Печи и камины
Чем печь отличается от камина?
Камин обогревает помещение лучистой энергией, исходящей от пламени в открытой топке. Поэтому, камин может быть использован только в качестве вторичного, дополнительного отопительного устройства. Отапливает он только то помещение, в котором расположен сам, возможно ещё и то, которое находится непосредственно над ним.
Камин не накапливает тепло, обычно, большая его часть просто «вылетает в трубу», так как большинство каминов имеет прямой дымоход.
Печь — не имеет открытой топки и мы лишены возможности наблюдать в непосредственной близости языки пламени и любоваться открытым огнем.
А вот КПД печи, по сравнению с камином, — существенно выше. Печь имеет сложную систему движения горячих газов в дымоходе и тепловых колодцах (камерах) и, таким образом, накапливает и постепенно отдаёт тепло вашему дому.
Кроме того, она одновременно может служить и для приготовления пищи.
Желающих иметь в доме русскую печь ждёт небольшое разочарование, — конструкция русской печи предполагает весьма низкий КПД — около 60%, т. е,. чуть меньше половины тепла просто уйдёт из вашего дома.
Эксплуатация любой печи требует определённых навыков и неудобств, к которым надо приучить себя. Ниже приводится текст статьи И. В. Кузнецова
«Об эксплуатации печей»
Чтобы печь правильно и долго работала с максимальной отдачей и во избежание преждевременного её разрушения, хозяин печи должен внимательно изучить правила эксплуатации.
Правила проведения сушки и контрольной топки
Перед эксплуатацией, печь надо просушить. Для этого, первоначально печь протапливают два раза в сутки, по 1-1,5 часа небольшим количеством топлива (не более 2 кг, с влажностью не более 15%), при открытой поддувальной и топочной дверке.
Нельзя использовать щепу, стружку картон в больших количествах. На короткое время они дадут высокую температуру, что приведёт к растрескиванию печи.
Так печь топят до тех пор, пока не прекратится отпотевание наружных стенок и на задвижке не будут появляться капельки воды.
После этого, печь сушат, сжигая всё большее количество топлива, при закрытой топочной дверке.
Дымовую трубу и поддувало, в течение всего периода сушки, не закрывают, а помещение — усиленно вентилируют.
В зависимости от размеров печи, её сушка длится 8-10 дней летом и 2-3 недели осенью и зимой.
Скоростная просушка вызывает трещины в кладке и может вывести печь из строя до начала её эксплуатации.
Для проведения контрольной топки, топливник заправляют полным количеством топлива и сжигают его в течение 1,5-2,5 часов, то есть, до тех пор, пока стенки печи не разогреются до предела.
Отсутствие дымления покажет на наличие тяги; прикасаясь рукой к поверхности, можно определить степень нагрева в разных местах.
Перед началом отопительного сезона, печи должны быть проверены и отремонтированы. Особо следует обратить внимание на целостность кладки, начиная с первого ряда до верха трубы.
Не редки случаи, когда сила морозного пучения ломает печь и особенно трубу (труба на чердаке должна быть побелена, чт бы можно было увидеть трещины).
Проверять состояние топливника и печных приборов, как перед началом отопительного сезона, так и в процессе эксплуатации.
Устранять трещины в кладке (заполнять раствором, или менять лопнувшие кирпичи) и заделывать щели между кладкой и печными приборами (можно каолиновой ватой смоченной в глиняном растворе).
Это значительно улучшит работу печи, повысит её КПД и повысит пожарную безопасность.
В общественных помещениях топка печей должна производиться специально выделенными для этого людьми, получившими инструктаж и выполняющими правила безопасности, установленными Правилами пожарной безопасности в РФ и ГОСТ 9817-82 «Аппараты бытовые, работающие на твёрдом топливе».
Эти же требования должен выполнять каждый домовладелец.
Процесс сгорания топлива делится на три периода: разгорания, интенсивного горения и догорания. В каждый период, для полного сгорания топлива требуется различное количество воздуха.
Самое большое количество воздуха для горения топлива требуется в стадии интенсивного горения.
Известно, что дрова содержат твёрдые и летучие горючие вещества. По данным К. Мякеля («Печи и камины», Стройиздат 1987 г.), для горения твёрдой составляющей топлива требуется около 1,5 м3 на 1 кг дров. Для горения летучего вещества 2,3 м3 на 1 кг дров.
Всего, на 1 кг дров надо 3,8 м3 воздуха. Это — оптимальное теоретическое значение. На практике расход воздуха достигает 6-9 м3 на 1 кг дров. В этом случае, избыток воздуха составляет 1,6-2,4 раза.
Следует отметить, что на стадии разгорания и догорания требуется воздуха меньше.
Если подавать одинаковое количество воздуха 6-9 м3 на 1 кг дров, за всё время реакции горения, потери теплоты от недожога составят 3-5 %, а дожигания топлива в стадии догорания 20-35 % (по данным Ю. П. Соснина и Е. Н. Бухаркина).
Избыток воздуха будет больше в 3 раза в стадии разгорания и в 8-10 раз в стадии догорания.
Однако, если подавать в топку воздух в количестве меньшем оптимального, то происходит химический недожог топлива.
В результате чего, не полностью выделяется энергия, содержащаяся в топливе (то есть, уменьшается КПД изъятия энергии из топлива), а также, не сгоревшие летучие вещества откладываются в виде сажи на стенках печи.
Сажа имеет низкую теплопроводность и поэтому отложения сажи на стенках печи снижают полезную теплоотдачу печей. Кроме того, отложения сажи сужают сечения дымоходов, уменьшают тягу и создают пожарную опасность, так как сажа — горюча.
На стадии разгорания и интенсивного горения, температура в топке повышается, на стадии догорания — уменьшается.
Из выше сказанного следует, что, в стадии интенсивного горения, поддувальную дверку надо открывать так, что бы в топку попадало оптимальное количество воздуха.
Об этом можно судить по цвету пламени. Оно должно быть светло-жёлтым.
Если пламя тёмно-жёлтого цвета с чёрным дымом, то в топливник поступает мало воздуха, реакция горения проходит с низким КПД и большим отложением сажи на стенках печи.
Это приводит к засорению печи, уменьшению её теплоотдачи и повышенной пожароопасности. Поэтому, в этой стадии категорически запрещается топить печь в режиме тлеющего горения с закрытой поддувальной дверкой.
Ярко-белое пламя указывает на избыток воздуха. Об этом же говорит сильное гудение печи. В этом случае, надо прикрыть поддувальную дверку.
В стадии догорания, когда в печи остаются угли, поддувальную дверку можно полностью прикрыть.
Регулировать процесс горения задвижкой печи не имеет смысла, хотя, на стадии догорания, её следует прикрыть для уменьшения тяги трубы.
Схема растопки и топки
Для розжига, желательно использовать бумагу, бересту, смоляные лучины. Это позволит удалить холодный воздух из дымохода, создать тягу и обеспечить температуру воспламенения дров 300-350°С.
В холодное время, если печь долго не использовали, растопку лучше начинать при открытой задвижке летнего хода.
После воспламенения, в топку необходимо положить сухие поленья для получения рабочей температуры 800-900°С.
Дрова должны быть высушены 1-2 года, и иметь максимальную влажность 15 %. При использовании сырых дров, потеря теплоты сгорания может достигать, по данным финских источников, 34-57%. А также, приводит к быстрому засорению печи и повышенной пожароопасности из-за быстрого засорения сажей.
Желательно иметь дрова, примерно, одинаковой толщины (5-10 см) и влажности, чтобы они сгорали с одинаковым разрывом во времени.
В противном случае, бывает, что не сгоревшие одиночные головёшки отбирают больше тепла, чем дают, так как до полного их сгорания трубу не закроешь. Это касается также каминов.
Максимальная теплоотдача печи достигается при двух топках в сутки. Топят печь, как правило, два раза в сутки (утром, вечером), не перегружая топливник. Когда на улице тепло, топят один раз.
Топочную дверку, во время топки, открывать как можно реже. При её открывании, в топку попадает большое количество воздуха, не участвующего в горении, который охлаждает печь.
И. С. Подгородниковым проведены испытания. При открывании дверки на 2-3 минуты, температура в топке понизилась на 420 градусов.
Нельзя топить печи во время проведения в помещении массовых мероприятий.
В отапливаемом помещении не должно храниться дров более чем на одну топку.
Нельзя перекаливать печь (90°С).
Нельзя топить печь, в стадии строительства здания, когда нет проектного теплового контура. В этом случае, как правило, происходит перетапливание печи и её разрушение.
Недопустимо растапливать печь легковоспламеняющимися веществами (бензин, ацетон и т. п.).
Чтобы печь работала долго и не требовала чистки, не сжигайте в ней мусор, особенно полимеры, гнилые и мокрые дрова, покрытое лаком, краской дерево, бумагу и картон.
Возникающие во время горения этих материалов вещества, оседают на стенках печи (камина) и многократно увеличивают риск пожара и засоряют окружающую среду.
У нас неоднократно встречались случаи, когда, после месяца эксплуатации, печь переставала работать.
При вскрытии печи обнаруживалось, что колпак шириной 13 см полностью забивался, налипшей на стенки, сажей.
В этом случае, необходимо поочерёдно очистить стенки колпаков от сажи, а потом прожечь колпаки сухими мелкими осиновыми дровами, начиная с верхнего.
При загрузке новых порций мелкого пылеобразного топлива типа опилок и стружки, богатого летучими соединениями, нельзя закрывать всё зеркало горения (тлеющие угли и не будет видно открытого огня). В печи образуется взрывоопасная смесь. Это может привести к взрыву и разрушению печи.
Нельзя топить дровяную печь углём, коксом.
Открытые камины могут топиться только сухими не смолянистыми (берёза, осина) поленьями длиной не более 2/3 глубины топочной камеры.
Нельзя топить камины хвойными породами (без ограждающей сетки), так как, при вскипании смолы древесины, происходит выбрасывание углей из камина.
Ниже приводятся основные неполадки в работе печей и меры по их устранению (По Подгородникову И. С.) с моим добавлением.
1. При топке печи с плитой, печь не нагревается. Это происходит при топке печи по-летнему. Необходимо тщательно изучить, какие задвижки открываются при летней топке, и какие при зимней.
2. Печь дымит, или горит очень вяло. Происходит это в правильно сложенной печи из-за того, что, или не замазаны отверстия для чистки, или, при топке сырыми дровами.
Это же возможно, при недостаточной подаче воздуха к топливу через колосниковую решетку (не убрана зола из зольника), недостаточной высоте трубы или её сечения. В русской печи «теплушка», если не плотно прикрыта заслонка варочной камеры, через которую происходит подсос воздуха в печь.
3. Печь дымит, при топке летом. В жаркий летний день дымовая труба заполнена холодным тяжёлым воздухом, сравнительно с наружным воздухом.
Столб воздуха, заполняющего дымовую трубу, тяжелее столба наружного воздуха такой же высоты. Поэтому, столб воздуха в трубе опускается вниз, выдавливает воздух из печи в помещение, в том числе и дым, при растопке плиты.
Нужно предварительно согреть дымовую трубу, чтобы газы, заполняющие трубу, согрелись, стали легче наружного воздуха.
Для этого печь сначала топят по-летнему, или вводят в трубу через дверцу вьюшки пучок горящей бумаги или щепок. Согреть трубу можно пучком свёрнутых газет через камин, размещая пламя выше перекрытия проёма камина.
4. Иногда наблюдается дымление в правильно построенных печах и особенно каминах в благоустроенных каменных домах с непроницаемыми для воздуха стенами, полами, потолками, дверями, окнами.
Вскоре после растопки, печь или камин начинают дымить. Происходит это потому, что, по мере расходования комнатного воздуха на горение, в комнате создаётся разрежение такое же, как и в топке.
Вследствие герметичности стен, атмосферное давление не передаётся в помещение.
Чтобы прекратить дымление, нужно открыть форточку. Если в помещении имеется камин, то необходимо выполнять приток наружного воздуха, причём, лучше в зону горения.
5. Бывает, что, через какое то время после затопления камина, начинает «есть глаза».
Обычно, вытяжные каналы вентиляции, устраивают в одном стояке с дымовым каналом камина.
Если не выполнен приток наружного воздуха специальным приточным каналом, то, при работе камина, возникает разрежение в помещении и вытяжной канал вентиляции начинает работать на приток, засасывая дымовые газы камина в помещение.
6. Не допускается устраивать в помещении с печным отоплением вытяжную вентиляцию с искусственным побуждением, не компенсированную притоком с искусственным побуждением.
В противном случае, за счёт работы вытяжной вентиляции, создаётся разрежение в помещении и камин или печь, начинает дымить.
Очень часто бывает, что печники не предусматривают приток воздуха в зону горения камина, а проектировщики, при расчёте баланса вентиляции, не учитывают воздух выходящий через камин, проектируя недостаточную приточную вентиляцию.
7. Печь со встроенным водяным баком, змеевиком, котлом горячего водоснабжения или отопления может дымить, если в системе есть утечка воды или пара, попадающие в печь.
8. Встречаются случаи, когда в печи, в процессе эксплуатации, возникают трещины, пересекающие всю печь.
Это возникает, обычно, когда фундамент печи выполняют на слабом основании (например, на насыпном грунте) или, когда увеличивают фундамент печи, без связки его с основным монолитом.
9. Разрушается огнеупорная футеровка печи. Это случается, когда, по ошибке, применяют для футеровки кислотостойкий кирпич, который, по внешнему виду, практически не отличается от шамотного кирпича.
Перед применением огнеупорного кирпича, необходимо ознакомиться с его сертификатом.
10. Встречаются случаи, когда, в определённые дни, печь или камин начинают дымить. Это случается, если труба выполнена с отклонением от норм:
Не выдержана требуемая высота трубы над крышей;
Труба находится в зоне ветрового подпора от соседнего более высокого здания.
При смене направления ветра над трубой возникает повышенное или пониженное давление.
В этих случаях необходимо поднять трубу или устанавливать ветрозащитные устройства в виде флюгеров или дефлекторов.
Следует отметить, что стандарты действующие на Западе, устанавливают более жёсткие требования к высоте трубы над крышей. Поэтому, лучше поднять трубу выше на 1-2 ряда, чем требуется по нормам.
11. Мокнет труба (течь в трубе), при наличии зонта, оголовка или дефлектора, защищающего трубу от атмосферных осадков.
В любом топливе содержится некоторое количество воды. При сжигании топлива, вода превращается в пар и вместе с дымовыми газами проходит в трубу.
Если, проходя трубу, газы имеют температуру ниже 100°С, пар снова превращается в воду, которая мелкими капельками осаждается на стенках трубы.
Накапливаясь, вода стекает вниз по трубе. После окончания топки, вода зимой замерзает. Это вызывает быстрое разрушение трубы.
Чтобы этого не было, пар дымовых газов должен превращаться в воду только после выхода из трубы, т. е., температура самих газов в трубе должна быть выше 100°С.
Но выпускать газы в трубу очень горячими тоже нельзя, так как своё основное тепло они должны отдавать печи.
Опытами определено, что труба не мокнет, и печь получается экономичной при температуре дымовых газов у вьюшки около 250°С (сухая лучинка при такой температуре принимает цвет корки ржаного хлеба).
* * *
Низкая температура газов в трубе может быть по следующим причинам:
по конструктивным причинам. Сделаны излишние сопротивления проходу газов, замедляющие их движение, длинный боровок с поворотами под прямым углом; сужены проходы, добавлены обороты, в топке имеется холодное ядро (котёл отопления или ГВС) и т. п. При этом, газы сильно охлаждаются в печи ещё до выхода в трубу;
топливо не покрывает полностью колосниковую решётку, тогда воздух не процеживается сквозь слой топлива, а в большом количестве прорывается в печь мимо топлива и сильно охлаждает дымовые газы;
то же происходит, при попадании паразитного воздуха через щели в кладке, через щели в топочной и прочистных дверках, плите и особенно — через не плотно закрытую заслонку русской теплушки;
недостаточное количество воздуха, при закрытой поддувальной дверке, в режиме интенсивного горения;
сырые дрова;
засорилась печь;
при устройстве металлической дымовой трубы не утеплены её стенки.
Дополнительные правила топки многоэтажных печей
Топить можно одновременно все печи расположенные на разных этажах или любые одну или две печи отдельно. При раздельной топке печей на этажах, задвижки не работающих печей должны быть закрыты.
Назначение задвижек у отопительных печей ОИК и ОВИК.
1. Задвижка печи, верхняя (при топке — открыта).
2. Задвижка летнего хода, нижняя (используется, при растопке печи, далее закрывается, или у ОВИК открыта в режиме летнего пользования).
Интересные данные приводятся в журнале «Камины и отопление», третий выпуск 1(3) 2000 года, если привести стоимость производства единицы тепловой энергии от различных видов энергии, к единице стоимости. Эти данные приводятся в статье «Есть дрова, будет и тело», стр. 62.
Сравнительная стоимость производства единицы тепловой энергии от различных источников.
Дрова — 1 единица стоимости.
Уголь — 2,68.
Покупная тепловая энергия — 13,83.
Дизельное топливо — 14,13.
Электроэнергия — 24,47.
Отсюда следует, что самая дешёвая (и экологически чистая) тепловая энергия получается при применении дров.
(Конец статьи И. В. Кузнецова)