни поддерживают нужную температуру, т. к. они могут аккумулировать тепло. Когда камни достаточно прогреются, они распределяют мягкое тепло равномерно по всему объему сауны. После 5 лет регулярной эксплуатации камни в сауне «износятся», поэтому следует быть готовым к их замене.
Печи для индивидуальных бань делают кирпичными или металлическими. Кирпичная кладка защищает наружную стенку от перегрева и снижает ее температуру. Минимальная толщина наружных стен топливника – полкирпича (120 мм).
Нагреть воду можно в котле, вмазанном в отопительную печь, или в змеевике, установленном в топливнике. Доводить воду до кипения не следует, чтобы не повышать влажность воздуха в парилке.
В горловине дымохода или в дымовой трубе банных печей для регулирования тяги также устанавливают задвижку. Когда топливо полностью прогорело, задвижку закрывают. Если в топливнике к моменту закрывания дымовой трубы остались несгоревшие головешки или уголь, при недостатке воздуха образуется угарный газ, который может стать причиной отравления. Если догорание головешек затягивается, проникающий через закрытую колосниковую решетку холодный воздух уносит с собой большое количество тепла. При использовании каменного угля в задвижке или вьюшке, закрывающих дымовую трубу, делают отверстие диаметром 20 мм для удаления угарного газа.
В современных семейных банях часто предпочитают сооружать сравнительно простую и легкую печь-каменку. В этом случае для дымовой трубы нередко используют асбоцементную или металлическую трубу. К сожалению, асбоцементные и металлические трубы при сильном охлаждении могут давать конденсат, стекающий обратно в печь. У конденсата очень неприятный запах, и вообще в его появлении нет ничего хорошего ни для печи, ни для бани. Поэтому такую трубу лучше поместить в несгораемый, теплоизолирующий кожух.
6.2. Классическая кирпичная
Собственно классическая кирпичная печь-каменка рассмотрена в разделе, посвященном проектированию бани, поскольку там и предлагается проектировать, т. е. «плясать от печки». Аналогичных конструкций много и в соответствующей литературе. Кладка печи – это единичное, а точнее, уникальное производство. Не зря искусство печника издавна высоко ценится в народе. Даже сама процедура кладки простейшей печи гораздо сложнее любых других строительных работ с использованием кирпича. При этом к качеству печных работ предъявляются максимально высокие требования по вполне понятным основаниям: ведь если в доме возник пожар, то уж почти наверняка «от печки». Вследствие этого стоит «трижды все взвесить», прежде чем браться за такую работу в первый, а может быть, и в последний раз.
Однако известны и несложные решения. Обратим внимание: сколь простую кирпичную печь сложил А.Ф. Аптекарь (рис. 6.2.1) в своей бане. Конструкция абсолютно ясна из рисунка. Правда, и здесь не обошлось без металлического поддона, но его уже вполне можно сварить самостоятельно или изготовить на стороне. Предлагаемый вариант порядовок интересен тем, что во всей кладке использованы лишь две половинки, две трехчетверки и две четвертушки (три удачно расколотых кирпича), а это большое дело, когда из работы практически исключены такие операции, как колка и теска кирпича. Скептикам можно заметить, что печь функционирует уже много лет, и хозяин ею очень доволен.
Рис. 6.2.1. Простейшая кирпичная печь-каменка А.Ф. Аптекаря
Однако это ничуть не умаляет достоинств сложенных профессионалами классических кирпичных печей-каменок, которые, будучи таковыми, тем не менее весьма разнообразны (фото 6.2.1–6.2.7) и далеко не однозначно компонуются в общем объеме бани.
Фото 6.2.1. Классический вариант русской бани – парная с массивной кирпичной печью-каменкой и моечная находятся в одном помещении. Печь топится фактически из парной
Фото 6.2.2. Здесь в парную выходит лишь дверца каменки, в которой камни лежат на колосниках над топливником. Дыма в парной избежать не удается, поэтому после топки баня проветривается, а затем «настаивается» еще полчаса. Некоторые знатоки «легкого пара» предпочитают именно такой вариант
Фото 6.2.3. Компактная кирпичная печь с открытой каменкой на обыкновенной чугунной плите. Тепла для образования кондиционного пара мало, поэтому париться можно преимущественно в «финском» варианте
Фото 6.2.4. Шамотный кирпич, имеющий более высокую теплопроводность по сравнению с красным витебским, лучше подходит для сооружения банных печей. Печь сложена, осталось возвести перегородки, и можно париться
Фото 6.2.5. Почему такая мощная и вынесенная вперед дровница у этой банной печи? Это связано с необходимостью разместить трубу только так и не иначе. Ее основанием и послужила именно дровница. А кроме того, дровницы – далеко не пустяк, ведь высушенные в них дрова сгорают в печи максимально эффективно с минимально вредными последствиями
Фото 6.2.6. Оригинальная комбинация отопительно-варочной печи и банной печи-каменки, которые, несмотря на столь тесный симбиоз, согласно требованиям заказчика топятся отдельно. Вот почему хорошо видны дверцы двух топливников и зольников. Цвет и фактура кирпичей хорошо гармонируют с деревом, в силу чего внешнюю часть печи оставили без отделки
Фото 6.2.7. Отделка может быть и совсем не тривиальной, как в этом случае сочетания банной печи и камина
6.3. Вариации на тему
Рассмотрим пару конструкций, выполненных мастерами печного дела артели «КПД-97».
Печь-каменка с водогрейным баком (конструкция первая). Предлагаемая конструкция печи (рис. 6.3.1) позволяет пользоваться баней как «по-фински» с температурой до 90 °С и выше при влажности 5–10%, так и «по-русски» – 60–70 °С и 40–50% влажности.
Печь расположена так, что она обогревает сразу три помещения – парную, моечную и комнату отдыха. По чертежам можно представить, как топится печь, прогреваются камни и вода.
Дымовые газы с высокой температурой «омывают» во время топки шкаф с камнями и далее уходят в систему дымооборотов, попутно подогревая днище водогрейного бака. Этот бак имеет несколько трубчатых подогревателей, частично выходящих в топочную камеру.
Надежность конструкции корпуса каменки зависит от свойств сварных швов, которые, помимо всего прочего, должны быть герметичными.
Некоторые особенности кладки печи. Как правило, все помещения бани имеют небольшую высоту, поэтому в целях обеспечения компактности печи формирование зольника ведется уже со второго ряда.
На 4-м ряду устанавливают колосники и водогрейный бак. Внутри топочной камеры выложена дополнительная облицовочная кладка из огнеупорного кирпича (футеровка) без перевязки с основной кладкой.
Через 2–3 ряда после перекрытия топочной дверки устанавливается духовой шкаф. Для компенсации теплового расширения по периметру его лицевой части в местах соприкосновения с кладкой шкаф следует обернуть негорючим материалом. Для этого лучше всего подходит кремнеземная вата. Перекрытие топочной камеры необходимо проводить напуском 1/2 кирпича. Задвижку можно поставить в любом ряду на восходящем дымоходе или трубе.
Экспресс-каменка (конструкция вторая). Свою оригинальную конструкцию группа печных мастеров предложила, решая весьма непростую задачу: печь-каменка должна быть открытого типа (огонь в таких конструкциях непосредственно не соприкасается с камнями, что дает возможность начать париться уже в период топки печи); она должна отапливать сразу 3 помещения – комнату отдыха, моечное и парное отделения, а также нагревать воздух в парилке до 90 °С через 2 часа после растопки и сохранять
его в таком тепловом режиме длительное время.
Рис. 6.3.1. Печь-каменка с водогрейным баком по Е. Гудкову (порядовки)
В основу работы каменки заложен принцип естественной конвекции воздуха: холодный втягивается в нижние духовки-цилиндры, нагревается от камней и раскаленного металла и по вваренным патрубкам (разрез печи по Б-Б, рис. 6.3.2) поступает в верхние цилиндры-духовки.
Рис. 6.3.2. Экспресс-каменка по Е. Гудкову: задвижки устанавливаются на 24-м и 28-м рядах. На чертеже они не показаны
Необходимые материалы и печные приборы:
1. Кирпич шамотный 700 шт.;
2. Глина шамотная 120 кг;
3. Песок 0,5 м 3 (50 ведер);
4. Уголок 32 × 32 × 4 мм – 400 мм;
5. Проволока стальная Ø1,5 мм – 15 м;
6. Асбестовый шнур Ø5,0 мм – 80 м;
7. Топочная дверка 250 × 270 мм – 1 шт.;
8. Поддувальная дверка 140 × 140 мм – 2 шт.;
9. Задвижка 270 × 140 мм – 2 шт.;
10. Колосниковая решетка 300 × 200 мм – 1 шт.;
11. Цилиндры-духовки (250 мм, длиной 630 мм) – 4 шт.;
12. Водогрейный бак из нержавеющей стали V = 30 л 1 шт.
Об особенностях кладки (см. рис. 6.3.2) .
Ряды 1–5. Кладка ведется обычным способом на глиняно-песчаном растворе с использованием шамотного кирпича (можно взять красный полнотелый, пластичного прессования, марки не ниже М-150).
Ряд 6. Внутри топки укладывается по периметру с перевязкой швов кирпич (на ложок) для увеличения теплоаккумулирующей массы кладки.
Ряды 7–9. Общепринятая кладка с перевязкой швов.
Ряд 10. Примененная в этом ряду перевязка швов целесообразна при использовании отрезного диска и шлифовальной машинки («болгарка»).
Ряды 11–20. Закладываются цилиндры-духовки. Для амортизации расширения при нагреве их необходимо обмотать асбошнуром или иным термостойким материалом в тех местах, которые соприкасаются с кирпичной кладкой.
Ряды 21–25. Перекрытие топочной камеры осуществляется постепенным напуском (на «1/4») кирпича.
Ряды 26–27. Декоративный карниз, венчающий кладку печи.
Ряды 28–29. Начало печной трубы.
После сушки печи были проведены замеры температуры в парильном отделении. Термометр находился на расстоянии 30 см от потолка на стене напротив печи. Время нагрева воздуха от комнатной температуры до 90 °С составило 1 час 15 минут (при объеме парной V = 8,66 м 3 ).
6.4. Электрокаменки в бане и сауне
Многих проблем, связанных с топкой банных печей, можно избежать, установив в бане электрическую печь. С одной стороны, не нужны дрова, отпадает необходимость в печных трубах, с которыми связано столько всего, а с другой – «бесплатный сыр бывает только в мышеловках», т. е. имеется своя специфика, с которой и разберемся.
Для саун выпускается широкий ряд электрических печек – экологически чистых, эффективных, компактных и легко устанавливаемых. Электропечи состоят из корпуса, электронагревателей и тепловой защиты. Корпус печи делают сварным или сборным на болтах из листовой стали толщиной 2–3 мм. В корпусе предусматриваются щели для лучшей теплоотдачи. Тепловую защиту выполняют или из нескольких стальных экранов, расположенных последовательно друг за другом, или в виде кирпичной кладки.
У электрической печи отсутствуют вертикальные вентиляционные каналы, меньше масса камней, а у некоторых моделей они вообще не используются. Горячий воздух в парную нагнетают вентилятором, и тогда электропечь работает как калорифер.
Электрическая каменка представляет из себя металлический корпус с вертикальными вентиляционными каналами с трех сторон. Корпус заполняется тщательно промытыми камнями размером 4–8 см, которые накладываются на решетки неплотно. Потребная мощность электрокаменки зависит от внутреннего объема парилки, а размеры, масса ее и камней определяются моделью каменки. От массы камней зависит быстрота нагревания парилки. Если их сравнительно мало, быстрее нагревается сауна, при большем количестве камней можно получить «мягкий и пышный» пар. Камни либо находятся в непосредственном контакте с нагревательными элементами, либо (в некоторых моделях) лежат на поддоне со щелями, где они и нагреваются. При непосредственном контакте камни прогреваются лучше.
В электрических печах-каменках используются трубчатые электронагреватели (ТЭНы) или низкотемпературные ленты-пластины (НТЛП). При применении ТЭНов сравнительно высокая температура нагревательного элемента (600–800 °С), расходуется кислород, требуется много электроэнергии (около 1 кВт/м3), время разогрева помещения до 90 °С составляет 40–50 мин., до 120 °С – 60–80 мин. При использовании низкотемпературной ленты-пластины (температура элемента до 250–400 °С) сохраняется кислород, меньше расход электроэнергии (около 0,6 кВт/м3), сокращается время разогрева помещения (примерно в 1,5 раза). КПД НТЛП достигает 98 %. К тому же НТЛП экологически чистые, пожаробезопасные и долговечные.
Как правило, нагревательные элементы устанавливаются в корпус из нержавеющей стали рядами с воздушным зазором между ними. Внешний кожух сводит к минимуму излучение тепла с фронтальной и боковых сторон агрегата.
Электрические печи бывают в настенном и напольном исполнении (фото 6.4.1, 6.4.2). Но, как правило, лучше иметь дело с напольными печками, т. к. в них можно загрузить в 2 раза больше камней, чем в настенные модели. Настенные агрегаты предпочтительнее при ограниченном пространстве.
Фото 6.4.1. Электрокаменка в напольном исполнении
Фото 6.4.2. Электрокаменка в настенном исполнении
С точки зрения многочисленных продавцов различной техники, их товар, безусловно, является самым лучшим. Вот, например, как представляется на одном из сайтов электрокаменка в настенном исполнении с фото 6.4.2.
Каменка «Topclass» представляет собой наилучшую конструкцию из настенных моделей для саун средних размеров: на 2 – 6 человек. Современная конструкция и применение высококачественных материалов делают из каменки «Topclass» элегантную и представительную модель. Благодаря симметричной конструкции имеется возможность установить ручки управления (термостат и таймер) справа или слева каменки. При необходимости можно развернуть и пароотражательный козырек в верхней части каменки. Эффективная теплоизоляция каменки обеспечивает низкую температуру наружного кожуха. Достаточно большой объем зоны расположения камней и правильно спроектированная циркуляция воздуха гарантируют быстрый нагрев сауны. Устанавливается на стенке сауны.
Однако необходимо понимать, что выбирать этот агрегат надлежит весьма серьезно и по многим параметрам.
Электрокаменку в напольном исполнении устанавливают на асбестоцементную плиту. Чтобы избежать пожара, необходимо установить на ближайших к печи стенах негорючие экраны или выдержать противопожарное расстояние. Во избежание ожогов весь металлический крепеж утапливают в деревянных элементах или размещают в недоступных местах, а вокруг печки делают деревянное ограждение. Для предотвращения удушья необходимо следить за правильной работой вентиляции.
Мощность электрической печки. Правильный выбор электронагревателей является главным для поддержания комфортности в парилке, которая должна иметь, в свою очередь, хорошую теплоизоляцию и эффективную вентиляцию. Для сауны важно подобрать печку оптимальной мощности: излишне мощная печка чрезмерно усложняет необходимые технические мероприятия, а слишком слабая никогда не нагреет помещение и камни до нужного уровня. В продаже есть печки мощностью от 2,2 до 18 кВт. Обычно для умеренного климата при расчете мощности придерживаются эмпирического правила – 1 кВт на каждый 1,2 м3 объема помещения. Например, для сауны размером 1,5 × 2,1 × 2,1 метра (т. е. V = 6,6 м3) потребуется печка мощностью 5,5 кВт (Р = 6,6/1,2). В холодном климате для сауны вне дома подберите более мощную печку.
Существуют и другие рекомендации. Если в семейных банях стены и потолок обеспечивают низкие тепловые потери и обладают малой теплоемкостью, для нагрева бани в течение обычных 2–3 ч можно использовать электропечь сравнительно небольшой мощности, исходя из следующих примерных норм, установленных практикой:
для бревенчатой бани 1,4–1,8 кВт на 1 м3 объема бани;
для бани с панельными стенами 0,6—0,8 кВт/м3.
К преимуществам электропечей-каменок следует отнести возможность автоматического поддержания заданного температурного режима в помещении (от 60 до 120 °С). Возможны три вида управления: обычное (ручное со щита управления), дистанционное (с выключателем из центральной диспетчерской либо компьютером, а также по телефону с помощью дополнительного оснащения) и программное (например, недельное, если посещение парилки происходит по повторяющейся программе).
Пульты управления преимущественно размещаются с внешней стороны сауны, т. к. они чаще всего не предназначены для работы в условиях высоких температур, да и могут обжечь при соприкосновении с ними. В состав системы управления печкой входит термостат, регулирующий температуру, выключатель печки, красная сигнальная лампочка и иногда автоматический таймер на 60 минут или 24 часа. В печке уже установлен автомат защиты, отключающий питание в случае аварии.
К подводке напряжения 220 В надо отнестись с особым вниманием, и лучше эту работу доверить профессионалам, знающим технику безопасности и правила устройства электропроводки. Электрические провода размещают только в сухих местах, полностью устраняя опасность поражения током. Корпус печи необходимо заземлить, а для предотвращения случайного прикосновения – защитить деревянными перилами. Шкаф управления размещают в предбаннике.
Внимание! Планируя применить электропечь необходимой для бани мощности, следует с привлечением специалистов-электриков разобраться с вопросами ее подключения: позволят ли это сделать параметры электрической бытовой сети, локальной электропроводки, защитных электроприборов. Ведь мощности-то нужны изрядные.
Может возникнуть вопрос: не слишком ли все сложно? Судите сами, вот, например, сауна, оснащенная электрической печью «HELO», Финляндия. Печь выполнена из нержавеющей стали и имеет восьмигранную форму. В нижней части печи вмонтированы четыре светильника, которые подсвечивают печь снизу. Печь имеет комбинированное (метал + абаши) восьмигранное ограждение. Электрокаменка «HELO», модель SKLF «Fantasy», мощностью 8,4 кВт имеет две группы ТЭНов. Это позволяет выставить, например, относительно невысокую температуру воздуха, но в то же время отдельно высокую температуру камней и за счет большой их массы (около 100 кг) хорошо «поддать» пару.
6.5. Металлические печи для бань
Класс металлических печек для бань включает в себя и электрокаменки, о которых выше говорилось, но в силу их специфики о них стоило говорить отдельно, что и было сделано.
Справедливости ради следует упомянуть о том, что за рубежом применяются еще и газовые печки, которые из-за особенностей топлива конструктивно более сложны, но обычно менее дороги в установке и эксплуатации по сравнению с электрическими печками. При этом они намного более эффективны в использовании топлива. Как и электрические печи, газовые печки имеют металлический корпус, управляются термостатом, и в них есть предохранительное устройство, перекрывающее подачу газа, если погаснет огонь. При работающей печке в маленькой закрытой камере сгорания под камнями поддерживается постоянное давление газа. Воздух поступает в камеру сгорания снаружи сауны, а продукты сгорания уходят через дымоход. Естественно, что при выборе газовой печки придется протянуть к ней газовую магистраль или снаружи помещения поставить баллоны со сжиженным газом. Однако до настоящего времени газовые печки для бань у нас не получили сколько-нибудь заметного распространения. Вот почему ниже речь пойдет фактически лишь о дровяных печках.
Дровяные печки. Некоторые изготовители саун поставляют готовые дровяные печи из нержавеющей стали. Отдельные из них оборудованы внешними боксами, через которые огонь можно поддерживать снаружи сауны.
Хотя романтика дровяной печки и не отрицается, применение их не лишено недостатков. Таким печкам требуется относительно большее время до приведения сауны в готовность и из них надо периодически удалять золу. Кроме того, существует проблема заготовки, хранения и колки дров.
Мощность дровяной печки. Понятно, что в целях обеспечения идентичных режимов использования одной и той же сауны для разных печей потребны и идентичные же мощности. Но сложность в том, что для быстрого определения оптимальной мощности дровяной печки формулы нет, т. к. слишком много факторов влияет на нагрев сауны дровами: порода древесины, конструкция печки, режим и эффективность топки, вентиляция, наличие огненезащищенных поверхностей стен и т. п. Обычно при выборе нужного размера печки могут помочь спецификации их изготовителей.
Металлические печи промышленного изготовления с каменкой и подогревом воды давно есть в продаже, а в последнее время ассортимент их необычайно расширился. Естественно, что такую печь можно просто купить – вся проблема сводится к выбору, который весьма велик. Вот почему остановимся лишь на некоторых моделях, имея целью показать, что выбор печи не есть непреодолимое препятствие, но требует некоторой тщательности.
Например , печь-каменка Bullerjan фирма ПрокК, Москва. Она предназначена для установки в помещениях парных отделений бань с целью создания необходимого температурно-влажностного режима и может работать в режимах «ФИНСКАЯ САУНА» (сухой пар) и «РУССКАЯ БАНЯ» (влажный пар).
Печь-каменка «Буллерьян» работает на любом виде твердого топлива: дереве, древесных отходах, торфяных брикетах, буром угле и т. д.
Устройство. Печь-каменка «Буллерьян» состоит из внешнего кожуха, выполненного из стали толщиной 2–3 мм, топки из жаропрочной котловой стали толщиной 6 мм, отсека для закладки камней и съемного бака для воды из нержавеющей стали объемом 30 литров.
Печь покрыта качественной жаропрочной краской (при первой протопке происходит ее полная полимеризация с характерным запахом). Из режима «русской бани» в режим «финской сауны» печь переводится поворотом рычага в нижней части отсека для закладки камней, при этом открывается или закрывается заслонка, регулирующая прохождение потока воздуха через нагретые камни. В открытом положении поток воздуха проходит через горячую каменную закладку, воздух высыхает, увеличивается его температура, и получается сухой «финский» пар.
В закрытом положении заслонки отдача тепла происходит с внешней поверхности закладки камней. Поливая на камни воду, вы получаете влажный «русский» пар. Манипулируя рычагом открывания и закрывания воздушного потока и добавляя на камни воду, нетрудно получить оптимальные величины температуры и влажности.
Установка. Устанавливать печь рекомендуется не ближе одного метра от деревянных стен и горючих поверхностей на минимальном расстоянии от имеющегося дымохода (при его наличии). Свободное расстояние перед топкой должно быть не менее 1,25 метра. Печь нужно устанавливать на массивном основании из негорючих материалов (цементные плиты, покрытие кафелем, шамотный или качественный красный кирпич, металлический лист на теплоизолирующем основании). Расстояние до горючих поверхностей может быть сокращено до 200 мм, если горючие материалы покрыть штукатуркой толщиной 25 мм или металлическим листом по слою теплоизоляционного материала. Печь-каменку «Буллерьян» можно монтировать непосредственно в стену (фото 6.5.1), чтобы иметь возможность топить печь из предбанника. При этом необходимо соблюдать вышеуказанные меры пожарной безопасности.
Фото 6.5.1. Печь-каменку «Буллерьян» можно монтировать непосредственно в стену
В продолжение модельного ряда печей «Буллерьян» – печь «Вологда». Сочетает в себе лучшие качества печей подобного класса с относительно низкой ценой. По функциональным свойствам она не уступает своим зарубежным аналогам (той же канадской печи «Буллерьян»). «Вологда»-2М с баком для воды может использоваться в качестве банной печи-каменки для парилки до 12 м3.
После прогрева печи (всего за 15—20 минут) можно перевести ее в слабопламенный режим, и печь самостоятельно нагреет камни, парилку и воду в баке.
Печь-каменка для бани «Вулкан». Печь-каменка «Вулкан» была создана специально для бани и сауны и совместила в себе все лучшее, что встречается в зарубежных аналогах. Печь каменка «Вулкан» обеспечивает реальную возможность париться как в режиме «русской бани», так и «финской сауны». Печь-каменка «Вулкан» работает на любом твердом топливе: дереве, древесных отходах, торфяных брикетах, буром угле и др. Состоит из внешнего кожуха, выполненного из стали толщиной 2–3 мм, топки из жаропрочной стали толщиной 5 мм, отсека для закладки камней и бака для воды из нержавеющей стали.
«Вулкан» – это не имя одной-единственной печи, а название целой серии печей для бани. В этой серии есть печи, которые топятся прямо из парной, есть печи, которые устанавливаются, так сказать, «через стенку» (топка такой печи находится в предбаннике, а в парную выходит только ее задняя часть). В этой серии можно найти печи, соответствующие разному объему пространства парной (отсюда и разные габаритные размеры печей). Есть печи со встроенным (на 40 и на 20 л) и выносным баком для воды (по заказу) и совсем без бака. Всего 7 модификаций.
Для сауны лучше выбрать печь вообще без бака, чтобы не было дополнительного парения (если использовать печь с баком, но не наливать в него воды, то есть вероятность, что бак со временем потечет). Для русской бани подойдет и печь с баком. Ну а если баня эксплуатируется и в том, и в другом режиме, то можно выбрать печь с выносным баком. Такой бак устанавливается в любом удобном месте, например на чердаке. Вода, проходя по змеевику, расположенному внутри печи, нагревается, а вывести горячую воду можно сразу в несколько мест: и в парную, и в предбанник для организации горячего душа.
Печь выпускается как с левым, так и с правым краном для бака, а также в двух вариантах: для установки непосредственно в парной (эта модель без арки) или для установки в предбаннике (с дополнительной аркой, дающей возможность топить баню из предбанника через стену-перегородку). Печь покрыта жаропрочной краской.
Из режима «русской бани» в режим «финской сауны» печь переводится поворотом рычага – аналогично печи «Буллерьян». То же и с эксплуатацией печи-каменки «Вулкан».
Дровяные каменки для бани «Helo» . Серия дровяных каменок Helo (фото 6.5.2) состоит из нескольких моделей, отличающихся размерами, комплектацией и материалами. Как и ко всем печам Helo, в комплект входят специально подобранные камни, долго удерживающие тепло в сауне. Конструкция моделей и их качество соответствуют строгим стандартам и пожаробезопасности.
Фото 6.5.2. Серия дровяных каменок «Helo» состоит из нескольких моделей, отличающихся размерами, комплектацией и материалами
Дровяные печи «Harvia», Финляндия . Серия каменок «Harvia» (фото 6.5.3) комплектацией и материалами во многом схожа с каменками для бани «Helo».
Фото 6.5.3. Серия каменок «Harvia»
Печи изготовлены из высококачественных материалов: массивная сталь и чугунные дверцы гарантируют долгую службу. В частности, каменка «Harvia-20 Steel» отличается внешним кожухом, который выполнен из нержавеющей стали, придающей ей более престижный современный вид и улучшающей ее функциональные характеристики. Прогреваемый объем помещения: 6–36 м3.
В модели «Harvia» 16ES, например, дополнительно предусмотрен встроенный в конструкцию 20-литровый бак для воды. При желании можно приобрести дополнительный 22-литровый бак для воды, который крепится на дымовую трубу над печкой, не занимая лишнего места. В печах предусмотрены два отверстия для дымохода: одно сзади, другое сверху в задней части лотка для камней. В магазинах предлагаются отдельные дымоходы высотой от 1,5 до 3 м, со стальным термоизолирующим кожухом и дождезащитным козырьком, различные соединительные трубы и колена, задвижка на дымоход, а также защитное ограждение, значительно уменьшающее безопасное расстояние до стены сауны при установке печи.
Печи для бани и сауны «Термофор» . Дровяные печи-каменки «Термофор» (фото 6.5.4), выполненные из высоколегированных жаростойких сталей, предназначены для отапливания парилок русских бань или финских саун объемом от 4 до 24 м3, смежных помещений, нагрева воды и получения высококачественного пара. Вес печи составляет 78 кг.
Фото 6.5.4. Дровяные печи-каменки «Термофор, выполненные из высоколегированных жаростойких сталей, предназначены для отапливания парилок русских бань или финских саун
Для нагрева воды используются бак «самовар», устанавливаемый на основание дымохода, либо теплообменники с выносным баком. Благодаря рассчитанной конструкции и оптимальному объему баков «самовар» вода в них нагревается до 90–95 °С, но не закипает (при условии эксплуатации печи в рекомендуемом производителем режиме). Все баки изготавливаются из нержавеющих сталей.
Выносной топливный канал позволяет протапливать печь из смежного помещения. Уникальная конструкция самоохлаждаемой дверки исключает возможность получения ожога. Установив на печь дверку с термостойким стеклом можно контролировать процесс горения, не открывая ее, или просто любоваться видом живого огня.
Наружные поверхности печи окрашены двумя слоями жаростойкой кремнийорганической эмали, сохраняющей свои свойства при температуре до 600 °С, либо могут быть просто из зеркальной нержавейки (серия НЗ).
Металлические печи самостоятельной разработки и изготовления.
Печей промышленного изготовления куда как больше, чем было рассмотрено выше. Описание их можно было бы и продолжить, но это заняло бы слишком много места, а цель-то была показать, что выбирать есть из чего. И тем не менее это не останавливает творческий процесс умельцев. Причин тому предостаточно. Кроме цены, которая чаще всего и не устраивает, есть еще обстоятельства, по которым резонно рассмотреть некий минимум конструкций таких печей для самостоятельного изготовления. Например, при приемлемой конструктивной схеме могут потребоваться другие габариты, или мастер нашел свое, в чем-то очень устраивающее его оригинальное решение в конструкции каменки, наконец, может оказаться в наличии все необходимое для сварки.
Может быть, именно поэтому умельцы продолжают разрабатывать различные конструкции металлических банных печей. Само собой разумеется, что для того, чтобы изготовить такую печь, умельцу, владеющему сваркой, нужно достичь определенной квалификации, при которой его изделия отвечают самим высоким требованиям. В противном случае следует просто-напросто воспользоваться услугами сварщиков-профессионалов.
Интересна печь, разработанная группой авторов в составе Л.Н. Артемова и др. и защищенная патентом RU 2062956, 27.06.96 (рис. 6.5.1). В корпусе 1 печи имеется топка 2 с загрузочным окном 3 и колосниковой решеткой 4, под которой находится зольник 5 с выдвижным зольным ящиком 6. Корпус снабжен ограждением 7, стенки которого расположены с зазором относительно стенок топочной камеры и создают теплозащитную воздушную рубашку. Углубление 8 стенок корпуса образует емкость каменки.
Рис. 6.5.1. Металлическая банная печь с отдельным водогрейным котлом:
1 – корпус; 2 – топка; 3 – дверка топки; 4 – колосниковая решетка; 5 – зольник; 6 – зольный ящик; 7 – защитное ограждение; 8 – каменка; 9 – вертикальный патрубок дымохода; 10 – силовой фланец; 11 – горизонтальный патрубок дымохода; 12 – горизонтальный экран; 13 – отверстие экрана; 14 – водогрейный бак; 15,16 – трубы водогрейного бака; 17 – оребрение
Первая особенность печи – выполнение газохода в виде вертикального патрубка 9 с открытым верхним торцом, снабженным силовым фланцем 10 для установки водяного бака, и горизонтального патрубка 11 для соединения с трубой. Вторая – в снабжении печи горизонтальным экраном 12, установленным с зазором относительно стенок топочной камеры, что способствует максимальной теплоотдаче ее стенкам. Экран имеет по меньшей мере одно центральное отверстие 13. Наконец, самое интересное заключается в конструкции водогрейного бака 14, который снабжен специальным теплообменником, выполненным в виде двух коаксиальных труб: заглушенной снизу наружной 15 и внутренней 16. Наружная труба снабжена оребрением 17 из радиальных штырей, внутренняя имеет Г-образную форму и свободно опирается горизонтальным участком на дно бака.
Такое выполнение теплообменника обеспечивает устойчивую конвекцию (циркуляцию) воды в баке. Наиболее холодная вода поступает по внутренней трубе 16 в теплообменник, нагревается в зазоре между трубами, в силу чего поднимается в бак 14, а в нем устремляется в верхние слои. Бак просто опускается на силовой фланец 10 так, чтобы теплообменник оказался внутри вертикальной части газохода 9.
Описанная печь во многом хороша, она надежна и эффективна, в том числе и как водогрейное устройство, но сложна для изготовления, хотя что нашим умельцам не под силу.
А тем не менее издавна известна в народе конструкция печи, проще которой вроде бы и не бывает. Эта печь (рис. 6.5.2) состоит из корпуса 1 с топливником 2, отделенным колосниковой решеткой 3 от зольника 4. В топливник вварена наклонная труба 5 с заглушенным нижним торцом. Противоположный конец ее с открытым торцом вварен в емкость 6 (для горячей воды), установленную, естественно, выше топливника.
А как происходит теплопередача в этой печи от топливника к баку с водой? Труба 5 представляет собой не что иное, как открытый термосифон: так в современной технике именуется это теплопередающее устройство. Вода из бака 6 самотеком заполняет трубу 5, в нижней части которой, помещенной в топливник печи, кипит, как в обычном чайнике.
Паровые пузыри всплывают по трубе в бак, где схлопываются. При этом масса пара переносит тепло «испарения-конденсации», которое в десятки раз превосходит количество тепла, переносимого конвекцией. Кроме того, сама конвекция в термосифоне активизируется паровыми пузырями, что улучшает ее теплоперенос. При такой простой конструкции вода в баке греется очень быстро, и печь стоит рекомендовать домашним мастерам для самостоятельного изготовления, разумеется, при условии неукоснительного соблюдения герметичности сварных швов.
Рис. 6.5.2. Простая двухкорпусная металлическая банная печь:
1 – корпус; 2 – топливник;
3 – колосниковая решетка;
4 – зольник; 5 – наклонная труба; 6 – водогрейный бак
Сказанное выше свидетельствует о том, что прогресс в любой отрасли техники складывается, помимо прочего, и из творческого вклада отдельных мастеров. Таков, в частности, мастер В.П. Филипьев из г. Черноголовка, внесший столько оригинальных технических решений в печное дело, что пройти мимо них было бы просто неправильно. Некоторые из его решений рассмотрены далее.
Для большой сауны . По моему мнению (считает В.П. Филипьев), кирпичную печь устанавливать в бане нецелесообразно, так как топить ее надо не менее 5–6 часов (представьте, сколько нужно дров). При этом температура в парной (без пара) ограничена 80—90 °С (по правилам эксплуатации печей температура наружной поверхности кирпича не должна превышать 90 °С). Такая печь для сауны, где температура может быть существенно выше, уже не подходит.
С другой стороны, чаще всего на садовых участках горят именно сауны, так как хозяева мало уделяют внимания противопожарным правилам. Стены бани плохо защищают от металлических печей, трубы, как правило, выполняют из металла, который нередко со временем прогорает. Поэтому для производительных печей трубы рекомендуется делать только из кирпича.
Предлагается два варианта печи, которые отличаются, в частности, расположением выходного отверстия дымохода. Печи рассчитаны как на сауну, так и на русскую баню. Все зависит от интенсивности топки. В первом варианте (рис. 6.5.3) отверстие расположено со стороны, противоположной топочной дверце, во втором (рис. 6.5.4) – в верхней части боковой стенки. Это позволяет изменить расположение трубы. Кроме того, во втором варианте можно установить рядом с печью имеющий с ней общий дымоход камин, обращенный в сторону места отдыха.
Рис. 6.5.3. 1-й вариант печи В.П. Филипьева для большой сауны
В первой конструкции вода нагревается с помощью труб, вваренных в саму печь. Во второй на свободную верхнюю часть печи устанавливается бак из нержавейки. В этом месте, в кладке, разделяющей сауну и моечную, выполняется соответствующее размерам бака отверстие. Бак на 20–25 см выступает в моечную, где заправляется водой и имеет кран. Обе печи – непрерывного действия. Камни изолированы от дымовых газов и нагреваются за счет передачи тепла через металл. Обе печи имеют достаточно просторную топку с наклоном для лучшего сгорания дров. Поды печей также сделаны с наклоном для улучшения тяги и препятствуют выходу дымовых газов – «дымлению» через открытую топочную дверцу. В первом варианте горячие газы, охватывая с трех сторон короб с камнями, совершают полный оборот и выходят в трубу. Во втором – газы проходят между боковинами печи и наклонными стенками короба (в этом случае короб прогревается более интенсивно), далее наклонным листом отражаются к верхней передней части печи и через стальную трубу направляются в кирпичную трубу. Золу выгребают из ниши, расположенной ниже топочной дверцы, чистка находится выше.
Рис. 6.5.4. 2-й вариант печи В.П. Филипьева для большой сауны
Материал для печей – листовая сталь толщиной 6 мм. В качестве колосников используются стальные арматурные прутки Ø22 мм, установленные с зазором 3–5 мм. Металлическую печь устанавливают непосредственно в сауне. Топка обращена в сторону комнаты отдыха и своей передней поверхностью отапливает это помещение. Боковая стенка корпуса печи прогревает моечную, основное тепло забирает сауна.
Для противопожарной безопасности печь обкладывают установленной на едином с нею фундаменте защитной стенкой толщиной в полкирпича (рис. 6.5.5). Кладку выполняют из красного кирпича на цементном растворе. Стенка, отделяющая моечную от сауны, отстоит от боковой поверхности печи на расстояние не более 1 см. Кирпич укладывают в шахматном порядке в зоне боковой стенки печи, а не доходя 5–6 см до ее верха, кладка переходит в сплошную до потолка. Образованные в кладке проемы позволяют печи прогревать моечную излучением.
Поверхность кладки со стороны моечной можно обложить керамической плиткой, не перекрывая проемы. Со стороны комнаты отдыха для предотвращения ожогов печь заглублена в сауну на 10 см и полностью открыта. На уровне верха корпуса печи кладку стенки переводят в сплошную до потолка. При кладке нужно оставлять между кирпичом и печью тепловые зазоры: боковые – 5 мм, а вертикальные – 10 – 20 мм. В сауне для предотвращения ожогов и уменьшения прямого излучения раскаленной печи до ее верхней части выкладывают стенку кирпичом, располагаемым в шахматном порядке, с отступом на полкирпича от корпуса печи. Кладку связывают со стенкой, примыкающей к топке.
Расстояние от корпуса металлической печи до любой деревянной стены с учетом защитного слоя кирпича должно быть не менее 25 см. Так как мощное тепловое излучение верха печи сопровождается еще и высокой температурой восходящего воздуха, деревянный потолок над печью также необходимо защитить. Был случай, когда при хорошей теплоизоляции боковых стенок печи возгорание бани началось с потолка, который был изолирован в этом месте только слоем жести. Лучше изолировать тем же кирпичом, уложенным плашмя над зоной печки на металлических уголках, закрепленных, например, между балками перекрытия или на специальных, приваренных к печи стойках. Размеры экрана над печью должны превышать ее собственные размеры в плане не менее чем на 25 см.
Рекомендуется следующий порядок обустройства сауны. После изготовления фундамента сверху кладут по всему периметру двойной слой гидроизоляции и два ряда кирпичной кладки на цементном растворе. Со стороны топки кладка на четверть кирпича должна быть смещена в сторону сауны для удобства выгребания золы. Пол комнаты отдыха желательно расположить на 2 слоя кирпичей ниже днища корпуса печи. Перед печью на пол укладывают 1 слой кирпичей размером не менее 51 × 51 см, так как стального листа не достаточно из-за сильного теплоизлучения. Пол в сауне нужно поднять на 2–3 слоя кирпичей выше, что обеспечит лучший прогрев пола. Высота сауны – не более 220 см.
Рис. 6.5.5. Кирпичные ограждения металлических печей-каменок
После установки печи приступают к кладке защитных кирпичных стен и трубы. При наличии камина выходной патрубок печки наращивают соответствующей стальной трубой, которую вводят в отдельный дымоход сечением в 1/2 кирпича в кладке камина, объединяющийся затем с основным его дымоходом (сечением не менее чем в кирпич) в верхней части камина. Зазоры между кирпичной кладкой и металлической трубой печи должны быть не менее 5 мм по горизонтали и не менее 20 мм по вертикали для компенсациитеплового расширения деталей печи при топке. Зазоры следует уплотнить асбестом или стекловатой.
Печная труба не должна перевязываться с другой кладкой. С камином кирпичный экран можно перевязать 2–3 раза. В местах стыковки труб необходимо предусмотреть чистки. Задвижки печей устанавливают в кладке трубы. При топке сухими дровами для нагрева сауны объемом 20 м 3 до температуры 100 °С в летнее время требуется около часа. При разогреве сауны печь топят интенсивно, далее для поддержания необходимой температуры оставляют гореть не более 4–5 поленьев. Так как металлические печи очень производительны и рассчитаны на быстрый прогрев бани, чрезмерная неконтролируемая топка после достижения заданной температуры может привести к перегреву сауны и загоранию деревянных конструкций.
Итак, что же можно уяснить из этого раздела? Главное – это то, что выбор банных печей поистине огромен, как покупных, тех, что можно изготовить на заказ, и тех, что можно сделать самостоятельно. А на что нужно обратить самое серьезное внимание? Ну конечно же на противопожарную безопасность, особенно в случае выбора металлической печи. Судите сами – печь, обладающая мощностью 67 кВт, позволяет получить температуру на поверхности стенок топки 700–800 °С. Вот почему, несмотря на наличие навесных экранов корпуса, металлические печи промышленного изготовления (а самодельные тем более!) в обязательном порядке как минимум должны иметь деревянные ограждения (фото 6.5.5). Если общая конструкция бани (компоновка и материалы ограждений) позволяет, металлическую печь ограждают кирпичной кладкой (фото 6.5.6).
Фото 6.5.5. Металлические печи в обязательном порядке как минимум должны иметь деревянные ограждения
Фото 6.5.6. Если общая конструкция бани (компоновка и материалы ограждений) позволяет, металлическую печь ограждают кирпичной кладкой
6.6. Печные трубы
Наиболее традиционные насадные трубы, как правило, применяются и с наиболее традиционными же каменными печами. Коренные же трубы сами по себе представляют солидные сооружения, создание которых должно иметь под собой весомые основания. Вот почему о печных трубах резонно говорить применительно к печам и каминам. А как быть с металлическими печами, доля которых в отоплении бань неуклонно увеличивается? Тут есть много вопросов.
Утепление дымовых труб. Асбестоцементные трубы утепляют нанесением теплоизоляции на наружные поверхности. Выше холодного чердачного перекрытия их утепляют кирпичной кладкой или минеральной ватой, утрамбованной между наружными поверхностями трубы и стальным кожухом, изготовленным из кровельного или оцинкованного железа. При определении диаметра стального кожуха исходят из того, что зазор между поверхностью асбестоцементной трубы и кожухом должен быть не менее 60 мм. Стальной кожух рекомендуется выполнять отдельными звеньями высотой не более 1,5 м. Звенья отдельных соединительных труб должен плотно, без зазоров, входить одно в другое не менее чем на 100 мм.
Изоляцию труб выполняют до верха трубы. Верх устраивают с небольшим наклоном, а пространство между трубой и кожухом замазывают цементным раствором повышенной консистенции.
Асбестоцементные и гончарные трубы можно утеплять на чердаке и выше кровли, заключая их в специальные короба из шлакобетонных плит. Пространство между наружными стенками труб и плитами заполняют мелким шлаком.
Независимо от применяемых несгораемых материалов утепленные трубы следует периодически осматривать и исправлять самые незначительные дефекты. При осмотре облицовку, щиты и каркас снимают. В целях противопожарной безопасности чердачное пространство должно содержаться в идеальном порядке.
Конечно, изложенное выше несколько архаично. Но, как показывает жизнь, архаика эта не утрачивает своего значения из-за элементарной недоступности новых решений для весьма широких слоев населения. Не будь этого, для утепления труб можно было бы однозначно рекомендовать безусловно прогрессивную конструкцию, которую предлагают для современных металлических печей – труба в трубе с термостойким теплоизолятором в зазоре (фото 6.6.1), например базальтовой ватой (для металлических труб). Поскольку эти трубы имеют очень высокую надежность, при наличии такой необходимости их легко спрятать, не нарушая интерьеров помещений, через которые труба проводится вынужденно (фото 6.6.2).
Фото 6.6.1. Труба в трубе с термостойким теплоизолятором в зазоре
Фото 6.6.2. Такие трубы легко скрыть, не нарушая интерьеров помещений
6.7. Эксплуатация печей на твердом топливе
Отопительные качества печи зависят не только от материала, из которого она сложена, но и от того, насколько правильно эксплуатируется. После длительного перерыва в работе прежде всего необходимо проверить состояние дымоходов печи и наличие тяги. При недостаточной тяге следует прогреть дымоход либо прочистить его. Тяга в процессе топки печи не должна быть излишней. Когда дрова разгорятся, дымовую заслонку постепенно прикрывают, уменьшая силу тяги, но надо следить за тем, чтобы дым не попадал в помещение. Ослепительно-белый свет пламени свидетельствует об избытке тяги, а темно-красный – о ее недостатке.
Дрова – наиболее распространенный вид топлива банных печей. Теплотворная способность дров зависит от их влажности и достигает 3300 ккал/кг. Лучшее топливо – твердые лиственные породы деревьев. Теплотворная способность дров различных пород древесины на единицу массы (1 кг) практически одинакова. Однако на единицу объема (1 м3) дрова более тяжелой и плотной древесины дают значительно больше тепла. Например, сухие березовые дрова при горении выделяют на 20–25% больше тепла, чем осиновые, на 15–18% больше, чем сосновые. Если используются березовые дрова, к концу топки в печь подбрасывают несколько осиновых поленьев, образующих пламя, уничтожающее сажу.
Перед укладкой дров в топливник колосниковую решетку и зольниковую камеру очищают от остатков продуктов сгорания, чтобы полностью освободить доступ воздуха к горящему топливу, иначе печь с поддувалом превратится в печь с глухим подом, что неэкономично.
Ухудшает горение повышенная влажность дров, поэтому их предварительно просушивают. Укладывать дрова необходимо с прозорами и с таким расчетом, чтобы до верха топливника оставалось не менее 200 мм.
Топить баню желательно сухими кондиционными дровами, нельзя бросать в топку крашеное дерево, пластмассу, толь, битум. Нельзя перегревать печь: в облицовке и кладке появляются трещины.
Если конструкция предусматривает работу печи на каменном угле или антраците, задвижку следует установить таким образом, чтобы она закрывалась неплотно и оставалась щель не менее 10–15 мм. Сначала растапливают печь мелкими дровами. На них насыпают слой угля в 50–60 мм. После того как уголь хорошо разгорится, толщину засыпки доводят до 150 мм, но не более, иначе расход топлива будет неэкономичным.
В конце топки оставшиеся угли сгребают на колосниковую решетку, чтобы они хорошо продувались воздухом, идущим из поддувала. Если решетки нет, угли подгребают поближе к выходному отверстию печи. Во избежание отравления угарным газом не следует топить печь поздним вечером.
При обильном газообразовании в топливнике может произойти выбрасывание пламени. Обычно это бывает в случае, когда печь пытаются растопить горючими жидкостями (бензин, керосин и др.). При большой концентрации газов может произойти взрыв, способный не только разрушить печь, но и стать причиной пожара. Топливник нельзя загружать новой порцией топлива (особенно мелкофракционного), целиком покрывая раскаленную поверхность пода печи: оно «томится», выделяя большое количество летучих веществ, не разгораясь из-за отсутствия пламени и понижения температуры. Концентрация газов при этом резко возрастает, и при первом же появлении пламени происходит взрыв. Поэтому мелкофракционное топливо необходимо загружать в печь небольшими порциями, давая ему возможность разгораться постепенно. Открывать топочную дверцу нужно осторожно, чтобы не вызвать внезапного возгорания.
К установлению оптимальных режимов топки печи резонно приступить сразу же после окончательного ввода ее в эксплуатацию, т. е. при ее освоении. И одним из важнейших факторов при этом является определение потребной массы одновременно закладываемых дров (закладки). Это очень важно в плане ограничения максимальной мощности печи, т. е. количества одновременно выделяемого тепла, что и обеспечивается уменьшением максимально возможной закладки. В случае банной печи это особенно важно, ибо от того, как топится печь, напрямую зависят все параметры собственно банной процедуры. Предположим, требуется процедура с начальной температурой 90 °С (режим сауны) с постепенным падением ее через 2–3 часа до 65–70 °С (в конце парком побаловаться). При наличии электропечи с блоком управления особых проблем не возникает (читайте и выполняйте инструкцию). А в случае дровяной печи все зависит от умения правильно выбрать закладку дров, которые вдобавок могут быть каждый раз разными, и правильно же вести топку, для чего и имеется только возможность регулировать приток воздуха в топливник. Задача может стоять и еще сложнее – хорошо бы начать париться минут через 30–40, что, как показала практика, вполне возможно, но только надо, как говорится, «пристреляться».
В процессе топки каменная печь прогревается постепенно, а судить о прогреве можно, прощупывая ее внешние стенки в разных зонах наружной поверхности. Но поскольку при этом прогревается массив печи, нужно время, чтобы тепло от внутренних стенок, обогреваемых непосредственно огнем и горячими газами, поступило к внешним поверхностям, обогревающим объем помещений. Вот почему критичным является именно режим топки, поскольку суждение о нем можно вынести лишь спустя некоторое время. Известно ведь, что максимальной температуры греющие поверхности каменной печи достигают уже после окончания топки, если, конечно, топка не ведется непрерывно, что естественно для печей металлических, а для каменных является нонсенсом. По всем параметрам очень важно не перегреть печь. А для этого и необходимо определиться с закладкой дров и регулировкой тяги дверцей поддувала и, возможно, заслонкой трубы.
Наилучшим с точки зрения утилизации печью выделяемого в ней тепла является режим медленной (применительно к горению дров) топки, который характеризуется малой тягой в печи. Ибо, медленно протекая по дымоходам печи, горячие газы успевают отдать максимальное количество своего тепла. Именно поэтому печи с высоким кпд (такие, как Буллерьян, например) тем и отличаются от прочих, что в них конструктивно заложен принцип реализации малой тяги. Но режим малой тяги (слабой прокачки воздуха) имеет и еще один аспект – он чреват неполнотой сгорания топлива. Оказывается: все прекрасно можно понять, наблюдая дым из трубы. Коротко режим полного сгорания характеризуется формулой: «дыма не должно быть». Действительно, вылетающий из трубы черный дым есть не что иное, как уносимая горячими газами сажа, чистый углерод, не сгоревший в печи из-за недостатка кислорода. При такой топке неизбежен процесс чрезмерно интенсивного засорения дымовых каналов, особенно протяженных, содержимым слишком быстро охлаждающихся отходящих газов. Заметив черный дым, приоткройте еще дверцу поддувала, дым неизбежно исчезнет. Это будет означать полное сгорание топлива. Однако бездымным будет и режим топки с излишним избытком воздуха, при котором лишний воздух, нагреваясь, уносит в атмосферу тепло, не добираемое печью, что и снижает ее кпд. Поэтому добиваться следует минимального приоткрытия дверцы поддувала, при котором темного дыма над трубой нет.
Другое дело белый дым, который означает наличие в отходящих газах большого количества водяного пара – попросту топку сырыми дровами. Тут регулировка поддувала, скорее всего, не поможет, а эффективность топки резко снижается из-за огромного количества тепла, уносимого водяным паром. Вот почему крайне желательно топить сухими дровами, ибо, что называется, на глаз ощутимо, как увеличивается расход дров с повышением их влажности. Закладка же дров определяется несколькими факторами: их влажностью; какой породы древесина; количеством обогреваемых помещений, их объемом и качеством утепления; температурой на улице; количеством топок в день.
Теперь об укладке дров в топливнике. Дрова укладываются таким образом, чтобы их кладка могла беспрепятственно продуваться воздухом. Значит – «колодец», различные косые решетки и т. п. Другое дело, что необходимое для проведения требуемой топки количество дров – закладку, можно произвести и несколькими порциями, причем никаких ограничений типа «сначала пусть те прогорят» на самом деле не усматривается.
Безусловно, стоит присмотреться к моменту, когда можно перекрывать летний ход и переводить печь в режим движения отходящих газов по полной схеме дымооборотов. Момент этот у каждой конкретной печи свой, и в известной степени является ее характеристикой. Чем быстрее он наступает, тем быстрее печь включается в работу «по полной программе». А конструктивно это обеспечивается прогревом всего дымового канала, в котором особенно важной с точки зрения образования тяги является труба. Именно достижение тяги, достаточной для движения газов по максимальному пути и обеспечивается при надлежащем прогреве трубы.
Следующий весьма важный момент – окончание топки печи. Существует и до сих пор многими бездумно повторяется легенда о том, что закрывать заслонку и поддувальную дверцу можно тогда, когда над углями исчезнут синие огоньки. Давайте с этим разберемся, ибо вопрос важный: до сих пор случается, что люди «угорают от печки». А почему? А потому, что поступают по легенде. Но почему же тогда угорают не все и не всегда? Дело в том, что при топке печи производится и вентиляция объема, из которого воздух поступает в ее топливник. В самом деле, для горения топлива поток воздуха необходим, и он, раз горение происходит, имеет место быть. Он же, за вычетом пошедшего на окисление топлива кислорода, является и основным компонентом отходящих горячих газов. В любом случае печь работает как мощный вакуумный насос или поставленный на вытяжку вентилятор. Разряжение, создаваемое печью в помещении, примерно равно ее тяге. И поскольку любое отапливаемое печью строение не есть космический корабль, т. е. не является вакуумплотным, взамен высасываемого из него печью воздуха разными путями поступает новый, наружный, что исключительно важно, свежий – со всеми соответствующими компонентами. Вместе с горячими отходящими газами уносятся и продукты сгорания. Заметим, что процесс вентиляции сопровождает процесс топки.
Что же происходит, когда топка прекращается (дверцы и заслонки закрыты)? Очевидно, что прекращается и вентиляция. А горение? При исчезнувших синих огоньках еще нет – ведь это всего лишь означает прекращение полного, т. е. наиболее безопасного сгорания. Посмотрите на наиболее распространенный огонь кухонной газовой плиты – он голубой, когда все в порядке. С прекращением же голубого огня над массой углей, да еще при закрытых заслонках, начинается режим горения топлива с недостатком воздуха, как раз и чреватый максимальным образованием того самого ядовитого угарного газа, продукта неполного окисления углерода. И это происходит как раз при «отключенной вентиляции». Ну что может быть хуже? А дальше развитие событий носит вероятностный характер и зависит от многих причин: от массы недогоревшего на момент «выключения» печи топлива, от состояния атмосферы помещения, от массы и направления движения образующегося угарного газа и т. п. Но в любом случае все происходит по схеме «куда кривая вывезет».
Убедиться в том, что исчезновение синих огоньков не есть признак прекращения топки печи, легко может каждый, кто этим занимается. Дождавшись этого момента, хорошенько поворошите кочергой оставшиеся угли или приоткройте дверцу поддувала (или и то и то) – огоньки, а то и более сильный огонь появятся снова. Это говорит о наличии еще не сгоревшего топлива – потенциального источника угарного газа. Первое исчезновение этих огоньков может быть связано с плохим продуванием оставшегося топлива из-за образования его плотной упаковки или слоя золы – почему и помогает кочерга, устраняющая именно эти причины. Через некоторое время вся процедура может повториться и не единожды. Так когда же прекращать топку: после исчезновения первых синих огоньков, вторых, третьих? Правильным будет не связывать прекращение топки со столь ненадежным признаком, а ориентироваться по количеству оставшегося топлива. Правы те, кто утверждает, что топку надо прекращать при полном выгорании топлива (и углей в том числе) – с точки зрения безопасности с этим не поспоришь. При жгучем желании поэкспериментировать, этого, конечно, не запретишь, но с учетом изложенного выше, от которого, как ни крути, никуда не деться.
6.8. Конденсат и борьба с ним
Нередко при топке печи возникает такое явление, как образование конденсата, т. е. выделение в трубе черной жидкости со специфическим запахом. Жидкость образуется при конденсации водяных паров и паров смолистых веществ, которых особенно много при сжигании хвойных пород деревьев и березовых поленьев с корой. Причин у конденсации несколько. Во-первых, она обусловлена свойствами топлива. Основные горючие составляющие любого топлива – углерод, водород и летучая горючая сера. Углерод в чистом виде представляет собой твердое вещество черного цвета, водород – горючий газ, не имеющий ни цвета, ни запаха. В состав топлива входит еще кислород и азот, а также минеральные вещества, из которых после сгорания топлива образуется зола и шлак.
Теплотворная способность каждого вида топлива зависит от его горючих составляющих, а также от зольности и влажности топлива. Чем больше процентное содержание горючих элементов в топливе, тем выше его теплотворная способность. Наоборот, чем больше влажность и зольность топлива, тем ниже его теплотворная способность. Минеральные вещества, вода и азот не принимают участия в горении, составляя так называемый балласт топлива.
Известно, что при сгорании двух частей водорода с одной частью кислорода образуется водяной пар, который уносится в дымовую трубу. Кроме того, даже в самом сухом топливе имеется какая-то часть влаги, которая также входит в состав отходящих газов. Идущие по трубе дымовые газы являются смесью продуктов сгорания топлива, состоящей из окиси углерода, водяных паров, остатков несгоревших частиц топлива (сажи), а иногда и паров серы.
Когда температура отходящих газов низка (в частности – стенки дымовой трубы сильно охлаждены), водяные пары конденсируются в трубе, оседая на ее стенках в виде капель воды, смешиваются с другими компонентами дымовых газов и стекают по трубе, пропитывая при этом кирпич, если труба кирпичная. Увлажненные стенки трубы сыреют, что ухудшает в ней тягу и постепенно разрушает кирпич, образуя на поверхности пятна. Пятна с наружной стороны печи удаляют, оштукатуривают такие места цементным раствором, а чаще всего заменяют кладку новой. Выделяемые конденсатом тяжелые запахи приводят к невозможности проживания в доме.
Своя специфика имеется в случае металлических дымоходов, которыми наиболее часто комплектуются металлические печи. Дело в том, что разрушаются элементы дымоходов преимущественно изнутри, причем они вовсе не прогорают, как принято считать, а основной причиной являются имеющиеся еще в топливе примеси серы. При движении по дымовому тракту образующийся при сгорании серы сернистый ангидрит (SO3) по мере охлаждения отходящих газов смешивается с водяными парами с образованием серной кислоты (H2SO4), которая довольно быстро разрушает обычные конструкционные стали. Вот почему в первую очередь из строя выходит не примыкающая непосредственно к печи труба (казалось бы, наиболее жесткие условия работы), а те элементы, которые ближе к выходному отверстию. Если бы температурная коррозия была весомее, все было бы иначе. Вот почему весьма распространенные из-за своей простоты металлические трубы из простой стали «прогорают» быстро, а всевозможные способы их защиты от коррозии снаружи малоэффективны.
Чтобы вода, имеющаяся в горячих газах, лучше улетучивалась, их температура должна быть повышенной. На хорошо нагретых стенках трубы капли влаги просто не образуются. А какие трубы лучше всего охлаждаются? Ну конечно же металлические – у них мала теплоемкость и высока теплопроводность стенок. Вот почему утепление дымовых труб для них особенно актуально. Холодная же труба является второй причиной образования конденсата, можно сказать, конструкционной.
Есть и третья причина – эксплуатационная. Это режим горения топлива в печи. Если печь работает в режиме малой тяги, отходящие газы успевают сильно охладиться со всеми вытекающими отсюда последствиями. Вот почему для печей с высоким кпд характерны проблемы с конденсатом.
Нормальная температура отходящих из печи газов при выходе из трубы в атмосферу – не ниже 100 °С, что и является условием отсутствия конденсации воды. Если дымовые газы при выходе в трубу, т. е. у вьюшки, достигают температуры около 250 °С, то конденсат не образуется, улучшается тяга, печи быстрее нагреваются, потребляя при этом меньше топлива.
Стабильность температурного режима является также непременным условием наличия тяги, формируемой за счет разницы температур отходящих газов и атмосферного воздуха. Тяга способствует выносу из дымохода твердых и аэрозольных дымовых частиц. Если тяга плохая, происходит осаждение сажи и конденсата на стенках дымохода и задымление помещения.
Можно добиться сокращения воздействия агрессивной среды на дымоход путем быстрого преодоления порога конденсатообразования. Для этого, а также для того, чтобы температура в дымоходе была стабильна, нагрев его стенок должен происходить быстро, а остывание – медленно.
Образование конденсата в большей степени зависит от размеров колосниковой решетки, правильно поднятого пода и устройства горнила в русской печи, размеров канала, толщины стенок, длины и высоты дымовой трубы, температуры ее нагрева, влажности применяемого топлива, температуры выходящих из трубы газов и избыточного количества дымоходов в печи.
Высота дымовой трубы должна быть не менее 5 – 6 м, считая от уровня топочной камеры или пода русской печи. Толщину кладки стенок трубы следует выполнять в полкирпича (120 мм). 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, дымовые газы поднимаются по ней очень медленно и холодный наружный воздух охлаждает их в трубе. Большое влияние на силу тяги, т. е. 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 получат удовлетворительный результат. В местах сужения дымохода следует стесывать прямые углы, чтобы обеспечить более плавный переход газов.
На тягу в трубе также влияет ветер. В частности, он может способствовать тому, что газы лучше выходят из дымохода, как бы высасываются из него. Если же ветер дует сверху вниз, то он задувает газы в трубу, и происходит так называемое опрокидывание тяги, или 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 тяга снижается.
Большую роль играет и процесс сгорания топлива. Дерево воспламеняется при температуре не ниже 300 °С, каменный уголь – при 600 °С. Нормальный процесс горения протекает при более высокой температуре: дерево – при 800 – 900 °С, каменный уголь – при 900 – 1200 °С. Такие температуры обеспечивают непрерывное горение при условии, что воздух (кислород) постоянно поступает в нужном 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.
6.9. Печь начала дымить
Один из санитарно-гигиенических показателей степени чистоты воздушной среды – это концентрация углекислого газа в помещениях. Именно поэтому так важно, чтобы печь или камин, находящиеся в доме, не дымили. Но не только.
Причин дымления может быть несколько. Одна из основных – дымоходы или дымовой стояк засорились сажей. Печь в этом случае необходимо прочистить. Вторая – появление в стенках печи или дымовой трубы трещин. Подсасываемый через них воздух уменьшает его расход через поддувальное отверстие, чем ухудшает горение и понижает температуру уходящих газов. Все трещины следует тщательно заделать. Вот почему рекомендуется периодически осматривать кладку и не реже одного раза в год проводить чистку трубы и дымоходов.
Печь может дымить из-за неправильной внутренней кладки или завала дымового стояка осколками кирпичей. Такая неисправность требует капитального ремонта и восстановления всех дымоходов. Причиной дымления может быть и длительный перерыв в работе, вследствие которого дымовая труба и дымоходы сильно переохладились. В этом случае в дымоход через прочистную дверцу закладывают бумагу или древесную стружку и сжигают.
Не избежать дымления, если две печи присоединены к одному дымовому стояку на одном уровне без рассечки. Необходимо сделать рассечку или присоединить печи на разных уровнях с наклонным подводом верхнего дымохода. Если дымовой стояк мал по размерам, то печи не следует топить одновременно.
При низком качестве топлива (например, сырые дрова) происходит большое отложение сажи на внутренних стенках печи. Из-за невысокой температуры она не сгорает, а скапливается в дымовых каналах и дымовом стояке. Следовательно, протапливать печь сырыми дровами длительное время не рекомендуется. Подкидывать сырые поленья можно лишь в хорошо прогретую печь. Необходимо помнить, что при открытых топочной и поддувальной дверцах печь очень быстро остывает.