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.
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 м3 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.