Текст книги "Строительство бани и сауны"

Печная труба не должна перевязываться с другой кладкой. С камином кирпичный экран можно перевязать 2–3 раза. В местах стыковки труб необходимо предусмотреть чистки. Задвижки печей устанавливают в кладке трубы. При топке сухими дровами для нагрева сауны объемом 20 м³ до температуры 100 °С в летнее время требуется около часа. При разогреве сауны печь топят интенсивно, далее для поддержания необходимой температуры оставляют гореть не более 4–5 поленьев. Так как металлические печи очень производительны и рассчитаны на быстрый прогрев бани, чрезмерная неконтролируемая топка после достижения заданной температуры может привести к перегреву сауны и загоранию деревянных конструкций.

Итак, что же можно уяснить из этого раздела? Главное – это то, что выбор банных печей поистине огромен, как покупных, тех, что можно изготовить на заказ, и тех, что можно сделать самостоятельно. А на что нужно обратить самое серьезное внимание? Ну конечно же на противопожарную безопасность, особенно в случае выбора металлической печи. Судите сами – печь, обладающая мощностью 67 кВт, позволяет получить температуру на поверхности стенок топки 700–800 °С. Вот почему, несмотря на наличие навесных экранов корпуса, металлические печи промышленного изготовления (а самодельные тем более!) в обязательном порядке как минимум должны иметь деревянные ограждения (фото 6.5.5). Если общая конструкция бани (компоновка и материалы ограждений) позволяет, металлическую печь ограждают кирпичной кладкой (фото 6.5.6).

Фото 6.5.5. Металлические печи в обязательном порядке как минимум должны иметь деревянные ограждения

Фото 6.5.6. Если общая конструкция бани (компоновка и материалы ограждений) позволяет, металлическую печь ограждают кирпичной кладкой

6.6. Печные трубы

Наиболее традиционные насадные трубы, как правило, применяются и с наиболее традиционными же каменными печами. Коренные же трубы сами по себе представляют солидные сооружения, создание которых должно иметь под собой весомые основания. Вот почему о печных трубах резонно говорить применительно к печам и каминам. А как быть с металлическими печами, доля которых в отоплении бань неуклонно увеличивается? Тут есть много вопросов.

Утепление дымовых труб. Асбестоцементные трубы утепляют нанесением теплоизоляции на наружные поверхности. Выше холодного чердачного перекрытия их утепляют кирпичной кладкой или минеральной ватой, утрамбованной между наружными поверхностями трубы и стальным кожухом, изготовленным из кровельного или оцинкованного железа. При определении диаметра стального кожуха исходят из того, что зазор между поверхностью асбестоцементной трубы и кожухом должен быть не менее 60 мм. Стальной кожух рекомендуется выполнять отдельными звеньями высотой не более 1,5 м. Звенья отдельных соединительных труб должен плотно, без зазоров, входить одно в другое не менее чем на 100 мм.

Изоляцию труб выполняют до верха трубы. Верх устраивают с небольшим наклоном, а пространство между трубой и кожухом замазывают цементным раствором повышенной консистенции.

Асбестоцементные и гончарные трубы можно утеплять на чердаке и выше кровли, заключая их в специальные короба из шлакобетонных плит. Пространство между наружными стенками труб и плитами заполняют мелким шлаком.

Независимо от применяемых несгораемых материалов утепленные трубы следует периодически осматривать и исправлять самые незначительные дефекты. При осмотре облицовку, щиты и каркас снимают. В целях противопожарной безопасности чердачное пространство должно содержаться в идеальном порядке.

Конечно, изложенное выше несколько архаично. Но, как показывает жизнь, архаика эта не утрачивает своего значения из-за элементарной недоступности новых решений для весьма широких слоев населения. Не будь этого, для утепления труб можно было бы однозначно рекомендовать безусловно прогрессивную конструкцию, которую предлагают для современных металлических печей – труба в трубе с термостойким теплоизолятором в зазоре (фото 6.6.1), например базальтовой ватой (для металлических труб). Поскольку эти трубы имеют очень высокую надежность, при наличии такой необходимости их легко спрятать, не нарушая интерьеров помещений, через которые труба проводится вынужденно (фото 6.6.2).

Фото 6.6.1. Труба в трубе с термостойким теплоизолятором в зазоре

Фото 6.6.2. Такие трубы легко скрыть, не нарушая интерьеров помещений

6.7. Эксплуатация печей на твердом топливе

 
Папаху шить – не шубу шить,
Но надо шить умело.
 

Ованес Туманян

Отопительные качества печи зависят не только от материала, из которого она сложена, но и от того, насколько правильно эксплуатируется. После длительного перерыва в работе прежде всего необходимо проверить состояние дымоходов печи и наличие тяги. При недостаточной тяге следует прогреть дымоход либо прочистить его. Тяга в процессе топки печи не должна быть излишней. Когда дрова разгорятся, дымовую заслонку постепенно прикрывают, уменьшая силу тяги, но надо следить за тем, чтобы дым не попадал в помещение. Ослепительно-белый свет пламени свидетельствует об избытке тяги, а темно-красный – о ее недостатке.

Дрова – наиболее распространенный вид топлива банных печей. Теплотворная способность дров зависит от их влажности и достигает 3300 ккал/кг. Лучшее топливо – твердые лиственные породы деревьев. Теплотворная способность дров различных пород древесины на единицу массы (1 кг) практически одинакова. Однако на единицу объема (1 м³) дрова более тяжелой и плотной древесины дают значительно больше тепла. Например, сухие березовые дрова при горении выделяют на 20–25% больше тепла, чем осиновые, на 15–18% больше, чем сосновые. Если используются березовые дрова, к концу топки в печь подбрасывают несколько осиновых поленьев, образующих пламя, уничтожающее сажу.

Перед укладкой дров в топливник колосниковую решетку и зольниковую камеру очищают от остатков продуктов сгорания, чтобы полностью освободить доступ воздуха к горящему топливу, иначе печь с поддувалом превратится в печь с глухим подом, что неэкономично.

Ухудшает горение повышенная влажность дров, поэтому их предварительно просушивают. Укладывать дрова необходимо с прозорами и с таким расчетом, чтобы до верха топливника оставалось не менее 200 мм.

Топить баню желательно сухими кондиционными дровами, нельзя бросать в топку крашеное дерево, пластмассу, толь, битум. Нельзя перегревать печь: в облицовке и кладке появляются трещины.

Если конструкция предусматривает работу печи на каменном угле или антраците, задвижку следует установить таким образом, чтобы она закрывалась неплотно и оставалась щель не менее 10–15 мм. Сначала растапливают печь мелкими дровами. На них насыпают слой угля в 50–60 мм. После того как уголь хорошо разгорится, толщину засыпки доводят до 150 мм, но не более, иначе расход топлива будет неэкономичным.

В конце топки оставшиеся угли сгребают на колосниковую решетку, чтобы они хорошо продувались воздухом, идущим из поддувала. Если решетки нет, угли подгребают поближе к выходному отверстию печи. Во избежание отравления угарным газом не следует топить печь поздним вечером.

При обильном газообразовании в топливнике может произойти выбрасывание пламени. Обычно это бывает в случае, когда печь пытаются растопить горючими жидкостями (бензин, керосин и др.). При большой концентрации газов может произойти взрыв, способный не только разрушить печь, но и стать причиной пожара. Топливник нельзя загружать новой порцией топлива (особенно мелкофракционного), целиком покрывая раскаленную поверхность пода печи: оно «томится», выделяя большое количество летучих веществ, не разгораясь из-за отсутствия пламени и понижения температуры. Концентрация газов при этом резко возрастает, и при первом же появлении пламени происходит взрыв. Поэтому мелкофракционное топливо необходимо загружать в печь небольшими порциями, давая ему возможность разгораться постепенно. Открывать топочную дверцу нужно осторожно, чтобы не вызвать внезапного возгорания.

К установлению оптимальных режимов топки печи резонно приступить сразу же после окончательного ввода ее в эксплуатацию, т. е. при ее освоении. И одним из важнейших факторов при этом является определение потребной массы одновременно закладываемых дров (закладки). Это очень важно в плане ограничения максимальной мощности печи, т. е. количества одновременно выделяемого тепла, что и обеспечивается уменьшением максимально возможной закладки. В случае банной печи это особенно важно, ибо от того, как топится печь, напрямую зависят все параметры собственно банной процедуры. Предположим, требуется процедура с начальной температурой 90 °С (режим сауны) с постепенным падением ее через 2–3 часа до 65–70 °С (в конце парком побаловаться). При наличии электропечи с блоком управления особых проблем не возникает (читайте и выполняйте инструкцию). А в случае дровяной печи все зависит от умения правильно выбрать закладку дров, которые вдобавок могут быть каждый раз разными, и правильно же вести топку, для чего и имеется только возможность регулировать приток воздуха в топливник. Задача может стоять и еще сложнее – хорошо бы начать париться минут через 30–40, что, как показала практика, вполне возможно, но только надо, как говорится, «пристреляться».

В процессе топки каменная печь прогревается постепенно, а судить о прогреве можно, прощупывая ее внешние стенки в разных зонах наружной поверхности. Но поскольку при этом прогревается массив печи, нужно время, чтобы тепло от внутренних стенок, обогреваемых непосредственно огнем и горячими газами, поступило к внешним поверхностям, обогревающим объем помещений. Вот почему критичным является именно режим топки, поскольку суждение о нем можно вынести лишь спустя некоторое время. Известно ведь, что максимальной температуры греющие поверхности каменной печи достигают уже после окончания топки, если, конечно, топка не ведется непрерывно, что естественно для печей металлических, а для каменных является нонсенсом. По всем параметрам очень важно не перегреть печь. А для этого и необходимо определиться с закладкой дров и регулировкой тяги дверцей поддувала и, возможно, заслонкой трубы.

Наилучшим с точки зрения утилизации печью выделяемого в ней тепла является режим медленной (применительно к горению дров) топки, который характеризуется малой тягой в печи. Ибо, медленно протекая по дымоходам печи, горячие газы успевают отдать максимальное количество своего тепла. Именно поэтому печи с высоким кпд (такие, как Буллерьян, например) тем и отличаются от прочих, что в них конструктивно заложен принцип реализации малой тяги. Но режим малой тяги (слабой прокачки воздуха) имеет и еще один аспект – он чреват неполнотой сгорания топлива. Оказывается: все прекрасно можно понять, наблюдая дым из трубы. Коротко режим полного сгорания характеризуется формулой: «дыма не должно быть». Действительно, вылетающий из трубы черный дым есть не что иное, как уносимая горячими газами сажа, чистый углерод, не сгоревший в печи из-за недостатка кислорода. При такой топке неизбежен процесс чрезмерно интенсивного засорения дымовых каналов, особенно протяженных, содержимым слишком быстро охлаждающихся отходящих газов. Заметив черный дым, приоткройте еще дверцу поддувала, дым неизбежно исчезнет. Это будет означать полное сгорание топлива. Однако бездымным будет и режим топки с излишним избытком воздуха, при котором лишний воздух, нагреваясь, уносит в атмосферу тепло, не добираемое печью, что и снижает ее кпд. Поэтому добиваться следует минимального приоткрытия дверцы поддувала, при котором темного дыма над трубой нет.

Другое дело белый дым, который означает наличие в отходящих газах большого количества водяного пара – попросту топку сырыми дровами. Тут регулировка поддувала, скорее всего, не поможет, а эффективность топки резко снижается из-за огромного количества тепла, уносимого водяным паром. Вот почему крайне желательно топить сухими дровами, ибо, что называется, на глаз ощутимо, как увеличивается расход дров с повышением их влажности. Закладка же дров определяется несколькими факторами: их влажностью; какой породы древесина; количеством обогреваемых помещений, их объемом и качеством утепления; температурой на улице; количеством топок в день.

Теперь об укладке дров в топливнике. Дрова укладываются таким образом, чтобы их кладка могла беспрепятственно продуваться воздухом. Значит – «колодец», различные косые решетки и т. п. Другое дело, что необходимое для проведения требуемой топки количество дров – закладку, можно произвести и несколькими порциями, причем никаких ограничений типа «сначала пусть те прогорят» на самом деле не усматривается.

Безусловно, стоит присмотреться к моменту, когда можно перекрывать летний ход и переводить печь в режим движения отходящих газов по полной схеме дымооборотов. Момент этот у каждой конкретной печи свой, и в известной степени является ее характеристикой. Чем быстрее он наступает, тем быстрее печь включается в работу «по полной программе». А конструктивно это обеспечивается прогревом всего дымового канала, в котором особенно важной с точки зрения образования тяги является труба. Именно достижение тяги, достаточной для движения газов по максимальному пути и обеспечивается при надлежащем прогреве трубы.

Следующий весьма важный момент – окончание топки печи. Существует и до сих пор многими бездумно повторяется легенда о том, что закрывать заслонку и поддувальную дверцу можно тогда, когда над углями исчезнут синие огоньки. Давайте с этим разберемся, ибо вопрос важный: до сих пор случается, что люди «угорают от печки». А почему? А потому, что поступают по легенде. Но почему же тогда угорают не все и не всегда? Дело в том, что при топке печи производится и вентиляция объема, из которого воздух поступает в ее топливник. В самом деле, для горения топлива поток воздуха необходим, и он, раз горение происходит, имеет место быть. Он же, за вычетом пошедшего на окисление топлива кислорода, является и основным компонентом отходящих горячих газов. В любом случае печь работает как мощный вакуумный насос или поставленный на вытяжку вентилятор. Разряжение, создаваемое печью в помещении, примерно равно ее тяге. И поскольку любое отапливаемое печью строение не есть космический корабль, т. е. не является вакуумплотным, взамен высасываемого из него печью воздуха разными путями поступает новый, наружный, что исключительно важно, свежий – со всеми соответствующими компонентами. Вместе с горячими отходящими газами уносятся и продукты сгорания. Заметим, что процесс вентиляции сопровождает процесс топки.

Что же происходит, когда топка прекращается (дверцы и заслонки закрыты)? Очевидно, что прекращается и вентиляция. А горение? При исчезнувших синих огоньках еще нет – ведь это всего лишь означает прекращение полного, т. е. наиболее безопасного сгорания. Посмотрите на наиболее распространенный огонь кухонной газовой плиты – он голубой, когда все в порядке. С прекращением же голубого огня над массой углей, да еще при закрытых заслонках, начинается режим горения топлива с недостатком воздуха, как раз и чреватый максимальным образованием того самого ядовитого угарного газа, продукта неполного окисления углерода. И это происходит как раз при «отключенной вентиляции». Ну что может быть хуже? А дальше развитие событий носит вероятностный характер и зависит от многих причин: от массы недогоревшего на момент «выключения» печи топлива, от состояния атмосферы помещения, от массы и направления движения образующегося угарного газа и т. п. Но в любом случае все происходит по схеме «куда кривая вывезет».

Убедиться в том, что исчезновение синих огоньков не есть признак прекращения топки печи, легко может каждый, кто этим занимается. Дождавшись этого момента, хорошенько поворошите кочергой оставшиеся угли или приоткройте дверцу поддувала (или и то и то) – огоньки, а то и более сильный огонь появятся снова. Это говорит о наличии еще не сгоревшего топлива – потенциального источника угарного газа. Первое исчезновение этих огоньков может быть связано с плохим продуванием оставшегося топлива из-за образования его плотной упаковки или слоя золы – почему и помогает кочерга, устраняющая именно эти причины. Через некоторое время вся процедура может повториться и не единожды. Так когда же прекращать топку: после исчезновения первых синих огоньков, вторых, третьих? Правильным будет не связывать прекращение топки со столь ненадежным признаком, а ориентироваться по количеству оставшегося топлива. Правы те, кто утверждает, что топку надо прекращать при полном выгорании топлива (и углей в том числе) – с точки зрения безопасности с этим не поспоришь. При жгучем желании поэкспериментировать, этого, конечно, не запретишь, но с учетом изложенного выше, от которого, как ни крути, никуда не деться.

6.8. Конденсат и борьба с ним

Нередко при топке печи возникает такое явление, как образование конденсата, т. е. выделение в трубе черной жидкости со специфическим запахом. Жидкость образуется при конденсации водяных паров и паров смолистых веществ, которых особенно много при сжигании хвойных пород деревьев и березовых поленьев с корой. Причин у конденсации несколько. Во-первых, она обусловлена свойствами топлива. Основные горючие составляющие любого топлива – углерод, водород и летучая горючая сера. Углерод в чистом виде представляет собой твердое вещество черного цвета, водород – горючий газ, не имеющий ни цвета, ни запаха. В состав топлива входит еще кислород и азот, а также минеральные вещества, из которых после сгорания топлива образуется зола и шлак.

Теплотворная способность каждого вида топлива зависит от его горючих составляющих, а также от зольности и влажности топлива. Чем больше процентное содержание горючих элементов в топливе, тем выше его теплотворная способность. Наоборот, чем больше влажность и зольность топлива, тем ниже его теплотворная способность. Минеральные вещества, вода и азот не принимают участия в горении, составляя так называемый балласт топлива.

Известно, что при сгорании двух частей водорода с одной частью кислорода образуется водяной пар, который уносится в дымовую трубу. Кроме того, даже в самом сухом топливе имеется какая-то часть влаги, которая также входит в состав отходящих газов. Идущие по трубе дымовые газы являются смесью продуктов сгорания топлива, состоящей из окиси углерода, водяных паров, остатков несгоревших частиц топлива (сажи), а иногда и паров серы.

Когда температура отходящих газов низка (в частности – стенки дымовой трубы сильно охлаждены), водяные пары конденсируются в трубе, оседая на ее стенках в виде капель воды, смешиваются с другими компонентами дымовых газов и стекают по трубе, пропитывая при этом кирпич, если труба кирпичная. Увлажненные стенки трубы сыреют, что ухудшает в ней тягу и постепенно разрушает кирпич, образуя на поверхности пятна. Пятна с наружной стороны печи удаляют, оштукатуривают такие места цементным раствором, а чаще всего заменяют кладку новой. Выделяемые конденсатом тяжелые запахи приводят к невозможности проживания в доме.

Своя специфика имеется в случае металлических дымоходов, которыми наиболее часто комплектуются металлические печи. Дело в том, что разрушаются элементы дымоходов преимущественно изнутри, причем они вовсе не прогорают, как принято считать, а основной причиной являются имеющиеся еще в топливе примеси серы. При движении по дымовому тракту образующийся при сгорании серы сернистый ангидрит (SO₃) по мере охлаждения отходящих газов смешивается с водяными парами с образованием серной кислоты (H₂SO₄), которая довольно быстро разрушает обычные конструкционные стали. Вот почему в первую очередь из строя выходит не примыкающая непосредственно к печи труба (казалось бы, наиболее жесткие условия работы), а те элементы, которые ближе к выходному отверстию. Если бы температурная коррозия была весомее, все было бы иначе. Вот почему весьма распространенные из-за своей простоты металлические трубы из простой стали «прогорают» быстро, а всевозможные способы их защиты от коррозии снаружи малоэффективны.

Чтобы вода, имеющаяся в горячих газах, лучше улетучивалась, их температура должна быть повышенной. На хорошо нагретых стенках трубы капли влаги просто не образуются. А какие трубы лучше всего охлаждаются? Ну конечно же металлические – у них мала теплоемкость и высока теплопроводность стенок. Вот почему утепление дымовых труб для них особенно актуально. Холодная же труба является второй причиной образования конденсата, можно сказать, конструкционной.

Есть и третья причина – эксплуатационная. Это режим горения топлива в печи. Если печь работает в режиме малой тяги, отходящие газы успевают сильно охладиться со всеми вытекающими отсюда последствиями. Вот почему для печей с высоким кпд характерны проблемы с конденсатом.

Нормальная температура отходящих из печи газов при выходе из трубы в атмосферу – не ниже 100 °С, что и является условием отсутствия конденсации воды. Если дымовые газы при выходе в трубу, т. е. у вьюшки, достигают температуры около 250 °С, то конденсат не образуется, улучшается тяга, печи быстрее нагреваются, потребляя при этом меньше топлива.

Стабильность температурного режима является также непременным условием наличия тяги, формируемой за счет разницы температур отходящих газов и атмосферного воздуха. Тяга способствует выносу из дымохода твердых и аэрозольных дымовых частиц. Если тяга плохая, происходит осаждение сажи и конденсата на стенках дымохода и задымление помещения.

Можно добиться сокращения воздействия агрессивной среды на дымоход путем быстрого преодоления порога конденсатообразования. Для этого, а также для того, чтобы температура в дымоходе была стабильна, нагрев его стенок должен происходить быстро, а остывание – медленно.

Образование конденсата в большей степени зависит от размеров колосниковой решетки, правильно поднятого пода и устройства горнила в русской печи, размеров канала, толщины стенок, длины и высоты дымовой трубы, температуры ее нагрева, влажности применяемого топлива, температуры выходящих из трубы газов и избыточного количества дымоходов в печи.

Высота дымовой трубы должна быть не менее 5 – 6 м, считая от уровня топочной камеры или пода русской печи. Толщину кладки стенок трубы следует выполнять в полкирпича (120 мм). Более тонкие стенки трубы быстро нагреваются и быстро остывают, что приводит к образованию конденсата. Такие трубы необходимо утеплять.

Различные трещины в трубе и печи, сквозь которые проникает холодный воздух, также способствуют охлаждению газов и образованию конденсата. Когда сечение канала трубы (дымохода) выше требуемого для данной печи, дымовые газы поднимаются по ней очень медленно и холодный наружный воздух охлаждает их в трубе. Большое влияние на силу тяги, т. е. на выход дымовых газов, оказывает гладкость стенок дымоходов. Чем они глаже, тем сильнее тяга. Все шероховатости в трубе способствуют снижению тяги и задерживают на себе сажу.

Иногда для улучшения тяги в печах приходится перекладывать трубы, уменьшая размеры дымохода, опуская или поднимая высоту трубы на крыше. Делают это до тех пор, пока не получат удовлетворительный результат. В местах сужения дымохода следует стесывать прямые углы, чтобы обеспечить более плавный переход газов.

На тягу в трубе также влияет ветер. В частности, он может способствовать тому, что газы лучше выходят из дымохода, как бы высасываются из него. Если же ветер дует сверху вниз, то он задувает газы в трубу, и происходит так называемое опрокидывание тяги, или тяга снижается до минимума.

Чтобы уменьшить действие ветра на выходящие из трубы газы, необходимо скашивать наклонные плоскости труб, а еще лучше – накрывать их металлическими колпаками-зонтами со скошенными плоскостями. Ударяясь о них, ветер отклоняется от своего первоначального направления и не попадает в трубу. Кроме того, колпак предохраняет верх трубы и ее стенки от намокания и размывания дождевыми водами. В сырых трубах тяга снижается.

Большую роль играет и процесс сгорания топлива. Дерево воспламеняется при температуре не ниже 300 °С, каменный уголь – при 600 °С. Нормальный процесс горения протекает при более высокой температуре: дерево – при 800 – 900 °С, каменный уголь – при 900 – 1200 °С. Такие температуры обеспечивают непрерывное горение при условии, что воздух (кислород) постоянно поступает в нужном для горения количестве. Когда его подается слишком много, топливник будет охлаждаться, а горение – ухудшаться, так как для хорошего горения нужна высокая температура. Не следует топить печь при открытой топке. При полном сгорании топлива цвет пламени соломенно-желтый, а дым белый или почти прозрачный. В этом случае сажа почти не откладывается на стенках каналов печи и трубы.

При недостаточной подаче кислорода в печь топливо сгорает не полностью, дрова тлеют или горят темно-красным пламенем, а из трубы идет черный дым, который уносит с собой несгоревшие мельчайшие частицы.