На главную!
Про печки

Про печки

Про печки

КПД ПЕЧИ


КПД печи зависит от многих внешних и внутренних факторов. К внешним факторам относят площадь теплоотдающей наружной поверхности печи в зоне топливника и дымооборотов, толщина стенок, коэффициент теплопроводности материала, из которого сооружены стенки и их теплоёмкости. При этом, чем больше теплоотдающая поверхность и теплопроводность материалов и чем меньше толщина стенок, тем выше КПД. К внутренним факторам относят в первую очередь качество сгорания топлива. Чем больше сгорает топливо, тем выше КПД топливника. Этот фактор зависит от совершенствования процессов горения, качества топлива и конструкции печи. Если газообразные компоненты топлива увлекаются в газоходы, процесс их горения прекращается и появляется химический недожог топлива. При чрезмерном количестве топлива, часть его не успевает сгореть и остаётся на колосниковой решётке, что приводит к механическому недожогу топлива. Таким образом, для того чтобы печь имела максимальный КПД, необходима работа топливника с оптимальным тепловым напряжением. Потери теплоты в окружающую среду от стен топливника и газоходов используются для нагрева помещения и не снижают КПД печи.


ТОПЛИВО


Теплотворная способность различных видов топлива колеблется от 2800 ккал\кг у некоторых пород древесины до 3800 ккал\кг у некоторых местных видов топлива (см. табл. 1). Разница в теплотворной способности у различных видов топлива объясняется различным содержанием углерода, водорода и летучей серы. В состав топлива так же входят кислород, азот и минеральные вещества, из которых после сгорания образуется зола и шлак.


СЖИГАНИЕ ТВЁРДОГО ТОПЛИВА


К твёрдому топливу относят все виды древесины, торфа и каменного угля, применение которых зависит от местности, в которой эксплуатируется камин или печь. Наибольшую температуру горения имеют твёрдые компоненты топлива, которые остаются после удаления летучих веществ. Как правило, эти компоненты имеют углеродную основу и сгорают при температурах 650-700 град. по С. Процесс горения происходит в тонком слое над колосниковой решёткой и сопровождается большим количеством выделяемого тепла.


ДРОВА


Из всех видов твёрдого топлива самыми распространёнными являются дрова, которые имеют наибольшее содержание летучих веществ. Использование того или иного вида дров зависит от наличия лесного массива. Теплотворная способность дров на единицу массы практически не зависит от вида древесины, но на единицу объёма дрова с более плотной древесиной дают значительно больше тепла. Лучшими дровами с точки зрения теплоотдачи являются лиственница и берёза. Предпочтительнее использование берёзовых дров, так как после сгорания они выделяют много тепла и минимальное количество угарного газа. Дрова из лиственницы выделяют много тепла, они быстро нагревают массив печи и поэтому их расход гораздо меньше, чем берёзовых. Однако после сгорания такие дрова выделяют большое количество угарного газа, что требует очень внимательного отношения при манипуляциях с воздушной заслонкой. Большое количество тепла выделяется при сгорании дубовых и буковых дров, однако, при их отсутствии часто применяют хвойные, осиновые и другие виды древесины. При всех случаях следует отдавать предпочтение сухим дровам, а размеры чурок должны быть одинаковыми.


Сушка печи


Вновь сооружённую печь эксплуатировать сразу нельзя. До начала эксплуатации печь сушат естественным или принудительным способом. Процесс сушки печи является ответственным моментом, значение которого нельзя недооценивать. Различают сушку естественную и принудительную. Во всех случаях естественная сушкапредпочтительнее. Для этого во вновь построенной печи открывают все дверки и задвижки и оставляют для просушки на 10-15 дней. Воздух, проходящий из помещения в атмосферу, двигаясь по газоходам, забирает из кирпичной кладки излишки влаги, высушивая печь. При таком способе просушки печи практически исключены случаи возникновения трещин в кладке и штукатурке (при условии соблюдения технологических режимов). Не следует продолжать сушку во время грозы. В этот период все дверки следует закрыть, до окончания грозы. Принудительную сушку следует выполнять с соблюдением мер предосторожности. В этот период печь следует оберегать от чрезмерных нагревов, которые могут повлечь за собой образование трещин. Для сушки печи её загружают топливом (бумагой, соломой, мелкой щепой и т.д.) и поджигают. При этом количество топлива должно быть таким, чтобы печь только слегка прогрелась (15-20% от оптимальной температуры). После этого открывают все дверки и задвижки и топливо поджигают. После небольшого прогрева печи топку прекращают и оставляют печь до полного её остывания. Этот процесс повторяют несколько раз, пока печь полностью не высохнет. Сушка считается законченной, если во всём массиве печи не останется сырых участков. После просушки печь следует внимательно осмотреть, нет ли в ней трещин. Если в штукатурке или в массиве печи появились трещины, их следует тщательно затереть. Лучше всего сделать испытание печи на наличие трещин. Для этого закрывают все печные приборы, в топливник кладут небольшое количество дымящегося топлива (ветошь, бумагу и т.д.) и зажигают его. Если во всём массиве печи нет мест проникновения дыма, это говорит об отсутствии трещин. И только после этого выполняют пробную топку печи с полной загрузкой топлива. Если печь не дымит, все элементы прогреваются достаточно хорошо, в массиве не появилось трещин, а остывание печи происходит равномерно, значит печь построена правильно. Такая печь будет служить надёжным источником тепла на весь отопительный сезон.


Конденсат и борьба с ним


Дымовые газы с невысокой температурой и определённым количеством влаги в виде пара поднимаются по дымовым каналам и охлаждают их. Контактируя с холодными стенками дымохода, влага оседает на них каплями, которые стекают вниз в виде смолистой жидкости со специфическим запахом. Борьба с конденсатом заключается в повышении температуры отходящих газов, чтобы содержащаяся в них влага лучше испарялась. Специалисты рекомендуют бороться с конденсатом следующим методом. Температура отходящих из печи газов перед выходом в трубу должна быть 120-140 град. По С, а при выходе в атмосферу не ниже 100. Если дымовые газы при выходе в трубу, то есть у вьюшки, достигают температуры около 250 град., то конденсат практически никогда не образуется. Определить температуру выходящих газов можно достаточно простым способом, воспользовавшись сухой лучиной. Лучину кладут поперёк отверстия вьюшки во время топки. Если через 30-40 минут вынуть лучину и соскоблить с неё копоть, то можно определить температуру отходящих газов. При температуре до 150 град. Цвет лучины никогда не меняется. При температуре до 200 град. лучина становится жёлтой, а при 250 – цвета корки белого хлеба. Почерневшая лучина указывает на температуру до 300 град., а при более высоких температурах лучина превращается в уголь. Кроме того, в образовании конденсата большую роль играют размеры колосниковой решётки, высота дымовой трубы, трещины в кладке и т.д. Поэтому при конструировании печи или камина следует строго придерживаться рекомендаций специалиста (печника). Высота дымовой трубы должна быть не менее 5-6 метров, считая от уровня зольной камеры. Толщина стенок дымохода не должна быть менее чем в полкирпича, так как более тонкие стенки быстро прогреваются и быстро остывают, что способствует образованию конденсата. Иногда для улучшения тяги в печах приходится перестраивать дымоход, опуская или поднимая его над крышей. Для получения положительного результата эту работу приходится переделывать по несколько раз. В места поворота дымохода прямые углы скругляют для обеспечения плавного перехода газов. Большую роль в борьбе с конденсатом играет утепление дымохода.


Современные «буржуйки»


Современные металлические печи – это высокоэффективные отопительные устройства, обогревающие помещение, украшающие интерьер и, самое главное, заменяющие камин. Интерес к «буржуйке» проявляется в том, что её уникальные возможности могут проявиться в таких условиях городской квартиры, где установка камина, а тем более печи, просто немыслима. Эти приборы являются автономной каминной вставкой, предназначенной для обогрева жилища и внесения в его интерьер экзотики пламени огня. Современные технологии и материалы позволяют выполнить дизайн металлической печи, способный украсить любое помещение. Наличие прозрачной стенки или дверки даёт возможность провести свой досуг у огня. Так же приобретение «буржуйки» избавляет от хлопот выполнения строительных работ по сооружению камина или печи, а самое главное, не требует устройства фундамента. Но не только это является положительным качеством металлических печей. Они обладают целым рядом достоинств, на первое место из которых можно поставить высокий КПД. Благодаря чугунной каминной вставке, обеспечивающей медленное горение, эти печи достаточно хорошо отапливают помещение при сравнительно небольших габаритах, а их экономичность при хорошей изоляции квартиры позволяет прогреть помещение на сутки одной топкой. Обладая всеми качествами камина с закрытой топкой, металлическая печь («буржуйка») имеет все особенности отопительной печи.


Дровяные печи для бань и саун


От степени нагрева парилки зависит оздоровительный эффект от банной процедуры, поэтому особое внимание следует уделить устройству печи. Печи бывают дровяные, электрические, работающие на угле или жидком топливе. Для отопления русской бани всегда использовали дровяную печь с засыпкой из камней, которые укладывали открыто. Дымоотводящей трубы не было. Печь топилась «по-чёрному», с выпуском дыма в помещение. Сейчас в банных печах камни укладывают в газоходе, а дым отводят через трубу в атмосферу. Помещение для мытья не загрязняется сажей, копотью. Дровяные печи просты по устройству и обеспечивают наибольший оздоровительный эффект. Наиболее распространённое топливо для банных печей – дрова лиственных пород деревьев, например, берёзы, которая горит высоким ровным пламенем. Хвойные деревья имеют недостаток – в их составе имеются смолистые вещества, которые при горении нередко образуют сажу. При сжигании, например, сосновых дров к концу топки в печь подбрасывают несколько осиновых поленьев, образующееся длинное красно-синее пламя «облизывает» камни и выжигает всю сажу и гарь. Если этого не делать, то камни приходится периодически извлекать из печи и очищать от сажи. Дровяную печь можно сделать самостоятельно. Другие виды печей изготовляют только на заводах. Дровяную печь делают с дымоходом и размещают в парилке. Её можно топить из парилки или из смежного помещения.


Печи-каменки


Различают печи с открытой и закрытой каменкой. В открытой камни наложены кучей над топкой и не защищены сверху огнеупорной кладкой. Открытая каменка быстро нагревает помещение, которое быстро охлаждается. Поэтому печи с открытой каменкой приходится топить непрерывно в течение всего времени пребывания в парной. Открытые каменки применяют в электропечах для отопления саун. В печах с закрытой каменкой , выложенных из кирпича, камни размещают внутри газоходов и используют большее количество камней, чем в открытой каменке. Размеры печи в этом случае гораздо больше, поэтому для её нагрева так же требуется больше времени. Аккумулируя значительное количество тепла, закрытая каменка после окончания топки может продолжительное время отдавать тепло, обогревая помещение бани. В русской бане чаще устанавливают печи с закрытой каменкой. Теплонакопительная печь состоит из двух секций: нижняя представляет собой камеру сгорания дров, верхняя служит контейнером для нагреваемых камней. Горячие газы и пламя, образующиеся в нижней секции, проходят через камни и отдают им тепло, необходимое для нагрева парилки. Во время топки крыша над контейнером для камней должна быть закрыта, чтобы направить дым в трубу. При топке печи камни первоначально покрываются копотью; печь должна гореть до тех пор, пока вся копоть на камнях не сгорит. Это происходит при нагреве камней до 400-500 градусов по С. Теплоёмкие кирпичные печи периодического действия наиболее приемлемы для индивидуальных бань. Такие печи имеют достаточно массивную внутреннюю кирпичную кладку. После топки в массиве печи аккумулируется значительное количество теплоты, достаточное для продолжительной работы бани. Кладка защищает наружную стенку от перегрева и снижает её температуру, благодаря интенсивной топке каменная засыпка может быть нагрета до высоких температур (1000-1100 градусов в нижней и до 500-600 в верхней части). Если в результате неполного сгорания в газах появится сажа и осядет на поверхности камней, то при столь высоких температурах сажистые частички могут быть выжжены, поэтому для теплоёмких печей-каменок периодического действия допустимо использовать более простую конструкцию с прохождением продуктов сгорания непосредственно через каменную засыпку. Топливник печи перекрыт сверху кирпичными арками с промежутками между арками шириной 5-8 см; на арки насыпаны камни. Дымовые газы из топливника через прогары в арках омывают засыпку, прогревая её, далее поступают в опускные колодцы, после чего из общего сборного дымохода отводятся в дымовую трубу. Камера над арками с засыпкой сообщается с помещением парильной откидной дверцей. Когда требуется получить пар, открывают дверцу и окатывают раскалённые камни горячей водой из шайки; образовавшийся пар вырывается в парильную. Неиспарившаяся вода по откосу стекает обратно в парильную. Арки каменки выкладывают из огнеупорного кирпича. Выкладка кирпичных арок представляет собой довольно трудоёмкую операцию. Можно её избежать, если заменить арки чугунной решёткой. Камни в камере каменки загружают массой от 1 до 5 кг. Это может быть: бут, валуны, голыши, но только не мрамор, известняк или кремень. Мрамор и известняк могут хорошо обжечься и превратиться в известь-кипелку, которая будет гаситься при поливании водой, а кремень, нагреваясь, начнёт раскалываться на куски, особенно при поливании его водой. Для лучшего нагревания и создания высокой температуры в камень рекомендуется добавлять чугунные чушки (конечно, если их можно достать). На 1 кв. м. парилки необходимо брать 30 кг камней (лучше 80% камней и 20% чугунных чушек). В каждой камере устраивают одну или две парильные дверки, располагая их в боковой или лучше в задней стенке, но выходить они должны в парильное отделение. Баки или котлы для горячей воды берут из расчёта 5-7 литров воды температурой до 50 градусов на одного посетителя, что равно объёму одной банной шайки. Конечно при имеющейся возможности объём воды лучше увеличить. При нагревании воды более высокой температуры она разбавляется холодной водой и её потребность уменьшается. Холодной воды потребуется больше, чем горячей. При установке котлы и баки могут опираться своими бортами на стенки печной кладки, подвешиваться за балку на проволоке или тросах или же опираться на кирпичные столбики или стенки внутри печи (топки). Котлы и баки могут быть с кранами, трубки для которых приваривают около дна. Чтобы трубки быстро не перегорали, их рекомендуется обернуть асбестом или изолировать кирпичом.


Подбор камней для печи


Эффективность печи во многом зависит от правильности подбора загружаемых в неё камней. Опыт показывает, что для сауны наиболее подходит тяжёлый крепкий камень – валун, например перидотит или малиновый кварцит, который не раскалывается при нагревании до высокой температуры и при быстром охлаждении, а так же долго сохраняет тепло. Камни должны быть гладкими и иметь округлую форму. Пригодность камня проверяют, раскаливая его докрасна и окуная его в воду. Если камень при этом не треснул – он пригоден для использования в печи, обогревающей парилку. Диаметр камней – 50-130 мм. В нижней части контейнера на 1\3 его объёма укладывают более крупные камни диаметром 100-130 мм., выше помещают камни диаметром 70-90 мм и сверху – диаметром 50-60 мм. При укладке камней следует стремиться к тому, чтобы они как можно меньше закрывали отверстия решётки, разделяющей камеру сгорания и контейнер для нагревательных камней. Камни полностью заменяют через каждые 2-3 года. Основное требование к камням для засыпки – чтобы они хорошо аккумулировали, а затем отдавали тепло, выдерживали высокие температуры и не растрескивались от воды. Для этого они должны быть плотными (с большой удельной массой), однородными, равномерно нагреваться по всей массе и иметь одинаковый коэффициент теплового расширения во всех направлениях. Если невозможно достать камни горных пород вулканического происхождения, можно воспользоваться камнями из кремнистых горных пород невулканического происхождения. Отличаются они твёрдостью, плотностью, тёмным цветом. Собирают их у рек, озёр, заливов. Слоистые камни из песчаника, известняка и других осадочных пород для каменок не подходят, так как они быстро разрушаются, забивая каналы для пламени, дыма и пара. Кремнистые породы вулканического происхождения с острыми полупрозрачными краями для каменной засыпки печи так же непригодны. При выплёскивании воды они раскалываются и «выстреливают», отбрасывая на несколько метров острые мелкие куски, которые могут поранить. Так раскалываться могут и другие плотные камни, поэтому наиболее плотные из них при укладке в печь необходимо закрыть менее плотными со стороны моющихся. Лучше это сделать кирпичами. Всем этим требованиям отвечают крупные, хорошо окатанные, тяжёлые камни-булыжники, подвергшиеся закалке солнцем и водой за миллионы лет. Наиболее прочные – базальт, гранит, андезит и др. прочность камней и отсутствие трещин в них проверяют, ударяя их друг о друга.


Искусственные камни


Чтобы устранить все недостатки, присущие натуральному камню (пористость, острые края, недостаточная аккумуляция тепла, растрескивание, неоднородность, отсутствие гладкой поверхности), широкое распространение получила технология изготовления искусственных камней для засыпки печей. За основу в этом процессе берётся керамика, смеси на её основе и фарфор. Форма шара наилучшим образом соединяет в себе способность аккумулировать и отдавать тепло, при этом не создавая большого внутреннего давления, вызывающего появление трещин. Но идеально круглые камни назойливо напоминали бы о своём искусственном происхождении, поэтому камни имеют форму почти круглой крупной гальки. Когда упоминалась керамика и фарфор в качестве основы для изготовления искусственных камней, то имелась в виду именно смесь на основе керамики (фарфора). Дело в том, что каждый камень имеет свои плюсы и свои минусы по той же аккумуляции тепла и последующей его отдаче, и у каждого камня есть побочные явления, возникающие при его нагревании и последующем охлаждении. Всего этого можно избежать, если сплавить в одном объёме разные материалы в определённых пропорциях. Полученный таким образом сплав позволил существенно улучшить характеристики материала для засыпки печи-каменки.

Автор: Иван