Самый древний вид отопительных приборов — камин. Прообразом современного камина был обыкновенный костер, разведенный внутри жилья. Такими очагами до сих пор пользуются для обогрева и приготовления пищи на Крайнем Севере и в Средней Азии. Дым от костра уходит через отверстие в крыше чума или юрты. В европейских странах дым из жилища стали выводить, сооружая трубу из пустотелого дерева. Немного позже над очагом стали размещать колпак дымосборника, примерно так, как это делают на современных кухнях, устанавливая над плитой вытяжку. Так и возник камин почти современной конструкции.
В наше время этот вид очага приобретает все большую популярность благодаря исключительной декоративности
Печи на Руси появились в начале 15-го века и топились «по-черному», то есть дым из печи выходил прямо в жилое помещение. Чуть позже для отведения дыма начали строить трубу, которая выходила через крышу наружу, что позволило использовать для отопления не только дрова, но и каменный уголь, создающий большую температуру при сгорании.
Для загородных домов и частного сектора в населенных пунктах, лишенных центральных газовых и тепловых сетей, печи до сих пор остаются основным источником тепла в жилище.
Какие бывают печи и камины?
Все печи в зависимости от их устройства принято классифицировать по 2-м основным параметрам:
- назначение;
- движение газов в каналах дымохода.
По назначению выделяют следующие виды печей:
- отопительные печи предназначены для отопления помещений. Это отражено в их внешнем облике — большая поверхность для максимальной отдачи тепла. Размещают их в доме таким образом, чтобы обогреть сразу несколько смежных комнат;
- отопительно-варочные печи предназначены для выполнения сразу 2-х функций. Это всем известные русские печи, приготовление пищи в которых начинается вместе с протопкой, а заканчивается в процессе теплоотдачи уже погасшего очага;
- кухонные плиты с отопительными щитками — универсальный прибор, позволяющий одновременно обогревать помещение, готовить на плите и во встроенном духовом шкафу. На кухонных плитах часто устанавливают водогрейные бачки для получения горячей воды, а в топливнике помещают трубу, в которой нагревается теплоноситель для местного отопления. Устройство отопительного щитка дает возможность полнее использовать тепловую энергию нагретых газов, проходящих по каналам в щитке и нагревающих большую поверхность, отапливая помещения;
- печи специального назначения выполняют узкие хозяйственные задачи. К ним относятся банные, прачечные, печи-камины, барбекю и т.д.
Движение газов в каналах печи позволяет говорить о печах с параллельными каналами и последовательного соединения, бесканальных и комбинированных приборах отопления.
Камины различаются в зависимости от конструкции. Выделяют английские, старогерманские, эстонские, калориферы и др. виды открытых очагов. Общим принципом устройства всех каминов является их открытый тип и отсутствие каналов в дымоходе, т.е. газы из топливника удаляются напрямую через вертикально расположенную трубу.
Принцип устройства печи
Печь любого типа состоит из топки, теплообменника-дымохода и трубы.
Главная часть печи — топка (топливник). Это камера, специально предназначенная для сжигания топлива и соответствующим образом оборудованная. На дне камеры расположено отверстие, через которое в топливник поступает воздух, необходимый для горения. Для того чтобы топливо не выпадало из отверстия, оно перекрыто колосниковой решеткой. Воздух поступает в топливник через узкие щели между прутьями колосника. Через эти же щели вниз ссыпается зола от сгоревшего топлива.
Для загрузки топлива в камеру в печи устраивают топочную дверцу (на фасаде или сбоку). Топка со всех сторон замыкается стенками и сводом. Установленная сверху топливника чугунная плита в кухонных печах нагревается над огнем, позволяя варить или жарить на сковороде пищу.
Под топкой расположена камера зольника. Она сообщается с внешним по отношению к печи пространством и оборудована дверцей, которая служит для удаления золы, попадающей в камеру. Помимо этого, дверца позволяет регулировать приток воздуха в топку при горении и препятствует выходу тепла из помещения после протапливания печи.
В своде топки имеется еще одно отверстие, которое называется хайло. Это отверстие дает возможность горячим продуктам горения покидать топливник и при движении по каналам дымохода отдавать тепло стенкам отопительного щитка или колпака печи, нагревая их до значительных температур. Горячие стенки печи нагревают воздух в жилом помещении, выполняя основную функцию каждой печи — отопление.
Дымоход представляет собой систему каналов, проложенных внутри кирпичной кладки. Самый простой дымоход состоит из участков прямого тока, обратного и снова прямого, который заканчивается трубой. Для того чтобы повысить КПД печи и увеличить нагреваемую горячими газами площадь, участок обратного тока делают из нескольких параллельных друг другу каналов.
Многооборотные дымоходы отличаются от предыдущего тем, что чередование участков прямого и обратного хода происходит несколько раз (3-5), нагревая стенки более равномерно.
В бесканальном дымоходе дымооборот происходит в камере (колпаке). При этом выходящие из хайла газы поднимаются к своду камеры и опускаются вниз, постепенно охлаждаясь и отдавая тепловую энергию стенкам колпака. Отработавшие газы удаляются через находящееся внизу и сбоку отверстие, которое напрямую выходит в трубу.
Труба предназначена для удаления газообразных продуктов горения топлива (дыма) из печи. По конструкции трубы разделяются на насадные и коренные.
Насадными называются трубы, которые установлены непосредственно на печи. Коренные могут быть расположены внутри стены дома или иметь собственный фундамент, образуя отопительные щитки.
Как работает камин?
Основное отличие устройства камина от печи заключается в том, что огонь горит в открытой с фасада нише (английский камин) или в очаге, который не имеет верхнего свода. Дым в обоих случаях поднимается непосредственно в трубу и удаляется наружу. Отопление помещения осуществляется в основном в процессе горения топлива, потому что стенки камина и дымохода нагреваются незначительно в сравнении с печью. Для повышения КПД камина нередко вокруг стенок топки делают конвекционную камеру, в которой циркулирует воздух из комнаты, нагреваясь при контакте со стенками и выходя снова в помещение.
Сжигание топлива происходит на поду топки или в специальной металлической корзине, которая позволяет топливу гореть равномернее, играя роль колосниковой решетки. В некоторых случаях при строительстве камина выкладывают зольник и в поду делают отверстие для установки колосника обычного типа (как в печи).
/youtu.be/Zt1wwIEZLFA
Улучшить теплоотражающие свойства топки помогают стенки, выложенные так, что в горизонтальном сечении камера имеет форму трапеции. Задняя наклонная стенка отражает тепло в сторону пола комнаты. Для того чтобы увеличить количество отраженного тепла, на наклонную стенку монтируют чугунную плиту.
Для того чтобы тепло из помещения не уходило в трубу, в нее устанавливают задвижку или заслонку.
Эффективность камина зависит от соотношения его размеров и размеров отапливаемого им помещения. Если камин будет слишком мал, он не обогреет помещение, а слишком большой камин будет охлаждать комнату, удаляя через трубу лишнее количество теплого воздуха, на место которого через щели будет поступать холодный воздух с улицы. Идеальными будут такие соотношения:
- площадь портала — 1/50 от площади помещения;
- площадь пода топки — 0,7 площади портала;
- просвет дымохода — 0,1 площади портала.
Что такое тяга?
И печи, и камины способны выполнять свои отопительные функции благодаря наличию такого явления, как тяга. Благодаря ей продукты горения удаляются, а кислород в зону горения поступает без нагнетания воздуха при помощи вентиляторов или насосов.
Сила тяги напрямую зависит от высоты трубы. Происходит это из-за того, что плотность горячего воздуха и вес 1 м³ его гораздо ниже, чем воздуха при комнатной температуре. Разница в давлении в районе дверцы поддувала (зольника) составляет около 0,1 кг, в результате чего и происходит втягивание воздуха из помещения в топку и дальше. Этим же объясняется и то, что иногда при растопке печи происходит опрокидывание газовой струи и дым начинает поступать в комнату: холодный воздух внутри печи имеет такую же плотность, как и воздух в комнате, и тяга отсутствует. Обычно такая неисправность устраняется горящим куском картона или бумаги, помещенным под последним каналом прямого хода, ведущим в трубу. Теплый воздух устремляется вверх, создавая разрежение в каналах дымохода и восстанавливая тягу.
/youtu.be/4FdDqs_iz7Y
В некоторых случаях тяга может быть нарушена в процессе протапливания печи или камина сильным порывом ветра, который опрокидывает газовую струю, приводя к кратковременному выбросу дыма в помещение. Для предотвращения этого нужно соблюдать правила размещения трубы на крыше:
- оголовок находится на 0,5 м выше конька, если расстояние от трубы до него по горизонтали меньше 1,5 м;
- при расстоянии 1,5-3 м оголовок находится на уровне конька;
- при большем расстоянии высота трубы должна быть такой, чтобы угол между прямой, соединяющей верхнюю часть оголовка и конек, и горизонталью, проходящей через верхнюю точку конька, был равен 100.
Для того чтобы устранить опрокидывающее действие ветра, на оголовке трубы можно устанавливать дефлекторы или флюгеры различных конструкций.
/youtu.be/H8trY7nx-10
Нелегкая задача возведения печей и каминов становится выполнимой, если представлять себе принципы работы этих приборов. Определенные навыки в выполнении кладки из кирпича позволят выполнить работу качественно и с наименьшими затратами времени.
