Классические кирпичные печи, благодаря своей функциональности и универсальности, остаются популярными, несмотря на наличие множества современных и более эффективных моделей. Основная причина заключается в их способности "дышать", чего не может достичь например каменная печь.
Что подразумевается под "дыханием" печи? При прогреве, микропористый элемент выделяет в помещение влагу, а при остывании впитывает ее, что поддерживает оптимальную точку росы. Это также делает кирпичную печь более здоровой, чем другие конструкции.
Подобное "дыхание" печи благоприятно влияет на здоровье человека, достигая оптимального температурного режима с точки зрения медицины и комфорта. Более того, использование кирпичной печи в деревянных и кирпичных постройках может привести к значительной экономии.
Использование водяных регистров, вмонтированных в печь, для отопления помещения устанавливает нижний температурный порог на 20-22°С. В целом, печь из кирпича может оказаться более экономичной и эффективной, чем современные металлические модели, благодаря тому, что теплопотери жилья зависят от колебания внутренней и наружной температуры.
Тем не менее, металлические печи могут имитировать "дыхание" кирпичных печей, если установить конвекционный экран толщиной около 35 мм. Это позволит обеспечить равномерное нагревание воздуха по всей высоте помещения.
Область применения
Кирпичная печь – универсальное устройство, которое может быть использовано не только для отопления помещения, но и для приготовления пищи. Кроме того, коптильня и мангал позволяют получать прибыль в сфере общественного питания. В быту, важным фактором является высокая теплоемкость кирпича, которая обеспечивает продолжительный поток тепла даже после того, как печь перестала работать. При наличии очищенной топки можно не беспокоиться о возможности угара, что обеспечивает спокойный и комфортный сон. В производственных печах преобладает минимальная теплопроводность кирпича, поэтому тепло концентрируется в рабочей зоне, что делает "дыхание" печи опасным для здоровья. Для этой цели печь помещают в специальный футляр газонепроницаемого материала.
Среди самых популярных промышленных печей, которые можно соорудить своими руками, можно выделить следующие:
Вагранка (для переплавки 50 кг металла за один раз),
Муфельная (для закалки изделий из металла и выполнения цементирования) и Кузнечно-обжиговая (для керамики).
Однако для отопления теплиц, вольеров, оранжерей и птичников не рекомендуется использовать кирпичные печи. Фабричные модели печей могут быть приобретены в готовом виде или по частям, но цены на них достаточно высокие. Строительство печи в индивидуальном порядке может значительно сэкономить деньги и организовать рентабельный бизнес.
Монтаж печи в жилом доме
Выбор оптимальной печки для дома зависит от типа и планировки здания. Перед выбором печи проводится теплотехнический расчет помещения, а также определяется место установки конструкции. Для достижения максимальной эффективности печного отопления рекомендуется утеплять дом с внешней стороны и использовать сайдинг для обшивки стен.
При проектировании домовой печи необходимо учитывать следующие требования:
- высокая печь с дымоходом должна иметь прочное основание, не связанное с фундаментом дома;
- низкая и широкая панель для варки, которая соответствует стандартам СНиП;
- настил пола должен быть укреплен дополнительными лагами;
- разделка для отвода дыма не должна пересекаться с потолочными балками, а расстояние между разделкой и балками должно быть одинаковым;
- дымовая труба должна выступать над коньком крыши на 500 мм.
Иногда могут быть исключения, например, при использовании 1000 кирпичей для постройки печи или ленточном фундаменте допускается установка печи на пересечении или в т-образной форме. При этом необходимо соблюдать расстояние от основания конструкции до других лент фундамента не менее 1,3 м.
Общее количество кирпичей, необходимых для постройки русской печи, составляет около 1500 штук, а также требуется отдельный фундамент. В исключительных случаях можно использовать опечье из бруса, прокалывающего пол до бута или грунта.
Строение печи
Иногда печи называют телом печи и устанавливают на гидроизоляцию основания печи или пола с последующим выходом дымохода через отверстие в крыше.
Строение печи состоит из
-
основания,
-
гидротеплоизоляции,
-
специальных ножек (шанцев),
-
поддувала,
-
канала воздушного типа,
-
дверцы поддувального типа,
-
колосниковой решетки,
-
отверстия топки,
-
топки (топливника),
-
свода топки,
-
хайло,
-
дверцы с возможностью прочистки,
-
перегиба воздушного канала конвектора душника,
-
конвектора душника воздушного типа,
-
переключателя хода печи,
-
конвективной системы,
-
специальной задвижки,
-
выхода душника,
-
дымового канала,
-
перекрыши печки,
-
разделки дымохода внутри,
-
перекрытия для потолка и противопожарной разделки.
-
Выдра, в свою очередь, представляет расширение устья трубы, через которое выходит наружу дым.
Выбираем схему печи
На рисунке представлены три распространенных схемы конвекционных печей бытового типа. Слева - канальная печь, оснащенная газовым конвектором. Такие печи часто используются в голландских и их аналогах благодаря простоте и конструктивной гибкости. Однако их КПД составляет всего 40%, что приводит к затруднениям в создании водогрейки и накоплению сажи.
Центральная часть рисунка показывает шведскую печь, которая является более сбалансированной и обладает КПД порядка 60%. Она имеет обычный вид камерной печи и включает канальный конвектор, гарантирующий равномерный прогрев воздуха в помещении. Она также обеспечивает отдельное место под догорание дымовых газов и может быть использована для сушки белья. Ее основной недостаток заключается в требовании к используемым материалам и достаточно сложной камерной части.
Справа на рисунке можно увидеть колпаковую печь, характеризующуюся КПД выше 70% благодаря саморегулированию дымовых газов. Но она предназначена только для отопления, поэтому не подходит для варочной поверхности или водогрейки. Печи двухколпакового типа, предназначенные для таких целей, сложны в конструкции и практически не используются в бытовых условиях.
Сезонные ходы печи
В жаркое летнее время обогрев помещения с помощью топлива бесполезен. Малое количество топлива не позволит регулировать мощность и тепло быстро улетучивается, не обеспечивая достаточной температуры для приготовления еды. Кроме того, не у всех есть возможность установить плиту на летней кухне.
Для таких случаев разработаны печи с переключением режима (летний-зимний). Простые канальные печи имеют ограниченный показатель КПД и не позволяют достичь максимальной мощности. Маленькие печи быстро теряют тепло и не обеспечивают эффективное обогревание. Двухходовые печи могут быть опасными из-за возможного образования угара при закрытии всех задвижек. Однако, специальные конструкции печей с одной задвижкой обеспечивают высокую безопасность и стабильный нагрев элементов печи и перекрытий.
Для обеспечения лучшей тяги и безопасности, газы во время летнего режима не проникают в зимний ход печи. Конструкция дымохода не является критически сложной, и простое упрощение зимней трубы не создает проблем. Однако, системы с двумя дымоходами требуют регулярной чистки.
Вместо того, чтобы анализировать стандартные печи, стоит обратить внимание на несколько популярных конструкций, таких как классические печи-барбекю. Доступность их постройки обеспечивается использованием метода в половину кирпича с ложковой перевязкой. Основание под барбекю наружного типа изготавливается из бетонных монолитов или камней на песчано-щебневой подушке, а барбекю для комнаты устанавливается на комбинированную изоляцию. Рекомендуется использовать шамотный кирпич для верхних рядов жаровни, так как он поглощает тепло и медленно остывает. Использование фасонного кирпича, содержащего клиновидные впадины, обеспечивает быстрое распространение тепла в саму кладку.
Расчет печи
Прежде чем приступить к выбору печи для вашего проекта, необходимо провести предварительное исчисление, исходя из требований конкретного помещения. Обычно это требуется для определения теплоотдачи печи. При остывании конструкции происходит значительное уменьшение теплопередачи. Основной задачей такого расчета является обеспечение поддержания оптимальной температуры в помещении до следующего разведения огня.
Проведение такого расчета может быть довольно сложным, и для того чтобы правильно выполнить его с помощью готовых формул и предложенных коэффициентов, потребуется большой опыт в этой области. И.В. Кузнецов предоставляет оптимальные расчеты для помещений с хорошим утеплением. Для обычной топки подойдет мощность 0,5 кВт/м². В условиях сильных морозов для перетопки следует предусмотреть до 0,76 кВт/м². Использование ТМЕП значительно упрощает процесс расчета.
Топка
При расчете топки необходимо учитывать объем для топлива, предусмотренный в соответствии с тепловой мощностью, весом и коэффициентом полезного действия печки. Для всех возможных типов топлива, выбирается наиболее эффективный размер топливной камеры, который должен быть несколько раз больше, чем предполагаемая масса топлива с учетом перетопки. Среднее количество топлива, которое помещается в камеру для сгорания, составляет 2/3 от объема.
Неправильные просчеты могут привести к засорению колосников сажей и золой, а также к неэффективной работе и опасности на протяжении долгих лет. Поэтому лучше выбрать готовую печную топку, рассчитанную на нужную мощность и тип топлива.
При выборе топки необходимо учесть несколько нюансов, такие как размер и крепежи, совместимость с кирпичом и возможность активной эксплуатации. Также важно правильно выбрать глубину сужения камеры и размер зольника, в зависимости от типа топлива. Глубокий зольник подходит для сжигания сырых дров, а верная загрузка угля требует опыта квалифицированного истопника.
Дымоход
Процесс расчета дымохода является трудоемким и требует серьезного подхода. Необходимо исключить "просвисты", при которых холодный воздух проникает в печь через широкий дымоход, вызывая термические потери и уменьшение эффективности работы печи. Если заметны признаки задымления печи, следует удлинить дымоход на 50 см. Наиболее эффективным и надежным решением будет укладка нескольких слоев кирпича и создание новой распушки.
Материалы для печи и приборы
Часто в литературе возникает путаница между печным и огнеупорным шамотным кирпичом. При этом оба материала отличаются не только размерами, но и свойствами. Печной кирпич красного цвета М150 является высококачественным изделием, способным выдерживать высокую температуру до +800° без деформации. Он подходит для строительства голландских или русских печей, но не рекомендуется для каминов, так как плохо сохраняет тепло. Шамотный кирпич, в свою очередь, подходит для топочных элементов печей, таких как шведские, колпаковые и банные печки, благодаря высокой теплопроводности и аккумуляции тепла. Чтобы избежать накаливания печки, шамотный кирпич не следует использовать для всей конструкции, а лишь для внутренних элементов. Для этих же элементов можно использовать клинкерный кирпич, который является прочным и жаростойким. Силикатный кирпич при строительстве печей не рекомендуется, так как он не крепится на глину и впитывает в себя влагу. Качество шамотного кирпича можно определить по его цвету и звонкому звуку при простукивании поверхности.
Песок
При создании раствора важнейшую роль играет песок. Важно использовать качественный горный песок для строительства печи, предполагаемой к эксплуатации свыше 10 лет, не содержащий никаких примесей. Дополнительные виды строительных материалов имеют избыточное количество органических веществ, из-за чего с течением времени между стыками могут меняться цвет и возникать трещины.
Горный песок, полученный из горных районов, обходится весьма дорогостоящим. В качестве замены можно применить глинистый песок, который предназначен для выполнения кладочных работ. Он гораздо дешевле, чем горный песок, при этом обеспечивая высокое качество кладки.
Смеси для кладки
При строительстве кирпичных печей применяются смеси на основе песка и глины. Рассмотрим наиболее эффективные и проверенные рецепты. Для укладки огнеупорного кирпича необходим шамотный мергель или белый каолин. Лучшим клеевым составом для керамического кирпича является предварительно измельченная глина с огнеупорными свойствами. На 100 кирпичей затребует около 40 кг глины.
При выборе глины обратите внимание на ее запах – он должен быть ровным и нежестким. Любые отклонения указывают на наличие органических примесей, что делает материал непригодным для кладки. Готовый раствор должен пройти испытание на соотношение песка. Это позволит снизить расходы на строительство, так как песок намного дешевле глины. Испытание проводится следующим образом:
- Если раствор хорошо усиживается и не образует трещин, он подойдет практически для любой печи.
- Если после нанесения раствора образуется корка с сеткой мелких трещин, такой смесь также подходит для всех типов печей.
- Если трещины проникают глубже на несколько миллиметров, это может указывать на неподходящую пропорцию раствора.
