Как спроектировать очаг

Чтобы разработать какой-либо очаг необходимо знать следующее:

• устройство очагов;
• все существующие системы дымооборотов;
• динамику движения дымовых газов;
• основы теплотехники — теплопроводность, тепло-аккумуляцию, теплопередачу, теплопотери и др.;
• пропорциональную зависимость теплопотерь помещения и теплоотдающую способность очага;
• зависимость объема помещения и теплоотдаю-щей площади очага;
• теплофизические свойства материалов;
• иметь личный практический и теоретический опыт строительства очагов - не менее 50-ти собственноручно построенных - разных конструкций и назначения.

В изданиях представлено много хороших конструкций очагов, хотя и эти конструкции необходимо дорабатывать практически. Любая научно-техническая информация устаревает с течением времени, а научно-технический прогресс не стоит на месте, развивается и совершенствуется, и печное мастерство и технология производства печных работ не стоят на месте. Если 50-60 лет назад рекомендовалось кладку печей выполнять руками, даже не пользуясь мастерком, расстилать раствор ладонями, то сейчас это будет делать невежа или совсем неаккуратный мастер, к тому же, не следящий за своим здоровьем. Настоящие профессионалы не раскалывают кирпич кирочкой, а выполняют этот прием при помощи электроинструмента - болгарки или камнерезного станка.

Совершенствуются и системы дымооборотов, значительно увеличивающие КПД очагов.

Промышленностью выпускается множество готовых очагов, которые можно купить и установить в доме.

Повышаются и эстетические требования к очагам. Около 20 лет назад печь была нужна в основном для отопления дома и имела практическое назначение. Печи штукатурили, белили, и это устраивало большую часть населения.

Современный очаг должен служить больший срок, быть экономичным и удобным в эксплуатации, к нему предъявляются повышенные противопожарные требования.

В настоящее время разработано достаточно много новых видов материалов, даже такого распространенного материала как кирпич. В Челябинске на кирпичном заводе "Кемма" разработан кирпич, имеющий стекловидную лицевую поверхность, таким кирпичом выполняется кладка и облицовка очагов. Разработаны различные цветовые гаммы. Самые распространенные цвета: коричневый (шоколад), белый (молочный), желтый, синий (разные оттенки), зеленый, золотистый, перламутри другие цвета и оттенки. Также разные виды поверхности кирпича - рельефная под "дикий камень", фигурная (фасонная). При использовании для кладки печей этот кирпич заменяет дорогостоящую изразцовую отделку и является цо сути кирпичом-изразцом.

Материал, применяемый для нанесения на кирпич, прошел все испытания на прочность и эколо-гичность. Он скрепляется с поверхностью кирпича при обжиге в тоннельной печи при температуре 1050 °С.

Среди множества проектов, представленных в литературе, большая часть рассчитана только теоретически и не доработана на практике, а также представлена с устаревшими конструкциями дымооборотов. У таких проектов повторяются теоретические и практические ошибки: не соблюдается перевязка швов кладки в полкирпича. Зачастую кирпич перевязывается в три четверти и даже в четверть кирпича, что ухудшает не только внешний облик очагов, но и их противопожарную безопасность; нарушается правило кладки внешнего (наружного) периметра очага и его внутренней кладки. Они не должны между собой перевязываться, так как имеют разную степень нагрева и коэффициент теплового линейного расширения, что приводит к растрескиванию (разрушению) кладки; также неприемлемы для перевязки внутренних частей очага материалы из стали (уголки, пластины), которые при нагревании коробятся и разрушают кладку очага; используется множество печных приборов, неприемлемых для соблюдения технологии печной кладки. Так называемые водогрейные коробки, бачки, стальные духовки значительно ухудшают противопожарную безопасность очагов, нарушается перевязка швов кладки и в результате коробления и быстрого прогорания этих приборов нарушается герметичность очага, и в итоге - попадание угарного газа в помещение. Значительно ухудшается качество работы очага — снижается тяга, подсос холодного воздуха в дымовые каналы.

Из-за несовершенных конструкций дымооборотов — неравномерный разогрев очага. Одна часть очага сильно разогревается, а другая значительно медленнее, что приводит к растрескиванию кладки очага. Также не соблюдается площадь сечений всех дымовых каналов, перевалов, подверток, дымовой трубы. В конструкциях печей множество задвижек, которые затрудняют эксплуатацию печи. Печь должна быть проста в кладке и удобна в эксплуатации. Если конструкцией печи предусмотрена саморегуляция тяги, если сделаны так называемые подсосные каналы (инжекционные), то тогда не нужны дополнительные задвижки, так как с этим устройством при растопке печи дымовые газы идут по наикратчайшему пути через подсосные каналы в трубу, минуя дымовые каналы. Таким образом, печь исправно работает, дымовые газы не попадают в помещение. Проще говоря — печь не дымит при растопке.

При проектировании очага необходимо рассчитать теплоотдающую поверхность печи и объем обогреваемого помещения. Топливник надо проектировать в зависимости от вида топлива. Если печь топится дровами, необходимо учитывать их длину, ведь в разных местностях заготавливаются дрова разной длины — от 30 до 70 см, а иногда и до 1 м, так называемые "ленивые" дрова. Исходя из этих особенностей, необходимо проектировать длину топливника.

При проектировании отопительно-варочных печей необходимо учитывать высоту кухонной плиты в зависимости от роста тех, кто будет ею пользоваться. Особенно следует обратить внимание на зону обслуживания печи, чтобы можно было удобно эксплуатировать очаг, должно быть предусмотрено место для кратковременного хранения топлива. Также, по возможности, не ставить рядом с топкой деревянные конструкции, при необходимости — предусматривать их защиту негорючими материалами.

При проектировании дымовой трубы необходимо правильно рассчитать ее расположение, чтобы по окончании строительства печи труба не упиралась в междуэтажные несущие балки перекрытия и стропила, и расстояние между ними было не менее 90 см.

При проектировании дымоходов необходимо учитывать, какие отопительные устройства будут к ним подключены и какой мощности, возможность монтажа внутри них металлических или керамических труб с теплоизоляцией. Так как кирпичная кладка, выполненная при строительстве дома каменщиками может быть сделана непрофессионально. Не соблюдена герметичность кладки, применен неполнотелый кирпич, внутренние поверхности дымохода неровные, имеют выступы раствора из швов, а также возможен перегрев капитальной стены из-за длительного пользования очагом еще во время строительных работ. Стены могут растрескаться, отвалятся материалы, которыми отделана стена. Если это горючие материалы, это может привести к возгоранию и пожару.

Проектирование банных печей

Проектирование банных печей и бань — особенно ответственный этап, ведь любая баня — источник повышенной пожарной опасности. В 95% случаев пожары в банях случаются из-за неправильно установленных печей, несоблюдения элементарных правил противопожарной безопасности. Особенное внимание необходимо обращать на проектирование металлических банных печей. Сама печь отделена от сгораемых перегородок. Дымоход должен быть отдельным, имеющим общее основание (фундамент) с печью. Категорически запрещается на металлическую банную печь ставить трубу, даже облегченную металлическую, так как труба может нагреваться докрасна, что бывает в несовершенных конструкциях печей, а от раскаленной трубы могут загореться деревянные стены, даже находящиеся на расстоянии до 1 м, — идет тепловое (инфракрасное) излучение и сильно высушивает древесину.

При температуре свыше 120 °С дерево самовоспламеняется. Печь в парилке должна быть защищена экранами, желательно кирпичными. Пол рядом с печью на расстоянии до 380 мм делают из негорючих материалов — кирпича или бетона. Уделяют внимание противопожарной разделке в междуэтажном или чердачном перекрытии.

При проектировании кирпичных печей обращают внимание на конструкцию самой печи и тепло потери помещений бани. Если баня выполнена в летнем варианте, возможны большие теплопотери, и любая конструкция печи не сможет создать в ней достаточно высокую температуру (до 100° С). Любые конструкции кирпичных банных печей очень редко создают температуру выше 80° С. Необходима очень мощная печь и сравнительно малое помещение, а сейчас бани строят в загородных домах с размахом, с общей площадью свыше 60'м2. В банях таких размеров и большая кирпичная печь не создаст высокую температуру.

Существующие конструкции банных печей, топящиеся "по-черному" или "по серому", редко кого из городских жителей сейчас устраивают. "По серому" — это когда камни в каменке нагреваются при прямом контакте с огнем и дымовыми газами. В помещение попадает серая пыль — зола, которая загрязняет стены, скамейки, полки, а их сейчас строят из качественных и дорогих материалов. Хотя у таких конструкций печей множество преимуществ — лучше качество пара, в бане совсем другой микроклимат — не выжигается кислород, очень высокая теплоемкость, низкая влажность, печь длительное время отдает тепло в помещение уже после пользования баней, что дает возможность просушивания бани. Баня с металлической печью сразу же остывает после ее использования. Деревянные конструкции не просушиваются и быстрее гниют. В бане постоянно присутствуют неприятные запахи сырости и гнили. Лучший вариант — это когда устанавливается автономное водяное отопление, которое может поддерживать длительное время тепло для просушивания бани.

Как самостоятельно спроектировать кирпичную печь, камин или уличный очаг?

Для этого необходимо изготовить уменьшенные модели кирпичей из дерева следующих размеров и количества: длина 60 мм, ширина 30 мм, толщина 15 мм в количестве 1000 шт. Эти размеры равноценны полномерному кирпичу. Поперечные половинки кирпича — 30x30x15 мм — 300 шт.; трехчетверки — 30x45x15 мм — 150 шт.; четвертинки — 30x15x15 мм — 150 шт.; продольные половинки — 60x15x15 мм.

Имея модели таких кирпичей, даже начинающий печник сможет сконструировать свои первоначально несложные конструкции очагов, зная при этом их устройство, системы дымооборотов, динамику движения дымовых газов, основы теплотехники, физические и теплотехнические свойства материалов.

Сначала вы должны определить правильность чертежей, так как зачастую из книги в книгу повторяются одни и те же ошибки. Проверить теоретически направление дымовых газов, сечение дымовых каналов, подверток, перевалов, перевязку швов кладки в полкирпича. Сделать определенные выводы и попробовать усовершенствовать уже имеющиеся конструкции. Если на моделях кирпича у вас теоретически получается, тогда можно попытаться сложить кирпичную печь, учитывая еще и характеристики того помещения, в котором будет находиться эта печь.

Проектирование каминов

При проектировании каминов — большое раздолье для фантазии проектировщика-дизайнера и самого мастера-каменщика. Можно разработать множество вариантов конструкции каминов и их художественного оформления. Самое главное — создать гармонию между помещением и камином. Главным фактором является формирование интерьера, камин должен соответствовать пропорциям помещения, применяемым материалам для отделки.

Изучив все особенности помещения, в котором предстоит построить камин, можно приступить к проектированию камина. Первым делом необходимо рассчитать технологическую часть камина — топливник, дымосборник и дымоход.

Размеры топливника можно рассчитать по таблице, в зависимости от размеров помещения. В первую очередь рассчитывается проем топки. Проем топки — это теоретическая граница между топкой и помещением.

Пропорции между площадью проема топки и площадью отапливаемого помещения:

• при топке, открытой с одной стороны — 1 : 60 — 1:70;
• при топке, открытой с двух сторон — 1: 50 — 1: 60;
• при топке, открытой с трех сторон — 1:40 — 1: 50;
• при топке, открытой со всех сторон — 1:30 — 1:40.

Пропорции размеров топки максимальной ширины и максимальной высоты следующие:

• при топке, открытой с одной стороны — 1: 0,75;
• при топке, открытой с двух сторон — 1: 0,70;
• при топке, открытой с трех сторон — 1: 0,65;
• при топке, открытой со всех сторон — 1: 0,55 — 0,60.

Учитывается максимальная площадь дымосборника и расстояние между дымосборником и подом топки.

Далее, необходимо рассчитать размеры самой топки. Минимальная глубина топочной части без учета наружной кладки должна быть 360 мм, максимальная — 600 мм. В исключительных случаях допускается глубина до 800 мм. Наклон задней стенки топливника должен быть не более 20°.

Минимальные объемы топки камина:

• у топки, открытой с одной стороны, с наклонной задней стенкой — 0,05 м3, с вертикальной стенкой — 0,06 м3;
• у топки, открытой с двух сторон, с наклонной стенкой — 0,07 м3;
• у топки, открытой с трех сторон, с вертикальной стенкой — 0,08 м3;
• у топки, открытой со всех сторон — 0,12— 0,14 м3.

Следующий шаг — это расчет дымосборника камина. Размер дымосборника рассчитывается от нижнего горизонтального периметра. Нижний периметр рассчитывается от газового порога (карниза) и верхней горловины. Учитываются только внутренние размеры и сечение. Размеры дымосборников приведены в таблице раздела устройство очагов. Затем проектирование сечения дымохода, зависимость размеров также приведена в таблице.

Далее необходимо учесть на каком фундаменте буден построен камин. Фундамент, либо основание, должен выдерживать большие нагрузки, учитывая значительный вес всего сооружения, включающего сам камин, дымоход, облицовку камина. Если камин ставится на междуэтажные перекрытия — они должны быть рассчитаны на предполагаемую нагрузку. Если же камин подвешивается на стену — вертикальные нагрузки и боковое давление должны приходиться на несущую стену или на вертикальные опоры.

Камин необходимо гидроизолировать от грунтовой влаги или испарений. Он должен иметь свою трубу, отвечающую требованиям действующих строительных норм и противопожарных правил. Место его размещения и сам камин должны соответствовать требованиям пожарной безопасности. Его можно строить только из негорючих материалов. В качестве теплоизоляции применяют следующие материалы: базальтовую и каолиновую вату, вермикулин, асбест. Строго запрещается строить камин на горючих деревянных перекрытиях.

Камин разрешается строить в помещении площадью более 12 м2 (объемом 30 м3), в которых имеется один проем или открывающееся окно. Горючие материалы конструкции вертикальной несущей стены должны быть отделены от стенки камина сплошной стеной с коэффициентом возгорания не ниже 2,5 часов.

Дверные и оконные конструкции, встроенные шкафы, изготовленные их горючих материалов, текстиля, оборудование из искусственных материалов, мебель и ковры не должны находиться в зоне теплового излучения топки камина ближе, чем 1000 мм, а от плоскости стенок камина, не ближе 250 мм.

Внешняя линия негорючих поверхностей, находящихся перед камином, должна находиться от вертикальной проекции внешней плоскости топки не ближе 600 мм, от цоколя камина и по бокам — 400 мм.

Для защиты от вылетающих искр площадка перед камином отделывается металлическим покрытием толщиной не менее 5 мм.

Применять материалы, содержащие известь, в конструкции топки запрещается.

В помещении с камином следует разместить порошковый огнетушитель вместимостью 5 кг. Он должен находиться рядом с камином, в доступном месте, не далее 10 м. Емкость для сбора золы делают из негорючих материалов.

Камин оборудуют поворотной заслонкой — шибером, либо чугунной закаленной задвижкой, легко открывающейся одной рукой и имеющей противоугарные отверстия.

Нельзя устанавливать камин с открытой топкой в помещениях и в участках здания, относящимся к пожароопасным классам А, В, С, и относящимся к III, IV и V классам огнестойкости.

Ящик для топлива (дров) отделяют от топки стенкой с предельным коэффициентом возгорания 4 часа, толщиной не менее 250 мм.

Когда будет полностью рассчитан проект камина с учетом всех теплотехнических, строительных, пожарных норм и правил, необходимо разработать дизайн камина, чтобы он соответствовал помещению, в котором его предполагается поместить.

Для исправной работы камина необходимо рассчитать подачу воздуха, необходимого для горения. Если в помещении, в котором построен камин, герметично закрываются окна и двери, необходимо обеспечить доступ воздуха с улицы через специальный канал в наружной стене дома. Подача воздуха в помещение должна регулироваться поворотной заслонкой, либо обычной металлической задвижкой в зависимости от времени года. Летом приточный канал может быть использован для охлаждения помещения путем естественной циркуляции, либо при помощи вентилятора.

Смотрите также

Как выбрать вагонку?

Читайте также: