Строительство и ремонт

Бытовые печи, камины и водонагреватели

Ю. П. Соснин, Е. Н. Бухаркин

Отопительные печи, предназначенные для периодической топки дровами, создавались, как правило, с большим числом дымооборотов и кладкой, имеющей увеличенную аккумулирующую способность. При такой конструкции печей оказывалось возможным за 1,5—2 ч топки передать массиву кладки весь запас теплоты, необходимый для восполнения круглосуточных теплопотерь в отапливаемых помещениях.

Применение другого вида твердого топлива — угля — позволило внести в конструкции печей существенные изменения. В связи с тем, что раскаленный слой каменного угля обладает высокой лучеиспускательной способностью, выделение общего количества теплоты в топливнике печи увеличилось, в результате чего появилась возможность уменьшить число дымоходов в печи, а следовательно, и уменьшить ее габариты.

Применение в печах такого совершенного топлива, как газ, дает возможность создавать еще более удобные в эксплуатации конструкции печей, а также позволяет в какой-то степени автоматизировать их работу.

При конструировании печи АКХ-14 (конструкция ее разработана Ю. П. Сосниным), показанной на  52, в первую очередь было уделено внимание рациональному распределению температуры по теплопередающей поверхности.

Для равномерного нагрева помещения по высоте необходимо, чтобы стенки топливника печи прогревались более интенсивно, чем кладка в верхней зоне. Для максимального выделения теплоты стенками топливника в верхней его зоне устанавливается решетка из шамотных кирпичей. При работе горелки нижние поверхности этих кирпичей излучают значительную часть теплоты на стенки топливника и способствуют, таким образом, их более интенсивному нагреву по сравнению с верхними зонами. Дымовые каналы печи представляют собой ряд прямоточных каналов, которые образуются между кирпичами, поставленными в три яруса один над другим, что позволяет получить развитую площадь тепловоспринимающей поверхности на сравнительно коротком пути, проходимом продуктами сгорания по прямоточной схеме.

Гидравлическое сопротивление печи АКХ-14 незначительно из-за отсутствия опускных каналов и резких поворотов газового потока, что способствует ее быстрой вентиляции перед началом топки, а также устойчивой работе в теплый период отопительного сезона (весна, осень). При минимальном разрежении в районе заслонки во всех дымовых каналах во время топки также будет разрежение, так как движение продуктов сгорания совпадает с действием подъемных сил. Это значит, что при наличии трещин в кладке через них будет подсасываться в печь воздух из помещения, а продукты сгорания не смогут проникнуть в отапливаемое помещение.

Особенностями конструкции печи является наличие специальных рассекателей в виде кирпичей, положенных плашмя и размещенных в центре восходящего потока дымовых газов. Три ряда рассекателей, поставленных один над другим, направляют продукты сгорания непосредственно к теплопередающим боковым стенкам 'печей, кроме того, создается непрерывное изменение направления движения продуктов сгорания снизу вверх по схеме: сборный коллектор — система узких |дымовых каналов — сборный коллектор. Такая схема дымоходов способствует равномерному нагреву печи по периметру и увеличивает коэффициент теплопередачи от продуктов сгорания к тепловоспринимающей поверхности, особенно в местах входа в кирпичные каналы и выхода из них. Некоторые показатели печи АКХ-14, не указанные в описании, приведены в технической характеристике.

Данные о приблизительном размере жилой площади, которую может обогреть печь АКХ-14, приведены в табл. 8.

Практика показала, что газовая отопительная печь АКХ-14 может эксплуатироваться и с горелками периодического действия, и с горелками, предназначенными для непрерывной тапки.

При установке в печь АКХ-14 горелок периодического действия стенки топливника необходимо выкладывать из огнеупорного кирпича. Во всех случаях следует стремиться устанавливать горелку в основании топливника.

Чем ниже установлена горелка в топливнике, тем лучше прогревается нижний массив кладки печи и, главное, полнее используется полезный объем топливника, вследствие чего тепловое напряжение топочного пространства при периодической топке окажется наименьшим.

Например, если горелка, расходующая 1,8 м3/ч природного газа, установлена на третьем ряду кладки, считая от пола помещения, то тепловое напряжение топочного пространства окажется Q/F=314 кВт/м3, чтб является вполне допустимым для периодической топки. Если эту же горелку установить на пятом ряду кладки, то вследствие уменьшения полезного объема топливника, расположенного выше выходного отверстия горелки, параметр Q/V окажется (равным 475 кВт/м3. При этом в топливнике будет наблюдаться большая неравномерность распределения температур: у основания топливника — 250—300 °С, а в верхней зоне (под насадками) —950—1000 °С. Это создает неодинаковые термические условия для огнеупорной кладки и отрицательно сказывается на ее долговечности. Чтобы избежать при периодической топке перегрева боковых стенок печи, соприкасающихся с насадкой топливника, в первой насадке следует устанавливать 5 огнеупорных кирпичей, а во второй и третьей насадках — 6. Рассекатели «а насадках из кирпичей, положенных плашмя, остаются бер изменения на всех трех насадках.

Топить печи АКХ-14 следует не более 1,5—2 ч, в сильные морозы — 2 раза в сутки, так как при топке длительностью 3— 3,5 ч может потрескаться кладка печи.

При обследовании этих печей не было случаев отравления людей угарным газом или хлопков газовоздушной смеси.

Статистические данные показывают, что большинство построенных и введенных в эксплуатацию печей АКХ-14 работает с горелками периодического действия.

Печи АКХ-14 сооружены в Москве, Ростове-на-Дону, Новочеркасске, Таганроге и т. д., но наибольшее число их введено в эксплуатацию в Ставрополе-краевом (более 10 000 шт.).

Эти печи находят применение в одно-, двух- и трехэтажных жилых домах. При этом в трехэтажных строениях печи устраиваются в проемах капитальных стен или на консолях, прочно заделанных в кирпичный массив стены.

Порядовая кладка печи АКХ-14 малого габарита приведена в прил.8, среднего габарита — в прил. 9.

Печь АКХ-14 может эксплуатироваться также с горелками непрерывного действия. В этих горелках происходит непрерывное (в течение суток) сжигание от 0,1 до 0,4 м3/ч газа. Количество сжигаемого в течение 1 ч газа регулируется вручную в зависимости от температуры наружного воздуха. Непрерывная топка печи газом в течение суток имеет следующие особенности: при круглосуточном сжигании газа в печи устраняются резкие температурные расширения, внутренних слоев кладки, имеющие место при периодической топке. При работе горелки периодического действия уже по истечении 0,5—1 ч кладка нагревается до 600—700 °С. При непрерывном режиме горения газа кладка печи не испытывает резких температурных колебаний, что увеличивает срок ее службы;

при непрерывном режиме топки значительно возрастает эффективность использования массива кладки, о чем можно судить по средней теплоотдаче с 1 м2 площади наружной поверхности печи и по числу кирпичей, приходящихся нa 1000 ккал теплоты, отданной печью отапливаемому помещению

В печи с горелкой периодического действия за короткий срок топки (1,5 ч) предельно допустимая температура на наружной поверхности (80 °С) достигается только на [небольшой площади (примерно на 20—25% всей поверхности печи), поэтому усредненная температура поверхности обычно составляет 60—65 °С. На этом уровне температура удерживается в течение 2—3 ч, а затем начинает снижаться до 30—35 °С к началу следующей топки. Следовательно, средняя температура поверхности печи по времени (при топке 1 раз в сутки) составляет 45—46 °С, а средняя теплоотдача с 1 м2 ее поверхности колеблется от 290 до 325 Вт (при двух топках в сутки средняя температура будет равна 54—56 °С, а средняя теплоотдача — 460—510 Вт);.

Наибольшая средняя теплоотдача с 1 м2 площади наружной поверхности достигается при непрерывной топке (790—872 Вт), что  соответствует    температуре    наружной    поверхности    печи 82—83 °С.

Для передачи помещению 4190 кДж теплоты при одноразовой топке для кладки печи потребуется 215 шт. кирпича, при двухразовой топке—123 шт., при непрерывной топке — 77 шт.

Таким образом, кирпичная кладка печи наиболее эффективно используется при непрерывной топке.

Печи АКХ-14, переведенные на непрерывную топку, создают в жилых комнатах тепловой режим, аналогичный режиму помещений с центральным отоплением. По желанию температура в отапливаемых комнатах может постоянно поддерживаться на любом желаемом уровне. Кроме того, в этом случае отсутствуют нерациональные потери теплоты в дымовую трубу с нагретым воздухом, которые имеют место в перерывах между периодическими топками. Поэтому эксплуатационный КПД печи при непрерывной топке оказывается довольно высоким — 88—90%.

Между тем при эксплуатации печей с горелками непрерывного действия выяснилось, что из-за малой часовой подачи горючего газа (0,1—0,4 м*/ч) и невысокой температуры уходящих из печей продуктов сгорания (80—130 °С) последние сильно охлаждаются в неутепленных существующих дымовых трубах, в результате чего на внутренней поверхности оголовков труб выпадает конденсат.

Проведенные в дальнейшем исследования позволили разработать ряд эффективных мероприятий, устраняющих конденсатообразование на внутренней поверхности дымовых труб, таких как:

утепление участков дымовых труб, проходящих в зоне чердачного помещения и выше кровли здания, и уменьшение поперечного сечения дымовых труб;

устройство одного общего   дымохода для нескольких печей.