Текст книги "Большая книга по планированию дома"

Печи

Если вы собираетесь жить в планируемом вами здании не только в теплое время года, но и зимой, то вам нужно позаботиться о поддержании в нем высокой температуры воздуха. Если вы не планируете использование современных систем отопления помещений, то самый простой способ решения проблемы – установка в доме печи. По типу используемого для их изготовления материала печи бывают железными и кирпичными (кафельными). Недостаток первых заключается в том, что они быстро отдают тепло, в отличие от кирпичных, которые сначала аккумулируют тепло, а потом в течение всего дня отдают его кирпичам и кафелю и тем самым прогревают воздух в помещении.

Прежде чем приступить к сооружению печи, приготовьте масштабный эскиз дома. Отметьте в нем характер постройки, количество и расположение комнат, дома по отношению к сторонам света, а также вид отопления. Эти данные предоставьте специалисту, который посоветует вам, в каком месте лучше всего расположить печь, какими видами топлива пользоваться, рассчитает потребность тепла для вашего дома.

Классификация печей

Для того чтобы определить, какая именно печь вам нужна, необходимо знать некоторые основные параметры, в соответствии с которыми осуществляется классификация печей. К таковым прежде всего относятся: назначение печи, температура нагрева ее стенок, продолжительность сгорания топлива, время, необходимое для прогрева и полноценной теплоотдачи печи, схема движения газов в каналах, конструкция дымоотвода, форма, отделка наружных стенок, основной материал, количество этажей, через которые проходит печь и т. п.

Назначение

По своему назначению печи делятся на отопительные, отопительно-варочные, а также кухонные плиты, снабженные отопительными щитками. Существуют также печи специального назначения: банные, прачечные, печи-камины и т. п.

Как видно из названия, отопительно-варочная печь совмещает в себе функции обогрева помещения и приготовления пищи. Классическим примером этого типа может служить русская печь. Долгое время ее конструкция оставалась неизменной, однако считать ее идеальной нельзя: русская печь прогревает только верхние слои воздуха, выбор топлива для нее достаточно ограничен. Поэтому со временем появились улучшенные конструкции, о которых мы будем говорить отдельно.

Кухонные плиты предназначены для приготовления пищи и отчасти для обогрева помещения. Для увеличения теплоотдачи в конструкцию плиты включают отопительные щитки, для большей эффективности щиток снабжают отдельной топкой. Отопительный щиток представляет собой приставную стенку из кирпича или другого огнеупорного материала с системой дымовых каналов. Проходя сквозь них, горячий газ нагревает щиток, увеличивая тем самым теплоотдачу печи.

Температура нагрева

В соответствии с этой характеристикой выделяют печи умеренного нагрева (температура наружной стенки около 90° C), печи повышенного нагрева (температура наружной стенки в отдельных точках достигает 120° C) и печи высокого нагрева (температура наружной стенки бывает 120° C и выше).

Схема движения газов в каналах

Здесь различают следующие типы печей: печи с параллельными каналами (одно – или двухоборотными), печи с каналами последовательного соединения (одно – или многооборотные), бесканальные (колпаковые) и, наконец, печи с комбинированной системой дымовых каналов. Существуют и другие разновидности печей, которые мы рассмотрим в других главах.

Если вы собираетесь строить печь средних размеров, наиболее эффективной будет конструкция с параллельным размещением каналов. Благодаря короткому пути движения газов уменьшается сопротивление им, а также требуется меньшая тяга для горения топлива.

Многооборотная схема движения газов обладает рядом недостатков. Большая длина каналов вызывает значительное сопротивление прохождению газов, из-за чего необходимо создавать сильную тягу в дымовой трубе. Поверхность печи прогревается неравномерно, а наличие горизонтальных участков в системе газоотвода способствует быстрому оседанию сажи на них.

Бесканальная конструкция предполагает использование в качестве направляющего канала для отвода газов так называемый колпак, или камеру, размещенную непосредственно над топливником печи. Сопротивление газов в этом случае невелико, однако верхняя часть печи прогревается больше.

Форма

Здесь различают прямоугольные, многоугольные, квадратные, угловые и круглые печи.

Отделка наружных стенок

Может быть выполнена путем обычного оштукатуривания, облицовки глазурованными плитками или изразцами, а также устройством стального футляра. Встречается также декоративная отделка без какой бы то ни было облицовки – путем расшивки кирпичей.

Устройство печей

Основными функциональными элементами печи являются топливник и система дымооборотов, которую также называют конвективной системой.

По месту расположения все устройства печи подразделяют на подтопочную (расположенную ниже топливника) и надтопочную (расположенную выше топливника) части. К подтопочной относятся фундамент, гидроизоляция, поддувало (зольник) и шанцы. Надтопочную часть составляют система дымоборотов, воздушная и варочная камеры, каналы вытяжки, дымовая труба (рис. 114).

Рис. 114. Устройство отопительной печи: 1 – шанцы; 2 – подтопочный канал нижнего обогрева; 3 – топливник; 4 – хайло; 5 – чистки; 6,7 – задвижки; 8 – дымоход; 9 – разделка; 10 – перекрытие; 11 – теплоизоляция; 12 – выдра; 13 – дымовая труба; 14 – перекрыша; 15 – душники; 16 – конвективная система; 17 – камера; 18 – свод; 19, 21 – дверки; 20 – решетка; 22 – зольник (поддувало); 23 – гидроизоляция; 24 – теплоизоляция

Топливник

Представляет собой камеру для сжигания топлива. Он должен сохранять высокую температуру в зоне горения, вмещать не менее 3/4 количества твердого топлива, необходимого для одной топки, обеспечивать равномерный доступ воздуха к горящему топливу.

Для того чтобы горящие угли не накапливались в топке, в ее дне устанавливают колосниковую решетку (колосник), соединяющую топливник с зольником. Колосник располагают на 1–2 ряда кладки ниже топочной дверцы, иногда с небольшим наклоном вперед.

Частота решетки для сжигания торфа и кизяка должна составлять около 10 мм, чтобы как можно меньше мелких частиц попадало в зольник. Для сжигания каменного угля применяются колосниковые решетки, состоящие из пластин высотой около 4 см, что обеспечивает лучший приток воздуха в камеру и защищает решетку от прогорания.

При выборе размеров топливника руководствуются прежде всего теплоотдачей печи и видом используемого топлива.

Ширина топливника для небольших печей с теплоотдачей до 1000 ккалч составляет 12–15 см, для печей с теплоотдачей до 3000 ккалч – 25–27 см, для печей с большой теплоотдачей – до 50 см.

Длина топливника составляет от 25 до 50 см и определяется главным образом видом топлива. Если печь предполагается топить дровами, топливник должен иметь достаточно большую длину, так как поперечное положение дров обеспечивает более равномерное и полное их сгорание.

Для облегчения процесса кладки длина и ширина топливника должны быть кратны размерам кирпича.

Высоту топливника измеряют от колосниковой решетки. Она может составлять от 40 до 100 см.

Изнутри топливник выкладывают термостойким кирпичом (огнеупорным шамотным, тугоплавким гжельским или боровическим) толщиной в 1/2 кирпича. Этот процесс называется футеровкой.

Зольная камера

Располагается непосредственно под колосниковой решеткой и выполняет две функции: обеспечивает поступление воздуха в зону горения топлива и накапливает золу и прогоревшие мелкие угли, падающие сквозь решетку. Для подачи воздуха и удаления золы в зольной камере устраивают поддувальную дверцу.

Дымоход

Представляет собой систему каналов, соединенную с топливником. Горячие дымовые газы, благодаря тяге, двигаются по нему, отдавая тепло кирпичной кладке. Таким образом осуществляется нагрев печи. О некоторых принципиальных схемах дымоходов мы говорили выше, поэтому сейчас остановимся лишь на основных правилах, при соблюдении которых вы сможете получить наибольшее количество тепла.

Внутренняя поверхность дымовых каналов должна быть гладкой, а их поперечное сечение – достаточно большим, для того чтобы горячие газы беспрепятственно проходили в дымовую трубу. Как правило, размер каналов делают кратным размерам кирпича – 1/2 х 1/2 или 1 х 1/2 кирпича. Наибольшее количество тепла дымовые газы должны отдавать нижней части печи.

Система отвода газов может быть одно – или многооборотной. В первом случае дымовые газы совершают один подъем и одно опускание по дымовым каналам. При этом канал для опускания может быть один, а может состоять из нескольких параллельных каналов – это делается для уменьшения сопротивления движению дымовых газов и более равномерного прогревания печных стенок.

При всей своей простоте и эффективности однооборотная система подходит лишь для устройства печей малых размеров. В больших печах, снабженных одним каналом, верхняя часть будет прогреваться больше, а это неэффективно.

Многооборотная система включает в себя несколько вертикальных или горизонтальных каналов. Ее использование позволяет нагревать нижнюю часть печи, однако общее нагревание стенок происходит неравномерно, отрицательно влияя на целостность кладки. К тому же применение многооборотной системы увеличивает сопротивление дымовых газов.

Дымовая труба

Служит для вывода дымовых газов из каналов. В результате разности плотностей газов различной температуры в нижней и верхней частях печи труба создает тягу, обеспечивающую качественное и равномерное сгорание топлива. Для улучшения тяги трубу наращивают в высоту. В этих же целях ее внутренние стенки делают гладкими.

Выбор места для печи в помещении

После того как вы выбрали нужную вам конструкцию печи, необходимо определить место ее будущего расположения.

Как правило, отопительные печи возводят в углу помещения, возле внутренней капитальной стены. При этом ее стараются расположить как можно ближе к входной двери, чтобы не пришлось носить топливо через весь дом. Установка возле капитальной стены обусловлена необходимостью устройства дымохода.

Печь располагают с таким расчетом, чтобы все ее стенки равномерно отдавали тепло помещению (рис. 115). Должен быть также обеспечен свободный доступ к ним для осмотра, уборки и ремонта. Необходимо учитывать и потери тепла, происходящие в помещении, – степень нагрева поверхности печи должна превышать их.

Рис. 115. Варианты расположения печи в помещении: а, б – с отступом от стены; в, г – в проеме внутренней стены; д – с выходом на веранду

Если печь предназначена для обогрева одной комнаты, лучше возводить ее на некотором расстоянии от стены, чтобы увеличить количество сторон, отдающих тепло, и избежать тем самым перерасхода топлива.

Между печью и стеной оставляют пространство (отступку) шириной 15 см и более в зависимости от особенностей планировки помещения и его площади. Уменьшение этого расстояния отрицательно сказывается на теплоотдаче части печи, примыкающей к стене помещения.

Печь, предназначенная для обогрева двух смежных комнат, лучше всего встраивать во внутреннюю стенку. Подобным образом располагают печь, обогревающую три и четыре комнаты. При таком способе размещения печи значительно упрощается сооружение дымовой трубы, которая опирается на одну из внутренних перегородок (следует учитывать, что толщина перегородки должна составлять не менее одного кирпича).

Если вы возводите печь в загородном доме и хотите, чтобы она, помимо комнат, обогревала еще и веранду, целесообразно расположить ее в капитальной стене, выведя на веранду топку и поддувало.

Выбор материалов для сооружения печей

Материалы, используемые в строительстве вообще и для сооружения печей в частности, обладают рядом характеристик. В соответствии с ними определяют пригодность или непригодность того или иного материала.

Ниже мы рассмотрим некоторые основные свойства, которые смогут помочь вам при отборе качественного материала.

Плотность

Плотность кирпича, камня, предназначенных для кладки печей, бывает средней и истинной. Средняя плотность – это соотношение массы строительного материала и всего занимаемого им объема, включая поры и пустоты. Средняя плотность выражается в соотношении кгм². Истинная плотность – это предел отношения массы к объему без учета пустот и пор, имеющихся в данном строительном материале.

Пористость

Пористость определяется степенью заполнения объема строительного материала порами и выражается в процентах. Данное свойство влияет на такие характеристики материалов, как прочность, водопоглощение, теплопроводность.

Материалы для кладки печей могут быть мелкопористыми (размеры пор выражаются в сотых и тысячных долях миллиметра) и крупнопористыми (размеры пор составляют от десятых долей миллиметра до 1–2 мм). Пористость кирпича равна, как правило, 25–35 %.

Влагоотдача

Строительные материалы могут терять накопившуюся в их порах влагу. Отдача влаги характеризуется процентным количеством воды, которое материал теряет за сутки (при температуре воздуха 20° С и относительной влажности 60 %).

Если материал, предназначенный для кладки печи, обладает повышенной влажностью, то при ее отдаче он может изменить свои характеристики, что приведет к появлению дефектов в конструкции печи.

Водопоглощение

Строительные материалы обладают способностью впитывать и задерживать в порах влагу. По объему водопоглощение всегда меньше 100 %, а по массе может быть более 100 %, например у теплоизоляционных материалов. Переувлажнение материала отрицательно влияет на его основные качества, усиливает теплопроводность и увеличивает среднюю плотность, снижает прочность.

Гигроскопичность

Гигроскопичность – это свойство пористых материалов впитывать влагу из воздуха. Оно в значительной степени присуще теплоизоляционным материалам, кирпичу полусухого прессования и т. д., которые могут поглощать большое количество влаги. Это приводит к увеличению их массы, уменьшению прочности и деформации. Такие материалы, как кирпич сухого прессования, применяют для кладки печей только в помещениях с низкой влажностью воздуха.

Теплопроводность

Это свойство материала характеризует его способность к передаче тепла при наличии разности температур снаружи и внутри конструкции печи. Данная характеристика зависит от ряда факторов: вида материала, его пористости, влажности, а также от температуры, при которой происходит передача тепла. Крупнопористым материалам теплопроизводность свойственна в большей степени, чем материалам, имеющим мелкопористое строение. Материалы с замкнутыми порами обладают более низкой теплопроводностью, чем материалы, поры которых сообщаются друг с другом.

Огнестойкость

Огнестойкость – это свойство, определяющее способность материалов противостоять воздействию высоких температур. Оно имеет особенно важное значение при выборе материалов для строительства печи.

В большей степени для этого подходят несгораемые материалы (кирпич, бетон, сталь), которые под действием высоких температур не воспламеняются и не обугливаются. Такие материалы, как пластмассы, древесина, рубероид и т. п., при проведении работ по кладке печей не используются вследствие крайне низкой огнестойкости.

Огнеупорность

Под огнеупорностью подразумевается способность материала противостоять длительному воздействию огня и высоких температур, не деформируясь. По степени огнеупорности материалы подразделяют на:

– огнеупорные, выдерживающие действие температур до 1580° С и выше (шамотный кирпич, динас);

– тугоплавкие, выдерживающие действие температур 1350–1580° С (гжельский кирпич);

– легкоплавкие, размягчающиеся или разрушающиеся при температуре ниже 1350° С (керамический кирпич).

Прочность

Этим качеством определяют способность материала противостоять разрушению под воздействием внешних сил. Прочность материала, выбранного для кладки печи, характеризуется пределом прочности при трех видах воздействия на него – сжатии, изгибе и растяжении.

Упругость

Под упругостью подразумевают способность строительного материала принимать после деформирования в результате определенных нагрузок первоначальную форму и размеры.

К упругим материалам, использующимся при строительстве печей, относится сталь.

Твердость

Это способность строительного материала оказывать сопротивление проникновению в него другого, более твердого вещества.

При строительстве печей необходимо учитывать сочетаемость различных по твердости материалов.

Хрупкость

Это свойство характеризует способность строительного материала быстро разрушаться в результате внешних воздействий. К хрупким материалам, используемым при кладке печей, относятся кирпич, природные камни, бетон.

Пластичность

При строительстве печей могут применятся битум, глиняное тесто и другие материалы, обладающие высокой пластичностью. Под этим свойством материала подразумевается его способность изменять форму и размеры, не образуя при этом разрывов и трещин.

Сопротивление удару

Материалы для кладки печи должны обладать высокой устойчивостью к разрушению в результате ударов и нагрузок. Хрупкие материалы для строительства печи непригодны.

Антикоррозионность

Способность материала отдельно или в соединении со связующими веществами защищать конструкцию от коррозии. Так, например, для защиты металлических футляров печей применяют печной лак.

Виды строительных материалов для кладки печей

Кирпич

Для кладки печей и каминов используют различные виды и сорта кирпича в зависимости от назначения той или иной части конструкции. Непригодным для печных работ считается силикатный кирпич.

Красный кирпич первого сорта

Это идеальный вариант для печной кладки. Он хорошо обожжен, у него ровный красный цвет и правильная форма (25 х 12 х 6,5 см). Кирпич первого сорта не имеет трещин и при легком постукивании по нему молотком издает чистый звук, похожий на звон металла. Из такого кирпича выкладывают большую часть массива печи – наружные стенки, систему дымовых каналов, перекрытие, дымовые трубы.

Кирпич второго сорта

Это недожженный кирпич. Он имеет ало-розовый цвет и при постукивании молотком издает глухой звук. Его применяют для кладки вертикальных и горизонтальных разделок.

Кирпич третьего сорта

Это, наоборот, пережженный кирпич. Он имеет темно-коричневый цвет и используется только при возведении фундамента.

Клиновый кирпич

Имеет размеры 23 х 12 х 6,5 х 5,5 см. Его применяют для кладки печных сводов.

Старый кирпич

Кирпич, оставшийся после разборки зданий, также можно использовать для кладки печей. Его тщательно очищают от остатков раствора; при этом не допускается применение кирпича, который был уложен на известковом растворе. Из старого кирпича можно выкладывать только основание под печь.

Малый кирпич (межигорка)

Кирпич, оставшийся после разборки старой печи, можно применять для кладки массива и футеровки топливника. При этом необходимо тщательно осмотреть его, отбраковав пережженные и закопченные кирпичи. Сажа, отложившаяся на боках кирпичей, может привести к появлению черных пятен на внешней поверхности печи или камина. Малый кирпич с отложениями сажи можно применять для кладки свода, дымооборотов и футеровки топливника.

Бутовые камни (бут)

Бут получают из плотных осадочных пород (известняк, доломит, песчаники). Его применяют при кладке фундаментов под печи, расположенные на первом этаже.

Глина

Это основной строительный материал, используемый при кладке печей. Лучшим вяжущим средством считается обыкновенная красная глина – она служит основой раствора (глина, песок, вода) для кладки из красного кирпича.

Не следует использовать обыкновенную глину в растворах, предназначенных для кладки и оштукатуривания поверхностей во влажных помещениях. Также нельзя применять ее для кладки оголовков дымовых труб, наружных стенок, вентиляционных каналов и фундаментов. Дело в том, что при температуре воздуха ниже 0° C глина увеличивается в объеме, в результате чего кладка теряет плотность и прочность.

Основными характеристиками, от которых зависят качество и прочность кладки, являются жирность глины, ее пластичность, усушка, максимальная температура плавления или спекания.

Если глина слишком жирная, в нее добавляют песок. Если используются тощая глина или суглинок, в них добавляют жирную глину. Огнеупорный кирпич кладут на раствор, приготовленный из огнеупорной глины.

Глина, замоченная в воде, увеличивается в объеме и образует пластичное тесто. После высыхания и обжига ее объем уменьшается на 6–10 %, а сама она растрескивается.

Применяют глину как в чисто глиняных растворах, так и в смешанных: глиняно-цементных и глиняно-известковых.

Цемент

Наиболее распространены в качестве строительного материала для печей портландцемент, шлакопортландцемент и глиноземистый цемент.

Известь

В печном строительстве известь применяют в растворах, предназначенных для кладки фундаментов и оголовков труб, расположенных над уровнем крыши, а также для кладки коренных труб.

Гипс

Строительный гипс (алебастр) представляет собой порошок беловато-серого света. Он используется для приготовления раствора, который наносят на горячую поверхность при оштукатуривании печей.

Песок

В состав глиняного раствора в качестве заполнителя входит мелкий песок с зернами размером не более 1–1,5 мм. Песок должен быть чистым, без примесей (ила, извести и т. п.). Загрязненный песок промывают в проточной воде.

Немаловажным показателем является также форма песчинок. Лучшим песком, используемым при сооружении печи, считается горный (овражный), зерна которого имеют шероховатую поверхность и обладают лучшей сцепляемостью с глиной. Речной (морской) песок менее пригоден для глиняного раствора, так как его песчинки округлы и плохо сцепляются с глиной. Так называемые дюнные или барханные пески для приготовления растворов непригодны, так как состоят из слишком мелких частиц.

К обычной глине добавляют простой песок, к огнеупорной – шамотный порошок. Его изготовляют из той же огнеупорной глины, обжигая ее при температуре 1300–1400° C, а затем измельчая.

Асбест

Может выдерживать длительное высокотемпературное воздействие (до 500° C), не теряя при этом своих прочностных качеств. Он выпускается в виде жестких листов, ткани и шнура.

В печных работах асбест используют для устройства противопожарных разделок, несгораемых перекрытий, изоляции сгораемых материалов. Его также применяют в качестве прокладки между рамками печных приборов и кладкой.

Асбестоцементные трубы

Используют при сооружении дымовых труб, дымооборотов и внутренних каналов. Их несомненное преимущество состоит в том, что они прочны и легки, выдерживают низкие температуры, не подвержены коррозии, не требуют окраски, лишены швов. Однако они обладают высокой теплопроводностью и поэтому нуждаются в утеплении – их обкладывают кирпичом или оштукатуривают. Другой недостаток асбестоцементных труб – низкая ударопрочность.

Трубы выпускаются диаметром 125–300 мм, длиной до 4 м, с толщиной стенок 12–20 мм. Для соединения их между собой используют асбестовые муфты.

Керамические трубы

Применяют для сооружения дымовых труб и воздушных каналов. Они также плохо держат тепло, поэтому нуждаются в дополнительной изоляции. Их изготавливают из лучших сортов глины, внутренние поверхности глазуруют. Керамические трубы выпускаются длиной от 350 до 700 мм и имеют диаметр 170–220 мм. На концах они имеют раструбы, при помощи которых производится их соединение друг с другом.

Строительный войлок

Используют в качестве изолирующего материала между нагреваемыми частями печи и прилегающими к ним сгораемыми элементами. Он не горит, а медленно тлеет, распространяя специфический запах. Перед применением войлок обрабатывают глиняным раствором для предохранения его от возгорания и появления личинок моли. В ряде случаев войлок целесообразнее заменить листовым асбестом.

Толь и рубероид

Применяют для гидроизоляции печного фундамента, защищая его от воздействия почвенных вод. В качестве сцепляющего материала используют мастики: дегтевую (для толя) и битумную (для рубероида).

Стальная проволока

Необходима для перевязки и крепления печных приборов. Для придания ей прочности и одновременно мягкости ее обжигают.

Не допускается применять проволоку для закрепления дверок топки, для этого существуют специальные стальные полосы (кляммеры), изготовляемые вместе с дверными рамками.

Печные изразцы

Печные изразцы (рис. 116) служат отличным декоративным отделочным материалом для облицовки внешней стороны печи. Они представляют собой керамические плитки различной формы и конфигурации, покрытые глазурью или без нее (терракотовые). Изразцы делятся на стенные (прямые) – ими облицовывают гладкие поверхности, фасонные, которые служат для облицовки выступающих частей печи, и угловые – ими облицовывают углы.

Рис. 116. Печные изразцы

Изразец состоит из лицевой части и румпы – глиняной коробки на задней части изразца, предназначенной для прикрепления его к стенке печи с помощью стального штыря и проволоки.