Текст книги "Материалы для строительства печи в дачном домике"

Илья Мельников
Материалы для строительства печи в дачном домике

Отопление

Когда речь идет о садовом домике или летней усадьбе, редко говорят о центральном отоплении. Кроме того что немногие дачники могут похвастаться наличием теплотрассы, в последние годы услуги по отоплению настолько дороги, что уже намечается тенденция к отключению от теплоцентралей и тех пользователей, которые имели централизованное отопление.

Другая альтернатива – автономные отопительные системы с котлами для разного вида топлива. В общем, если дом будет подключен к теплотрассе, то смена котла – недолгое дело. К тому же, пользователи предпочитают пользоваться услугами специалистов, заключая долговременные договоры на обслуживание уже при покупке котла. Это решение – правильное во всех отношениях. Оно освободит хозяина от дополнительных забот и затрат и одновременно обеспечит гарантийное обслуживание, ремонт а иногда и замену.

В любом случае паровое отопление требует постоянного ухода – его нельзя бросить зимой, не слив воду, а чтобы подключить, приходится ждать, пока система наполнится водой и прогреет дом. Кстати, и водопровод должен обязательно присутствовать, иначе паровое отопление становится очень большой и дорогой проблемой.

Обогрев жилища электричеством – это дорогое удовольствие. Самые хитроумные приспособления не делают его рентабельным.

Поэтому в летних и садовых домиках и усадьбах самым популярным видом отопления остается печное.

СТРОИМ ПЕЧЬ

Размер печи и ее размещение

В любом здании печей и дымоходов должно быть как можно меньше, особенно в зданиях с внутренними стенами, в которых нельзя устраивать дымоходы.

Печи похожи одна на другую. Детально изучив порядок и приемы кладки одной печи, легко справиться со строительством любой другой. Самая простая печь – кухонный очаг или плита.

Сложнее по конструкции отопительные щитки, состоящие из плит или пристроенных к ним отопительных стенок.

Наиболее сложными в исполнении являются русские печи, у которых самая ответственная часть работы – своды.

Перед началом работы нужно внимательно познакомиться с конструкцией выбранной печи. Расписывая ее кладку, следует разобрать также кладку труб.

Как правильно разместить печь?

Отопительные печи чаще всего подвигают ближе к капитальной внутренней стене и одновременно к входной двери, чтобы не носить топливо через всю комнату. Печи располагают ближе к углу помещения. Однако их устанавливают так, чтобы все поверхности могли отдавать тепло помещению и была возможность свободно осматривать печи и систематически убирать пыль. Чтобы не делать длинных перекидных рукавов для отвода дымовых газов, не следует ставить печь далеко от капитальной стены с дымоходами. Устанавливать их надо с открытыми отступками шириной не менее 150–200 мм. Закрытая отступка с вентиляционными отверстиями нежелательна, потому что примыкающая к стене стенка печи не отдает тепло, а собирающуюся пыль невозможно удалить.

Размещать печь в средней части стены нежелательно, так как она займет значительную часть полезной площади.

Установка в каждой комнате отдельной печи имеет свои преимущества, так как в теплое время не приходится топить все печи, а топят только в тех комнатах, в которых необходимо.

При коридорной планировке здания можно одну печь размещать так, чтобы она отапливала два соседних помещения и выходила топкой в коридор. Вместо коридора одной печью можно одновременно отапливать три комнаты (рис. 1).

Рис. 1. Оптимальное расположение печи: щиток отапливает жилые комнаты, а плита расположена в кухне. Там же располагается и дверца топливника

В двухкомнатной квартире желательно класть одну печь на две комнаты. Во всех случаях следует помнить о том, чтобы теплоотдача печей распределялась пропорционально теплопотерям каждого помещения.

В деревянных зданиях ограничен выбор мест установки печей.

Там приходится применять насадные трубы. Печи с насадными трубами удобно размещать в любом месте. Насадные трубы ставят только на массивных толстостенных печах. Тонкостенные печи в целях противопожарной безопасности не рекомендуется строить с насадными трубами.

Коренные трубы необходимы для отвода дымовых газов от кухонных очагов и одновременно дымовых газов от отопительных печей. Для этого в коренной трубе делают нужное количество вертикальных дымовых каналов, так называемых стояков.

В некоторых случаях целесообразнее класть комбинированные отопительно-варочные печи с обязательным устройством вентиляции. Вообще надо всегда предусматривать вентиляцию комнат, кухни, санузла через вытяжные каналы, которые располагают рядом с дымоходами. Вытяжные каналы, нагреваясь от дымоходов, тем самым способствуют более интенсивной вентиляции. Для строительства индивидуальных домов имеется множество типовых проектов, в которых тщательно разработаны и подобраны всевозможные печи и указаны места их расположения.

Какого размера должна быть печь?

Размеры печей определяют или их подбирают на основании расчета теплопотерь отапливаемых помещений. Точный расчет теплопотерь сложен, его выполняют по специальному методу.

При расчете отопления необходимо знать теплопотери всех видов конструкций дома: стен, дверей, оконных проемов, перекрытий, материалов, из которых сделаны стены, высоту, наружную температуру воздуха и др. При неправильном расчете или выборе печи она будет или много выделять тепла, или наоборот. Правильно выбранная печь должна соответствовать средней часовой теплоотдаче и такой же часовой теплопотере. Таким образом, количество теряемого помещением тепла должно возмещаться теплом, выделяемым печью.

Пример 1. Приближенный способ определения размера печи и ее теплоотдачи.

В расчете печь подбирают по кубатуре здания, которую определяют по наружному периметру с последующим умножением на 21. Это число является количеством тепла в килокалориях, требуемых для обогрева 1 куб. м здания до температуры +18 °С и при наружной температуре воздуха до –30 °С.

Имеется дом размером по наружному обмеру 6,6х7,4 м, высота помещения 3 м. Стены кирпичные, толщиной 540 мм. В доме две жилые комнаты, кухня и прихожая.

Подбор печи для кухни и прихожей:

● объем кухни – 54,39 куб. м. (3,7х4,0х3,0);

● объем прихожей – 18,87 куб. м. (3,7х1,7х3,0);

● всего – 73,26 куб. м.

Рассчитаем теплоотдачу печи: 73,26х21=1538 ккал/ч.

Каждый квадратный метр зеркала печи излучает в среднем 300 ккал/ч. Для определения площади нагрева печи необходимо 1538 ккал/ч разделить на 300, получаем 5,1 кв. м. Эту цифру можно округлить до 5 кв. м или повысить до 5,2 – 5,4 кв. м.

Чтобы найти размеры печи, следует имеющуюся площадь зеркал печи разделить на активную высоту печи, т. е. ту высоту, которая нагревается. В данном случае она равняется 2,2 м. После деления площади зеркала печи на ее высоту получаем периметр печи 5,1:2,2=2,3 м (округленно 2,5 м).

Полученный периметр печи делим на два и получаем две стороны печи, т. е. длину и ширину, вместе взятые они будут равны 1,15 м (2,3:2). Если ширина печи 510 мм, то ее длина должна быть 640 мм, а в плане 510х640 мм.

Таким образом, воспользовавшись этим примером, можно подобрать размер печи для любого помещения. Необходимо указать, что кроме печи в кухне имеется плита, которая может выделять при двух топках в сутки от 600 до 900 ккал/ч.

Конечно, вместо печи можно поставить к плите отопительный щиток, работающий от плиты и выделяющий до 1200 ккал/ч. Есть щитки с плитой и с отдельной топкой, их теплоотдача еще выше.

Пример 2. Способ определения тепловых потерь и подбора печи для одноэтажного рубленого дома.

Толщина бревен 25 см, штукатурка односторонняя, деревянные перегородки оштукатурены с двух сторон, пол утеплен над подвалом, окно из двух остекленных переплетов (двойное остекление). Комната угловая площадью 9 кв. м. Внутренний размер комнаты: высота 3 м, длина каждой стены 3, ширина окна 1, высота его 1,7 м.

Удельные теплопотери на 1 кв. м поверхности составят в данном случае: для деревянной стены рубленой толщиной 25 см, оштукатуренной в угловых помещениях, – 52 ккал/ч на 1 кв. м, для окна с двойным остеклением – 100 ккал/ч на 1 кв. м, для чердачного перекрытия (потолка) – 26 ккал/ч на 1 кв. м, для утепленного пола – 19 ккал/ч на 1 кв. м.

Охлаждающие поверхности:

● наружные стены (две) – (З,0+3,0)х3,0–1,7=16,3 кв. м;

● пол – 3,0х3,0=9,0 кв.м;

● потолок – 3,0х3,0=9,0 кв. м;

● окно – 1,0х1,7=1,7 кв. м.

Общие теплопотери комнаты составят, ккал/ч:

● через наружные стены – 16,3х52=848;

● через пол – 9,0х19,0=171;

● через потолок – 9,0х26=234;

● через окно – 1,7х100=170;

● всего – 1423.

Для такого расхода тепла нужна печь с теплоотдачей 1500 ккал/ч или несколько большая. Может быть принята печь отопительная, прямоугольная оштукатуренная, размером 510х770 мм, с теплоотдачей при двух топках в сутки 1760 ккал/ч. Если эта печь будет отстоять всеми своими стенками от стены или перегородки и они будут полностью отдавать тепло, то она несколько больше расчетной. Hо если одна ее стенка будет выходить в другое помещение (комнату) или же иметь небольшую отступку от перегородки, то печь полностью отвечает расчету. (У расчетной печи передняя и задняя стенки выделяют по 340 ккал/ч, а левая и правая по 540 ккал/ч.)

Материалы для строительства печи

Для устройства печей и каминов применяют материалы, обладающие такими физическими свойствами, как огнеупорность и тепловое расширение, поскольку отдельные части печей в процессе топки могут прогорать, а также расширяться неодинаково, в результате чего кладка разрушается. Последнее особенно относится к изделиям из металла. Учитывая большое тепловое расширение металла, его ограниченно применяют в печных работах, особенно внутри кладки.

В печных работах не используют сгораемые и трудносгораемые материалы и материалы, способные плавиться при более высоких температурах, а также материалы, деформирующиеся от нагревания.

Камень. В основном это песчаник, известняк и бутовый камень. Их применяют для кладки фундаментов под печи. Очевидно, что лучше всего для устройства фундаментов применять постелистые, плоские камни или бутовую плиту – они плотно укладываются и надежно сцепляются с раствором.

Кирпич. Искусственный камень, получаемый из глины с последующим пластическим или полусухим прессованием, сушкой и обжигом. Это основной материал для кладки печей. Есть несколько разновидностей кирпича, но не все они годятся для печных работ.

Кирпич глиняный обыкновенный, или красный, после сушки обжигается при температуре от 800 до 1000 °С. В процессе обжига отдельные частицы глины плавятся и связывают всю массу кирпича в одно целое, придавая ему прочность. Глина при обжиге изменяется в цвете – становится красной или, как говорят, кирпичной.

При температуре выше 1000 °С глина плавится, в результате чего темнеет и покрывается стекловидной пленкой получается пережженный кирпич, или железняк. Он очень прочный, плохо колется и слабо связывается с раствором. Для печной кладки такой кирпич непригоден. Его применяют для устройства фундаментов.

Если температура не превышает допустимых пределов, получается нормально обожженный кирпич соответствующей пористости. При простукивании он издает чистый металлический звук, хорошо колется и поддается теске, при падении не рассыпается, а раскалывается на крупные куски.

При недостаточной температуре обжига получается алый, или недожженный, кирпич (недожег) с бледно-розовой окраской. При простукивании он издает глуховатый звук, падая, рассыпается на мелкие куски, очень порист и сильно поглощает воду. В печных работах его можно использовать только в неответственных местах.

Кирпич изготовляют размером 250х120х65 мм, с некоторыми допусками, которые зависят от прессования. При пластическом прессовании могут быть допуски по длине 4 мм, по ширине и толщине 3 мм, при полусухом прессовании соответственно 3 и 2 мм. Масса кирпича в пределах 3,5 – 3,8 кг. Марка на сжатие – 300, 250, 200, 150, 125, 100 и 75 кг/см².

Кирпич должен иметь форму прямоугольного параллелепипеда, с прямыми ребрами и углами, с четкими гранями и ровными лицевыми поверхностями, без сквозных трещин и т. д. Объемная масса обыкновенного кирпича – около 1800 кг/м³. В кубическом метре сплошной кладки укладывается около 380 кирпичей.

Можно ли использовать кирпич, бывший в употреблении?

Если при разборке печей кирпич не потерял свою форму и прочность, его можно употребить вторично, но с обязательной очисткой от раствора и сортировкой. В зависимости от состояния такой кирпич применяют для кладки фундаментов и разделок труб, которые затем оштукатуривают.

Кирпич со зданий, сложенных на известковом растворе, для кладки печей непригоден. Его используют для кладки фундаментов и дымовых труб над крышей.

Нельзя применять для кладки печей и дымоходов силикатный, пустотелый и дырчатый кирпич.

В топках печей и первом дымовом канале, где температура очень высокая, красный кирпич быстро разрушается и печь приходится ремонтировать или перекладывать. В таких местах следует применять тугоплавкие кирпичи, изготовляемые из глин повышенной огнестойкости и прочности. Наибольшую прочность и повышенную огнестойкость имеет белый по цвету, ровный гжельский и боровичский кирпич. Он выдерживает температуру от 900 до 1000 °С, его применяют для облицовки топливников печей, в которых сжигают дрова и торф.

Огнеупорный шамотный кирпич выдерживает температуру до 1600 °С. Им облицовывают, или футеруют, топливники печей, предназначенных для сжигания каменного угля. Изготовляют его путем смешивания шамота-порошка из обожженной и размолотой огнеупорной глины. Размеры этого кирпича 250х123х65 и 230х113х65 мм. Как правило, тугоплавкий и огнеупорный кирпичи на чертежах и рисунках обозначают штриховкой в клеточку.

Подовый кирпич в основном применяют для выстилки пода в хлебопекарных и русских печах. Чтобы получить более гладкую поверхность и уменьшить количество швов, его изготовляют размером 225х225х70 мм из обыкновенной или огнеупорной глины.

Глина обыкновенная (или красная). Представляет собой остатки выветрившихся горных пород, состоящих из мельчайших частиц в виде чешуек. Она встречается в сухом или слегка влажном состоянии с примесью песка, извести, слюды и т. д. В зависимости от количества примесей глина подразделяется на жирную, среднюю и тощую. В жирной глине содержится 2 – 3 % песка, в средней – около 15 и тощей – около 30 %. Глина может впитывать большое количество воды, увеличиваясь при этом в объеме и образуя тесто. При высыхании объем ее уменьшается и на поверхности образуются трещины.

При нагревании глины от 400 до 700 °С она сперва отдает воду. Потом становится пористой, постепенно плавится или спекается. При замерзании глина вспучивается и увеличивается в объеме.

Тесто из глины пластично, легко принимает и сохраняет приданную форму. Пластичность глины зависит от размера частиц глиняного вещества, примесей и других причин. Усушка глины средней пластичности – 6 – 8 %, тощей – меньше 6 %.

Чистую от примесей глину применяют для изготовления огнеупорных изделий.

Обыкновенную (красную) глину применяют в виде раствора (глина, песок и вода) для кладки печных массивов печей из обыкновенного красного кирпича.

Гжельскую и другие тугоплавкие глины применяют для кладки стен топливника и первых каналов печей.

Из огнеупорной глины выкладывают стены топливника и первый восходящий канал в печах, работающих на антраците, каменном угле или жидком топливе.

Песок. Его используют как заполнитель в глиняных растворах для кладки печей. Он должен быть чистым, не иметь примесей ила, извести, растительных остатков и других загрязняющих веществ. Лучшим песком является горный с шероховатыми поверхностями. Речной песок менее пригоден, так как его зерна имеют гладкую форму – он хуже сцепляется с глиной. Загрязненные пески промывают.

Песок добавляют в обыкновенную и тугоплавкую глины, и особенно в жирные. Чем жирнее глина, тем больше добавляется песка, и наоборот. В огнеупорные глины вместо песка добавляют шамот.

Песок, добавляемый в растворы, должен быть мелким, с зернами величиной не более 1 мм, что дает возможность получить самые тонкие швы, тем самым повышая прочность кладки печей.

Вода. Лучшей водой для кладки печей считается дождевая и речная. В воде не должно быть примесей солей, кислот и щелочей. Жесткая вода в печном деле нежелательна.

Известь. Она бывает кальциевая, магнезиальная и доломитовая первого, второго и третьего сортов. После обжига получается комовая известь – кипелка. Она делится на быстрогасящуюся – не более 8 мин, среднегасящуюся – не более 25 мин и медленногасящуюся – более 25 мин. Хранить комовую известь необходимо в сухих сараях на сухом дощатом полу. В сырых местах она постепенно гасится, превращаясь в пушенку – тонкий порошок. Лучше всего известь-кипелку погасить в тесто, которое в надлежащих условиях может храниться десятками лет, улучшая при этом свои вяжущие свойства.

Известь применяют для приготовления растворов, употребляемых для кладки фундаментов под печи и оголовки труб, расположенных выше крыши. На этом растворе выкладывают коренные трубы высотой до двух этажей.

Цемент. Это гидравлическое вяжущее вещество большой прочности. Производят пять марок цемента с пределами прочности 300, 400, 500, 550 и 600 кгс/см.

Цементы бывают: портландцементы и портландцементы с минеральными добавками, шлакопортландцементы, а также быстротвердеющие портландцементы и шлакопортландцементы. Они быстро схватываются по сравнению с глиной и известью. Начало схватывания – не ранее 45 мин, конец схватывания – не позднее 12 ч. Из цемента приготовляют растворы или добавляют цемент в глиняные и известковые растворы для придания прочности.

Хранят цемент в сухих местах в специальной таре – при соприкосновении с воздухом цемент снижает вяжущие качества.

В печных работах цементные растворы применяют для тех же целей, что и известковые.

Бетон. Это высокопрочный искусственный материал. Для получения бетонной массы приготовляют смесь цемента, мелких и крупных заполнителей, затем затворяют ее водой. Если в бетон вставить стальную арматуру или стальную сетку, получится железобетон.

Жароупорный бетон выдерживает температуру до 1200 °С. Бывает разных составов, материалы которых отмеряют массовыми частями.

Для блоков топливника его приготовляют из портландцемента марки не ниже 400 (одна часть), щебня из огнеупорного кирпича (две части), песка из огнеупорного кирпича (две части), пылевидной тонкомолотой добавки из шамота (0,33 части).

Гипс. Порошок белого цвета, быстро схватывается, применяется как добавка в известковых растворах для ускорения их схватывания. Является также составной частью раствора, применяемого для оштукатуривания печей.

К вспомогательным материалам в печных работах относят стальные балки, уголки, полосы, проволоку, гвозди, листовую кровельную сталь, войлок, асбест, асбестоцементные и гончарные трубы, толь, рубероид, печные изразцы или кафель.

Сталь. Обручная сталь в виде ленты шириной от 12 до 100 мм и толщиной от 0,9 до 3,5 мм применяется для устройства лапок к различным дверкам для их закрепления в кладке.

Кровельная сталь идет на изготовление футляров для печей, предтопочных листов, водогрейных коробок и разной посуды. Обычно для этой цели применяют оцинкованную сталь.

Стальной проволокой закрепляют печные приборы и изразцы. Ее берут толщиной от 2 до 3 мм, она должна быть мягкой, для чего ее отжигают.

Гвозди используют для штырей и вязки кладки. Обычно их берут длиной от 100 до 150 мм.

Фасонную или фигурную сталь в основном применяют для изготовления оснований под печи, поддержания кирпичной кладки и ее связи и т. д.

Войлок. Строительный войлок выпускают в виде полотнищ толщиной 5 мм из отходов грубой шерсти. Войлок плохо воспламеняется, не горит, а медленно тлеет, издавая своеобразный специфический запах, указывающий на то, что он где-то соприкасается с огнем. Перед применением войлок вымачивают в глиняном растворе, который предохраняет его от разведения моли и возгорания. Вымоченным в глиняном растворе войлоком изолируют разделки у печей и труб, а также обертывают концы деревянных балок, проходящих вблизи дымовых каналов и разделок, а также кладут под предтопочные листы.

Асбест. Это минеральный, несгораемый, теплоизоляционный материал, изготовляемый в виде листов или шнура. Он долговечен, имеет низкую теплопроводность. Применяют вмести войлока, особенно для прокладки между рамками печных приборов, дверками и печной кладкой.

Асбестоцементные трубы изготовляют из смеси асбеста и цемента с последующей формовкой и сушкой. В печных работах эти трубы применяют диаметром от 125 до 300 мм при толщине стенок 12 – 20 мм и длине труб 4 м. Между собой трубы соединяют асбестоцементными муфтами. Их используют для облицовки дымоходов с внутренней стороны в кирпичных стенах, устройства дымоходов (дымовых труб), начиная с чердака с выходом на улицу, т. е. выше кровли. Для утепления трубы облицовывают кирпичом или оштукатуривают.

Гончарные (керамические) трубы применяют наравне с асбестоцементными для устройства дымовых труб и воздушных каналов. Их изготовляют из лучших сортов глины, а также из гжельской или огнеупорной с последующим обжигом и глазуровкой изнутри. Диаметр труб от 170 до 220 мм, длина отдельных звеньев – от 350 до 700 мм. Соединяют их друг с другом раструбами.

Изразец (кафель). Это самый лучший материал для облицовки наружных поверхностей комнатных печей и кухонных плит. Он состоит из пластины, наружная сторона которой покрыта глазурью, румпы, образующей коробку, в стенках которой имеются два отверстия. В эти отверстия вставляют стальные штыри, служащие для скрепления проволокой изразцов друг с другом и закрепления их на поверхности печи путем закладки проволоки в толщу кладки.

Форма и назначение изразцов бывают разными: стенные или прямые, применяемые для облицовки стены печи; угловые – для облицовки углов и фасонные – для облицовки выступающих частей печи. Кроме того, в зависимости от формы изразцы называются: закладкой или цокольными, уступом, гладким или лицевым, полочным, выступающим, карнизным, венцовым или лиштвой (рис. 2).

Рис. 2. Виды изразцов:

а – прямые; б – угловые

В процессе кладки внутренность румпы заполняют раствором, мелким печным кирпичом или кирпичным щебнем.

Толь и рубероид. Являются гидроизоляционными материалами. Изготовляют из картона, пропитанного каменноугольной смолой или нефтяными продуктами, обсыпанного с двух сторон песком, слюдой или каменной мукой. В основном используют для гидроизоляции фундаментов под печи. Толь укладывают на дегтевых, а рубероид на битумных мастиках.