Печи, камины ("Сделай сам" №02∙1989)

Рис. 5. Кирпичная разделка у крыши — выдра

Выбирая высоту трубы и место ее расположения на крыше, следует руководствоваться определенными правилами, чтобы избежать влияния ветра на тягу в дымоходе. Так, высота оголовка зависит от расстояния трубы от конька крыши. Если труба расположена от него на расстоянии до 1,5 м по горизонтали, то она должна быть на 0,5 м выше конька крыши. При расстоянии до конька 1,5–3 м оголовок должен доходить до уровня конька (рис. 6).

Рис. 6. Высота дымовой трубы в зависимости от ее удаления от конька крыши

Как располагать на крыше дома дымовую трубу с несколькими дымоходами, показано на рис. 7.

Рис. 7. Положение дымовой трубы ка крыше:

_{1 — наилучшее; 2 — допустимое; 3 — нежелательное; 4 — весьма нежелательное; 5 — конек крыши}

Еще один путь борьбы с действием ветра, способным нарушить тягу в дымоходах, — это соответствующее оформление оголовка трубы. Для этой цели оголовку либо придают особую форму (рис. 8), либо устанавливают на трубе флюгеры или дефлекторы.

Рис. 8. Противоопрокидывающий оголовок трубы в форме пирамиды:

_{1 — разделка у крыши; 2 — металлическая облицовка}

Флюгеры, имеющие вращающиеся части, из-за коррозии быстро выходят из строя. Поэтому в качестве ветрозащитных устройств лучше использовать дефлекторы, которые осуществляют подсос газов из дымовых труб за счет энергии ветра. Более всего распространены дефлекторы инжекциоиного типа (рис. 9).

Рис. 9. Дефлектор конструкции Григоровича:

_{1 — диффузор; 2 — колпак; 3 — обратный конус}

ЭТО ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ

Коэффициент полезного действия очагов, %

Отопительные печи… 80—85

Открытые очаги, камины… 10—40

Камины, оборудованные калориферами… 30—80

Кухонные плиты (варочные и отопительно-варочные)…60—80

Печи-каменки:

— одноразовая топка… 50—70

— непрерывная топка… 20—40

Водогрейные печи для бань… 35—55

Дровяные котлы для центрального отопления:

— с верхним горением дров в топке 40—70

— с нижним горением дров в топке… 60—80

Присоединение к одному дымоходу двух печей, как правило, не рекомендуется. Если же такая необходимость все-таки возникает, то нужно, чтобы сечение общего канала было не меньше чем 1 х 1/₂ кирпича, а расстояние между обоими вводами в дымоход по высоте канала было не менее 0,75 м (между вводами, расположенными на одном уровне, устраивают рассечку в виде вертикальной стенки высотой не менее 0,75 м, толщиной в кирпич).

Размеры сечения дымового канала зависят как от типа печи, так и от ее теплопроизводительности. Сечение 1/₂ х 1/₂ кирпича достаточно для печей с теплоотдачей до 3000 ккал/ч, 1/₂ х 3/₄ — для печей с теплоотдачей до 4500 ккал/ч.

При эксплуатации печей часто на внутренней поверхности дымовых труб наблюдается появление конденсата. Со временем конденсат может пропитать кладку насквозь, что потребует перекладки поврежденных участков трубы. Образование конденсата зависит от многих факторов, среди которых: размеры колосниковой решетки, площадь внутренней поверхности печи и толщина ее стенок, влажность применяемого топлива и др.

Следует отметить, что конденсат не образуется, если дымовые газы при выходе из дымооборотов в трубу имеют температуру более 200–250 °C. Проще всего температуру в трубе определять с помощью лучины, помещенной во время топки печи на 30–40 минут в то или иное место трубы. До температуры 150 °C цвет древесины не меняется. Желтизна древесины свидетельствует о том, что температура достигла 200 °C, коричневый цвет соответствует температуре около 250 °C. Почернение древесины говорит о температуре более 300 °C.

Камин (предыстория, назначение, конструкция)

Камин, пожалуй, один из самых старых видов отопительных приборов. Свое происхождение он ведет от обыкновенного открытого очага — костра, располагавшегося посреди жилища. Дым от костра сначала уходил через щели в крыше, затем стали сооружать специальный дымоход (трубу) из дерева. Впоследствии, чтобы повысить эффективность удаления дыма, над очагом стали располагать дымосборники, которые из-за высоких температур отводимых газов в непосредственной близости от очага пришлось делать из несгораемых материалов — камня, кирпича, металла. Так возник камин. Известно очень много конструкций каминов: старогерманский, старофранцузский, английский, эстонский, камины-калориферы и т. п. КПД камина невысок — до 10–20 %, так как в отличие от печей он не имеет дымооборотов, а поэтому почти весь нагретый воздух, так и не передав всю теплоту помещению, уходит в атмосферу. Нагрев помещения происходит в основном только в результате лучеиспускания в момент горения топлива.

Так почему же камин все больше и больше привлекает внимание застройщиков? Прежде всего потому, что он украшает помещение и, кроме того, является источником хорошего настроения. При этом камин — великолепное вентилирующее устройство, обеспечивающее быстрое в эффективное проветривание и просушивание помещения, что очень ценится садоводами и дачниками, возвращающимися весной в свой холодный и отсыревший дом.

Рассмотрим устройство одного из самых распространенных каминов английского, конструкция и соотношения размеров которого являются итогом многовекового опыта (рис. 10).

Рис. 10. Английский камин с прямом дымоходом:

_{А — ширина портала; Б — высота портала; В — глубина топливника; Г — высота задней стенки; Е — ширина задней стенки; Н — высота дымосборника: 1 корпус камина; 2 — стенки топливника; 3 — тепловая камера; 4 — огнеупорный пол; 5 — задвижка; 6 — прочистка; 7 — отдушина тепловой камеры; 8 — каминная полка}

Для улучшения теплоотражающих свойств топливник камина имеет в сечении форму трапеции, и поэтому нагретые боковые стенки его излучают теплоту в сторону помещения.

Задняя стенка топливника поднимается вертикально вверх на 36–38 см и затем, изломившись под углом 20°, образует наклонное зеркало, направляющее тепловое излучение к полу. Зеркало поднимается на 15–20 см выше портала. Над зеркалом располагается дымосборник, имеющий пирамидальную форму. Наличие у дымосборника плоского или лот лоткообразного пода, образующего «дымовой зуб», и пирамидальная форма дымосборника предотвращают дымление камина из-за опускания в топливник потоков холодного воздуха из дымохода. В районе «дымового зуба», с задней или боковой стороны, устраивают окно для удаления скапливающейся там при чистке дымохода сажи.

Шибер может быть поворотным («баран») или обычным, сделанным в виде традиционной печной задвижки. Лучшее место для поворотного шибера — конец «дымового зуба»; печную же задвижку удобнее располагать в горловине дымосборника или в дымоходе.

Под камина и портал должны быть выше уровня пола — это уменьшит влияние воздушных потоков в комнате на процесс горения топлива. Перед порталом (на 50 см) и по его бокам (на 30 см) устраивают пол из огнеупорного материала (кирпича). Площадь портала должна быть равна приблизительно 1/₅₀ площади помещения. Камин большего размера будет переохлаждать комнату и вызывать сквозняки, малый — не согреет помещение. Площадь пода, в свою очередь, обычно составляет 0,7, а сечение дымохода — 0,1–0,15 площади портала. Подобными соотношениями связаны и другие элементы камина. Эти соотношения приводятся в Таблице 1.

Дрова в камине могут сжигаться как на плоском поду топливника, так и в металлической корзинке или на колосниковой решетке. В последнем случае пространство зольника используется не только для сбора золы, но и для дополнительного притока воздуха через решетку, что улучшает процесс горения. 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 а этим улучшить температурный режим помещения,

Кроме того, для повышение экономичности камина в его корпусе иногда устраивают специальные тепловые камеры, в которых комнатный воздух дополнительно подогревается от нагретых внешних стенок топливника. Часто теплообменники изготавливают из труб и, когда необходимо, устанавливают в топливник.

Для улучшения тяги трубу камина делают на один метр и более выше конька крыши. Оголовку обычно придают форму пирамиды и защищают его зонтиком из кровельной оцинкованной стали или же устанавливают на нем дефлектор (см. рис. 8).

Камин устраивают не только в доме, но и во дворе. Например, можно построить пристенный камин-гриль, 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 гриль делают из железобетона или кирпича (рис. 11).

Рис. 11. Пристенный камин-гриль

Оригинально смотрится камин-гриль, установленный не у стены, а отдельно, например в зоне отдыха (рис. 12).

Рис. 12. Гриль

Основные материалы

При подборе материалов, необходимых для строительства печи, следует учитывать их доступность, стоимость, прочность, огнеупорность, коэффициент теплового расширения, устойчивость к коррозии и т. д. Наибольшее применение в печном деле нашли: кирпич, глина, песок, цемент, щебень.

Кладку корпуса печи выполняют полнотелым кирпичом, изготовленным из глины (красный кирпич) или шамота. Трубу же лучше класть из щелевого кирпича. Размер стандартного кирпича 250х120х65 мм. Масса — 3,5–3.8 кг. В 1 м3 сплошной кладки укладывается 380 штук кирпича. Используемый для кладки печей кирпич должен иметь марку на сжатие не ниже 100 кг/см2 при плотности 1800 кг/м3. В соответствии с ГОСТ 530-80 на кирпич строительный обыкновенный размеры его могут отклоняться от стандартных по длине на 5 мм, по ширине на 4 мм, по высоте на 3 мм. Кроме того, у каждого кирпича допускаются отбитости углов глубиной до 10–15 мм, а также трещины длиной по постели до 30 мм на всю толщину кирпича (по одной на каждую ложковую и тычковую грань).

Не пригоден для кладки печей кирпич, полученный от разборки стен зданий, сложенных на известковом растворе. Однако для кладки фундаментов и верхних частей дымовых труб его использовать можно.

Для кладки или футеровки топливников печей необходимо использовать огнеупорные шамотные кирпичи, выдерживающие температуру до 1600 °C, или тугоплавкие гжельские или боровические кирпичи с термостойкостью до 900-1000 °C.

Глина — основной связующий компонент кладочного раствора. В зависимости от содержания в ней песка глина подразделяется на жирную, среднюю и тощую. В жирной глине, например, присутствует до 3 % песка (по массе), в тощей — 15–30 %, Пластичность глиняного теста зависит как от размера частиц глины и песка, так и от соотношения их количеств. Глина средней пластичности усыхает на 6–8 %, тощая — несколько меньше. Перед замесом раствора глину протирают через сетку с отверстиями 3–4 мм.

Песок, необходимый для раствора, должен быть чистым с угловатыми зернами размером не более 1 мм. Для этого его просеивают через сито с отверстиями 1,5 мм. Больше всего подходит кварцевый горный песок, а не речной или морской.

Для приготовления раствора на 1 часть воды (по объему) обычно берут 4 части жирной глины и 8 частей песка, Раствор считается нормальным, если раскатанный из теста руками валик диаметром 1–1,5 см и длиной 15–20 см при растяжении обрывается тогда, когда толщина его в месте разрыва достигает 15–20 % его первоначального диаметра. Другой способ проверки: валик, обернутый вокруг цилиндрического стержня диаметром 4–5 см (например, вокруг обрезка полутора-двухдюймовой трубы), не растрескивается.

Правильно подобранный раствор выдерживает в кладке нагрев до 800-1000 °C, не теряя при этом прочности и не выделяя вредных испарений. Коэффициент его термического расширения такой же, как и у кирпича, что способствует сохранению кладки при многократных циклах нагрева — охлаждения печи. Интересно отметить, что финские руководства по печному делу рекомендуют добавлять в раствор… цемент. Соотношение глины, песка и цемента 3:12:1. Автором рецепт был опробован: результаты очень хорошие, но использовать цементосодержаший раствор для кладки топливника все же не стоит, так как любые примеси снижают его термостойкость. Впрочем, термостойкость снижает и примесь кварцевого песка. Поэтому при кладке топливников его рекомендуют заменять песком, приготовленным из шамота.

Чтобы прикинуть количество раствора, которое понадобится при кладке печи, следует учитывать, что объем идущего на кладку раствора составляет 0,08—0,1 объема печи, а на 100 кирпичей необходимо 2–2,3 ведра глины и 1,5–2 ведра песка.

Печные приборы

Для оборудования печей необходимы печные приборы: печные, поддувальные, прочистные и вьюшечные дверки, колосники и колосниковые решетки, плиты, задвижки, вьюшки. Последние перекрывают трубу более плотно, чем дымовые задвижки. Поэтому, когда в печи применяют только задвижки, то рекомендуется их ставить парами — одну над другой. Обычно все печные приборы делают из чугуна, чтобы исключить их коробление при воздействии высоких температур.

Кроме того, в печи могут устанавливаться сделанные из листовой стали духовые шкафы и водогрейные коробки.

Во многих руководствах по печному делу приводятся стандартные размеры печных приборов. В разных руководствах — разные и к тому же обычно не совпадающие с теми размерами печных приборов, которые бывают в магазинах. При этом в каждом регионе изготавливают печные приборы «своего» размера. Например, в Московской области продают топочные дверки размером 205х250 мм, а в Калужской — 280х250 мм.

В связи с таким положением многие проекты приведенных в руководствах печей приходится перерабатывать с учетом размеров печных приборов, которые удалось приобрести.

Из инструментов при печных работах понадобятся: печной молоток (он может быть заменен слесарным молотком массой 500 г, необходимо только лучше заточить острый конец головки); кельма (мастерок); правúло — толстая деревянная линейка длиной 1,5–2 м; отвес; уровень; угольник деревянный со сторонами 1х0,5 м; плоскогубцы и кусачки.

Как это делается (технология кладки)

Перед началом кладки рекомендуется уточнить правильность размещения печи. Для этого в соответствии с чертежом раскладывают насухо сначала кирпичи первого ряда, затем кирпичи одного ряда дымовой трубы. После этого с потолка опускают отвесы на углы дымовой трубы и убеждаются, что расстояние между трубой и балками перекрытия, а также между трубой и стропилами (оно должно быть не менее 12 см) достаточно для устройства горизонтальной противопожарной разделки.

Прямоугольность углов первого ряда кладки проверяют промером с помощью шнура расстояний по диагонали между противоположными углами. Разница между этими расстояниями не должна превышать 5 мм. Вообще кладка печей отличается от кладки строительных кирпичных стен тем, что каждый ряд печи сначала выкладывают насухо, без раствора, предварительно подобранными кирпичами. Кирпичи притесывают и подгоняют друг к другу с учетом перевязки швов. Стесанные поверхности должны быть обращены наружу или закрыты кладкой.

Кладку начинают с угловых кирпичей, строго следя, чтобы, они были на одном уровне. Это достигается с помощью правúла и уровня. Затем выкладывают кирпичи наружного ряда (периметра) и, наконец, середину.

При футеровке топливника огнеупорным кирпичом не следует его перевязывать с обычными кирпичами наружной кладки. Если выполнить футеровку таким образом затруднительно, то проще топливник выложить целиком из огнеупорного или тугоплавкого кирпича.

Перед укладкой красный кирпич в течение 5—10 секунд выдерживают в воде (пока не перестанут выделяться пузырьки воздуха). Тугоплавкий кирпич перед укладкой только ополаскивают водой от пыли. Раствор обычно расстилают правой рукой, кирпич укладывают — левой. И вертикальные и горизонтальные швы должны быть полностью заполнены раствором. Толщина швов минимальная — 3–5 мм.

Кладка углов ведется строго по отвесу. Для облегчения кладки по углам могут быть установлены рейки или стальные уголки. Печи постоянного сечения удобно выкладывать, пользуясь подвижной опалубкой.

Перевязка швов кладки обязательна в каждом ряду на 1/₂ кирпича или, как исключение, на 1/₄ кирпича. Выложенный ряд всегда следует проверить на горизонтальность, а стенки и углы — на вертикальность.

Гладкость внутренних поверхностей — одно из основных условий хорошей работы печи. Для этого кирпич укладывают так, чтобы он был обращен внутрь канала или топливника только целой гранью: тесаные и околотые грани ведут к быстрому разрушению кирпича. Кроме того, ни в коем случае нельзя выравнивать поверхности дымоходов промазкой их глиняным раствором, так как глина в этом случае быстро отслаивается, засоряя дымоходы. Гладкость поверхности достигается в основном тщательностью кладки. Протирка же стенок дымоходов тряпкой, смоченной в глиняном растворе, которую проводят через каждые 4–5 рядов, обеспечивает только заделку мелких выбоин на поверхности кирпича и заглаживание швов.

Кладку печи ведут строго по рядам, приступая к очередному ряду только после окончания предыдущего.

Рамки топочных дверок закрепляют с помощью наклепанных на них лапок из полосовой стали толщиной 3 мм — кламмеров, которые заводят в шов кладки и заливают раствором. Кламмеры могут быть заменены жгутами из отожженной проволоки. Вьюшечные и другие дверки, а также духовые шкафы прикрепляются к кладке стальной отожженной проволокой диаметром 2 мм (рис. 13).