Кирпичные печи: типы, конструкция, расчет, методики строительства. Несколько советов по выбору топливной камеры. Специфика расчета мощности банной печи

Размеры печей определяют на основании расчета теплопотерь отапливаемых помещений. Точный расчет теплопотерь сложен и его выполняют по специальному методу и имеющимся нормам, предусматривающим, что теплоотдача печи при двух топках в сутки может быть на 15% больше или меньше теплопотерь помещения. При расчете отопления необходимо знать теплопотери всех видов конструкций дома: стен, дверей, оконных проемов, перекрытий, материалов, из которых сделаны стены, высоту стен, наружную температуру воздуха и др. При неправильном расчете или выборе печи она будет выделять или много тепла, или наоборот. Правильно выбранная печь должна соответствовать средней часовой теплоотдаче и такой же часовой теплопотере. Таким образом, количество теряемого помещением тепла должно соответственно возмещаться теплом, выделяемым печью. Рассмотрим самые простейшие и приближенные способы определения размеров печей.

Таблица 1. Размеры поверхности печи в зависимости от объема помещения и расположения (при высоте помещения 3 м и наружной температуре воздуха - 25°С)

Размер площади помещения, м²	Поверхность печи в зависимости от размера помещения и его формы, м²
	неугловое	с одним углом	с двумя углами	прихожая
8	1,25	1,95	2,10	3,40
10	1,50	2,40	2,60	4,50
15	2,30	3,40	3,90	6,00
20	3,20	4,60	5,20
30	4,60	6,90	7,80

Пример 1. Зеркало печи, выходящей в отступку даст в 2 раза меньше тепла, щитки от плиты - в 2,5 раза меньше, чем печи, поэтому их поверхность должна быть в 2-2,5 раза больше указанных данных.

Пример 2. В этом расчете печи подбирают по кубатуре здания, которую определяют по наружному периметру с последующим умножением на 21. Это число является количеством тепла в килокалориях, требуемых для обогрева 1 м3 здания до температуры плюс 18°С и при наружной температуре воздуха до минус 30°С (см. табл. 1).

Используя данные таблицы 1, находят потребную теплоотдачу печи. В нашем случае имеется дом размером по наружному обмеру 6,6х7,4 м, высота помещения 3 м. Стены кирпичные, толщиной 540 мм. В доме имеются две жилые комнаты 1 и 2, кухня 3, и прихожая 4.

Рассмотрим подбор печи для кухни и прихожей: объем кухни 54,39 м3 (3,7х4,0х3,0), объем прихожей 18,87 м3 (3,7х1,7х3,0). Всего 73,26 м3. Рассчитаем теплоотдачу печи: 73,26х21 = 1538 ккал/ч. Каждый квадратный метр зеркала печи излучает в среднем 300 ккал/ч. Для определения площади нагрева печи необходимо 1538 ккал/ч разделить на 300, получаем 5,1 м2. Эту цифру можно округлить до 5 м2 или увеличить до 5,2-5,4 м2. Чтобы найти размеры печи, следует имеющуюся площадь зеркал печи разделить на активную высоту печи, то есть ту высоту, которая нагревается. В данном случае она равняется 2,2 м.

После деления площади зеркала печи на ее высоту получаем периметр печи 5,1:2,2=2,3 м (округленно 2,5 м). Полученный периметр печи делим на два и получаем сумму двух сторон печи, то есть длину и ширину Вместе взятые они будут равны 1,15м (2,3:2). Если ширина печи 510 мм, то ее длина должна быть 640 мм, а в плане 510х640 мм.

Воспользовавшись этим примером, можно подобрать размер печи для любого помещения. Необходимо указать, что кроме печи в кухне имеется плита, которая при двух топках может выделять в сутки от 600 до 900 ккал/ч.

Конечно, вместо печи можно поставить к плите отопительный щиток, работающий от плиты, и выделяющий до 1200 ккал/ч. Имеются щитки с плитой и с отдельной топкой, тогда их теплоотдача еще выше. Если печь ставят в районах, где наружная температура в зимнее время достигает минус 50°С, то можно рассчитать размер печи по третьему примеру.

Пример 3. Рассмотрим дома из разных материалов при различной минусовой температуре. Как было сказано выше, расчеты теплопотерь помещения весьма сложны и в данном случае они даются приближенно. В таблице 2 приводятся значения удельных теплопотерь поверхностей в жилых зданиях. Теплопотери стен увеличиваются при понижении температуры воздуха снаружи здания, что видно из указанной таблицы. Поэтому при расчетах (ниже - 31°С) на каждые два градуса прибавляются три единицы. Если при этом теплоотдача печи и будет немного выше, то в этом нет большой ошибки. Следует напомнить, что в примере подбора печей по этой таблице опущена проверка на амплитуду колебания и другие данные.

Пример 4. Рассмотрим способ определения тепловых потерь и подбор печи для одноэтажного рубленого дома из бревен толщиной 25 см, с односторонней штукатуркой, деревянными перегородками, оштукатуренными с двух сторон, с полом, утепленным над подвалом, окном из двух остекленных переплетов (двойное остекление). Комната угловая площадью 9 м2. Внутренний размер комнаты: высота - 3м, длина каждой стены - 3, ширина окна - 1, высота его - 1,7м. Удельные теплопотери на 1 м2 поверхности, согласно данным таблицы, составят в данном случае: для деревянной рубленой стены толщиной 25 см, оштукатуренной в угловых помещениях, - 52 ккал/ч на 1 м2, для окна с двойным остеклением - 100 ккал/ч на 1 м2, для чердачного перекрытия (потолка) - 26 ккал/ч на 1 м2, для утепленного пола - 19 ккал/ч на 1 м2.

Охлаждающие поверхности: наружные стены (две). Их площадь S равна: S = (3,0+3,0)х3,0 - 1,7= 6,3м2

пол 3,0х3,0 S = 9,0 м2, потолок 3,0х3,0 S = 9,0 м2 , окно 1,0х1,7 S =1,7м2

Общие теплопотери комнаты составят, ккал/ч:

через наружные стены 16,3х52 =848, через пол 9,0х19,0=171, через потолок 9,0х26 =234, через окно 1,7х100=170, Всего 1423

Для такого расхода тепла нужна печь с теплоотдачей 1500 ккал/ч или несколько большая. Может быть принята печь отопительная, прямоугольная, оштукатуренная, размером 510х770 мм, с теплоотдачей 1760 ккал/ч, и двух топках в сутки. Если эта печь будет иметь общие поверхности со стенами или перегородками, и они будут полностью отдавать тепло, то теплоотдача несколько больше допустимых процентов, указанных в нормах. Когда одна стенка будет выходить в другое помещение (комнату), или же иметь небольшой отступ от перегородки, то печь полностью отвечает расчету. Напоминаем, что у этой печи передняя и задняя стенки выделяют по 340 ккал/ч, а левая и правая - по 540 ккал/ч.

Таблица 2. Удельные теплопотери для основных охлаждающихся поверхностей в жилых зданиях

Вид стен и охлаждающиеся поверхности	Количество теряемого тепла через 1 кв. м. поверхности по внутреннему обмеру помещения при средней температуре, Вт (ккал/час)
	24 - 25 С	26 - 27 С	28 - 29 С	30 - 31 С
	Кирпичная стена толщиной 3,5 кирпича (93 см), оштукатуренная с двух сторон
Угловые помещения	61 (53)	66 (57)	69 (60)	71 (61)
Смежные с другими помещения	55 (48)	59 (51)	61 (53)	64 (55)
Угловые помещения	54 (47)	58 (50)	61 (53)	62 (54)
Смежные с другими помещения	50 (43)	52 (45)	54 (47)	55 (48)
Кирпичная стена толщиной 3 кирпича (80 см), оштукатуренная с двух сторон
Превый этаж и одноэтажные здания
Угловые помещения	66 (57)	71 (61)	74 (64)	75 (65)
Смежные с другими помещения	64 (55)	67 (58)	71 (61)	72 (62)
Верхний и промежуточные этажи
Угловые помещения	61 (53)	65 (56)	68 (59)	69 (60)
Смежные с другими помещения	56 (49)	60 (52)	62 (54)	63 (55)
Кирпичная стена толщиной 2,5 кирпича (67 см), оштукатуренная с двух сторон
Превый этаж и одноэтажные здания
Угловые помещения	75 (65)	82 (71)	86 (74)	88 (76)
Смежные с другими помещения	74 (64)	80 (69)	82 (71)	84 (73)
Верхний и промежуточные этажи
Угловые помещения	69 (60)	74 (64)	77 (67)	79 (68)
Смежные с другими помещения	66 (57)	71 (61)	74 (64)	75 (65)
Кирпичная стена толщиной 2 кирпича (54 см), оштукатуренная с двух сторон
Превый этаж и одноэтажные здания
Угловые помещения	90 (78)	96 (83)	101 (87)	103 (89)
Смежные с другими помещения	89 (77)	95 (82)	100 (86)	101 (87)
Верхний и промежуточные этажи
Угловые помещения	81 (70)	87 (75)	90 (78)	93 (80)
Смежные с другими помещения	79 (68)	86 (74)	88 (76)	90 (78)
Деревянная рубленная стена из бревен толщиной 20 см с односторонней штукатуркой
Превый этаж и одноэтажные здания
Угловые помещения	77 (67)	82 (71)	87 (75)	88 (76)
Смежные с другими помещения	75 (65)	80 (69)	83 (72)	86 (74)
Верхний и промежуточные этажи
Угловые помещения	68 (59)	74 (64)	77 (67)	79 (68)
Смежные с другими помещения	66 (57)	72 (62)	74 (64)	76 (66)
Деревянная рубленная стена из бревен толщиной 25 см с односторонней штукатуркой
Превый этаж и одноэтажные здания
Угловые помещения	60 (52)	65 (56)	67 (58)	69 (60)
Смежные с другими помещения	59 (51)	62 (54)	66 (57)	67 (58)
Верхний и промежуточные этажи
Угловые помещения	54 (47)	58 (50)	60 (52)	61 (53)
Смежные с другими помещения	53 (46)	56 (49)	59 (51)	60 (52)
Окна с двойным остеклением и балконные двери	116 (100)	125 (108)	130 (112)	133 (115)
Двери сплошные деревянные двойные	203 (175)	217 (187)	226 (195)	232 (200)
Чердачное перекрытие	30 (26)	32 (28)	33 (29)	34 (30)
Деревянные утепленные полы над подвалом или подпольем	22 (19)	24 (21)	25 (22)	26 (23)

Примечание. При определении теплопотерь через поверхности выходящие в неотапливаемые помещения, количество тепла, приведенное в таблице, умножают на 0,7, если последние выходят наружу (неотапливаемые лестничные клетки), и на 0,4, если неотапливаемые помещения не имеют указанного сообщения.

Очаг – сердце зданий, не подключенных к централизованным сетям. Он генерирует необходимое для жизни тепло и дарит энергию для приготовления пищи. От его производительности и эффективности зависит и микроклимат в постройке, и непосредственно сроки ее службы, а это весьма важные факторы эксплуатации агрегата, согласны?

В представленной нами статье подробно изложено, как грамотно соорудить печь из кирпича для дома. Приведены схемы строительства домашнего очага, досконально разобраны технологические нюансы. Мы предлагаем тщательно подобранную, скрупулезно проверенную, подтвержденную практикой информацию по выбору и устройству кирпичных печек.

Начинающим печникам и владельцам загородной собственности, желающим проконтролировать работу наемных мастеров, помогут предложенные нами сведения, опирающиеся на строительные требования. Отличным подспорьем в освоении материала станут фотоизображения и видео-руководства.

В конструктивном изобилии кирпичных печей непросто разобраться. Однако собственникам загородной недвижимости, желающим обустроить дом агрегатом из кирпича, этот трудный вопрос следует изучить. Лучше заранее определить оптимальный по назначению и устройству вариант, чем перестраивать и модернизировать.

Деление кирпичных печек на виды производится по следующим аспектам:

• Назначение.
• Тип движения газов.
• Производительность.
• Периодичность топки.
• Геометрические данные.

В идеале безукоризненная лично для вас печь подбирается по двум-трем самым важным критериям. Разберем, что стоит отнести к значимым на ваш взгляд аспектам, что станет основой выбора оптимального кирпичного агрегата.

Галерея изображений

Классификация печек по назначению

По назначению печки из кирпича для частных домохозяйств подразделяются на три группы:

• Отопительные. Кирпичные сооружения, выполняющие единственную обязанность – поставку тепла в обслуживаемые помещения. Обогреваемых комнат может быть не более трех. Причем стенки печки должны по возможности служить частью межкомнатных перегородок.
• Отопительно-варочные. Печки, оснащенные и теплогенерирующей поверхностью, и варочной панелью. К этой категории относят также кирпичные плиты, оборудованные только варочной чугунной панелью.
• Специального назначения. Это агрегаты, предназначенные для решения узкоспециализированных задач: выпекания хлеба, подготовки бани к приему процедур, сушки белья или отделки в помещении. В эту группу входят печи для гаражей, теплиц, мастерских.

Типичными представительницами первой группы являются голландки, тонкостенные печки, сооружаемые в каркасах, изразцовые и марковские конструкции. Характерными для второй группы признаны русские печки, шведки с водяным контуром и без него, а также кухонные очаги.

Галерея изображений

В третьей группе изобилие вариаций. Однако если учитывать сооружения, выполненные из кирпича, то в основном преобладают банные печки. Хотя и они могут быть металлическими, но с кирпичной футеровкой – облицовкой топливника тугоплавким кирпичом.

Кирпичные печи строят из материала, обладающего высокой теплоемкостью и сравнительно малой теплопроводностью. Проще говоря, отопительные, варочные и банные печи из кирпича нагреваются медленнее, чем металлические, но и тепло сохраняют гораздо дольше.

Низкая теплопроводность кирпича хороша еще и тем, что, несмотря на высокую температуру внутри топки, достигающую 500-700º, внешняя поверхность кирпичного сооружения нагревается лишь до 95-100º. Это превосходное свойство отвечает как санитарно-гигиеническим требованиям, так и запросам безопасности.

Галерея изображений

Деление на виды по движению газов

Приоритетные качества материала веско дополняют конструктивные особенности печей. Для повышения теплоемкости в них предусмотрены дымовые каналы и камеры, по которым некоторое время циркулирует дым, прежде чем покинет печь через дымоход и выйдет в атмосферу.

Движение газов по дымовым каналам – дымооборотам утрированно опишем следующим образом:

• Дымовые газы высокой температуры, устремляясь из топки вверх, встречают на своем пути перекрытие печки.
• Наткнувшись на преграду, газы перетекают в вертикальные и горизонтальные каналы и курсируют по ним, отдавая тепло стенкам печи.
• Передавший тепло кирпичу дымовой газ остывает, опускается до выхода в дымоход и выходит через него наружу в атмосферу.

Отметим, что в печах с горизонтально ориентированными каналами остывание газа происходит быстрее, т.к. по ним газы движутся медленнее, чем по вертикальным путям. В итоге тепло по теплоотдающему массиву распределяется неравномерно, чаще всего аккумулируется на выходе из топки.

Потому в печном деле преобладают кирпичные сооружения с вертикальными дымооборотами. В них перемещение газа происходит вследствие действия естественных природных законов. Они соединяются друг с другом или с выходящим из топки каналом короткими горизонтальными перемычками.

К недостаткам сооружений с вертикальными дымооборотами относят заметную разницу в прогреве части печи, расположенной над смежным с топкой каналом, и каналом, совмещенным с дымоходом. В агрегатах с горизонтальными оборотами лучше прогревается низ печки, вверху они холоднее, что лучше по санитарным нормам.

Если решаете, как и какую кирпичную печь лучше построить в доме, нужно учесть, что дым в идеале движется по вертикалям по восходящему или нисходящему направлению в зависимости от конструкции. Только под давлением скопившихся над или под перекрытием газов он перетекает в следующий оборот.

Наличие в конструкции каналов слишком большой протяженности, даже если по площади преобладают вертикально ориентированные пути, тоже не самый лучший вариант. В результате слишком продолжительной циркуляции газ слишком сильно остывает, что так же, как в случае с горизонтальными оборотами, грозит неравномерным прогревом.

Расположение вертикальных и горизонтальных каналов зависит от того, с какой скоростью должен двигаться газ в пределах определенной части печи. В горизонтальных каналах дым застаивается, в вертикальных движется за счет гравитационных сил

Недостатки неравномерного распределения в некоторой степени устранены в колпаковых печах. В этой группе печных конструкций традиционные раздельные каналы объединены в одну камеру – колпак, расположенный над топкой.

Газ, вытекая из топки в колпак через узкое отверстие, ударяется о верхнее перекрытие печки. Растекаясь от удара в разные стороны, он опускается вниз, откуда вытягивается в дымоход под действием естественной тяги. Схема с колпаком позволяет равномерно распределить тепло, но и у этой группы есть недостатки – верхняя часть нагревается сильнее нижней.

По теплоемкости колпаковые конструкции опережают печки с оборотами. Потому первые выбирают для обустройства больших по площади домов, вторые для дач и небольших построек, для обогрева которых не нужен излишне производительный агрегат.

В колпаковых печках дымовые газы движутся не по системе каналов, а в пределах камер, благодаря чему выравнивается теплоотдача по всей площади печного массива

Производительность кирпичного сооружения

Печка обязана покрывать теплопотери обрабатываемых помещений. Поэтому мощность ее напрямую связана с теплотехническими характеристиками комнат. Их находят путем сложения потерь через стены и пол с потолком, через дверные и оконные конструкции, через вентиляционную систему.

Расчет теплопотерь даст возможность определиться с производительностью печи, которая должна быть несколько больше расчетной величины, но не более 15%. В случае, если мощность кирпичного агрегата будет больше указанного предела, следует подбирать другую конструкцию.

Чтобы облегчить процесс выбора наиболее подходящей печи из кирпича для кладки в малоэтажном доме, разработаны номограммы. Представленный ниже график, упрощающий расчеты для подбора печки, создан для помещений с одной наружной стеной.

Для упрощения и облегчения расчетов теплопотерь в помещениях малоэтажных домов разработаны графики. Этот показывает зависимость площади и потерь тепла в комнатах с одной наружной стеной

Пользоваться представленной номограммой предельно просто. По оси абсцисс данного графика надо отложить точку #1 – величину площади комнаты, потерями тепла которой мы сейчас занимаемся. Ее следует тянуть вверх до пересечения с наклонной линией, это точка #2.

Затем влево от точки #2 проводим горизонтальную линию до точки пересечения ее с осью ординат. Это точка #3, коэффициент наружных ограждений, обозначим его KF. Коэффициент умножаем на среднюю температуру, отмечаемую в регионе в зимние месяцы (ее находим в «Строительной климатологии»).

Для помещений с двумя наружными стенами разработана другая номограмма. Для работы с ней кроме площади комнаты потребуются сведения о высоте потолков.

В расчетах потерь тепла для помещений с двумя наружными стенами кроме площади комнаты нужно еще учесть высоту потолков

Для расчета теплотехнических характеристик печей с закрытыми поверхностями, обращенными в комнаты, применяются поправочные коэффициенты. Если закрыты одна или две боковые поверхности, полученные значения умножают на 0,75.

Периодичность топки печки

По периодичности загрузки топлива и специфике его переработки печи подразделяются на две группы:

• Периодического действия . Это печки, в которые требуется загружать дрова и проводить топку несколько раз в сутки. Ввиду того, что температура в их топливниках порой достигает 1000º, они отличаются толстыми стенками. Обычно их кладут в ¾ или в 1 кирпич.
• Непрерывного горения. Эти печи не предназначены для аккумуляции тепла, потому обладают тонкими стенками, сложенными в полкирпича или в ¼. Заложенное в характерную для них шахтную топку топливо в подобных печках тлеет около суток, порционно выделяя небольшое количество тепла.

Так как для непрерывного горения требуется регулярная поставка большого количества кислорода, то в дачном хозяйстве подобные конструкции не особо прижились. Правда они «на отлично» справляются с обогревом больших частных домов, производственных и коммерческих зданий с собственной котельной и механической приточной вентиляцией.

В малоэтажных загородных домах преимущественно устанавливают печки периодического действия. Их топят один или два раза в день, тепло они сохраняют от 12 ч до полных суток

Печки периодического горения подбирают, ориентируясь на приоритетное число процессов топки в сутки. В средних широтах топить печку следует дважды за 24 часа. Столько же в северных регионах, но топку на севере увеличивают по продолжительности. На юге нашей страны топить достаточно один раз.

Русская печь – типичный представитель комбинированного отопительно-варочного агрегата, в котором готовят пищу, пекут хлеб, сушат вещи и обогревают помещения

Геометрические параметры агрегата

В плане большинство варочных очагов и отопительно-варочных печек напоминает прямоугольник. Причем варочные плиты в основном прямоугольные, а комбинированные сооружения квадратные или прямоугольные.

В русских вариантах конструкции обычно дополнены пристроенными кирпичными лежанками, спальными местами на верхнем перекрытии печи. К печкам пристраивают не только лежки, но и приступки, и печуры для сушки вещей, заготовки грибов впрок и подобных целей.

Галерея изображений

Обогревательные печки бывают прямоугольными, квадратными и даже круглыми, так называемыми ирландскими. Круглые разновидности сооружаются в металлическом каркасе, благодаря которому становиться возможной кладка в ¼ кирпича. При этом обеспечивается прочность и увеличивается теплоотдача.

К толстостенным моделям относятся русские печи и отопительные агрегаты, сложенные с толщиной стенки от половины до целого кирпича. Все конструкции, сооружаемые с толщиной стенки до ½ кирпича, принадлежат классу тонкостенных.

Пример сооружения круглой голландки с установкой кирпича на короткое ребро для устройства стенок в металлическом футляре. Не самый простой, но интересный вариант

Если думаете, как с наименьшими затратами сложить эффективную кирпичную печь в доме, предназначенном для постоянного проживания, то лучше предпочесть прямоугольную или квадратную отопительно-варочную конструкцию. Вполне допустимо сооружение варочного очага и отопительной голландки.

Для дачи вполне подойдет миниатюрная квадратная или круглая тонкостенная печка, если не предполагается приготовление пищи. Среди комбинированных вариантов оптимальной будет одна из небольших разновидностей русской или шведской печи.

Галерея изображений

Три варианта кладки печки с порядовками

Сооружение печки из кирпича – дело довольно дорогостоящее. Самый скромный вариант для небольшой дачки в среднем может обойтись в 150 тыс. руб. Потому есть немало желающих построить несложную печь в частном доме без печников, то есть своими руками. В осуществлении этой задумки мы рады помочь самостоятельным мастерам.

Сразу оговоримся, что в предложенных к рассмотрению порядовках разбирается только процедура строительства печного массива – основной части сооружения с функциональными камерами и каналами.

Мы не рассматриваем сооружение фундамента, так как основные его постулаты приведены . Не разбираем кладку дымохода в пределах чердака или мансарды и над кровлей. Не предлагаем проекты и порядовки сложных двухэтажных отопительных конструкций, а представляем наиболее простые схемы.

Вариант #1: русская печка с высокой лежанкой

Эту универсальную печную конструкцию сооружают в средних и северных широтах нашей страны. Топить ее можно один/два раза в зависимости от погодных условий. Если топливо загружают только раз за сутки, то теплоотдача агрегата будет 2100 ккал/час. При проведении двух топок эффективность возрастет до 3000 ккал/час.

Один из самых простых вариантов кирпичной печи оснащается минимумом приборов. Нужна будет только заслонка и дымовая задвижка

При выполнении единственной в сутки топки боковая и задняя поверхности массива выделяют в сумме 1200 ккал/час, перекрытие будет излучать 500 ккал/час, а лицевая стенка 400 ккал/час. Две топки повысят указанные показатели до 1750, 700 и 550 ккал/час соответственно.

Как в большинстве русских печей под шестком, внешним краем пода, на который выставляется посуда с едой перед отправкой в устье или перед извлечением, имеется выемка. Называется она подпечье, предназначается для хранения приспособлений для ухода за сооружением.

Производительность позволяет безукоризненно обрабатывать площадь до 30 м². Особенность описываемой конструкции заключается в наличии сводчатых перекрытий над технологическими отверстиями. Если есть сомнения в том, что они будут исполнены идеально, можно сложить их без сводов, просто прямоугольниками.

На сооруженный отдельно от основания дома фундамент печки перед возведением массива укладывается гидроизоляционный слой. В процессе строительства часть массива засыпается песком с гравием, битым стеклом и кирпичом для увеличения теплоотдачи

Стартовый 1-ый ряд выкладывают сплошным, для его сооружения вообще рекомендовано использовать цементный или известковый раствор. Следующие три ряда с 2-го по 4ый строят в виде колодца, но с отверстием для подпечья, расположенного с лицевой стороны. В каждом ряду кирпич кладут с перевязкой, т.е. с разбежкой швов.

В 5-ом ряду начинается закладка свода, который ставят на устроенную из доски или обрезков фанеры фигурную опалубку. Для опоры элементов у кирпичей стесывают пятки. Затем два ряда 6 и 7 кладут с перевязкой, одновременно с тем возводят свод. Во время сооружения 8-го ряда свод замыкают.

Строительство печи в рядах 8, 9, 10 выполняют в один кирпич. В 11-ом ряду холодную печурку перекрывают. Поверх засыпают песок так, чтобы образовался уклон к задней стенке печки.

В 12-ом ряду производится устройство пода – сплошной кирпичной поверхности. Кладут его прямо на отсыпанный песок. Так как эта часть печи будет контактировать с прямым огнем, то в строительстве лучше использовать тугоплавкий кирпич. Если под не выходит безукоризненно ровным, то его выравнивают путем подсыпки песка сверху и шлифовки поверхности.

С 13-го по 16-ый ряд закладывается горнило. Сооружение производится в ¾ кирпича. Элементы укладываются с перевязкой, но раствор не используется. Кирпич стесывают на 45º, чтобы появилась возможность устроить замки.

В 17-ом ряду закладывается очередной свод, формируются устье и задняя стенка печки. В итоге заодно устраивается основа для сооружения варочной камеры. Ее возводят поставленным на ребро кирпичом. Пяты стесывают.

В 18-ом ряду приступают к возведению стенок печки. Пространство между варочной камерой и отопительной частью заполняют песком с битым кирпичом. В 19-ом снова выполняют сводчатый проем, этот располагается над шестком, а за ним устроено устье печки.

Процесс кладки представленной к рассмотрению печки схематично представлен порядовками, которым нужно следовать для получения безупречного результата

В 20-ом ряду кладка производится так, чтобы выровнялись стенки, а отверстие над шестком уменьшилось. С этого ряда начинается возведение перетрубья. В 21-ом ряду сооружение производится так же как в 19-ом.

Свод закрывается в 22-ом ряду. Справа от перетрубья устраивают основание камеры, предназначенной для сбора сажи. С этой же стороны стесываются кирпичи для устройства вьюшки, перекрывающей дымоход для сохранения тепла в морозное время.

С 22-го по 32-ой ряд строят перетрубье, устанавливают задвижки вьюшки, сооружают дымоходный канал сечением 26×26 см.

Затем производится сооружение дымовой трубы и устанавливается дополнительная заслонка. Рамку для заслонки делают из металлического уголка или полосы толщиной 3 мм.

Вариант #2: усовершенствованная печка «Теплушка»

Для того чтобы избавиться от основного недостатка кирпичных печей – неравномерного прогрева, стандартные конструкции модернизируют. Таким примером послужит печка под названием «Теплушка», в которой часть дымовых газов из варочной камеры отводится сразу в дымоход, а большая часть курсирует по дымооборотам, чтобы вырабатывать тепло для комнат.

При довольно небольших размерах печка Теплушка отличается увеличенной производительностью. За счет внесения изменений в конструкцию теплоотдача увеличена в 2,5 раза

Это сооружение принадлежит классу колпаковых. Конструктивно она представляет собой один крупногабаритный колпак, который под делит на две камеры: варочную, расположенную вверху, и отопительную, устроенную внизу. Для фиксации пода внутри фактически полой конструкции устанавливается несколько столбиков.

Друг с другом камеры соединяются посредством четырех отверстий, устроенных по бокам пода. Через них дымовые газы из топки направляются в варочный отсек, затем перенаправляются вниз в зону отопления, а оттуда выводятся в атмосферу. Высота дымоходной трубы должна быть не менее 5 м, причем считают ее от низа топливника.

Благодаря нестандартной конструкции производительность печки повышена примерно в 2,5 раза. Прогревается она быстрее и охотней передает тепло в помещения, значит, для получения и поддержания нужной температуры потребуется меньше дров. А вот на сооружение уйдет столько же кирпича, связующего и изоляционного материала, сколько надо на возведение русской печи.

В ходе двух топок печка вырабатывает 3200 ккал/час. Агрегат подходит для обслуживания площади в 35 м².

К представленным чертежам конструкции печи теплушка приложен точный подсчет расхода материала, который потребуется в сооружении агрегата

Дымовая труба смещена вбок от топливника. Внизу дымового канала есть два отверстия, через которые остывший дым выводится за пределы дома. Предусмотрена задвижка, позволяющая выводить газы из варочной камеры в летнее время, не задействуя в работе отопительную часть.

Приготовление блюд в такой печке проводится при закрытой заслонке, за процессом следят через устроенный в ней глазок.

Не будем останавливаться на разборе порядовок, схемы подробно демонстрируют кладку. Только заметим, что в 21-ом ряду перекрытие засыпают песком и колотым кирпичом, чтобы увеличить теплоотдачу сооружения.

Соорудить печь Теплушка можно в чисто отопительном варианте или в варочно-отопительном. Кладка для этих конструкций в рядах с 19 по 35 различается

Вариант #3: простая печь со щитком

Приверженцев несложных отопительно-варочных агрегатов хотим порадовать предельно простой конструкцией. Эта печка рассчитана на обогрев небольшой площади в 15-20 м².

При использовании угля в работе печки топливник необязательно выкладывать шамотным тугоплавким кирпичом. Допустимо использовать полнотелый красный

Принцип работы этой печки тоже предельно прост. Газы из топки поступают в варочную камеру. Оттуда они перетекают в бок, далее перемещаются в сооруженные в задней стенке дымообороты.

Подробно ознакомиться с устройством кирпичной отопительно-варочной печки ознакомят разрезы. Для отопительных целей в конструкции предусмотрено 3 равных по размерам дымооборотных канала

Для того чтобы лучше прогревался низ печки, устроен горизонтальный канал, в пределах которого дым надолго задерживается.

Прогрев низ кирпичного сооружения, дым под давлением следующей порции переходит в три расположенных выше вертикальных канала, из которых дальше вылетает в атмосферу.

В строительстве печки для небольшого загородного дома или дачи помогут порядовки, разработанные в помощь самостоятельным мастерам

Выводы и полезное видео по теме

Видео-инструктаж по строительству отопительно-варочного агрегата:

Видео-руководство о грамотном перекрытии горизонтальных каналов в печи и основных приемах их выполнения:

Видео-урок по выполнению облицовки топливника тугоплавким кирпичом:

Сооружение кирпичной печи в загородном доме требует концентрированного внимания, вдумчивого подхода и взвешенной оценки. Такое дело не терпит суеты. Неважно, сами вы возьметесь за возведение или будете контролировать нанятых печников, разобраться в вопросе устройства и кладки нужно досконально, в чем мы и постарались вам помочь.

Источником теплоты в дачных домах чаще всего является печь. Она может выполнять не только отопительные функции, но и служить для приготовления пищи, подогрева воды и прогрева воздуха в банях, саунах, теплицах, применяться для хлебопечения и копчения продуктов. Обычно для всех этих целей сооружают специализированные печи. Но очень часто, особенно в приусадебных хозяйствах, печи делают комбинированными, например отопительно варочными.

Прежде чем приступить к кладке печи, необходимо определить её местоположение в помещении. Печи обычно располагают ближе к капитальной внутренней стене и одновременно к входной двери, чтобы не носить топливо через всё помещение. Их устанавливают таким образом, чтобы все поверхности печи максимально могли отдавать тепло и находились на безопасном расстоянии от сгораемых и трудносгораемых конструкций. Также необходимо учесть удобство эксплуатации очага, его осмотра и обслуживания.

Печь можно устраивать в одном или в нескольких помещениях. Для отопления одного помещения не рекомендуется устраивать печь вплотную к стенам, так как только две или три стороны печи будут полноценно отдавать тепло наружу. Наиболее практична открытая установка печи, при которой весь её массив отдаёт тепло в помещение. Межу стенками печи и стенами помещения необходимо оставить зазор – отступку, минимум 14 см. Уменьшение этого расстояния отрицательно влияет на теплоотдачу стенки печи в отступке.

Подбор размеров печи – основная задача при создании в помещении комфортного микроклимата, главный параметр которого – температура внутренней среды. Печь должна равномерно прогревать воздух в помещении в течение всего отопительного периода, обеспечивать безопасность в пожарном отношении, создавать удобства при эксплуатации и ремонте, способствовать целостности архитектурного оформления жилища.

Подбор печей периодического действия производят из расчета определённого количества топок печи в течение суток: для средней полосы - 2 раза в сутки; для северных широт с расчётной температурой мину 35 С и ниже - 2 раза при увеличенной продолжительности топки; для южных районов, имеющих расчётную температуру отопления 5 С и выше - 1 раз в сутки.

Вид и мощность отопительной печи выбирают так, чтобы средняя часовая отдача печи равнялась теплопотерям отапливаемых помещений. Важным критерием при подборе печи периодической топки является амплитуда колебания температуры окружающего воздуха, которая должна быть ±3 С в течение суток. Как правило, одной печью отапливают не более трёх помещений.

При расчёте отопления необходимо знать теплопотери всех конструкций дома: стен, оконных проёмов, перекрытий, материалов из которых изготовлены стены, высоту помещений, температуру наружного воздуха. Есть различные способы расчёта отопительных печей.

Теплопотери отапливаемых помещений состоят из основных и добавочных. Основные теплопотери слагаются из потерь через отдельные ограждения помещения или части ограждений, определяются по формуле:

Q=F ∙1/R_o ∙ (t_в-t_н)∙ n∙(1+sb),

где F – площадь ограждающих конструкций, м2; Ro – термическое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, m^2∙ ℃/Вт { (м^(2)∙ч∙℃/ккал)}; tв – расчётная температура внутреннего воздуха, С;); tн – расчётная температура наружного воздуха, С; n – коэффициент положения ограждения относительно наружного воздуха; b - коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери.
Площадь ограждающих конструкций для здания определяют умножением наружного периметра на высоту, которую берут до пересечения внутренней поверхности наружной стены с верхней плоскостью покрытия, если чердак отсутствует, или до верха утеплителя в чердачном помещении.

Рассмотрим простые способы расчёта печей.

Способ 1.
Приближенный способ расчета требуемой тепловой отдачи печи заключается в том, что теплопотери отапливаемого помещения (или нескольких помещения) вычисляют исходя из того, что тепловые потери 1 м3 помещения составляют около 50 ккал/ч. При расчётной внутренней температуре 18 С.

Пример расчёта. Имеется одноэтажный рубленый дом 6 х 6 м (внутренний размер) из брёвен 25 см, деревянными перегородками и высотой потолков 3 м. В доме прихожая, кухня и комната.

Общий объём 6 х 6 х 3=108 м3. Определяем теплоотдачу печи 108 х 40=4320 ккал/ч.

После расчета требуемой теплоотдачи необходимо определить площадь зеркала (нагреваемой поверхности) печи. Для определения площади нагрева, величину тепловой отдачи печи делят на 500 ккал/ч (средняя теплоотдача 1 м2 зеркала). Итак, 4320/450=9,6 м2.

Чтобы найти размеры печи, следует имеющуюся площадь зеркал печи разделить на активную высоту печи, т. е. ту высоту, которая нагревается. В данном случае она равняется 2,2 м. После деления площади зеркала печи на ее высоту получаем периметр печи 9,6/2,2=4,4 м. Полученный результат делим на два и получаем сумму длины и ширины печи 4,4/2=2,2 м. Этому значению будет соответствовать печь с размерами в плане 114 х 114 см и высотой 2,2 м.

Теплоотдачу отопительной печи рассчитывают, исходя из теплопотерь всех отапливаемых печью помещений с учетом теплопотерь каждого вида строительных конструкций.

Таблица – Удельные теплопотери элементов ограждения здания (на 1 кв.м. по внутреннему контуру стен) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.

Виды стен и охлаждающихся поверхностей	Наружная температура,	Удельные теплопотери, Вт (ккал/ч)
		Первый этаж		Верхний этаж
		Угловая комната	Не угол. комната	Угловая комната	Не угол комната
Стена в 2,5 кирпича (67 см) с внутр. Штукатуркой
Стена в 2 кирпича (54 см) с внутр. штукатуркой
Рубленая стена (25 см) с внутр. обшивкой
Рубленая стена (20 см) с внутр. обшивкой
Каркасная стена (20 см) с керамзитовым заполнением
Окно с двойным остеклением
Сплошные деревянные двери (двойные)
Чердачное перекрытие
Деревянные полы над подвалом

В том случае, если тепловая мощность печи указана в кВт, её легко перевести в ккал/час, используя соотношение 1,16 Вт = 1 ккал/час.

Подсчёт площадей ограждающих поверхностей даёт следующие значения:

Общая площадь наружных стен за вычетом окон и дверей Sстен= 6 х 4 х 3-4,8-2=65,2 м2,

Два окна 1,6 х 1=1,6 м2, одно окно 1,6 х 2=3,2 м, Sокон=3,2+1,6=4,8 м2

Деревянные утеплённые полы, Sпола=6 х 6=36 м2,

Деревянные двери, Sдвери=1 х 2=2 м2,

Сверху чердачное перекрытие, Sперекр=6 х 6=36 м2,

Расчётная температура -30 и +20.

Площадь внутренних перегородок в расчете не участвует, так как через них тепло не уходит – ведь по обе стороны перегородки температура одинакова. Тоже относится и к внутренней двери.

Теперь вычислим теплопотери каждой из поверхностей:

Qстен = 65,2 х 60=3912 ккал/ч,

Qокон = 4,8 х 116=557 ккал/ч,

Qдверей = 2 х 202=404 ккал/ч,

Qпола = 36 х 22=792 ккал/ч,

Qпотолка = 36 х 30=1080 ккал/ч.

Суммарные теплопотери комнаты составят:

Qобщ=6745 ккал/ч.

Требуемая мощность печи должна быть не менее 6745 ккал/ч. Зеркало печи можно определить как в первом способе расчёта, в донном случае возможно устройство двух печей.

Суммарный коэффициент теплопоглощения определяют по формуле

Коэффициент 0,7, уточняющий величину AtB, учитывает следующие факторы: сдвиг фаз между теплоотдачей печи и теплопоглощением ограждениями; влияние конвективного тепла; влияние мебели на теплоотдачу и тепловосприятие от конвективных потоков, а также бытового тепла (от бытовых приборов и людей).

Вписывая выбранный по каталогу тип печи в выявленный активный объем, определяют на основании приведенных ниже расчетов конструктивные размеры элементов печи.

Расчет топливника. Площадь пода определяют для размещения топлива слоем допустимой толщины (обычно 75% всего количества Bi, сжигаемого за одну

Массовый расход топлива на одну топку в кг определяют из отношения

Расчетами определяют высоту топливника, площадь колосниковой решетки и поддувального отверстия.

Продолжительность топки зависит от вида топлива и часовой теплоотдачи печи Q4, с увеличением последней увеличивается продолжительность топки. Для дров продолжительность топки принимают не дольше 2 ч при Q4> 5000 ккал/ч. Каменный уголь сгорает медленнее дров и поэтому продолжительность топки печей каменным углем увеличивают в 1,5-2 раза по сравнению с продолжительностью топки-дровами.

Исходя из объема топливника определяют его геометрические размеры. Ширину топливника в кирпичных печах с теплоотдачей до 3000 ккал/ч обычно принимают ш пределах 0,19-0,27 м и 0,27 м - для печей с теплоотдаечй более 3000 ккал/ч.

Проверка печи на тепловосприятие, теплоаккумуляцию и теплоотдачу. Печь считается удовлетворяющей требованиям, если при ее эксплуатации соблюдается следующее равенство (с отклонением в меньшую или большую сторону ±10-15%);

К теплоотдающим поверхностям печи относят следующие: поверхность стенок печи в пределах активной высоты, омываемой с одной стороны воздухом, а с другой прогреваемая газами или соприкасающаяся с топливом;

перекрыву при высоте печи не более 2,1 м и толщине не более 21 см;

поверхности стенок воздухонагревательных камер; дно печи, если оно с одной стороны омывается протекающим воздухом, а с другой горячим газом.

Температуру открытой теплоотдающей поверхности печи и средние коэффициенты теплоотдачи принимают по табл. VIH.5.

В заключение расчета проверяют фактическую величину амплитуды колебания температуры отапливаемых помещений за промежуток времени от одной топки печи до другой.

Печное отопление можно запроектировать, минуя вышеприведенную методику расчета , если применять и качестве генератора тепла печи из типовых альбомов.

В этих случаях расчет печей ведут в такой последовательности. Определяют теплопотери при той же температуре наружного воздуха, которая принята для центрального отопления. По типовым альбомам выбирают отопительную печь с теплоотдачей, соответствующей тепловым потерям помещения.

Выбирать печь по теплоотдаче и проверять теплоустойчивость помещений, т. е. определять амплитуду колебания температуры помещения, следует при топке печи 2 раза в сутки. В случае повышения наружной температуры и уменьшения разности температур внутреннего и наружного воздуха до 60-65% от расчетной можно топить печь 1 раз в сутки. Теплотехнический расчет самой печи в этом случае не производится, так как печь выбирают типовую по альбому.

В случае необходимости проектирования самой печи следует иметь в виду, что до применения печи на практике ее нужно подвергнуть лабораторным испытаниям по стандартной методике.

При выборе печи учитывают санитарно-гигиенические требования помещений. Например, для отопления детских и лечебных учреждений следует, применять печи с умеренным прогревом стенок, т. е. с температурой поверхности даже в отдельных точках до 90° С.

Небывалый за всю историю страны рзз - мах дачного строительства, сопоставимый по финансовым затратам с восстановлени­ем народного хозяйства в годы послевоен­ных пятилеток, возродил спрос на системы индивидуального или по иной терминоло­гии - «местного отопления-, в качестве ко­торых чаще всего используются кирпичные и металлические печи разных конструкций, размеров, а следовательно, и разной те­пловой мощности.

Какую печь выбрать для своего загород­ного дома - кирпичную или металлическую, большую или маленькую, а самое главное - по каким критериям её выбирать? На эти во­просы домовладелец. как правило, ответов не имеет. 8 луоием случае печнику предъявляются д ва «требо­вания-: от хозяина - чтобы печь грела, и от хозяйки - чтобы ота была красивой. Но просто греть может как большая, так и ма­ленькая печь, и кирпичная, и металлическая, а что касается кра­соты, то печь, как ичелоеек - в ней есе должно быть красиво: и «душа», и «тело», и - одежда-.

Впрочем, красота лечи-тема сама по себе важная и достой­на отдельного разговора, но мы её затрагивать не будем. Во всем многообразии печей нам надо найти среда них ту един­ственную, которая лучше всего подходит по мощности и скоро­сти теплоотдачи.

Если загородный д ом предназначен для периодического про­живания. скажем, только в выходные дни, следует отдать пред­почтение печам с высокой скоростью теплоотдачи и. следова­тельно, с малой теплоаккумулирующей способностью. Яркими представителями этого класса являются металлические печи. Следом за ними по скорости теплоотд ачи идут изразцовые и ка­фельные печи, построенные из спе­циальных керамических блоков, а за­тем печі из огнеупорного кирпича, сложенные на ребро и обязательно (в соответствии с требованиями по­жарной безопасности) защищенные металлическим кожухом.

Для постоянного проживания нуж­на совсем другая печь - массивная, толстостенная, с высокой теплоак­кумулирующей способностью. От такой печи при правильной ее экс­плуатации можно легко добиться по­стоянства температуры внутри от­апливаемого помещения в течение длительного времени

Что касается другого параметра - мощно­сти, то тут дело обстоит не так просто. С одной стороны застройщик не знает, сколько тепла теряет его дом, поскольку дом строился либо без проекта, либо по индивидуальному проек­ту, в котором вы не «йдете ни слова о каких - либо тепловых характеристиках С другой стороны, д омовладельцу д алеко не всегда по­нятен сам термин «мощность» применительно к печи. Действительно, всем понято, что ес­ли мы включаем лампочеу мощностью 100 Вт, то о® при номинальном режиме именно эту мащюсть и развивает от момента включения до момента выключения.

А что будет, если напряжение в сети упадёт или наоборот повысится? Соответственно, мощность лампы изменится. Поэтому и мощность лампы дале­ко не всегда соответствует той велтине. которая указшв на её колбе тл цоколе. В реальных условиях это усреднённая вели­чина за какой-то промежуток времени Можно рассмотреть ра­боту любого генератора любого вида энергии и при детальном анализе окажется, что его мощность не является постоянной, а изменяется во времени в зависимости от внешних условий. Печь, как генератор тепловой энергии, не является исключени­ем. а потому её паспортная тепловая мощность тоже величина усредненная.

Д ія примера рассмотрим характер отдачи модности во вре­мени двух разтых генераторов - электрического и обь»юй бы­товой печи, которая, как я уже говорил, по своей сути является генератором тепловой энергии. Допустим, что у обоих этих ге­нераторов паспортная мощность одинакова и равняется, ска­жем, 2 кВт. Суд я по различным описаниям, такую тепловую мощ­ность отдаёт сложенная из кирпича отопительная печь ОПТ 1, имеющая размеры в плане 51 х77 см и высоту 215 см.

Электриюасий генератор разо­вьет свою паспортную мощность за сравнительно короткий промежу­ток времени, исчисляемый в одних случаях долями секунды, вдрутук - минутами, а затем будет стабильно работать в положенном ему режи­ме сколь угодно долго. На графи­ке (рис. 1) такой pexv. v мы вправе изобразил) прямой линией, парал­лельной оси времени.

У печи характер изменения мощ­ности во времени совсем другой. Розжиг, то есть пуск печи занимает
гораздо большее время, чем пуск генератора. Затем, после то­го. как дрова разгорятся, мощность печи вырастает в Ю-20 раз выше паспортной, а когда дрова частшно прогорят, резко сни­жается и достигает минимума к началу следующего розжига.

Характер изменения мощности можно изобразить некоей кривой, которая, строго говоря, дажеу одной и той же печи при каждой растопке будет различной. Если печь растоплена, дро­ва горят, то тепло вырабатывается и поступает в дом. А как же быть с мощностью? Да очень просто. Вот дрова прогорят, нагре­ют стенки печи и печь, постепенно остывая, отдаст тепло возду­ху помещения. А потом мы подсчитаем, сколько всего тепла она -отдала - в помещение и разделим эту величину на промежуток времени между двумя топками. Если печь топится два раза в сутки, отданное» количество тепла надо разделить на 12 часов, eow опии раз в сутки-на 24 часа. Так мы получим искомую ве­личину ее тепловой мощности.

На первый взгляд все очень просто, но вместе с тем весьма расплывчато. Ведь от того, какими дровами топить - осиновы­ми или дубовыми, какой величины сделать закладку, сколько раз подбрасывать дрова в течение одной топки - суммарное коли­чество выделившейся тепловой энергии будет различным, а, следовательно, и средний показатель мощности будет разным.

Раньше, теперь уже можно сказать - в стародавние времена, порядок определения паспортной мощности типовых печей ре­гламентировался стандартом, но и он предусматривал опреде­ление усреднённой величины этого показателя.

Во всех случаях, когда речь заходит об определении мощ­ности какого-либо устройства, одновременно возникает и другой вопрос: а каков коэффициент полезного действия (кпд) у этого устройства? Не вдаваясь в подробности расчё­тов. приведу сравнительные данные о величине кдддля неко­торых устройств (табл. /).

Из таблицы вдао, что по уровню полезного д ействия обычная бытовая печь облад ает несомненным преимуществом по сраане нию не только с давным-давно забытым паровозом. И понятно, почему в печи нет каких-либо механ^несхих устройств, да и сама энергия претерпевает лишь од ин тил превращения-из химиче­ской в тепловую, грнем, последняя и является конечным полез­ным для нас продуктом. Отсюда и сравнительно высокий кпд

А теперь попробуем оценить, а сколько же дрое надо сжечь, чтобы получить среднюю за 12 часов мощность печи, равную 2 кВт. Зададимся исходными данными. Nop = 2 кВт, период времени т = 12 час, коэффициент полезного действия примем равным ii=0,7.

Теплотворная способность дров в разных источниках оценивается по-разному - от 2300 до 4200 ккал/кг. ГОСТ 9817-95 рекомендует для тепловых расчётов принимать этот показатель равным 2400 ккал/кг. Последуем и мы этой рекомендации без комментариев. Итак, за 12 чаоов наша печь выработает тепловой энергии: Е=ІМ^-т=2 кВт 12 ч = 24 кВт ч,

Переведём эту величину в другое единицы измерения - сна- ■ала в джоут, (зная, что 1 Вт = 1 Дж/с): Е=24 кВтч=24 кДж/с -3600 с = 86 400 кДж. а затем в килокалории (учитывая, что 1 ккал -4,2 кДж): Е= 86400кДж:4,2 = 20571ккал. Чтобы определить, сколько же нужно дров для выработки та­кого колі*»ества тепловой энергии, лолуюнную величину разде­лим на теплотворную способность наших дров (д=2400 ккал/кг) и учтем принятый кпд (ц=0,7): m = Е/дп = 20 571 «ал: (2400юал/кг 0,7)= 12,3 кг. Расход дров, конечно, получился довольно большим для такой печи. А «виной» тому - наши дрова с низкой теплотворной спо­собностью, а также относительно низкий принятый наш кпд С дровами как будто вое понятно - если использовать не влаж­ные осиновые, а сухие дубовые, то их необходимое количество уменьшится почти aosoe. Уменьшатся ли при этом расходы на захупку дров - это будет зависеть от местных условий

А теперь попробуем разобраться с ешё одним интересным вопросом: а какую же максимальную тепловую мощность может развить обыкновенная бытовая отопительная печь?

Одна закладка дров обычно выгорает в топливнике примерно за одда час. Масса закладки нам известна -12,3 кг. В этом слу­чае общее колтество тепловой энергии, которое выделится в топливнике, будет равно: Ьг m-g = 12.3 кг-2400 ккал/кг =29 520 «ал, что соответствует мощности: N= Е,:т= 29 520 ккал/іч=29520 ккадтЧ Мощ ность, которую развивает бытовая печь и выраженную в юсал/ч, можно легко пересчитать в кВт (N, r) или выразить в ло - шааиньк силах (Nlt):

34,2 кВт, N, c -46л. с. Таким образом, получается, что мощность, развивае­мая нашей далеко не самой большой бытовой печью ОТП-1, вполне сопоставима с мощностью двигателя любой совре­менной малолитражки. А что тогда говорить о печах боль­ших размеров? Выходит, Емеля, лёжа на своей русской печи, действительно мог бы съездить в гости к царю. По крайней мере, мощности для этого хватило бы. Но это, разумеет­ся, шутка. И все приведенные выше рассуждения и расчё­ты нам были нужны не для того, чтобы доказать правдивость русской сказки, а для правильного понимания особенностей работы печи как отопительного прибора. Так какие же выво­ды можно сделать из всего сказанного? А выводов два, и оба они крайне важны.

Во-первых, несмотря на обыденность процесса эксплуата­ции печи, мы имеем дело с очень мощным источником тепловой энергии, следовательно, и отношение к этому внешне просто-
му устройству должно быть подобающим. Это значит, что халат­ность или просто невнимательность при топке любой печи явно не уместны. Постовою нужно следить не толы® за состоянием главного элемента печи - топливника, но и за всеми прочими ее деталями: дверками, задвижками, дымоходами, в том числе иза трубой.

Во-вторых, бытовая отопительная петь является устройством периодического действия и выделяет энергию очень неравно­мерно во времени. Об этом наглядно свидетельствует и график нарис. I, и наши нехитрые, но основанные те реальном практи­ческом опыте, рассуждения. Паспортная мощность печи - это не какая-то фиксированная эксплуатационная мощность, как у автомобиля, а усредненная величина, понимать которую сле­дует так: если бы печь была равномерно нагружена в промежут­ке времени «от топот до топки-, она бы развивала эту среднюю мощность. Тем не менее, руководствоваться этой величиной не толы® можно, но и необходимо, чтобы избежать грубейших ошибок при строительстве.

Несколько слов надо сказать и о кпд печи Зависит он от очень многих факторов, даже от состояния погоды. Но я хочу остано­виться толы® на двух самых главных.

Первый фактор - конструктивный. Печь должна быть по­строена так, чтобы все ее размеры и составные элементы - зольник, колосник, топочная и поддувальная дверцы, протя­жённость и живое сечение дымохода, сечение и высота трубы находились в правильном и гармоничном со­отношении друг с другом. Поэтому идеаль­но работающая печь - это всегда сочетание опыта, мастерства и точного расчёта.

Кроме того, на кпд печи существен*» влия­ние оказывает толи*»та ее стенок и материал, из которого они сделаны Толстые стежи печи, об­ладающие больиюй теплоёмкостью и малой те- плопроводюстью, в эенитслытсй мере играют роль изолятора. Вспомжте, как «укутывают» тру­бы теплотрассы. Чем выие эффективность изо­ляции, тем меньше тепла «выходит* наружу, тем больше сохраня­ется его віутри трубы. А нам надо совсем наоборот. Отсюда вывод что чем тоньше, а вернее, чем выше теплопроводность стенок, тем выие «лд печи. С этих позиций приходится придать, что у метал - л»мескі« печей легче добиться более высокого знления ю\д

Второй фактор - эксплуатационный, И начнем мы его анализ с дров. Чем больше влаги содержится в топливе, тем больше по­требуется израсходовать тепла на ее испарение и израсходо­вать совершетлю непродуктивно. Этожеотносмтсяикхолодиым дровам, толы® что принесённым с мороза - они обязательно отберут часть тепла д ля своего под огрева.

Сдругой стороны, абсолютно сухие доова горят очень быстро и при этом значительная часть тепла «улетает - в трубу. Не слу­чайно раньше в деревнях опытные хозяйки посте того, как печь хорошо разгорится и прогреется, пересушенные поленья перед закладкой в печь окунали в ведро с водой.

Коэффициент избытка воздуха - фактор скорее эксплуата­ционный, чем конструктивный. Чем ближе количество возду-

Ха к стехиометртесхому, то есть к тому, ко­торое минимально необходимо для полного сгорания топлива, тем выше кпд К оожале - нию, добиться в реальных условиях стехио - метрического горения невозможно. Реаль­ный коэффициент избытка воздуха в печах в несколы® раз, а в каминах - в 20. 30 раз больше.

Слишком большое количество воздуха сни­жает температуру горения, температуру ды­мовых газов, вызывает неполное сгорание топлива и выносит в атмосферу несгоревшие его частички в виде красиво разле­тающегося фейерверка искр, хорошо видимых тёмной зимней ночью. При избытке воздуха лечь «гудит-, это нравится некото­рым хозяевам, не подозревающим, что так - с «гулом» - вы­летают в трубу их деньги.

Недостаток воздуха также нежелателен, поскольку он при­водит к химическому недожогу топлива, снижению темпе­ратуры горения и выбросу в дымоход несгоревших частичек углерода и горючих газов, образующихся в результате пиро­лиза древесины. Частички углерода оседают на внутренней поверхности в виде сажи.

Опыт эксплуатации печей подсказывает, что потребность в воздухе в течение всего периода горения не остаётся оди­наковым. Во время розжига воздуха требуется в избытке для создания скоростного напора в зоне начавшегося горения, однако не столь большого, чтобы не охладить зону горения и не задуть пламя. В это время хозяйки обычно держат под­
дувальную дверцу открытой меньше чем на четверть. После того, как пламя охватит все поленья, следует понаблюдать, как идёт процесс горения при уменьшении или увеличении подачи воздуха и подобрать оптимальное положение двер­ки. При недостатке воздуха пламя тускнеет, дыма становится больше, горение ослабевает и может совсем прекратиться и перейти в режим тления. Что бывает при избытке возду­ха, уже известно - пламя становится ярко-жёлтым и горение сопровождается отчётливо слышимым гулом.

По окончании горения важно своевременно захрьгть задвижку, что непременно отразится на повышении кпд Слишком раннее закрытие опасно из-за проникновения угарного газа в помеще­ние, а позднее приводит к выбросу накопленного пе*шо тепла в атмосферу, быстрому остыванию печи и заметному снижению температуры воздуха в помещении.

В заключение надо сказать несколько слое о терминах, с ко­торыми приходится сталкиваться в реальной жизни. В специ­альной литературе для характеристики свойства агрегата про­изводить тепловую энергию используются разные термины, такие, например, как: мощность, теплоотдача, теплопродук - тивностьидр.

В паспортах и технически* описаниях зарубежных печей и кот­лов используется только термин «мощность», а в качестве еди­ницы измерения - кВт. В отечественной литературе - на рав­ных используются термины и «мощность», и «теплоотдача»- Для последней чаще всего применяют единицу измерения-ккал/ч, которая, в общем-то, является единицей мощности. Напомню простой перевод одних единиц в другие:

I юсал/ч = 1,16 Вт и наоборот 1 Вт=0,862 ясалД

Для кирпичных бытовых печей далеко не всегда удаётся най­ти такие теплотехнические характеристики, кас «мощность» или теплоотдача». Поэтому очень часто их приходится оценивать приближенным («лрвкту«есхим») методом, основанным на уче­те усредненной допустимой температуры и удельной теплоот­дачи поверхности так называемого зеркала печі. Для различ­ной период ичности топки печи этот параметр буд ет естественно иметь разные значения. Так. при одной топке в сутки рекомен­дуется приниматьудельную теплоотдачу равной 280. ..360 8т/м!. при двух - 560...600 Вт/м*. Причём и эти данные в разных ис­точниках отличаются друг от друга, что, в общем-то, для нас уже неудивительно.

Литература

1. Г. Н. Алексеев. Общая теплотехника. М., Высшая школа, 1980.

2. Л. Д. Богуславский, B. C. Мамина. Санитарио - технические устройства зданий. М., Высшая школа, 1980.

3. О. В. Катаев. Секреты печного дела. ООО «Аве - онт», 2007.

4. Л. В. Лещинская, А. А. Малышев. Отопление заго­родного дома. ООО «Адолант», 2005.

5. Н. Б. Либерман, М. Т, Нянкоескэя. Справочник по проектированию котельных установок систем цен­трализованного теплоснабжения (общие вопро­сы проектирования и основное оборудование). М., Энергия. 1979.

6. Ю. П. Соснин, Е. Н. Бухаркин. Бытовые печи, ка­мины, бани, водонагреватели. Энциклопедия. М., ООО «Издательство Новая Волна», 2001.

7. Ю. М. Хошев. Дачные бани и печи. Принципы кон­струирования. М., «Книга и », 2003.

Летом 2009 года довелось мне строить печ> в одном из данных поселков їв юге Подмосковья Ках часто бывает а таких случаях, понаблюдать за работой пёчникастали наведываться соседскому просто любопытно, у кого - деловые вопросы, а кто-то - с пред­ложениями Один из соседей, пенно, спросил: Можно ли сделать такую кирпичную дровім>ю печь, которая, будучи хорошо про­топленной в выходов дни зимой, могла бы поддерживать - жи - лой дух* в доме до очередного приезда в следующие выходные? Я тогда не смог дать вразумительного ответа. Сказал только, что такой агрегат должен быть гораздо массивнее обычной печи, а значит-более материалоемким и более дорогим в исполнен».

И только спустя без малого два года у меня появилась возмож­ность вернуться к этому вопросу. Надеюсь, что мои соображе­ния на этот счет заинтересуют как потенциальных заказчиков, так и моих коллег-печников, которых я приглашаю сообща обсу­дить эту проблему

Сформулирую задачу таким образом: существует ли принци­пиальная возможность постройки кирпичной печи повышенной теплоемкости, способной сохранить температуру внутри дома в зимний период на комфортном уровне (18.. ДОС), если прота­пливаться она будет только в выходные дни1 Нужно сказать, что проблема эта не надуманная и является реальной для многих, кто пользуется своей дачей не только летом, но и зимой. При-

Езжать в субботу в заледеневший дом, а потом еще полдня, пока температура не под нимется до приемлемой величины, ходить в верхней одежде - какое же тут удовольствие? А когда в доме, наконец, станет по настоящему тепло и можно наслаждаться жизнью - уже пора уезжать домой Опять - не слава богу! Но N1 " 0М С Я к поставленной задаче

Поскольку универсальный ответ, приемлемый для домов лю­бого типа, невозможен, ограни-ммся частным случаем Возь­мем бревенчатый сруб с высотой помещений первого этажа 2,65 м и площадью отапливаемых помещений, равной пример­но 40 и1 (См рисунок)

Для начала определим теплопотери через ограждающие кон­струкции первого этажа этого дома в час. Для этого воспользу­емся простейшей формулой, приводимой многими авторами печной - литературы (см., например. . P = 21V, me

Р - удельные теплопотери, кхал/ч; V - внутренний объем помещения. м!; 21 - эмпирически выведенный коэффициент, соответствую­щий количеству тепловой энергии в килокалориях, теряемой од­ним кубометром воздуха с температурой + 18"-С в зимних усло­виях через ограждающие поверхности. (В скобках отмечу, что коэффициент этот был выведен задолго до принятия новых, бо­лее жёстких требований к теплозащите зданий и сегодня может быть уменьшен.) Для нашего дома уделяя* теплопотери будут составлять Р=21 <2,65 (14,6+26,2) = 2270 «ал/ч Вслучаепостояжогопромивагмявдомеипротопкепечи 1-2 раза всутки для компенсации таких теплопотерь была бы доста­точна печь размерами в плане 4x2,5 киргьма и высотой в 30 ря­дов. Конструкда* таких печей существует множество, ик можно найти практически в побом пособии для печ»»«ов. На них. не счи­тая трубы, требуется приблизительно 400-500 штук кирпича.

Но нам нужна тая печь, поскольку топиться она будет всего два дня в неделю. И мы продолжим свои рассуждения

Определим общее количество тепла 0^. которое должна нако­тить печь, чтобы его хватило на воо неделю или, что тоже самое - сколько тепла потеряет наш дам в течение недели. Получим: О*. = Р-24 ■ 7 = 2270-24 - 7 = 381360 ккал Если принять теплотворную способность дров Ні = 500 ккал/кг, а кдд печи S = 0,8. то для получежм такого количества тепла необходимо будет сжечь количество дров М равное:

М = 0^,"q^S = 381360 3500 0,8 = 136 кг

Причем, по нашим условиям эти дрова должны быть израсхо­дованы в течение двух суток.

Допустим, что будущая печь будет иметь топливник, в кото­ром можно сжечь 20 кг дров в течение одного часа. Такой спо­собностью обладают многое существующие крупногабаритные печи, например, разновидности русских печей, а также печи

ПТО-5300, ПТО-6000 (см. стр. 437-439 8 (2)), и некоторые дру­гие. О каминах и говорить нечего - некоторые из них способны проглотить» дров гораздо больше.

Наша же будущая печь с таким топливкком должна будет проработать всего 7 часов в выходные дни. то есть - по 3,5 часа в сутки. Такой режим практически не отличается от режима экс­плуатации обычных бытовых печей, что говорит о том. что печь, которая бы нас устроила, имеет шансы на существование

Теперь посмотрим. какой должна быть масса нашей печи? Сна­чала определим, сколько тепла в среднем должен запасти каж­дый кирпич массива печі, чтобы его хватило на целую недело

Выделим два образцовых кирпича: №1. как наиболее нагре­тый кирпич, расположен^ в стенке топливника, и №2 - как наименее нагретый, расположенный на границе между послед­ним д ымовым каналом печи и трубой. Подсчитаем, сколько теп­ла может накопить кирпич №1, если температура его наружной поверхности Т^ = 9CFC, а температура внутренней поверхности Т„ = 70&С. Попутно отметим, что Т„ может быть и выше приня­того нами значения, что скажется на увеличении накопленного тепла кирпичом КР1. Массу одного кирпича М, примем равной 3,5кг. Теплоемкость кирпича возьмем равной С =0,21 ккал."кг"С. что также является несколько заниженной величиной Количество тепла, накопленного кирпичом Н> 1 равно: а. = M. C.(T„, - Т^,)= 3,5-0,21 -(700- 90) = 448 ккал Для кирпича №2 примем Т^ = МО"С и Т^ = 40С. Отсюда определяем тепло, накопленное кирпичом №2: Ой= М, хС*(Тв2-Т-3) = 3,5x0,21 х(140 - 40)= 73,5 ккал Усредняя полученные величины, мы определяем количество тепла, накопленное любым кирпичом в печи Обозначим эту ве­личину 0<.

О, = (а, + СУ 2 = (448 + 73,5)/2 = 260,7 ккал

Исходя из этого, можно определить, сколько кирпичей N должно пойти на строительство нашей печи повышенной тепло­емкости:

N = Q«i О» = 381360,260,7 = 1463 шт

Такое количество кирпичей может быть уложено в печь, имею­щую размеры в плане »е более 1,5х1.5мпривысотев2,Зм. Та­кими размерами и такой массой обладают, например, русские печи и конструкции, совмещенные с камином или лежанкой То есть и с этой стороны мы не видим непреодолимых труд ностей для создания нашей печи.

Итак, принцишальную возможность создания теплоёшюй пе­чи С недельным ЦИКЛОМ ТОПКИ ДЛЯ выбранного нами дома МОЖ­НО считать докззахой. Детальная проработка этой проблемы, а также применение более теплоемких материалов, например, талькохлорита даст возможность существенно снизить как мас­су, так и габариты такой печи. Не исхлочено и использование жидких теплоносителей - веды и антифриза в разных пропор­ция* - во внутреннем контуре.

Кроме того, дополнительная теплоизоляция самого дома мо­жет дать существе»*» снижете теллопотерь (СЦЛ что умел - шит расход кирпича (N). Теплоемкость стен, пола и потолка также работает на поддержание виутрежей температуры-ее учет по­зволит уменьшить габариты печи. Нужно таило плеть в виду, что ограждающие конструкц ии будут работать на нашу задачу, только если теплоизоляция будет установлена с наружной стороны.

Применение ставен на окнах снаружи и плотных штор внутри может значительно снизить утечку лучистой составляющей те­пловой энергии, ведь у нас на первом этаже 5 окон общей пло­щадью почти 7 м!. через которые - утекает - 700-800 ккал/ч!

Что касается финансовой стороны вопроса, та когда будет конкретная лечь, тогда можно будет и опред елить ее стоимость. Но нет никакого сомнения в том, что при стойкой тенденции ро­ста цен на электроэнергию (а ед инственной альтернативой на­шей печке могут стать наверно только электронагреватели) печь, построенная из примерно 1500 кирпичей, окупится в течение 3-5 зимних сезонов. Простейший расчёт доказывает справед­ливость такого сукдетя.

Для компенсации теллопотерь в 2270 ккал/ч (Р) необходи­мо. чтобы в доме постоянно работали нагреватели мощностью 2.6 квт (і кВт-ч = 860 ккал). Для Москвы и Московской обла­сти нормируемый отопительный сезон равен 214 суткам, что составляет 5136 ч. Округлим эту величину для простоты вычис­лений до 5000 ч. За это время будет израсходовано 2.6x5000 = 13000 кВт-ч электроэнергии.

Можно ожидать, что 1 кВт-ч электроэнергии в течение бли­жайших 3-5 лет будет стоить не менее 3 руб. ЗнсНит за овин ото­пительный сезон хозяин нашего дома заплатит 39 тыс. руб. А те- плоемкая печь, в зависимости от стоимости работы, обойдется ему в 100-200 тыс. руб. Плюс - стоимость дров. Вот приблизи­тельно такой расчёт. В заключение повторюсь, что относится он лишь для того дома, который мы взяли в качестве примера Для другого жилища потребуется и другая печь. Какая именно - это может показать только расчёт по конкретной построже