Устройство печной конструкции

Устройство печной конструкции

Из чего состоит устройство печи в доме?
Расположение печи в доме можно увидеть на данной схеме (рис. 1), где а — у стены, б — в углу, в — для обогрева 2-х комнат, г — для обогрева 3-х комнат, д — для обогрева 4-х комнат, е — топка со стороны веранды, ж — камин и печь рядом.

Схема расположения печи в доме

Рисунок 1. Схема расположения печи в доме: а — у стены, б — в углу, в — для обогрева 2-х комнат, г — для обогрева 3-х комнат, д — для обогрева 4-х комнат, е — топка со стороны веранды, ж — камин и печь рядом.

Все печи можно разделить на следующие категории:

Основные технические характеристики кирпичной печи в доме

Схема устройства кирпичной печки

Рисунок 2. Схема устройства кирпичной печки: 1 — шанцы, 2 — зольник (поддувало), 3 — поддувальная дверца, 4 — колосниковая решетка, 5 — топочная дверца, 6 — под (присутствует скат к решетке), 7 — топочная камера, 8 — прогар или хайло, 9 — свод топки, 10 — камера (в видимости душник), 11 — наружная стенка, 12 — дымооборот, 13 — перекрыша конструкции, 14 — дымоход к трубе, 15 — отступка (зазор между печью и дымоходом), 16 — канал, 17 — дымовая задвижка, 18 — тепловоспринимающие внутренние стенки.

  1. Теплоотдача или мощность кирпичной печи — количество тепловой энергии, которую ежечасно печь выделяет от протопки до протопки. Чем больше сгорело топлива, тем большее количество тепла будет. Обыкновенная конструкция небольших размеров имеет мощность до 3 кВт (приблизительное соответствие 2 конфоркам плиты на газу в квартире). Следует знать, что на тепловой комфорт влияет расположение печей в помещении либо нескольких помещениях.
  2. Теплоемкость. Выражаясь другими словами, как долго будет печь хранить тепло сгоревшего топлива. Теплоемкость устройства измеряется в часах. В домах, где постоянно живут и все время готовят, сушат одежду и так далее, лучше всего устанавливать массивное устройство кирпичной печки. Ее следует топить 2 раза в сутки — утром и вечером. Однако, если человек приехал в собственный домик погреться после катания на лыжах, нет надобности обогревать весь дом. В данном случае лучшим вариантом будет небольшой камин либо легкая чугунная печь. Они будут хоть и недолго держать тепло (2-3 часа), но смогут согреть комнату гораздо быстрее массивной печки, которая прежде всего обязана разогреть все свои холодные кирпичи, которых насчитывается немалое количество.
  3. Масса является важным параметром. Печи, которые имеют самый легкий вес, производятся на фабриках. К ним можно отнести засыпные, чугунные и с двойным кожухом. Их есть возможность устанавливать на пол, без возведения фундамента. При этом стоит заметить, что пол должен быть обязательно с теплоогнеупорной прокладкой.

Кирпичные печки также можно устанавливать без фундамента на пол. Самые легкие из них те, которые выкладываются в четверть кирпича. Стенки выкладываются кирпичом, который ставится на ребро. Чтобы придать конструкции прочности, необходим кожух либо металлический каркас.

Устройство кирпичной печки изображено на данной схеме (рис. 2), где 1 — шанцы, 2 — зольник (поддувало), 3 — поддувальная дверца, 4 — колосниковая решетка, 5 — топочная дверца, 6 — под (присутствует скат к решетке), 7 — топочная камера, 8 — прогар или хайло, 9 — свод топки, 10 — камера (в видимости душник), 11 — наружная стенка, 12 — дымооборот, 13 — перекрыша конструкции, 14 — дымоход к трубе, 15 — отступка (зазор между печью и дымоходом), 16 — канал, 17 — дымовая задвижка, 18 — тепловоспринимающие внутренние стенки.

Печки, которые имеют больший вес, требуют устройства собственного фундамента. При этом изготавливаемый фундамент не должен быть связан с фундаментом дома.

Схема конструкции печи

Рисунок 3. Схема конструкции печи.

Если печная труба не насадная, а располагается отдельно от печи (отопительный щиток, коренная труба), она тоже должна иметь свой фундамент.

Следует знать, как выбрать размер и мощность печи. Тепло, которое выделяется печью, должно точно восполнять тепловые потери помещения. В таком случае температура воздуха сможет поддерживаться на необходимом уровне. Потери тепла зависят от теплонепроницаемости стенок, дверей, окон, перекрытий, а также от температуры снаружи дома.

Существует много способов расчета требуемой площади поверхности печки, которая отдает тепло.

Требуемую мощность печки ориентировочно можно оценить по следующей формуле: P = 24 * V, где P — мощность печи (Вт), V — кубатура помещения, которое обогревается (м³).

1 м² зеркала печки (зеркало конструкции — это высота ее без трубы, которая умножается на периметр основания) отдает приблизительно 350 Вт тепла, в связи с чем площадь зеркала можно найти, если разделить мощность конструкции на 350: S = P / 350, где S — площадь зеркала устройства (м2), P — мощность устройства (Вт).

Подробнее об огне и кирпиче
При сгорании топлива в топке (топливной камере, топливнике) будет рождаться огонь. Кирпичные стенки образуют каналы, которые в трубу направляют газы (не напрямую). В конструкциях для готовки они сперва омывают чугунную плиту с конфорками, духовой шкаф (духовку, котел для горячей воды). Далее проходят через дымоходы (дымообороты) щитка отопления. Только после этого они уходят на улицу через трубу.

Данная схема (рис. 3) является общей. В конкретных конструкциях печек, которые сосчитать невозможно, имеются те или другие из упомянутых частей, причем размеры их, взаимное расположение, форма — самые разные.

Как работает подобное устройство?
Для того чтобы выбрать конструкцию, которую в дальнейшем планируется строить, необходимо:

Подробнее о топке

Схема многооборотного дымохода

Рисунок 4. Схема многооборотного дымохода: а — с вертикальными каналами, б — с горизонтальными каналами.

Топка является сердцем подобной отопительной конструкции. Она представляет собой камеру, в которой и будет сгорать топливо. Дно данной камеры (под) обладает отверстием, которое закрывается прутьями — колосниками (в большинстве случаев они выполняются из чугуна). Щели (просветы) между колосниками необходимы для того, чтобы:

Для загрузки угля, дров и других видов топлива будет служить топочная дверца в боковой или передней стенке печи. Объем топки будут замыкать стенки и свод.

Камера под топкой называется поддувалом. Из названия следует, что оно необходимо для поддува воздуха через колосники в топку. Помимо того, поддувало служит и зольником. Зола, которая образуется при горении топлива, попадает через колосники на дно поддувала, откуда есть возможность ее удалить через поддувальную дверцу. Для горения топлива нужна тяга, то есть непрерывный приток свежего воздуха и отток дыма. Данное движение может быть обеспечено благодаря тому, что горячий воздух легче холодного, в связи с чем сам поднимается вверх.

Самотяга является еще одним замечательным свойством подобной конструкции. Благодаря ей отпадает необходимость в насосе либо вентиляторе для подачи кислорода (воздуха) в зону горения и удаления продуктов сгорания топлива.

Тяга может быть обеспечена высотой трубы: чем выше труба, тем сильнее будет тяга.

Получается так по той причине, что плотность воздуха зависит от температуры. Кубометр воздуха при комнатной температуре весит 1,2 кг. До выхода из трубы от зоны горения температура падает от 600 до 100-120°С. Если за среднюю температуру горячего воздуха принять 140°С, то кубометр его приблизительно весит 1,1 кг (на практике — еще меньше).

Схема однооборотных дымоходов

Рисунок 5. Схема однооборотных дымоходов: а — устройство с одним опускным каналом, б — с несколькими каналами, в — с нижним прогревом.

Если внутренний объем печи и дымовой трубы равен 1 м³, то на устройство изнутри будет давить горячий воздух с силой 1,1 кг, а снаружи (из комнаты) — холодный воздух с силой 1,2 кг. Разница составит 0,1 кг. В данном случае это и будет то давление, которое гонит воздух в печь из комнаты и обеспечивает самотягу.

Многоборотный дымоход изображен на данной схеме (рис. 4), где а — с вертикальными каналами, б — с горизонтальными каналами.

При сгорании 1 кг топлива печная конструкция будет потреблять до 10 м³ воздуха. Это и обеспечивает хорошую вентиляцию помещения. Необходимо помнить, что в большинстве случаев устройство печки конструируется таким образом, чтобы, когда конструкция прогреется и установится на рабочий режим, она смогла обеспечить самые лучшие параметры: полное сгорание топлива, хорошая тяга, экономичная работа печной конструкции (эффективное использование тепла).

Однако в самом начале работы печи (при растопке) конструкция может работать неэффективно: плохая тяга, потому как дымовые каналы заполняются холодной массой воздуха, может произойти опрокидывание струи газа, дым будет валить из печки в комнату.

Выбирая тип печной конструкции следует помнить, что требования к устройству каналов печки при растопке и при установленном режиме в известной мере противоречат друг другу. Данная проблема может быть решена либо специальным устройством печки, либо установкой дополнительных задвижек, которые дают возможность при растопке другим путем направлять движение дыма, что обеспечит быстрое установление тяги. Когда конструкция прогреется, задвижки переведутся в положение, которое обеспечивает лучшую работу устройства в штатном режиме.

Для того чтобы мог выходить дым, в топочной камере, стенке или своде имеется хайло (прогар), которое будет вести в ту часть печи, в которой накапливается тепло. При этом стенки тоже его накапливают, после чего отдают.

Устройство топки будет зависеть от вида топлива.

Подробнее о дымоходе

Схема установки печи с дымоходом

Схема установки печи с дымоходом.

Дымоход — это система каналов внутри кладки кирпича. Проходя по данным каналам, дым будет нагревать их. Такая конструкция будет зависеть и от того, сколько дым приносит с собой тепла, и от того, какую часть его понадобится поглотить перед вылетом его в трубу.

Поворот из подъемного канала в опускной принято называть перевалом, а из опускного канала в подъемный — подверткой. Для того чтобы увеличить поверхность теплосъема, участок состоит из нескольких параллельных каналов.

Однооборотные дымоходы изображены на данной схеме (рис. 5), где а — устройство с одним опускным каналом, б — с несколькими каналами, в — с нижним прогревом.

Следует подробнее рассмотреть сравнительные свойства разных типов дымоходов.

http://www.youtube.com/watch?v=qapde_AfbvU

Многооборотные конструкции имеют хорошую тягу. К недостаткам стоит отнести высокие требования к качеству: плавности поворотов, гладкости каналов. Они склонны к отложению сажи, их довольно трудно чистить, они имеют большой вес. На сегодняшний день подобные конструкции используются достаточно редко.

Однооборотные дымоходы в большинстве случаев имеют один восходящий канал и несколько нисходящих параллельных (столько, сколько надо для того, чтобы у дыма отобрать практически все тепло, но при этом не охлаждать его слишком сильно: он должен сохранять температуру на выходе из трубы в 110-120°С).

Схема утепления дымохода

Схема утепления дымохода.

Нагретый воздух стремится подниматься вверх, а в этих каналах ему необходимо опускаться. Подобное движение получается турбулентным (завихренным). При этом будет улучшен обмен теплом между кладкой и газом, может быть установлен равномерный прогрев каналов и оптимальный режим тяги.

Недостатком подобного устройства является плохой режим растопки.

Колпаковый (бесканальный) дымоход не имеет недостатков, которые свойственны традиционным дымоходам. В данном случае дымоход совершается внутри замкнутой камеры. В дне камеры в отверстие поступают горячие газы их хайла топки, после чего поднимаются к своду колпака и по холодным стоякам опускаются вниз. Дальше через боковое отверстие они будут уходить в дымовую трубу.

Данная конструкция обладает всеми достоинствами однооборотных дымоходов с опускными параллельными каналами. Однако в устройстве есть некоторая проблема. Дым поднимается в канале без стенок, в связи с чем свой колпака воспринимает первый удар тепла, который сопряжен с поворотом. Свод будет сильно греться, после чего на нем выделится большое количество сажи. Если поставить подъемную трубу по оси камеры, которая сможет воспринять часть тепла, устройство станет точно таким же, как однооборотный дымоход.

http://youtu.be/I4up-2P_lkc

Следует знать, что есть решение данной проблемы. Центральная подъемная труба должна изготавливаться «дырявой». Есть возможность соорудить ее из кирпичей, которые складываются на ребро «колодцем».

Бесканальный дымоход способен создавать хорошую тягу как при растопке, так и при прогретом печном устройстве. Он дает возможность обходиться короткой дымовой трубой.

Подробнее о трубе
Труба необходима, чтобы удалять из дымохода продукты горения. На входе трубы должна быть температура более 100°С, чтобы не выделялся конденсат. Внутренняя поверхность трубы должна быть гладкой, без щелей и трещин. Выравнивать данную поверхность нельзя при помощи глиняного раствора, потому как у него плохая теплопроводность.

Трубы могут быть изготовлены из асбестоцемента или выложены из кирпича. В первом случае ее понадобится дополнительно утеплить.

Устройство печной конструкции не такое сложное, как кажется на первый взгляд.

http://www.youtube.com/watch?v=isDjnhKP6ng

 

Если знать все нюансы, можно будет соорудить качественную конструкцию самостоятельно.