реклама

Инженерия


Климатические условия большинства районов нашей страны требуют отопления жилых помещении для поддержания в них нормальной температуры в холодное время года. Именно это и является назначением печей. Кроме того, печи могут быть использованы для приготовления пищи, нагрева воды. Камины в отличие от печей предназначены только для отопления, при этом они обладают крайне низкой теплоотдающей способностью (см. табл. ниже) и поэтому их не следует устанавливать в качестве единственного источника тепла в доме.


КПД различных видов отопительных устройств

 

тип печи

КПД, %

открытые камины

10...40

камины, оборудованные калориферами

30...80

отопительные печи

80...85

варочные и отопительно-варочные печи

60...80

печи-каменки

 

разового действия

50...70

постоянного действия

20...40

водогрейные печи для бань

35...55

дровяные котлы центрального отопления

 

с верхним горением дров в топке

40...70

с нижним горением дров в топке

60...80

Камины

Камин можно охарактеризовать как особый тип открытой комнатной печи, представляющий собой нишу, в которой дрова горят аналогично костру. Теплопередача в каминное помещение от камина осуществляется посредством радиационного теплообмена, т.е. за счет излучения пламени и в очень малой степени посредством конвекционной теплопередачи от нагреваемых элементов камина. Поэтому камин дает тепло лишь пока в нем что­то горит. Кроме того, генерируемое при сгорании дров тепло камины распределяют неравноценно: в наибольшей мере нагрев идет в зоне, находящейся напротив камина, с боков нагрев гораздо меньше. В конструкции камина отсутствуют дымообороты, характерные для обычной нагревательной печи (проходя по ним, горячие газы прогревают толщу печи, сообщая ей запас тепла, которое отдается помещению и после того, как огонь погаснет). В камине, благодаря прямому дымоходу, горячие газы уходят в трубу напрямую. Однако камин начинает нагреваться сразу, как только в нем загораются дрова. Таким образом традиционный камин в теплотехническом отношении не эффективен, однако по сравнению с печью камины быстрее согревают комнату, хорошо ее вентилируют и, конечно, создают неповторимую уютную обстановку, особенно в ненастную или холодную погоду за счет открытости пламени.

Камин устраивают не только в доме, но и во дворе. Например, можно построить уличный камин­барбекю, который в отличие от обычного камина имеет открытый топливник и решетку, используемую для приготовления мясных блюд; в нем также предусматривают стойки для котелков и шампуров. Такой камин с грилем (с решеткой) делают из железобетона или кирпича. Оригинально смотрится уличный камин, установленный не у стены, а отдельно (например, в зоне отдыха).

Классификация каминов

ПО СПОСОБУ УСТАНОВКИ камины могут быть классифицированы на пристенные, угловые, встроенные и отдельно стоящие (островные). ПО НАЗНАЧЕНИЮ выделяют традиционные камины из кирпича, печи­камины, камины­каменки, уличные камины (садовые камины), камины­барбекю, декоративные камины (фальш­камины). ПО ВАРИАНТУ ИСПОЛНЕНИЯ ТОПКИ камины делят на открытые и закрытые. ПО АРХИТЕКТУРНОМУ СТИЛЮ камины из кирпича классифицируют на классические, камины в стиле кантри, модерн и Hi­Tech.

Конструкция камина

Основными конструктивными деталями камина являются: корпус, топка, дымовой карниз, дымосборник и дымовая труба.

Все элементы камина должны соответствовать размеру каминного помещения. Так, площадь портала должна составлять около 0,02 общей площади каминной комнаты. Слишком большой камин может переохладить комнату и обусловить наличие сквозняков, слишком малый ­ не согреет помещение. Площадь пода следует обеспечивать равной 0,7 площади портала, площадь поперечного сечения дымохода должна находиться в пределах от 0,1 до 0,15 площади портала. Подобные соотношения выведены и для других элементов конструкции камина.

Для деталей, конструируемых согласно расчету, а именно топочного пространства с днищем очага, задней и боковых стен, выкружки с заслонкой в дымоходе и дымовой коробки во время строительных работ без отделки оставляют ниши соответственно больших размеров. При строительных работах без отделки дымоход исполняют таким образом, чтобы позднее камин мог быть присоединен к нему так, как это предусмотрено проектом.

Топливо в камине можно сжигать как на плоском поду топливника, так и на колосниковой решетке. В последнем случае зольник может быть использован как для сбора золы, так и для обеспечения доступа дополнительного количества воздуха в топочное пространство, что облегчает горение.

В некоторых случаях имеет смысл подавать в топливник воздух не из помещения, а снаружи, хотя бы частично. Разумеется, в таком камине должна быть зольниковая камера. Забирая, например, воздух из подвала, мы существенно улучшим его вентиляцию. Ограничив же приток воздуха из помещения в зону горения, можно уменьшить подсос в него холодного наружного воздуха и этим улучшить температурный режим помещения.

Для повышения экономичности камина в его корпусе иногда устраивают специальные воздухообороты, в которых осуществляется нагрев воздуха.

 

Площадь каминного помещения, кв. м

 

12

15

20

25

30

40

ширина портала

50

60

70

80

90

100

высота портала

42

49

56

63

70

77

глубина топливника

30

32

35

38

40

42

высота задней стенки топливника

36

36

36

36

36

36

ширина задней стенки топливника

30

40

45

50

60

70

высота дымосборника

57

60

63

66

70

80

сечение дымохода с шероховатыми стенками

14х27

14х27

27х27

27х27

27х40

27х40

сечение дымохода с гладкими стенками

14х24

14х27

14х27

27х27

27х27

27х27

 

Габариты камина в зависимости от размера каминного помещения, см

 

Печи

Печь ­ это устройство для нагрева чего-­либо. В нашем случае в качестве "чего­-либо" следует рассматривать, прежде всего, помещение.

Классификация печей

По назначению выделяют отопительные печи (в том числе буржуйки и банные печи­-каменки), варочные (в том числе печи-­барбекю) и отопительно­варочные (в том числе русские печи). В России наиболее известны следующие печи: русские (канальные ­ с принудительным движением газов, колпаковые ­ со свободным движением газов), буржуйки, отопительно­варочные (дровяные, угольные, на жидком топливе, газовые, электрические), разнообразные промышленные печи (мартеновские, доменные, термические и др.).

Конструкция печей

Корпус любой печи состоит из топливника и дымооборотов. Варочные и другие типы бытовых печей дополнительно оснащают духовками, плитами, водогрейными коробками и др.

Топливник печи

Топливник является самой главной частью печи. Топливник должен вмещать достаточное количество топлива (не менее 75% всего топлива, потребного на одну топку), обеспечивать доступ требуемого количества кислорода в зону горения, обладать высокой термоизоляционной способностью для предотвращения снижения температуры в зоне горения.

Наименьший объем топливника зависит от его максимально допустимой теплонапряженности. Обычно эта величина находится в пределах от 200 до 250 тыс. ккал/(куб. м х ч). Если объем топливника мал, печь будет обладать недостаточной теплоотдающей способностью.

Для обеспечения надлежащих теплоизоляционных свойств топливник печи следует выполнять из огнеупорного (как правило шамотного) кирпича. Толщина стенок топливника должна составлять величину от Ѕ кирпича. Топливник, имеющий сводовое перекрытие, более эффективен в теплотехническом отношении, т.к. лучистая энергия, отражаясь от такого свода, поступает обратно в зону горения, облегчая тем самым процесс сгорания топлива.

Дымооборот печи

В целях увеличения КПД печей в них устраивают дымообороты. Основным назначением дымооборотов является организация рационального движения нагретых дымовых газов, поступающих из зоны горения, чтобы они, двигаясь по каналам, передавали оптимальное количество тепла корпусу печи. Необходимым условием правильной работы печи является соответствие внутренней площади поверхности дымоходов объему топливника печи. Иначе, если площадь поверхности дымооборотов будет меньше оптимальной, большое количество тепла дымовых газов будет уходить попросту в трубу, обуславливая тем самым низкую эффективность использования энергии сгоревшего топлива. При очень большой площади внутренней поверхности дымоходов температура дымовых газов может снизиться до уровня, соответствующего температуре выделения конденсата со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями.

Дымовая труба печи

Назначение дымовой трубы ­ отвод продуктов сгорания из печи и формирование тяги. Выделяют следующие виды дымовых труб: коренные, располагающиеся на отдельном фундаменте; насадные, опорой для таких труб является сама печь; стенные, встроенные в капитальные стены дома. Наибольшую распространенность в сельских домах получили насадные трубы, в конструкцию которых входит шейка (часть дымовой трубы, находящаяся между корпусом печи и разделкой у потолочного перекрытия), разделка у потолка, или распушка, стояк в чердачном помещении, разделка у крыши (выдра), оголовок.

Размеры сечения дымового канала зависят как от типа печи, так и от ее теплопроизводительности. Сечение 1/2х1/2 кирпича достаточно для печей с теплоотдачей до 3000 ккал/ч. 1/2х3/4 ­ для печей с теплоотдачей до 4500 ккал/ч.

Печи­камины

Среди печей и каминов в отдельную категорию выделяют печи­камины. Печи­камины, как следует из их названия, являются гибридом бытовой печи и камина. Подобного рода конструкции совмещают достоинства печи (удержание тепла и высокий КПД за счет наличия дымооборотов) и камина (быстрый прогрев помещения и его хорошая вентиляция за счет наличия открытой топки). Высокая эффективность тепловой работы печей­каминов позволяет отнести их к наиболее рациональному типу отопительных систем. Отопительные блоки типа "печь­камин" целесообразно устанавливать в садовых и дачных домах, где желательно иметь и камин, и небольшую встроенную плиту и духовку.

В состав отопительного узла типа "печь­камин" может входить отопительная печь (для обогрева помещений), небольшая плита (позволяет во время топки печи использовать огонь для подогрева воды и пищи), духовка (для сушки фруктов, грибов и хранения подогретой пищи) и, конечно, камин, который, обладая быстрой отдачей лучистого тепла, хорошо вентилирует отапливаемое помещение и создает дополнительный комфорт в ненастную погоду.

Дымоход

Дымоход ­ это важное составляющее камина или печи, предназначенное для удаления продуктов сгорания, обеспечения нормальной устойчивой тяги, защиты котла от конденсата, выделяющегося из уходящего газа. Дымоходы подразделяются на наружные, пристраиваемые к стене здания, и внутренние, встроенные в конструкцию стены. В зависимости от расположения и типа котла для изготовления дымоходов применяются различные материалы. Это могут быть строительные блоки с выполненными в них дымовыми каналами. Также в качестве дымоходов используются трубы из углеродистой и нержавеющей стали.

Дымоходы бывают стальные, кирпичные и керамические. Кирпичные дымоходы выполняются из огнеупорного кирпича, стальные ­ из нержавеющей стали в один или в два контура, разделенных теплоизоляцией, керамические трехслойные системы (из керамики, изоляции и пенобетона). Все перечисленные варианты имеют свои достоинства и недостатки. Стальные дымоходы наиболее удобные при монтаже. Кирпичные дымоходы имеют презентабельный вид и лучше вписываются в интерьер. Керамические дымоходы отличаются завышенной ценой при прочих равных условиях. Но главными требованиями к материалу дымохода являются газоплотность (способность сопротивляться проникновению газа через его стенки), возможность работы при температуре до 250º C, гладкая поверхность канала и низкая способность поглощать влагу.

Какие основные требования предъявляются к дымоходу?

  • дымовые каналы (трубы) печей и других отопительных агрегатов на твердом топливе должны обеспечивать полное удаление продуктов горения в атмосферу;

  • для каждой печи и каждого отопительного агрегата следует предусматривать, как правило, отдельную дымовую трубу;

  • дымовые трубы необходимо устраивать вертикально без уступов и без уменьшения сечения;

  • площадь сечения дымовой трубы должна быть не менее площади дымоотводящего патрубка отопительного агрегата;

  • высоту дымовых труб для печей по всей длине следует принимать не менее 5 метров;

  • металлические трубы должны быть из высококачественной специально легированной стали с повышенной коррозионной стойкостью, с толщиной стенок не менее 1 мм;

  • места стыков звеньев надсадных труб следует размещать вне междуэтажных и чердачных перекрытий;

  • в дымовых трубах необходимо предусматривать устройства для очистки каналов от сажистых отложений;

  • конструкции зданий из горючих материалов (стены, перегородки, перекрытия, балки), примыкающие к дымовым каналам, следует защищать от возгорания разделками из негорючих материалов.

  • при пересечении дымовыми каналами конструкции перекрытий из горючих материалов необходимо устраивать горизонтальные разделки.

  • Какая должна быть высота дымохода над крышей?

  • Возвышение дымовых труб следует принимать:

  • не менее 500 мм над плоской кровлей;

  • не менее 500 мм над коньком кровли при расположении трубы на расстоянии до 1,5 метров от конька;

  • не ниже конька кровли при расположении дымовой трубы на расстоянии от 1,5 до 3 метров от конька;

  • не ниже линии, проведенной от конька вниз под углом 10о к горизонту, при расположении дымовой трубы на расстоянии более 3 метров от конька.

Кроме того следует учитывать, что дымоход необходимо приподнять на 500 мм выше верхней точки здания, пристроенного к отапливаемому зданию. Дымоходы на зданиях с кровлями из горючих материалов следует выводить выше конька крыши на 1­1,5 метра. Также влияет на возвышение дымохода наличие рядом стоящих более высоких зданий или сооружений.

Применение асбоцементных, стальных, оцинкованных труб не решает затронутых проблем, а просто отодвигает их на более поздний срок. В среднем срок службы стальных труб – 2­3 года, оцинкованных – 3­4 года, асбоцементных – 5­6 лет. Если сечение кирпичного канала позволяет разместить в нем дымоход из нержавеющей стали, это один из самых простых и дешевых способов переделки. Если такая возможность отсутствует, то необходимо вывести дымоход наружу и возвести утепленную дымовую трубу по наружной стене.

Здесь экономный хозяин может возразить: почему же сотни лет дома отапливали обычными печами и, по существу, никаких особых неприятностей дымовые трубы не доставляли? Действительно, это так. Но в наше время отопительные котлы, работающие на газе или дизельном топливе, как правило, имеют высокий КПД и температура газов весьма низкая, поэтому газы остывают быстро, что и вызывает интенсивное образование конденсата.

Современные автоматизированные котельные, устанавливаемые в коттеджах, работают как правило, на переходных режимах (запуск ­ нагрев до заданной температуры теплоносителя, остановка ­ запуск при понижении температуры теплоносителя). Переходные режимы работы котла вызывают сильное конденсато­образование. Конденсат (пар, осаждающийся на стенках верхней части дымохода), соединяясь с продуктами сгорания топлива в котле (в газовом котле ­ CO, CO2, NO; в жидко­ и твердотопливных котлах и каминах, кроме этого соединения серы), образует соответствующие кислоты или их смеси. В числе таких кислот ­ соляная, азотная и серная кислоты. Эти процессы приводят к сильному и быстрому разрушению дымоходов, образованию микротрещин и проникновению выхлопных газов от котла в жилые помещения. После образования трещин в дымоходах процесс их разрушения идет лавинообразно и вызывает побочные разрушения внутренней отделки. В коттеджах с большой жилой площадью, где используют мощное котельное оборудование, признаки разрушения кирпичных дымоходов при постоянной эксплуатации появляются уже через 1­3 года в зависимости от вида используемого топлива и марки кирпича. Исследования показали, что в кирпичных дымоходах конденсата образуется больше, чем в дымоходах с металлическими вставками. Кроме того, в кирпичных дымоходах, как правило, сложно обеспечить гладкую поверхность канала, в результате чего на неровностях канала оседает сажа, которая с течением времени уменьшает аэродинамическое сечение дымохода и уменьшает тягу.

Какие существуют виды дымоходов?

1. Дымоход из кирпича.

Достоинства:

­ возможность подсоединения топки на любой высоте (совсем не обязательно определение типа топки и способа подключения еще перед началом строительства дымохода);

­ возможность незначительного отклонения дымохода от вертикали, чтобы обогнуть препятствие, например, венец или деревянную балку);

­ в исключительных ситуациях возможно выполнение дымохода из кирпича на перекрытии над камином (после выполнения нескольких основных условий, в частности, требуется соответствующая грузоподъемность перекрытия).

Недостатки:

­ малоустойчив к влаге и агрессивным кислотам (рекомендуется вставлять внутрь дымового канала жаростойкую уплотняющую трубу­вкладыш из благородной стали);

­ большие наружные размеры (для канала 27х27 см наружные размеры составляют 52х52 см);

­ очень большой вес (обязателен солидный фундамент);

­ трудоемкость в изготовлении;

­ правильное выполнение дымохода из кирпича, вопреки распространенному мнению, значительно труднее, чем кладка стен;

­ не выдерживает температуры 500ºС.

2. Керамический дымоход.

Дымовой канал выполнен из кусочков, наружный корпус ­ из бетонных или керамзитовых элементов.

Достоинства:

­ устойчив к воздействию влаги и агрессивных кислот;

­ устойчив к постоянной t 500 ­ 600ºС;

­ устойчив к горению золы (более 1000ºС);

­ быстро нагревается (быстро достигает рабочей температуры и требуемой тяги);

­ небольшие наружные размеры корпуса (для дымохода диаметром 20 см наружные размеры ­ 39 см);

­ легкий монтаж (обязательно соблюдение инструкции, прилагаемой к комплекту).

Недостатки:

­ относительно большой вес (требует размещения на фундаменте);

­ необходимость установки дымохода исключительно вертикально (отсутствие возможности обогнуть препятствия, например, венец или деревянную балку);

­ отсутствие возможности выполнения дымового канала непосредственно над камином (внутренняя керамическая труба должна быть установлена на стабильной основе);

­ необходимость четкого определения типа топки и способа подключения еще перед началом установки дымохода (следует четко определить диаметр дымового канала и высоту установки тройника).

3. Однослойные стальные дымоходы.

Стальные дымоходы являются достойным конкурентом кирпичным дымоходам. Стальные дымоходы, выполненные из нержавеющей стали, гораздо легче кирпичных и не требуют дополнительного фундамента, значительно проще в установке. Стальные дымоходы обладают рядом неоспоримых преимуществ перед кирпичными дымоходами.

4. Двухслойный стальной дымоход.

Дымовой канал выполнен из жаростойких стальных труб со специальной технической изоляцией, наружный корпус выполнен из благородной стали.

Достоинства:

­ легкая конструкция (не требует фундамента);

­ возможность монтажа непосредственно над камином;

­ возможность монтажа снаружи здания без дополнительной изоляции;

­ занимает меньше места (для дымохода 20 см наружные размеры ­ 30­35 см);

­ возможность отклонения дымохода от вертикали, если необходимо обогнуть препятствие;

­ устойчив к воздействию влаги и агрессивных кислот;

­ устойчив к постоянной t 750ºС;

­ устойчив к горению золы (свыше 1000ºС);

­ быстро нагревается (быстро достигает рабочей температуры и требуемой тяги);

­ быстрый монтаж (менее хлопотный в монтаже, рекомендуется в уже заселенных зданиях).

Недостатки:

­ при значительных высотах требуется несущая конструкция;

­ не всегда подходит архитектурно к каждому виду крыши (существует возможность выполнения наружного корпуса, подходящего к архитектуре здания);

­ при монтаже такого дымохода требуются специальные знания и знание всех элементов системы.

По материалам журнала "Вся стройка и ремонт"

 

реклама
20170717