Строительство и ремонт

Бытовые печи, камины и водонагреватели

Ю. П. Соснин, Е. Н. Бухаркин

Отопление как средство создания необходимых комфортных условий возникло в древнейшие времена и с тех пор является спутником человека на пути цивилизованного развития. Первым обогревательным средством, примененным еще первобытным человеком, стал обычный костер, который служил одновременно и дли приготовления пищи, и для обогрева. Значение открытого очага в жизни человека трудно переоценить, ибо в течение многих тысячелетий он, без преувеличения, являлся центром обще-(1 псиной жизни людей. Помимо огромного утилитарного значения (приготовление пищи, обогрев), объединению людей вокруг открытого огня содействовало его какое-то притягательное свойство, не утратившее своего значения и в наши дни. Наконец, огонь являлся лучшим защитником от хищных животных. Неудивительно, что, когда человек стал строить жилище, он в первую очередь перенес в него открытый огневой очаг. Характерно, что и своем близком к первобытному виде открытый очаг не утратил своего значения до настоящего времени и нередко применяется для отопления жителями Крайнего Севера и среднеазиатских республик.

Использование открытого огня в закрытых помещениях характеризуется тем, что продукты сгорания топлива непосредственно смешиваются с воздухом помещения, благодаря чему, с одной стороны, достигается максимальное использование теплоты гл:иж, но, с другой стороны, происходит загрязнение воздушной среды. Ввиду несовершенства организации, процесса горения и открытом очаге продукты сгорания обычно несут мельчайшие частицы золы и пестревшего топлива, что вызывает задымление окружающего воздуха. На определенном этапе развития культуры н повышения санитарно-гигиенических требований к среде обитания что стало существенным недостатком. Наметился переход па системы с отводом продуктов сгорания от очага через дымовые каналы в атмосферу. В связи с этим возникла необходимость и устройство специальных ограждений для очага горения и газоотводящих каналов.

Такой системой явился камин (в переводе с латинского языка означает очаг), по существу представляющий собой каменную нишу с выложенным и ni-ii костром. По-видимому, от названия «камин» произошло привычное слово комната, т. е. отапливаемое помещение. Вывод дыма в атмосферу позволил резко улучшить воздушный климат и гигиеническую обстановку жилища. Поэтому переход от очага к камину можно без преувеличения считать первым качественным скачком в отопительной технике.

Сегодня камины можно встретить и у городского, и у сельского жителя, они стали привычной деталью интерьеров кафе, туристических баз, отелей, кемпингов, гостиниц.

Причина популярности этого старинного очага заключается в естественной тяге человека к теплоте, уюту, в его давней любви и уважении к огню. Камин создает особый климат спокойствия. Возросший интерес к камину объясняется тем, что по новому уставу садоводческих товариществ в садовом домике теперь разрешается иметь камин или печь.

Желание иметь уютное красивое жилище выступает на первый план у всех нас и тем самым предъявляет определенные требования к архитекторам и строителям, которые должны создать на небольшом пространстве атмосферу полноценного отдыха с помощью камина. Поэтому необходимо разрабатывать конструкции каминов, соответствующих современной   культуре   жилища.

Принцип действия камина основан на излучении теплоты от горящего топлива и от разогретых стен топочного пространства. Камин не имеет петлевых дымооборотов, присущих печи, и горячие газы из топливника уходят в дымовую трубу напрямую. Камин не предназначен для аккумуляции теплоты, он имеет малую теплоемкость и греет только тогда, когда горит топливо, но при этом начинает отдавать теплоту сразу и быстро обогревает холодные помещения.

К тому же камин обеспечивает перемещение воздуха в помещении и вентилирует последнее, поэтому в нем всегда создается свежий воздух и не образуется сырость. Для того чтобы камин быстро прогрелся и начал интенсивно излучать теплоту, его стены должны быть массивными.

Ныне камины редко служат только для отопления помещений, в основном .их сооружают для украшения жилища. Такое изменение функционального назначения не повредило камину, наоборот, только теперь стало возможным отходить от обычных пропорций и добиваться максимальных тепловых параметров и создавать конструкции, которые вписывались бы в желаемый интерьер. Это упростило его строительство, и, как показал опыт, большинство любителей самостоятельно справляются с сооружением камина. У нас в стране камины наиболее распространены в Прибалтике, где они встречаются не только в общественных, но и в жилых зданиях.

Открытый камин является центральной точкой помещения, своего рода его фокусом. Наиболее естественно он воспринимается в гостиной или столовой, реже в спальне. Перед камином должно быть достаточно места для размещения отдыхающих, и сам камин должен располагаться так, чтобы не загромождать проходы. Нежелательно устанавливать над камином ярко горящие светильники, так как, конкурируя с горящим огнем, они уменьшают его очарование.

Общими свойствами камина и открытого очага является передача теплоты излучением, однако отдача радиационной теплоты камином значительно меньше, так как в отличие от очага, открытого со всех сторон, в камине открыта только одна, передняя сторона, через которую и осуществляется излучение. В связи с тем, что и камине продукты сгорании немедленно после излучения отводятся но каналу В атмосферу, его тепловой КПД весьма низок (10 12%). Общие виды каминов приведены на рис. 1. Наиболее простой нид камина показан на рис. 1, а. Здесь топливо горит на сплошном поду 2, продукты горения удаляются в дымовую трубу /. Учитывая несовершенство сжигания топлива на сплошном иоду вследствие неравномерного притока    воздуха в топку, в камине (рис. 1,6) предусматривается чугунная решетка 2, которая устанавливается на таган 3, огражденный перилами 5, препятствующими выпадению топлива на пол. Под ними устанавливается зольник 6.

Прежде чем давать общую характеристику каминов, следует помнить, что исторически они первыми пришли на смену огневому очагу и переняли ряд его достоинств и недостатков. К достоинствам относятся доступный наблюдению огонь с его притягательными свойствами и то, что зрелище играющего каминного огня украшает интерьер жилища, особенно в вечернее время.

Ввиду малой теплоемкости камин можно быстро растопить, поэтому он обычно используется в периодически посещаемых помещениях на турбазах, в гостиницах и т. д.

В то же время камину свойственны многие недостатки: являясь крайне малоинерционным устройством, он быстро остывает; если нужен стабильный обогрев, его необходимо постоянно топить, что крайне неудобно. Однако и во время топки камин обогревает лучеиспусканием только видимую зону, причем односторонне, а это вредно сказывается в гигиеническом отношении, так как вызывает перегрев части тела, обращенной к камину, в то время как теневая часть вовсе не обогревается. Низкий тепловой КПД каминов объясняется тем, что в открытый проем камина проникает в 10—20 раз больше воздуха, чем требуется теоретически. Этот воздух воспринимает часть теплоты продуктов сгорания и уносит ее в атмосферу.

Неоднократно предпринимались попытки усовершенствовать конструкцию каминов, направленные на повышение степени использования теплоты газов. Уже в XVII в. в России был создан камин () со встроенным в топливник вентиляционным калорифером, который представлял собой глухую коробку /, имеющую патрубки для входа холодного 2 и выхода нагретого 3 воздуха. За счет нагрева приточного воздуха утилизируется часть теплоты газов и несколько повышается тепловой КПД.

Далее камины стали оснащать дымооборотами и превращать их таким образом в каминопечи. Первые попытки такого рода были связаны с устройством дымооборотов из металлических насадных труб (рис. Г, г). Здесь насадная дымовая труба 2 заключена в воздушный канал 3, в котором нагревается циркулирующий наружный или комнатный воздух. Поднимаясь вдоль раскаленной насадной трубы, воздух нагревается и через жаровой душник 1 выходит в помещение. Недостатком такой конструкции является малая теплоемкость насадной трубы, а также сильный ее разогрев при топке, что приводит к пригоранию воздушной пыли на ее поверхности.

На рис. 1,д показана каминопечь с кирпичными дымооборотами. Продукты сгорания последовательно проходят подъемный 1 и опускной 2 газоходы (разрез 1 — 1), а затем из нижней части . направляются в дымовую трубу. Газоходы со всех сторон окружены циркуляционными воздушными каналами 3,    в нижнюю часть которых (разрез 2—2) поступает холодный, а через душник 4 выходит нагретый воздух. Стенки каналов 3 выкладываются толщиной в А кирпича и заключены в стальные футляры. Дальнейшие усовершенствования каминопечей еще более приблизили их конструкцию к типично печной.

Главное отличие камина от печи заключается в большом сечении топочного отверстия, что с технической стороны имеет такие недостатки: в топливник проникает большое количество избыточного воздуха; возможно временное опрокидывание тяги из-за случайных причин.

Для устранения этих недостатков камины стали оснащать двойными дверцами (рис. 1,д), перекрывающими все сечение камина. Наружная дверца — декоративная, внутренняя — рабочая с поддувальными отверстиями. Обычно топка производится при открытой наружной и закрытой внутренней дверцах, но при желании можно топить камин с обеими открытыми дверцами.

В итоге длительной эволюции конструктивного совершенствования каминов к настоящему времени определились следующие их разновидности:

закрытые или встроенные в капитальные стены;

полуоткрытые или пристроенные к стене;

открытые или свободно стоящие.

ПОЛНОСТЬЮ открытые камины (рис. 2, а) эстетически наиболее выразительны И имеете с тем просты в изготовлении. Открытые камины весьма эффективны и в своем функциональном назначении, так как теплота распространяется от них во все стороны, а не односторонне, как у встроенного в стену камина.

Наряду с этими бесспорными достоинствами открытое расположение камина имеет и ряд недостатков, основным из которых является ТО, ЧТО ОН занимает большую, по сравнению с другими типами каминов, площадь в помещении. В связи с открытым расположением огня требуется выполнять дополнительные противопожарные мероприятия, Эти обстоятельства следует принимать во внимание при выборе типа сооружаемого камина.

Помимо способа расположения каминов относительно несущих стен они различаются и по способу передачи теплоты в помещение. В этом отношении к настоящему времени определились две их основные разновидности:

с чистым излучением (старогерманский камин), в котором обычно эффект излучения усиливается за счет того, что задняя и боковые стенки устанавливаются с наклоном и, кроме того, в задней стенке делается чугунная вставка

с излучением и дополнительным конвективным нагревом воздуха, при этом боковые и задняя стенки выполняются двойными, нагрев воздуха осуществляется за счет конвекции (естественной циркуляции) во внутреннем кожухе

С целю повышения обогревательной способности в настоящее время создаются комбинированные отопительные системы, включающие обычный радиационный камин и отопительную печь, а также камин в сочетании с водяным отоплением (в этом случае на задней стенке топки устанавливают водяные нагревательные июмепты типа радиаторов, по которым циркулирует вода системы отопления). При водяном отоплении необходимо, чтобы сжигание топлива в топке производилось на колосниковой решетке.

Как уже говорилось, камины с чистым излучением имеют весьма низкий тепловой КПД.

Для того чтобы повысить теплопроизводительность камина и его КПД, были разработаны конструкции с дополнительным нагревом приточного воздуха в камине. В таком камине задняя и боковые стенки топочного пространства окружаются полостью, которая на уровне пола комнаты имеет закрывающиеся, жалюзи отверстия для забора воздуха. Входящий в них воздух направляется в наиболее нагретые участки топочного пространства, нагревается и через выпускное отверстие в верхней части кожуха выходит в помещение (циркуляция воздуха). Эту полость целесообразно изготавливать в виде короба из стального листа с присоединительными элементами для входного и выходного воздушных отверстий (рис. 4,6). Недостатком такой конструкции является то, что при соприкосновении нагреваемого воздуха с раскаленной поверхностью кладки происходит пригорание содержащейся в нем атмосферной пыли, а это ухудшает, санитарно-гигиенические условия и помещении.

В гигиеническом отношении поэтому лучше отопление не цирым, а приточным атмосферным воздухом. Англии, где камины с воздушным обогревом особенно распространены, были проведены специальные исследования с целью сравнения эффективности каминов различной конструкции. Исследовались камины обычной конструкции и с дополнительным воздушным нагревом.

В результате исследований было установлено, что в обычных каминах используется 15—18% теплоты сожженного топлива, передающегося путем излучения, а у каминов с дополнительным воздушным подогревом использование теплоты достигает 36 %, причем примерно 7з этого количества передается за счет конвекции.

В конструкциях с воздушным подогревом часто не создают дымовой карниз, а пирамидально уменьшают топочное пространство до соединения с расположенной над ним дымовой трубой. При таком решении существует некоторая опасность задувания топочных газов в отапливаемое помещение.

На рис. 5 показаны камины с боковым расположением дымового канала. Если дымовая труба располагается не прямо над топочным пространством, а сбоку от него, уменьшается опасность опрокидывания тяги в камине и задувания газов в помещение (рис. 5, б). Наряду с обычным камином, отапливаемым дровами, в Англии имеет распространение камин для сжигания угля (). Топочное пространство камина имеет глубину всего 25 см при ширине 45 см и высоте 70 см. Горящий уголь лежит и футерованной топке на колосниковой решетке, под которой размещена золовая коробка. Ночью камин работает на малом огне, с закрытой заслонкой приточного воздуха. В этой конструкции для уменьшения сквозняков наружный атмосферный воздух подается в камин по подпольному каналу. Одна часть приточного воздуха направляется через колосниковую решетку в топочное пространство для обеспечения процесса горения, а другая — в воздухонагревательные каналы. Для регулирования воздушных потоков имеются специальные жалюзи.

Английские камины сооружаются также в комбинации с водяным отоплением, для чего на задней стенке очага устраивают, водяные нагревательные элементы типа радиаторов.

Для застройщиков заманчива идея объединить камин с печью, так как печь эффективна для постоянного отопления здания в целом, а камин является средством быстрого локального обогрева небольшого пространства для отдыха, а также украшает интерьер помещения.

Печь имеет свою топку и свой дымоход, а камин к ней пристраивается. Он тоже имеет свою топку, которая может быть выведена в другую комнату, свой (или частично используемый печной) дымоход. Печь и камин сооружаются в едином массиве, на одном фундаменте и имеют одну общую дымовую трубу.

Каждый ряд кладки должен предварительно подбираться (развертываться) насухо (без раствора) с подгонкой кирпича и только потом укладываться на раствор. При кладке красный кирпич предварительно вымаливают в воде, чтобы он не впитывал воду из глиняного раствора. Огнеупорный кирпич не вымачивают, а только ополаскивают водой от пыли.

Дымосборник камина выполняется из красной меди или латуни. Можно его изготовить и из других материалов. Собирается он на каркасе из стальных уголков или без каркаса, если листовой металл имеет достаточную толщину. Верхняя часть дымосборника слегка изогнута для удобства подсоединения к отопительному щитку. Для герметизации стыка с дымоходом применяют асбестовый шнур, глину или смесь асбестовых крошек с водоэмульсионной краской ЭВА-27-А.

Основание под камин выкладывается из кирпича, уложенного на ребро. Лицевую стенку камина и основание в декоративных целях можно выложить из светло-желтого огнеупорного кирпича с расшивкой швов. По окончании работ кладка просушивается при кратковременных топках (небольшими порциями дров). При топке печи открывается одна печная заслонка, при топке камина— обе заслонки.

Для коттеджа или приусадебного жилого дома предлагается более массивная печь с пристроенным к ней кирпичным камином английского типа (рис. 7). Теплопроизводительность печи составляет 2750 Вт при одноразовой топке в сутки и 4000 Вт — при двухразовой. Дымоходы печи и камина раздельные, но конструктивно они объединены в одной трубе. Топок две, поэтому топить можно и печь, и камин одновременно или по отдельности.

Фасад комбинированного камина выполняется из кирпича хорошего качества с расшивкой швов или его можно оштукатурить и покрасить в мягкие пастельные тона. В качестве материалов для декоративной отделки камина подойдут светло-желтый кирпич, природный камень, лакированное дерево, листовая медь или латунь.

Размещать печь-камин целесообразнее всего в центральной части коттеджа, вписав его в межкомнатную перегородку. Фасад камина может выходить, например, в гостиную, а печь — в кухню. При выборе места надо учитывать, что на сквозняке камин может начать дымить.