Отопление и водоснабжение загородного дома Смирнова Людмила

У инфракрасных обогревателей нагревательный элемент разогревается до 700—800° С. В связи с этим их называют высокотемпературными. В длинноволновых обогревателях элемент накаляется до 200—250° С, их второе название – «низкотемпературные».

Нагревательный элемент длинноволновых обогревателей встроен в металлический короб. Излучающая поверхность имеет специальный защитный металлический слой, максимально поглощающий тепло. Этот слой устроен таким образом, чтобы обогреватель также максимально отдавал тепло. Обычно, чтобы увеличить площадь излучающей поверхности, ее изготавливают рельефной.

У высокотемпературных обогревателей нагревательный элемент в открытом виде вмонтирован в отражающую пластину. В некоторых моделях излучающая поверхность покрыта специальной керамикой, дающей возможность уменьшить температуру нагрева алюминиевой пластины и повысить коэффициент излучения тепловой энергии.

Поскольку низкотемпературные излучающие панели пожаробезопасны, следует отдавать предпочтение именно им при выборе обогревателей для загородного дома. Высокотемпературные инфракрасные панели в закрытых жилых помещениях применять опасно!

Последней новинкой в семействе низкотемпературных обогревателей являются теплоизлучающие зеркала, у которых отражающий слой одновременно служит нагревательным элементом. Температура поверхности теплоизлучающего зеркала составляет не больше 75° С. Такого рода зеркала не запотевают в помещениях с повышенной влажностью, имеют повышенный уровень пожаробезопасности и экологичности. В табл. 44 даны технические характеристики длинноволновых потолочных обогревателей ЭЛК («ЭкоЛайн»).

Таблица 44

Технические характеристики длинноволновых потолочных обогревателей ЭЛК («ЭкоЛайн»)

В табл. 45 даны сравнительные характеристики длинноволновых обогревателей.

Таблица 45

Сравнительная характеристика длинноволновых обогревателей

Комбинированные обогреватели

Комбинированные, или конвективно-радиационные, обогреватели представляют собой маслонаполненные электрорадиаторы. Они отдают тепло за счет конвекции масла и теплового излучения от нагретой поверхности корпуса.

В нижней части комбинированного аппарата имеется радиатор, нагревающий масло. Конвекция масла происходит так. Масло разогревается и поднимается вверх, а холодное стекает по уже остывшим стенкам радиатора вниз.

Регулируются маслонаполненные радиаторы с помощью электромеханических терморегуляторов. Разброс температур составляет 7° С, а это дает большие потери энергии. Несмотря на все негативные моменты, маслонаполненные радиаторы довольно популярны в нашей стране. Это обусловлено их дешевизной и большим сроком службы.

Теплые полы

«Теплые» полы представляют собой систему напольного кабельного обогрева. Эта система появилась в России в начале 90-х гг. ХХ в. и сразу же привлекла внимание потребителей. Конечно, как все новое, она стоила довольно много. Но теми, кто решил у себя дома установить напольную кабельную систему, руководил не только спрос на модную новинку. «Теплые» полы – это совершенно иная система обогрева жилища, создающая комфортную для человека среду. При конвективном способе отопления воздух прогревается неравномерно, т. е. более теплый скапливается под потолком, а пол остается холодным. При напольной системе обогрева все обстоит как раз наоборот. Самая высокая температура воздуха бывает у пола, что больше отвечает потребностям человека.

Рис. 62. Схема монтажа нагревательного кабеля: 1 – соединительная муфта; 2 – нагревательный кабель; 3 – датчик температуры пола; 4 – терморегулятор

Сразу после появления «теплых» полов не все могли позволить себе установить данную систему дома, хотя многие хотели бы это сделать. В то время люди готовы были заплатить деньги за любую модель системы, но сейчас, когда на рынке много разновидностей всевозможных отопительных систем, покупатели стали более разборчивыми и требовательными. Теперь эта система стала не такой дорогой и более доступной.

Система кабельного напольного обогрева – это поделенный на секции электрический нагревательный кабель, проложенный под полом, в бетонной стяжке (рис. 62). Там же смонтирован датчик, который поддерживает заданную температуру нагрева. Если комната угловая и имеет холодные несущие конструкции, то в ней иногда нагревательный кабель прокладывают прямо по стенам, под облицовочным слоем.

Монтажные концы нагревательного кабеля, а также датчики температуры присоединены к терморегулятору, который устанавливается на стене, на небольшом расстоянии от пола. Датчик посылает сигнал, а терморегулятор включает или отключает электропитание. Это означает, что напольная система обогрева работает не постоянно, а в прерывистом режиме. Электроэнергии экономится примерно 60—70%.

Когда пол нагревается до требуемой температуры, терморегулятор отключает электропитание, нагревательный кабель охлаждается. Продолжительность каждого цикла «нагревание-охлаждение» зависит от того, какая мощность у отопительной системы, а также какого рода теплоизоляция применена. Можно сказать, что «теплые» полы – это обычная нагревательная панель, только больших размеров.

Система «теплые» полы включает в себя:

• электрический кабель;

• температурный датчик;

• гофрированную трубку диаметром менее 16 мм для укладки датчика;

• терморегулятор;

• фольгированный утеплитель;

• монтажную ленту.

При монтаже напольной системы обогрева можно использовать как простейший терморегулятор, так и программируемый, с искусственным интеллектом (это будет стоить несколько дороже). Такого рода терморегуляторы не только контролируют температуру пола, но и отслеживают температуру воздуха за пределами помещения. Производятся терморегуляторы с двумя датчиками, предназначенными для автономного контроля за температурой пола и воздуха. В загородных домах, где имеется много комнат, программируемые терморегуляторы, как правило, соединяют в локальную сеть и управляют ими с помощью компьютера.

Обычно для каждого помещения монтируется своя автономная система напольного обогрева с отдельным терморегулятором. Не следует использовать общий кабель для всех комнат, потому что каждое помещение имеет свои теплопотери. Один и тот же кабель не может реагировать на разный уровень потери тепла.

Монтаж системы напольного кабельного обогрева

Все системы «теплых» полов имеют одну и ту же схему монтажа. Она показана на рис. 63.

Выполняется такая схема в следующей последовательности.

Рис. 63. Схема монтажа напольного кабельного обогрева: 1 – выключатель; 2 – дверь; 3 – регулятор; 4 – распаечная коробка; 5 – соединительные муфты; 6 – монтажная лента; 7 – датчик; 8 – нагревательная секция

1. На уровне 1,2—1,4 м от пола на стене наносится метка для установки терморегулятора. Если помещение имеет повышенную влажность, то терморегулятор устанавливают за его пределами (например, в соседней комнате).

2. От пола к месту установки терморегулятора проделывают канал, предназначенный для укладки токоведущих проводов нагревательного кабеля и температурного датчика.

3. Выполняют теплоизоляцию бетонного пола. Для этих целей берется пробка, жесткий пенопласт, полиуретан или фольгированный полипропилен.

4. В случае если теплоизоляционный материал имеет слой фольги, поверх него обязательно укладывают монтажную ленту. В остальных случаях выполняется только тонкая бетонная стяжка толщиной 1 см (рис. 64). На нее укладывается монтажная лента. Это делается для того, чтобы нагревательный кабель не соприкасался с теплоизолятором. В противном случае кабель может перегреться и выйти из строя. Монтажная лента закрепляется с помощью дюбелей.

5. После этого равномерно укладывается нагревательный кабель и закрепляется специальными приспособлениями в виде небольших хомутов, расположенных на монтажной ленте. Величина шага укладки нагревательного кабеля рассчитывается по формуле: h = S/L, где h – шаг укладки (мм); S – площадь укладки нагревательной секции (м2); L – длина нагревательного кабеля (м).

6. Температурный датчик помещается в гофрированную трубу и укладывается в 50 см от стены между витками кабеля таким образом, чтобы он оказался в открытой петле. Чтобы внутрь трубы не попал раствор, его заглушают. Гофрированная труба должна иметь такую длину, чтобы доставать до места установки терморегулятора. Впоследствии это облегчит ремонт вышедшего из строя датчика температуры.

Рис. 64. Нагревательный кабель в бетонной стяжке по теплоизоляции: 1 – перекрытие; 2 – теплоизоляция; 3 – датчик температуры; 4 – нагревательный кабель; 5 – бетонная стяжка; 6 – напольное покрытие; 7 – несущая стена

7. Токоведущие провода нагревательного кабеля и температурного датчика прокладывают в заранее выполненном канале и закрывают слоем цементного раствора.

8. Следующая операция – заливка нагревательного кабеля бетонной стяжкой толщиной не менее 3—5 см. Это нужно для того, чтобы тепло равномерно распределялось по поверхности пола. Чтобы обогреть комнату, имеющую высокий потолок, нужна система высокой удельной мощности. В этом случае толщина стяжки должна составлять 8—10 см. Соединительные муфты нагревательных секций также заливаются бетоном.

Рис. 65. Укладка в одной комнате (20 м2) двух нагревательных секций: 1 – нагревательная секция мощностью 800 Вт на площадь 8 м2; 2 – нагревательная секция мощностью 1200 Вт на площадь 12 м2; 3 – разграничительная зона секций

9. После того как стяжка высохнет, можно укладывать напольное покрытие (линолеум, плитку и пр.).

10. По завершении всех отделочных работ монтируется терморегулятор.

11. Примерно через месяц, когда бетонная стяжка окончательно отвердеет и просохнет, систему напольного кабельного обогрева можно запускать в эксплуатацию. Преждевременно включать ее очень опасно!

12. Поворотом ручки терморегулятора задается нужный уровень температуры пола.

Прежде чем укладывать нагревательный кабель, помещение следует освободить от тяжелых предметов мебели и стационарного оборудования (кухонной плиты, холодильника, стиральной и посудомоечной машин и т. д.). Комнату делят на участки, соответствующие по размерам одной нагревательной секции. Количество, длина и шаг укладки секций определяются с учетом удельной мощности обогрева и технических характеристик нагревательных кабелей (рис. 65).

Новинкой последнего времени в области напольного кабельного обогрева являются «теплые» маты. Они представляют собой тонкий кабель, уложенный в пластиковую арматурную сетку. Такого рода отопительную систему укладывают по бетонному основанию пола, а сверху облицовывают керамической плиткой. При этом общая толщина «теплых» полов составляет не более 2 см.

Достоинства и недостатки кабельной системы обогрева

По сравнению с другими отопительными системами напольный кабельный обогрев обладает рядом преимуществ.

1. Поскольку источник тепла равномерно распределен по всему периметру пола, воздух в комнате прогревается равномерно. Пол по сути становится нагревательной панелью большого размера.

2. При такого рода системе обогрева не возникает конвекционных потоков, а значит, пыль не разносится по комнате. Помимо этого, нагретый воздух равномерно поднимается снизу вверх по всему периметру помещения. Самая высокая температура оказывается не под потолком, а у пола. С увеличением высоты температура воздуха падает, т. е. у пола она составляет 22—24° С, на уровне человеческого роста – 19—20° С и под потолком – 18° С (рис. 66).

Рис. 66. Распределение температуры при кабельном отоплении: 1 – кабель «теплого» пола

3. Учитывая все вышесказанное, температура воздуха при обогреве кабелями может быть ниже примерно на 2° С, чем в помещениях, отапливаемых другими способами.

4. КПД «теплых» полов аналогичен КПД излучающих обогревателей и намного превышает теплоотдачу конвективных приборов отопления.

5. Система «теплые» полы дает возможность накапливать тепло в толще пола, которое используется для обогрева при выключенном питании на протяжении 8—12 ч.

6. Система кабельного обогрева не окисляется, имеет высокую надежность и большой срок службы (50—75 лет), потому что нагревательные кабели хорошо защищены от механических воздействий и других неблагоприятных факторов.

7. Эта система обладает простотой и легкостью монтажа и эксплуатации, а также обслуживания. Укладку нагревательных кабелей может выполнить практически любой человек, владеющий навыками работы с электричеством. При покупке кабельных секций выдается инструкция по монтажу и сборке «теплых» полов.

8. Положительной стороной является и то, что при кабельном обогреве не нужен ежегодный профилактический ремонт.

9. В случае выхода из строя нагревательного кабеля или температурного датчика не нужно вскрывать весь пол, потому что в настоящее время существует очень чувствительная аппаратура, позволяющая определить место поломки.

К недостаткам системы кабельного обогрева стоит отнести стационарность, т. е. невозможность переноса на другое место. Систему «теплые» полы устанавливают или во время строительства, или во время капитального ремонта. Кроме этого, один раз расставив мебель и стационарное оборудование в комнате, где имеются «теплые» полы, невозможно будет все переставить, потому что эту систему нельзя нагружать тяжелыми предметами.

Еще одним недостатком этой системы является цена, которая и в наше время не дает возможности применять ее повсеместно. Так, даже среднюю стоимость точно назвать нельзя, потому что она зависит от множества факторов. Среди них можно назвать:

– состав комплекта;

– тип нагревательного кабеля (одножильный или двужильный, экранированный и без экрана);

– мощность кабеля на 1 пог. м длины;

– тип терморегулятора (встроенный или накладной, простейший или программируемый).

Кроме этого, стоимость кабельной системы обогрева зависит от площади укладки и условий работы. Основной статьей расходов станет монтаж системы. Дополнительные финансовые затраты могут возникнуть, если придется вскрывать существующие полы.

Нагревательные кабели

Нагревательные кабели предназначены для преобразования электрического тока в тепло. Любой электрический кабель 1—3% электроэнергии преобразует в тепло. В электрических кабелях это является недостатком, в нагревательных же преобразование 100% электрического тока в тепловую энергию было бы идеальным.

Нагревательные кабели внешним видом напоминают обычные коаксиальные проводники, которые используют для передачи телевизионного сигнала. В продажу нагревательные кабели поступают в виде нагревательных секций фиксированной длины. Они рассчитаны на обогрев определенной площади, поэтому их нельзя ни укоротить, ни удлинить. Длина так называемых холодных концов бывает стандартного размера – 0,75—2 м. Этого вполне достаточно, чтобы присоединить их к распаечной коробке, расположенной на стене.

Соединительные муфты, используемые при монтаже нагревательных кабелей, являются самым важным элементом. От их надежности и безопасности зависит срок службы всей системы обогрева.

В каждой кабельной секции имеется подробная инструкция, в которой содержатся сведения о технических характеристиках кабеля, а также указания по его укладке. В зависимости от мощности кабельные секции окрашены в разные цвета и имеют соответствующую маркировку. Это помогает неспециалисту разбираться в кабелях, отличать их друг от друга. На соединительной муфте также имеется этикетка, содержащая сведения о длине кабеля, его электрическом сопротивлении и мощности. В зависимости от характера помещения, вида напольного покрытия и назначения отопительной системы выбирается тип нагревательной секции.

В основном для монтажа «теплых» полов применяются резистивные одножильные или двужильные экранированные кабели. Согласно требованиям ПЭУ (правила эксплуатации электроустановок), такие кабели оснащены многослойной изоляцией и экранированной оплеткой. Изоляция представляет собой слой из модифицированного полиэтилена высокого давления. Этот слой защищает кабель от перегрева. Наружная изоляция состоит из гидрофобного, стойкого к агрессивным внешним воздействиям поливинилхлорида, который позволяет использовать нагревательные кабели в помещениях с высокой влажностью. Механическую защиту обеспечивает экранирующая стальная, алюминиевая, медная или свинцовая оплетка. Также она предотвращает распространение электромагнитных полей.

Если обогреваемое здание имеет определенные подвижки строительных конструкций, просадку фундамента и прочие неблагоприятные факторы, рекомендуется использовать нагревательные кабели, защищенные броней (рис. 67). Броня состоит из проволоки и довольно значительно увеличивает механическую прочность кабеля. Такой кабель можно укладывать при бетонировании, а также в горячий асфальт.

Рис. 67. Двухпроводниковый (а) и однопроводниковый (б) бронированные кабели: 1 – оболочка; 2 – броня; 3 – изоляция; 4 – проводник; 5 – два проводника

Одножильные нагревательные кабели

Их применяют при встроенных отопительных системах, смонтированных вне помещения. Как правило, эти системы применяются для подогрева дорожек, ступенек, теплиц, а также помещений, где человек бывает недолго. Причина в том, что одножильные кабели создают неблагоприятный для человеческого организма электромагнитный фон.

Для примера можно взять одножильные кабели TXLP/1 и TKXP/1. Ниже даются некоторые технические параметры этих кабелей:

• удельная мощность на единицу длины (при напряжении 220 В) – 15,5 или 26 Вт/м;

• максимальная температура токоведущей жилы – 90° С;

• максимальная температура поверхности кабеля – 65° С;

• максимальное напряжение питания – 500 В;

• внешний диаметр кабеля – примерно 6 мм.

На рис. 68 показан одножильный нагревательный кабель ТЛЭ.

Рис. 68. Нагревательный кабель ТЛЭ: 1 – оболочка из ПВХ или полиэтилена; 2 – оплетка из медной проволоки; 3 – пластик; 4 – второй слой изоляции из пластика; 5 – нагревательная жила

В табл. 46 и 47 даны технические характеристики одножильных нагревательных кабелей TXLP/1 (с алюминиевым экраном), TKXP/1 (со свинцовым экраном), а также нагревательных кабелей ТЛЭ («Тепло-люкс»).

Таблица 46

Одножильные нагревательные кабели TXLP/1 (с алюминиевым экраном) и TKXP/1 (со свинцовым экраном)

Таблица 47

Одножильные нагревательные кабели ТЛЭ («Теплолюкс»)

Двужильные нагревательные кабели

Они предназначены для встроенных электрических систем обогрева жилых помещений любого назначения (рис. 69, 70). Двужильный кабель состоит из двух проводников, каждый из которых имеет свою защитную оболочку. Концы проводников соединены, в связи с чем электрический ток течет по кабелю в прямом и обратном направлениях. Проводники заключены в экранирующую оплетку и имеют внешнюю изоляцию из поливинилхлорида.

Из-за того что в кабелях имеется два закольцованных проводника, они не влияют на изменение естественного электромагнитного поля в обогреваемом помещении, т. к. поля от противоположных токов компенсируют друг друга. Именно поэтому для кабельных систем используют именно двужильные кабели.

Рис. 69. Двужильный резистивный кабель: 1 – оболочка; 2 – медный экран; 3 – изоляция из термостойкого полимера; 4 – токонесущие проводники

Рис. 70. Нагревательный кабель марки ЕСО: 1 – оболочка из ПВХ-пластика; 2 – оплетка из медной проволоки; 3 – теплостойкий ПВХ-пластик; 4 – вспомогательная жила из отожженной меди; 5 – нагревательная жила

У таких кабелей всего один «холодный конец», подключаемый к терморегулятору, и одна концевая соединительная муфта. Это значительно упрощает и облегчает укладку кабеля. Некоторые технические параметры двужильных кабелей TXLP/2R и TKXP/2R:

• удельная мощность на единицу длины (при напряжении 220 В) – 15,6 Вт/м;

• максимальная температура токоведущей жилы—90° С;

• максимальная температура поверхности кабеля – 65 ° С;

• максимальное напряжение питания – 500 В;

• внешний диаметр кабеля – около 6 мм.

В табл. 48, 49 даны технические характеристики нагревательных двужильных кабелей.

Таблица 48

Двужильные нагревательные кабели TXLP/2R (с алюминиевым экраном) и TKXP/2R (со свинцовым экраном)

Таблица 49

Двужильные нагревательные кабели ЕСО («Теплолюкс»)

Глава 4
Печное отопление

Конечно, мы все привыкли к централизованному водяному отоплению. Но и в наш век развития техники многие владельцы загородных домов хотят иметь печное отопление и камины. При некоторых определенных условиях печное отопление в загородном доме и на даче является самым оптимальным вариантом.

Во-первых, не во всех регионах имеется магистральный газ и не в каждом дачном поселке проведены линии электропередач. Во-вторых, в отличие от водогрейных котлов печи и камины обычно работают на древесном топливе – самом дешевом виде в европейской части России. В-третьих, печи и камины возводят из простых, доступных и дешевых строительных материалов.

Прежде чем возводить отопительное сооружение, следует решить, что вы выбираете – печь или камин. Конечно, камин эффектнее смотрится, его эксплуатация требует меньше времени и физических усилий. Но это не все критерии, которыми стоит руководствоваться.

Загородные дома, в которых люди живут в теплое время года, можно отапливать каминами и тонкостенными печами. Они быстро разогреваются, но так же быстро и остывают. Поэтому для обогрева большого загородного дома в течение года они не годятся. Для этого нужны толстостенные печи, у которых теплоотдача значительно выше. Они представляют собой довольно сложные устройства, рассчитанные не только на отопление дома, но и на приготовление пищи, нагрев воды и пр.

Классификация бытовых печей

Бытовые печи по своему назначению бывают:

• отопительные;

• отопительно-варочные;

• варочные;

• русские;

• каменки для русской бани.

Самым оптимальным вариантом для загородного дома является отопительная или отопительно-варочная печь. Для обогрева жилых помещений нужна печь с высоким КПД. Если печь правильно сложена и правильно эксплуатируется, то ее КПД составляет 80—85%. Это примерно столько же, сколько у электрообогревателей, и немного больше КПД водяных отопительных приборов. Так, КПД камина составляет только 20—35%.

Рис. 71. Печь, имеющая закрытые поверхности, обращенные в отступки (пространство между печью и стеной): 1 – стена; 2 – теплоизоляционная перегородка; 3 – кладка печи

Наружная поверхность отопительной печи не должна иметь температуру выше 60° С, а в отдельных ее точках – 80—90° С. Она должна нагреваться медленно и долго сохранять тепло. Все это возможно в том случае, когда толщина стенок печи составляет не меньше 1/2 кирпича.

Важным моментом в работе печи является ее теплоотдача. В среднем при одной топке в сутки удельная теплоотдача печи должна равняться 290—350 Вт/м2, а при двух топках – 520—580 Вт/м2. В случае когда печь имеет закрытые поверхности, обращенные к стене дома, то теплоотдачу печи рассчитывают, применяя поправочный коэффициент, равный 0,75—1 (рис. 71). Необходимо учитывать, что в течение суток теплоотдача отопительной печи изменяется, а максимального значения достигает примерно через 1,5—2 ч после начала работы для тонкостенных печей и через 2,5—3 ч для толстостенных.

Через 10 ч печь начнет охлаждаться, температура воздуха в комнате снизится, но станет ровной за счет тепла, отдаваемого нагретыми предметами. При использовании печей с толстыми стенками колебания температуры не так заметны, потому что чем толще стенки, тем дольше печь сохраняет тепло.

В табл. 50 даны параметры теплоотдачи различных бытовых печей.

Таблица 50

Теплоотдача бытовых печей в зависимости от конструкции

Отопительно-варочные печи не только обогревают помещение, также на них можно готовить пищу. Такого рода печи используются в двойном режиме:

– в летнем, когда массив печи не прогревается, а горячие газы от варочной плиты поступают в дымовую трубу;

– в зимнем, когда горячие газы поступают в дымоход печи и отдают свое тепло стенкам.

Проектирование печного отопления

Как правило, для обогрева всего дома одной печи бывает недостаточно, потому что она может обогреть не более трех смежных помещений (рис. 72).

Рис. 72. Оптимальное размещение печи в трехкомнатной квартире

Тем не менее при проектировании печного отопления следует стремиться минимизировать количество отопительных приборов путем рационального их размещения. Необходимо, чтобы соблюдалось правило, согласно которому теплоотдача выходящей в каждое помещение части нагретой печи полностью возмещала бы его тепловые потери (рис. 73).

При проектировании печного отопления для кухни, жилых комнат и подсобных помещений печи необходимо соединить в так называемый тепловой узел. При этом дымоходы должны быть объединены в один кирпичный стояк. Такой вариант позволяет значительно снизить финансовые затраты на возведение печей.

Рис. 73. Варианты размещения отопительных печей: а – в центре или с небольшим смещением от него; б – угловое; в – пристенное с наличием вентиляторов для создания тепловых потоков; 1 – печь; 2 – вентиляторы; 3 – потоки теплого воздуха

Отопительные печи нужно устанавливать у внутренних стен, потому что возведение их у наружных стен создаст дополнительные проблемы и увеличит расходы на постройку дымовых труб. Печь должна стоять открыто и свободно обогревать помещение.

Принцип работы печи

Вне зависимости от конструкции принцип работы печи связан с преобразованием энергии, выделяющейся при сгорании топлива, и последующей передачей тепла в помещение конвекционным способом.

Печи классифицируют:

• по толщине стенок;

• по способу теплоотдачи;

• по форме;

• по направлению движения дымовых газов. Печи бывают одноэтажные и многоэтажные.

По способу топки они подразделяются на печи периодического, т. е. с прерывистым циклом горения, и непрерывного действия. На рис. 74 дана схема отопительной печи.

Принцип работы печи таков. Кислород, необходимый для горения топлива, поступает в топливник через поддувало, имеющее открытую или полуоткрытую дверцу и сообщающееся с помещением. Топливо сгорает в топочном пространстве, которое в нижней части через колосники сообщается с поддувалом, а в верхней – с системой дымооборотов, отводящих в атмосферу дымовые газы.

Рис. 74. Принципиальная схема отопительной печи: 1 – шанцы; 2 – поддувало; 3 – поддувальная дверка; 4 – колосниковая решетка; 5 – топочная дверка; 6 – под; 7 – топочное пространство (топливник); 8 – хайло; 9 – свод топливника; 10 – тепловоздушная камера; 11 – наружная теплоотдающая поверхность; 12 – дымообороты; 13 – перекрыша; 14 – дымоход; 15 – дымовая задвижка; 16 – внутренние тепловоспринимающие поверхности

При прохождении через систему газоходов или дымооборотов дымовые газы нагревают боковые и заднюю стенки печи, которые излучают большое количество тепла. В табл. 51 указана зависимость коэффициента теплоустойчивости от материалов ограждающих конструкций.

Таблица 51

Зависимость коэффициента теплоустойчивости от материалов ограждающих конструкций

Конструктивные элементы печи

Существует несколько конструкций печей, меняя геометрические размеры и расположение отдельных конструктивных элементов которых, можно добиться максимального использования тепловой энергии.

Фундамент

Этот конструктивный элемент служит основанием для печи и принимает на себя вес печи и дымоходов. От того, насколько правильно построен фундамент, как высока его надежность, зависит безопасность эксплуатации печного оборудования. Результатом любых просадок станут трещины как в массиве печи, так и в дымовых трубах. С появлением трещин в помещение могут проникать дым и искры.

Правильно возведенный фундамент должен брать на себя только вес печи, а не конструкций дома. Поэтому, если требуется поставить печной фундамент близко к фундаменту дома, их не объединяют, а устраивают между ними промежуток в 3—5 см. Промежуток заполняют песком или выполняют двухслойную гидроизоляцию.

В поперечнике фундамент должен быть на 120—150 мм больше самой печи, а его глубина зависит от качества грунта. Фундамент можно строить из бутового камня, обожженного кирпича или бетона (рис. 75, 76).

Для начала дно котлована под фундамент нужно выровнять (обязательно по уровню!). После этого насыпают слой щебня из кирпича или камня и хорошо утрамбовывают. Это будет подошва фундамента. Затем следует подошву пролить жидким цементным раствором.

В случае если возводится кирпичный или каменный фундамент, кладку следует вести правильными рядами, выполняя перевязку швов. Наружные швы кладут на растворе под лопатку, а внутреннюю часть выполняют забутовкой. На верхней площадке фундамента должен быть слой цементного раствора, который следует выровнять правилом с уровнем.

Рис. 75. Сплошные фундаменты для печей: а – фундамент из мелкого камня, гравия и кирпичной щебенки: 1 – пол; 2 – два ряда кирпичной кладки; 3, 6 – гидроизоляция; 4, 7 – выравнивающие слои из цементного раствора; 5 – наружный фундамент из шлакобетона; 8 – фундамент в грунте из кирпичного щебня и гравия; 9 – грунт; б – фундамент из бутового камня и кирпичной кладки: 1 – пол; 2 – кирпичная кладка; 3 – гидроизоляция; 4 – выравнивающий слой; 5 – фундамент; 6 – грунт

Рис. 76. Столбчатый фундамент для печей: а – первый вариант: 1 – пол; 2 – выравнивающий слой; 3 – кладка; 4 – кирпичный щебень и гравий; 5 – гидроизоляция; 6 – грунт; б – второй вариант: 1 – пол; 2 – гидроизоляция; 3 – выравнивающий слой; 4 – железобетонные перемычки или плита; 5 – фундамент в грунте из бутового камня и щебня; 6 – грунт; 7 – столбики из кирпичной кладки

Рис. 77. Устройство колосниковых решеток для различных видов топлива: а – правильная установка колосниковой решетки; б – неправильная установка колосниковой решетки; 1 – топливник; 2 – колосниковая решетка под дрова; 3 – колосник под уголь; 4 – колосник под торф; 5 – дверца топки; 6 – дверца поддувала; 7 – поддувало

Кладка фундамента должна заканчиваться ниже уровня «чистого» пола на 140—150 мм. После этого выполняют гидроизоляцию двумя слоями рубероида, толя или аналогичного материала.

Шанцы и зольниковая камера

Шанцы – это несколько рядов кирпичной кладки, поднимающих печь над фундаментом. Выполняются они обычно в 2—3 ряда кирпичной кладки, которые дают возможность низу печи стать теплоотдающим.

Зольниковая камера, или поддувало, обладает двумя функциями. Первая заключается в подводе в топливник воздуха, необходимого для поддержания процесса горения. Помимо этого, в поддувало проваливается зола из топливника и накапливается в нем. Для того чтобы зола попадала в зольниковую камеру, между ней и топливником монтируется колосниковая решетка. Она представляет собой решетку в виде стальных или чугунных полос с промежутками между ними (рис. 77). Дверца поддувала во время горения топлива должна быть открыта частично или полностью. После окончания топки ее нужно закрыть во избежание утечки теплого воздуха из помещения.

Топливник

Топливник – это камера внутри массива печи, в которой сжигается топливо (рис. 78). Во избежание попадания в помещения искр и пламени топливник оснащен металлической дверкой. Нижняя часть топливника называется «под», а верхняя – «свод». В своде имеется отверстие для выхода дымовых газов, которое называется «хайло».

Размеры топливника должны позволять загружать такое количество топлива, которого бы хватило для нормального разогрева печи. При этом над топливом должно оставаться свободное пространство для сгорания несгоревших в пламени частиц. В целях эффективного и полного сгорания топлива для каждого его вида имеется своя конструкция топливника.

Дровяные или торфяные топливники должны быть довольно большого объема, потому что в этих видах топлива содержится много летучих веществ и при горении они дают высокое пламя. В поде топливника устраиваются скосы – скаты к колосникам. Это делается для того, чтобы зола свободно скатывалась в поддувало. Чтобы угли и зола не выпадали из топочной камеры, ее дверку устанавливают на один ряд кирпичной кладки выше колосников.

Рис. 78. Топливники печи: а – для дров; б – для угля; 1 – топка; 2 – дверка топки; 3 – поддувало; 4 – дымоход; 5 – огнеупорная кладка; 6 – колосниковая решетка; 7 – под; 8 – свод; 9 – хайло

Угольные топливники выкладывают огнеупорным кирпичом, что значительно продляет срок службы печи.

Дымообороты

Дымообороты, или дымовые каналы, рассчитаны на забор тепла. Эффективность работы печи во многом зависит от их размеров и расположения. Дымовые каналы бывают вертикальными, горизонтальными, подъемными и опускными (рис. 79).

Рис. 79. Конструкции малооборотных и многооборотных систем дымовых каналов

Если переход из одного канала в другой выполнен поверху, то его называют перевалом, а переход, выполненный внизу, – подверткой. Проходя по каналам, дымовые газы отдают свое тепло их стенкам, а те, в свою очередь, нагревают саму печь. Для того чтобы дымовые газы отдали как можно больше тепла, обычно увеличивают длину дымооборотов и меняют их направление.

В этом и заключается правильное конструирование печи. Неправильно построенные дымовые каналы значительно уменьшают тягу в печи, а также большое количество тепла в прямом смысле улетает в трубу.

Самыми оптимальными размерами для дымооборотов считаются 130 х 130, 260 х 130, 260 х 260 мм. Независимо от сечения все дымообороты должны отвечать единым требованиям. Их стенки должны быть гладкими и ровными, их нельзя штукатурить, т. к. со временем от воздействия высоких температур штукатурка станет разрушаться и засорять каналы. В дымовых каналах обязательно устраивают специальные дверцы-чистки для того, чтобы можно было удалить накопившуюся сажу.

В зависимости от длины и направления дымовых каналов печи подразделяются на:

• канальные;

• бесканальные и смешанные;

• малооборотные;

• многооборотные.

При малооборотной системе дымовые каналы имеют один подъем и один или несколько спусков, которые соединяются между собой параллельно. В печах с многооборотной системой дымообороты представляют собой последовательно чередующиеся вертикальные и горизонтальные участки.

Дымовые трубы

Данные устройства предназначены для создания тяги, которая создает условия для удаления газов, образующихся при сгорании топлива. Чтобы тяга была хорошей, дымовые трубы выводят за пределы крыши дома (рис. 80). Независимо от каких-либо условий оголовники дымовых труб всегда выводят выше зоны действия дымового подпора.

Рис. 80. Надсадная дымовая труба: 1 – металлический колпак; 2 – оголовок трубы; 3 – шейка трубы; 4 – цементный раствор; 5 – выдра; 6 – кровля; 7 – обрешетка; 8 – стропила; 9 – стояк трубы; 10 – распушка (разделка); 11 – балка с перекрытием; 12 – изоляция; 13 – дымовая задвижка; 14 – шейка печи

В случае если кладка дымовой трубы была выполнена неплотно, в ней остались щели, может возникать подсос воздуха из атмосферы. Такие подсосы оказывают неблагоприятное воздействие на тягу в печи. Снижается температура дымовых газов, что уменьшает гравитационный напор, а также возрастает объем газов, требующий увеличения тяги. Поэтому все неплотности обязательно нужно выявлять и устранять.

Одним из главных условий сохранения нормальной тяги является обеспечение минимальных гидравлических сопротивлений в дымоходе. На уровень этих сопротивлений оказывают влияние форма поперечного сечения и состояние внутренних поверхностей. Оптимальной формой считается круглая, далее идет квадратная и потом – прямоугольная (рис. 81).

Рис. 81. Формы поперечного сечения дымоходов: а – наиболее оптимальная форма дымохода; б – хорошая форма дымохода; в – допустимая форма дымохода; 1 – места отложения сажи

Выбор формы обусловлен тем, что в прямых углах движение газов затруднено и в них часто откладывается сажа. В связи с этим для устройства дымоходов используют асбестоцементные или керамические трубы нужного диаметра. Но круглые трубы довольно трудно состыковать с дымоходом печи, поэтому дымовые трубы, как правило, делают из кирпича. Нужно не забывать, что следует избегать наклонных дымоходов, т. к. в местах поворотов возникает дополнительное сопротивление. Если же поворотов не избежать, то их необходимо выполнять по вертикали. Не стоит строить дымовую трубу большого диаметра, потому что в такой трубе газы будут остывать намного быстрее.

Согласно мнению специалистов, поперечное сечение дымовой трубы должно равняться 1/10—1/12 размера топочного отверстия. Толщина стенки дымовой трубы над крышей должна быть не менее толщины одного кирпича. Самую хорошую тягу обеспечит оголовник, выполненный без завершающих карнизов и выступов. Хорошим подспорьем для усиления тяги станет коньковый навес над оголовником трубы. Его должен свободно обдувать ветер, чтобы дымовые газы интенсивно отсасывались. Для обеспечения пожарной безопасности на оголовнике монтируется искроуловитель, представляющий собой колпак с глухой крышей и проволочной сеткой по бокам. Сетка должна иметь ячейки не более 3 мм.

Камины

Слово «камин» в переводе с латинского означает «очаг». В своем первозданном виде камин появился еще в эпоху неолита. Первые сооружения такого типа представляли собой каменную конструкцию, выложенную вокруг костра. На очаге готовили пищу и им же отапливали жилье. Дым уходил в отверстие в крыше. Спустя годы над очагом стали устанавливать конусообразные трубы. В средние века были широко распространены отопительные печи с открытыми очагами.

КПД камина из-за открытой топки снижается до 15—20%. В этом камин сильно проигрывает любой печи. Он не аккумулирует тепло и обогревает воздух в помещении не за счет теплоотдачи, а за счет лучистой энергии открытого пламени. Камин будет обогревать жилище столько, сколько будет гореть пламя. При этом он обогревает ту часть комнаты, которая находится перед топочным отверстием. В топку камина поступает в 10 раз больше воздуха, чем нужно. Этот лишний воздух забирает огромную долю тепла и уносит через дымоход. Да и сам прямой дымоход не способствует накоплению тепла.

Вообще, камины предназначены не для основного отопления загородного дома, а выбираются из эстетических соображений, а также являются символом благополучия и успеха. Нередко весь интерьер помещения строится вокруг камина.

Но вместе с тем камин незаменим, если необходимо быстро прогреть помещение. Его часто устанавливают там, где нет других источников тепла.

Иногда камин объединяют с печью, что является очень эффективным средством для обогрева помещения. Камин быстро нагревает комнату, а печь поддерживает в ней тепло.