Новости

Теплые стенки печей, каминов и печных каминов

15.12.2014

Раньше не было проблем, теплые стенки печей и каминов, которые должны были обогревать дом, выполнялись просто из кафеля. Тепловую мощность рассчитывали, принимая, что 1м² греющей поверхности излучает в среднем около 0,33 кВт-ч. тепла.

Таким образом, типовая кафельная печь с площадью стенок примерно 6 м² и весом около 1 тонны грела с мощностью 2 кВт. При прежних строительных нормах, когда проектная потребность в тепле составляла примерно 80 Вт/м² в сутки, это позволяло отапливать площадь 25 м² при наружной температуре -16 °C.

В современном строительстве, где в типовом энергосберегающем доме потребность в тепле составляет, уже только 40 Вт/м², этого было бы достаточно для отопления 50 м², что при средней температуре зимой около 0 °Cпозволило бы отапливать 80 м².

Самые крупные старые кафельные печи площадью 8 м² и весом около 1,64 тонны обладали тепловой мощностью 2,64 кВт, что позволяло отапливать жилую площадь примерно 33 м² при температуре - 16 °Cи около 55 м² при средней зимней температуре 0 °C.

Такая же печь, поставленная в современном энергосберегающем доме, смогла бы обогревать соответственно 66 м² (при наружной температуре - 16 °C) и 100 м² (при нар. температуре. 0 °C). При этом в печи с площадью теплых стенок 6 м²сжигалось бы около 16 кг дров в сутки, а в печи со стенками 8 м² - 21 кг дров, при одноразовой загрузке топлива.

Оштукатуренные или обмазанные, без кафельной облицовки фрагменты стенок и каминных зонтов выполнялись из обычного кирпича или камня (редко из кирпича шамотного), поэтому их участие в отоплении не принималось во внимание, хотя, они «что-то» там подогревали. В общем-то, строившиеся раньше исключительно открытые топки каминов выполняли большей частью декоративную роль и служили только для создания антуража для приятного времяпровождения у открытого огня. Их отопительная функция интересовала пользователя далеко не в первую очередь и рассматривалась только как вспомогательная при отоплении.

Эта ситуация и укоренившиеся привычки сохранялись непрерывно в течение нескольких прошедших веков – до последнего десятилетия прошлого века, когда на нашем рынке появились т.н. каминные отопительные вкладыши. Их внедрение позволило в несколько раз увеличить отопительную мощность прежнего камина с открытой топкой, и при этом сохранялась его главная функция – обеспечивать возможность любоваться естественным огнем. Большое стекло, высокая отопительная мощность (порядка 16 кВт) - вот основные причины их успеха и повсеместного распространения. Сейчас уже трудно найти новый строительный камин без «вкладыша», т.е. без чугунной или стальной сборной топки.

Это изменение технологии строительства современного камина, в котором прежняя топка, выполнявшаяся из шамотного кирпича, заменяется вкладышем заводского исполнения, не оставило без изменений и технологию выполнения стен каминного массива. Как правило, каминные топки дополняются решетками для выпуска нагретого воздуха, которые стали выполняться двумя способами. Первый способ – каминный массив (т.н. «холодный») выполнялся из изоляционных материалов, а второй - когда «теплый массив» выполнялся из аккумуляционных, продлевающих время обогрева шамотных керамических материалов.

В камине с «холодным массивом» все производимое в топке при сжигании топлива тепло должно было выводиться посредством конвекции таким образом, чтобы стенки массива и его изоляция не перегревались и не подвергались разрушению. Таким образом, при этом способе отопления тепло выводится только через отверстия (решетки), непосредственно встраиваемые в массив или устанавливаемые в других помещениях, куда тепло из массива или металлической рубашки, защищающей вкладыш, подается гравитационным способам по гибким трубам с помощью турбин с механическим вентилятором. При такой технологии стенки массива не выполняют никакой отопительной функции, являясь элементом чисто декоративным. Отопительную функцию (исключая только прямое теплоизлучение через стеклянные дверцы топки) выполняет, главным образом, конвективная система распределения горячего воздуха, интенсивность которого (распределение) зависит от вида используемого вкладыша и теплообменника. Вкладыши с функцией промежуточного нагрева воды (с водяной рубашкой) генерируют обычно меньше тепла.

Хорошо изолированная стенка, выполненная на основе современных безволоконных изоляционных плит, в каминах такого типа позволяет применять очень широкую гамму облицовочных и декоративных материалов для отделки массива, поскольку она не подвергается воздействию высоких температур.

Изолированные «холодные стенки» такого типа каминов являются причиной того, что такой камин греет очень недолго, поскольку время его теплоотдачи зависит непосредственно от времени горения, протекающего в его топке при сжигании топлива. Поэтому короткий, хотя и интенсивный способ его отопления ограничивает его функцию, сводя к функции дополнительного подогрева дома, поскольку попытки использовать его в качестве основной отопительной установки превращаются в довольно утомительную и длительную процедуру.

Если же камин будет выполнен по технологии «тёплой стенки», когда стены кладутся с использованием керамических материалов с хорошими аккумуляционными и отопительными свойствами, время его теплоотдачи может быть существенно увеличено, т.е. больше времени сгорания топлива.

В зависимости от вида применяемых керамических материалов, от их способности к теплоотдаче (теплопроводности), веса и, следовательно, от аккумуляционной способности, а затем и от способности медленной теплоотдачи может быть определена площадь, которая будет отапливаться таким камином. Сегодня мы должны знать, как долго и с какой мощностью будет греть наш камин или печь. Мы знаем, что чем дольше, тем лучше, но известно ли нам, с какой мощностью должен отапливаться дом и, в частности, помещение в котором камин установлен?

Он не станет комфортабельным устройством, если нам не удастся создать в помещениях нужную температуру – нам будет жарко или холодно. Если отопительный вкладыш генерирует в течение часа 10 или 14 кВт тепла, то очень важно знать, а нужно ли для отопления помещения такое тепловыделение в течение часа. В таких случаях обычно оказывается необходимым аккумулирование тепла и распределение его отдачи в течение большего времени, т.е. необходимость уменьшения отопительной мощности до нужного значения.

В приведении тепловой мощности камина в соответствие заданию нам помогают отличающиеся техническими параметрами современные аккумуляционные шамотные материалы, предназначенные для выполнения теплых стенок отопительных массивов каминов, печей и каминных печей.

Весь наш дом в целом и отдельные его отапливаемые помещения имеют определенную потребность в тепле. Им необходимо равномерно доставлять в течение максимально возможного времени (в течение 8 – 12 - 24 часов) определенное количество тепла, измеряемого в кВт-ч.

И нам важна не столько мощность отдельных отопительных элементов (например, вкладышей), сколько отопительная мощность всей установки. Поэтому печник, специалист по кладке печей или каминов перед началом работы должен определить (или рассчитать), сколько тепла потребуется для отопления данного помещения в течение часа/суток.) Он также должен знать, сколько тепла он получит в течение одного цикла сгорания дров от топки, от теплообменника, и сколько он должен его саккумулировать, и каким образом его распределить. Он должен уметь рассчитать, какое количество дров следует загрузить в топку, а также спроектировать/выбрать такую отопительную установку (вкладыш + теплообменник) и такой вид материала (плит) для выполнения стенок массива, чтобы камин не только произвел необходимое количество тепла в определенное (максимально возможное) время, но и отдавал бы его в нужном количестве с определенной интенсивностью.

Поэтому сегодня современный печник обязан правильно рассчитать как отопительную мощность установки, так и размеры греющего массива, выполненного к тому же из такого вида материалов, который будет максимально соответствовать отапливаемому помещению. Складывая современный камин или печь, необходимо определить также тепловую мощность его теплых стенок, рассчитав, сколько кВт будет излучать их поверхность, что, естественно, будет зависеть от вида керамического материала, из которого они будут выполнены. Необходимо знать их аккумуляционную способность – предвидеть, насколько долгим будет их период обогрева, а также какой будет температура греющей поверхности массива камина.

Раньше печник хорошо знал, как долго и с какой мощностью будет греть массив кафельной печи. Он научился этому за много лет работы под руководством своего Мастера, у которого он обычно перенимал эстафетную палочку, применяя такие же материалы - шамотный кирпич, глину или кафель для печей.

А сегодня, когда массив камина выполняется не только из кафеля, который становится уже просто декоративным материалом, современный печник обязан научиться применять разные материалы, выбирать из них наиболее подходящие для кладки эффективно работающих современных каминов. Поэтому уже недостаточно знать только тепловую мощность вкладыша. Нужно учитывать и то, какая мощность будет излучаться через стекло, а какая через спрятанную внутри массива поверхность. Поэтому имеет значение, установит он большое стекло, или малое, одинарное или двойное, и какую мощность (в кВт) будет иметь вкладыш.

Но для получении необходимого комфорта и отопительной мощности массива современной каминной печи становится важным определение размеров массива и вида керамических материалов, из которых она будет сложена, чтобы иметь возможность привести длительность ее теплоотдачи и отопительную мощность в соответствие конкретным потребностям. Отопительная мощность массива, выполненного из кирпича или плит традиционного шамота, будет отличаться от мощности массива из данных плит, изготовленных из современного бетонного шамота. В частности, стены, выполненные из новейшего поколения керамических шамотных бетонов, могут существенно отличаться своими параметрами – теплопроводностью, отопительной мощностью и аккумуляционной способностью.

Сегодня современные шамотные бетоны создают просто неслыханные до настоящего времени отопительные возможности. Они позволяют увеличить отопительную мощность массива от 0,4 до 1,0 кВт/м², а также существенно снизить температуру массива, ограничивая эмиссию до 0,2 кВт/м².

Практически доступные в настоящее время материалы для выполнения теплых и аккумуляционных стенок массива камина перекрывают по величине своих тепловых параметров на несколько десятков процентов (и даже вдвое) значения параметров шамотных материалов, применяемых печниками ранее. Благодаря этому они могут быть приведены в соответствие самым разным тепловым потребностям современных домов.

Мы можем выбирать их в соответствии с потребностями малых помещений и небольших индивидуальных домов, а также выбрать такие, которые позволят выполнить отопительную установку для просторных и высоких гостиных, открытых даже на два этажа. Имеющиеся уже и на нашем рынке сборные крупноразмерные плиты из аккумуляционных шамотных бетонов позволяют изготавливать современные каминные вкладыши, крупные габариты которых вынуждают выдвигать условия и предъявлять конструктивные требования к их применению, в частности при выполнении «теплого массива».

В настоящее время предложение польских производителей такого рода изделий уже практически сравнялась с предложением аналогичных продуктов, ранее импортированных только с «Запада». Благодаря их умеренным «польским» ценам мы можем ожидать наступления хороших времен для развития нашей печной отрасли, которая распространит новые конструкции «долгоиграющих», аккумуляционных и одновременно комфортных в своем управлении каминов и печей. Достижение такого стандарта их конструкции обеспечило бы максимум двух- или трёхкратную загрузку дров в сутки, что позволит использовать их уже как профессиональное оборудование для постоянного отопления наших домов.

Когда я сейчас вспоминаю, как двадцать или даже десять лет назад нам приходилось дробить старые шамотные кирпичи, чтобы из них получать потом материал для изготовления элементов теплых стен камина, и как, применяя только один их сорт, мы должны были постараться решить самые разные отопительные проблемы, то отчетливо вижу, насколько велики изменения, произошедшие в современной печной отрасли.

Широкие возможности, которые дают нам современные аккумуляционные керамические материалы, позволяют нам восстановить лучшие достоинства кафельных каминов и печей, которыми гордились лучшие печники. Сегодняшние печи и камины, выполненные на основе этих самых старых и лучших способов, используемых давними печниками, благодаря новым аккумуляционным материалам существенно повышают их эффективность, а также возможность гибкой адаптации к различным (и новым) потребностям современного домостроения, столь отличающимся от строительных стандартов «старого времени».

Хотелось бы, чтобы технология выполнения «теплых печей и каминов», принесла как можно большему числу их будущих пользователей не только дешевое и качественное тепло, но, прежде всего, тепло, которым они смогут ежедневно и постоянно, комфортно и приятно обогреваться и любоваться прекрасным видом огня.