Ю.М.ХОШЕВ
ДАЧНЫЕ БАНИ
И ПЕЧИ
ПРИНЦИПЫ
КОНСТРУИРОВАНИЯ
Москва
ЗАО «КНИГА И БИЗНЕС»
2008
МОСКОВСКАЯ ГИЛЬДИЯ ПЕЧНИКОВ

СЛУЖЕБНЫЙ
МАКЕТ
ФОРМАТ
PDF

УДК 696/697
ББК 38.625
Х87
Настоящее издание
посвящено светлой памяти
основателя Московской гильдии печников
БЫКОВА ВАЛЕНТИНА СЕРГЕЕВИЧА
Хошев Ю.М.
Х 87 Дачные бани и печи. Принципы конструирования - М.:
Книга и бизнес, 2008. - 640 с.
ISBN
Систематизированы инженерные принципы создания ограждающих, теплопароизо-
лирующих, отопительных, вентиляционных, водопроводно-канализационных, электротех-
нических, мытейных и парильных узлов бань и других строений на садовых и дачных
участках. Выполнен анализ государственных строительных норм и правил, технических
информационных и справочных данных, технологических методик. Выявлены оптималь-
ные режимы парения, обсуждены современные способы получения банного пара. В части
печей рассмотрены топочные процессы воспламенения и горения дров, выявлены причины
и особенности дымообразования, изучены газодинамические явления в полостях и каналах,
предложена супергидравлическая модель конвективных систем, обсуждены вопросы
эффективности теплоотбора, нагрева каменок, оптимизации печных конструкций.
Книга является справочно-методическим пособием профессионального уровня.
Рассчитана на технически грамотных индивидуальных застройщиков, самостоятельно при-
нимающих решения по проектам бань и печей.
УДК 696/697
ББК 38.625
ISBN
© Ю.М.Хошев, 2008

Дачник не терпит, когда вместо него думают
другие, но любит, когда за него решают и все
делают.
Введение
В 1998 году 22 миллиона семей дачников и садоводов современной
России впервые получили юридическое право возводить на своих зе-
мельных участках бани и сауны (Федеральный закон РФ 66 Ф3 от
15.04.98 г., Строительные нормы и правила СНиП 30 02 97 и СНиП
11 106 97). Сейчас, когда многие запреты сняты, дачникам и садоводам
приходится решать порой весьма непростой для себя вопрос -- так ли им
нужны эти легальные бани, для каких целей и какой ценой.
Эта книга предназначена для застройщика, собирающегося думать,
решать и строить самостоятельно, готового взять на себя роль идеолога,
архитектора, строителя, проектировщика, конструктора, технолога и, мо-
жет быть, непосредственного рабочего одновременно. Такой застройщик,
давно уже научившийся держать в руках молоток и уже понявший, что
любые конструкции он сможет изготовить множеством совсем разных
способов, уже вовсе не желает сковывать себя мелочными догмами книж-
ных проектов и советами услужливых соседей. Он хочет действовать не
просто творчески, но и осознанно, разумно выбирая из тысяч возможных
вариантов именно тот, который ему действительно нужен. И эта книга
призвана помочь ему в раздумьях - доводами, фактами, цифрами.
Выбор технических решений зависит и от взглядов на суть (идеоло-
гию), физику (климатологию) и физиологию бань. И именно в этих
вопросах в обществе ныне нет согласия. Эта книга исходит из того, что
бани в общеевропейском (греко - римском) понимании - это любые купа-
ния как очищение (мытье) водой. А в российском (более узком) пони-
мании, бани являются лишь одним из видов купаний, а именно омовени-
ем на воздухе в климатических условиях, когда раздетому человеку не
холодно (и даже жарко) на воздухе именно с мокрой кожей. Бани по-рус-
ски - это все те способы купания, что никак не похожи на ванны, души и
умывальники. Бани по-русски - это именно водные процедуры, а не некие
чисто тепловые приемы прогрева, потения и парения.

Чем больше вы собираетесь заплатить за свою
баню, тем реже потом вы будете ею пользоваться.
1.Общие принципы и понятия
Ничего больше не воспринимают дачники и садоводы с таким глубо-
ким отвращением, как чужие советы по постройке бань. Ведь каждый
россиянин по праву считает себя знатоком бань и свое право выбора
отстаивает как личную свободу. И именно в этой «свободе» дачник рас-
крывает свои творческие силы. В то же время любой дачник в глубине
души понимает, что в основе любых оптимальных действий лежит все та
же банальная «политичность» (расчетливость) - корысть (польза, выго-
да), хитрость (обдуманность, изворотливость, экономность), умелость
(ловкость, хваткость, мастерство), учет чужого опыта.
Бани во все времена и во всех странах создавались исходя из опыта
и достижений жилищного строительства. Какое жилье было в стране, та-
кие были и бани. Чем выше становился технический уровень жилых зда-
ний и помещений, тем выше становился и технический уровень бань
в целом. Это значит, что методы строительства бань абсолютно те же, что
ивжилищном строительстве. Фундаменты и крыши бань строились,
строятся и будут строиться на тех же принципах и из тех же материалов,
что и в жилых домах той же исторической эпохи и той же страны. Поэто-
му, в отличие от многих других книг, мы не будем описывать, к примеру,
как строгать доски для бани или как производить кирпичную кладку.
Все это изложено в сотнях других изданий по индивидуальному строи-
тельству (см., например, А.М. Шепелев. Как построить сельский дом. М.:
Россельхозиздат, 1984). Наша задача - выявить лишь те принципиально
важные проектно конструкторские особенности, которые наиболее ха-
рактерны именно для бань, причем для бань дачных.
1.1. Принцип соответствия
Еще задолго до начала строительства бани дачник зачастую заходит
в тупик при решении казалось бы самого простого вопроса: что же ему
хочется от бани, что ему в действительности нужно от бани и какая кон-
струкция бани была бы для него оптимальной. Действительно, с одной
4
Дачные бани и печи

стороны ему хотелось бы иметь «достойную» баню, чтобы можно было
при случае пригласить гостей. С другой стороны дачник понимает, что
ему надо где то регулярно мыться, но в таком случае в свою обычную бы-
товую баню он сможет пригласить разве что соседа или хорошего близ-
кого друга, да и то с оглядкой. Кроме того, немаловажную роль могут иг-
рать материальные аспекты нового строительства.
Лучшим советчиком во всех этих вопросах может стать только здра-
вый смысл и трезвый расчет. Никакие расхожие книжные советы о том,
что баню, мол, лучше строить на живописном берегу реки, среди сказоч-
ных деревьев, причем так, чтобы облик самой бани приятно радовал глаз,
а из окон бани открывался бы завораживающий вид на девственную кра-
соту природы, дачнику не помогут. Дачник ведь прекрасно понимает, что
строить ему придется на своем участке, на таком, какой он есть, в окру-
жении всего того, что уже есть или будет потом в рамках известного се-
мейного бюджета, а главное -- для удовлетворения своей собственной
вполне определенной и порой прозаичной и обыденной конкретной по-
требности, весьма далекой, может быть, от какой либо романтики.
В этих условиях дачнику при размышлениях могут оказаться полез-
ными (чисто методически) самые обычные и скучные доводы, подсказы-
вающие, что его новая баня должна задумываться в полном соответствии:
-- с какой то конкретной четко выраженной потребностью,
-- с имеющимся определенным внешним обликом участка (усадьбы,
дома),
-- с имеющимися ресурсами (денежными средствами, стройматериа-
лами, водопроводом, канализацией, электроэнергией, газом и т. п.).
Конечно же, в первую очередь необходимо определиться с сутью име-
ющейся потребности. Нет потребности - не будет и бани. Сказать себе,
что я, мол, хочу баню -- это значит ничего не сказать. Надо задаться ка-
кой то проблемой, например, мне (нам) негде помыться (или негде от-
дохнуть, некуда пригласить гостей, надо чем то украсить участок или
бассейн и т. п.). Тогда баня приобретает определенный смысл и назначе-
ние. Начинающим дачникам порой бывает трудно понять, что бани бы-
вают совсем разными: мытными (мытейными, бытовыми, туалетными,
гигиеническими), любительскими (для элитного мытья), досуговыми,
декоративными и т. п. с разным устройством и оформлением.
Для обычных (рядовых) дачников и садоводов наибо1льшая потреб-
ность приходится на индивидуальные (посемейные) мытные бани. Мыт-
ные бани должны протапливаться очень быстро и обеспечивать интим-
ное мытьё. Мытную баню можно использовать только для мытья точно
также, как невозможно придать вашей квартирной гигиенической (мыт-
ной) ванне или душу дополнительные функции, например, места для
1. Общие принципы и понятия
5

коллективного отдыха (общения) с друзьями или для приёма важных
гостей. Имеется несомненная потребность в любительских банях, то есть в
традиционных банях деревенского типа с тазами, парилками и вени-
ками для воскресного индивидуального отдыха. И уж совсем в ограничен-
ном числе случаев возникает потребность в гостевых представительских,
декоративных, лечебных банях. На практике же наибо1льшее распростране-
ние на дачах получили как раз любительские бани, как правило, долго
протапливаемые, задумываемые как статусные, но используемые по боль-
шей части именно для бытового мытья. Это обстоятельство формирует
неверное общественное заключение о неудобстве и несовершенстве бань
для повседневного гигиенического (мытейного) использования.
В этой книге мы не рассматриваем конкретные архитектурные проек-
ты бань конкретного назначения. Мы лишь методически помогаем
застройщику найти разумные технические концепции строительства то-
го объекта, который он сам задумал творчески или выбрал осознанно из
тысяч имеющихся проектов, готовых решений или задумок (предложе-
ний). И выбор проекта должен начинаться с выбора назначения. Слож-
ность выбора при этом заключается не в техническом осмысливании,
авсохранении твёрдой решимости строго следовать выбранной цели,
жёстко отметая проектные излишества, которые лишь затруднят жизнь
дачника в будущем. Задумана баня чисто декоративной (интерьерной) --
значит не следует даже предполагать, что в ней кто нибудь когда нибудь
будет мыться (но предусмотреть возможность протопки печи необходи-
мо). Задумана баня мытейной -- значит не стоит и думать, как при случае
её использовать в качестве гостевой (званой) бани.
Определиться с назначением бани помогает и назначение самого зе-
мельного участка (дачи). Если участок используется в основном под сад
и огород, то и думать нечего -- баня должна быть мытной, и надо решать,
что удобнее для дачника -- всесезонная баня или сугубо летний душ. Ес-
ли участок (дача) используется под постоянное жилье, то непременно
нужна мытная баня (или душ всесезонный, или ванна) и, кроме того, мо-
жет быть, та или иная досуговая (скорее всего любительская) баня. Если
участок (дача) используется исключительно для престижного отдыха,
то гостевая (представительская) баня несомненно нужна, причем внеш-
ний облик бани должен соответствовать убранству основного здания для
жилья и приемов.
Назначение земельного участка (форма его использования) определяет
весь его внешний облик. Банное строение должно в полной мере гармони-
ровать с этим обликом и хорошо сочетаться внешне с жилыми и хозяйст-
венными постройками на участке. Поэтому архитектурный облик бани не-
зависимо от вас задается окружающей обстановкой вполне определенно
6
Дачные бани и печи

и отчетливо. Это позволяет порой быстро и безошибочно (а главное безжа-
лостно) отбраковывать явно неподходящие вам типовые проекты бань
и саун и уточнять декоративные элементы подходящих вам проектов.
Впрочем, здравому смыслу тут поможет и материальный довод -- ба-
ня не может быть дороже жилого дома. Так что определенная одноли-
кость сооружений на дачном участке определяется не только законами
дизайна, но и технико экономическими доводами.
Эта книга предназначена в основном для тех, кто будет самостоятель-
но обдумывать проект (план) бани и поэтому обладает практическим
опытом строительства и способностью моделировать в голове умозри-
тельно достаточно сложные технические и архитектурные образы (что
доступно далеко не всем). Так вот этот умозрительный образ должен вы-
рисовываться комплексно, в контексте не только с назначением и обли-
ком участка, но исучетом имеющихся ресурсов. Так, если на участке
имеется постоянно отапливаемый (в том числе и зимой) жилой дом,
то совершенно однозначно мытную баню необходимо встраивать в дом
(или примыкать), используя его инженерную инфраструктуру. Но пред-
ставительскую баню в жилой дом встраивать крайне нежелательно. Тем
не менее, возможны различные известные варианты оборудования баня-
ми гостевых бассейнов (оздоровительно развлекательных зон) элитных
дач коттеджей современными сухими саунами, назначение которых (ле-
чебно физиотерапевтическое, развлекательное или другое) требует до-
полнительного обоснования владельцем.
Для рядовых дачников и садоводов вопрос наличия технических ре-
сурсов чаще всего возникает на первом же этапе обдумывания облика бу-
дущей бани в связи с выбором мытного средства -- бани, ванны или душа.
При этом надо четко представлять себе, что бани выгодны там, где нагреть
помещение до температуры выше 40--60°С легче, чем нагреть большое ко-
личество воды до 40°С. Если на участке нет постоянно отапливаемого до-
ма, водопровода (с достаточно чистой водой хотя бы хозяйственно быто-
вого уровня), газа, электричества и канализации, то в большинстве
случаев для круглогодичного мытья пригодны только бани.
1.2. Модульный принцип
Современное строительное проектирование исходит из того, что созда-
ваемые объекты содержат технически достаточно самостоятельные (авто-
номные) узлы («нутрянку»), встраиваемые в общую «коробку». Поэтому
и проект выполняется в виде совокупности достаточно самостоятельных
1. Общие принципы и понятия
7

частей: архитектурно строительной, монтажно технологической, сантех-
нической, электрической, вентиляционно отопительной и т. п.
Точно также индивидуальный застройщик может четко разделить баню
на отдельные условные части (модули, узлы), каждая из которых создается
по своим техническим принципам и встраивается по определенной схеме
в комплект других модулей:
-- ограждающий модуль (здание, «коробка»),
-- изолирующий модуль (ветротеплогидропароизоляция),
-- климатический (отопительный) модуль (печной узел),
-- электротехнический (в том числе и осветительный) модуль,
-- вентиляционный модуль,
-- канализационно очистной модуль,
-- водопроводный модуль и т. п.
Разбивка объекта на модули позволяет не только облегчить разработ-
ку конструкции бани, но и впоследствии вести строительство поэтапно
(постадийно). Технический уровень каждого модуля может быть различ-
ным и определяется потребностями дачника и имеющимися у него ре-
сурсами. Так, климатический модуль может быть основан на дровяной
печи или на печи на другом твердом топливе, но его замена на отопитель-
ную систему другой конструкции (котельную на жидком или газообраз-
ном топливе, электропечную, радиационно панельную и т. д.) вовсе не
обязательно должна сопровождаться заменой или модернизацией других
модулей. Модульный подход наиболее удобен тогда, когда дачник не
вполне уверен в правильности принятых строительных решений: всегда
имеется возможность оперативно (или поэтапно) доработать (усовер-
шенствовать) баню и даже изменить назначение всего здания (построй-
ки). В число модулей могут входить даже чисто декоративные (украша-
тельные) модули, придающие строению (при необходимости) достойный
внешний вид и внутреннее убранство. Полезным фактором может ока-
заться возможность безболезненного отключения отдельных модулей
(водопроводного, душевого, стирального и др.) на зимний период без по-
тери работоспособности бани.
Сам по себе принцип разбивки объекта на отдельные части известен
с незапамятных времен и всегда используется в разумной деятельности
человека. Здесь же, говоря о модульном строении объекта, мы говорим не
столько о комплектности строения, сколько о легкой заменяемости со-
ставляющих комплекта. Так, например, в громадном большинстве дач-
ных бань сгнивание протекающего дощатого пола зачастую приводит
к необходимости замены не только деревянного пола (настила), но и лаг
(балок), нижних венцов, а порой и всей постройки в целом. Так вот мо-
дульный принцип должен предусматривать такой модуль пола моечного
8
Дачные бани и печи

узла, чтобы его замена не влекла за собой необходимость замены других
частей постройки.
Использование модульного принципа влечет за собой и другие, порой
нетривиальные следствия. Так, например, очень многие начинающие
дачники совершенно искренне полагают, что баня требует постройки ка-
кого то особого строения специальной конструкции. Такие дачники счи-
тают, что именно такие специальные банные строения предлагаются га-
зетно журнальной банной рекламой, когда речь идет о постройке бань.
В действительности же банный бревенчатый сруб (или набор бруса,
или каркас) вообще ничем (кроме как по размерам) не отличается от сру-
ба жилого дома или хозяйственного сарайчика, изготавливается из того
же материала и теми же способами. Так что в рекламе чаще всего гово-
рится просто о домиках, которые могут подходить (например, по габари-
там) для обустройства в них бань. Модульный же принцип идет еще
дальше и утверждает, что под баню может использоваться абсолютно лю-
бое имеющееся у вас здание (бревенчатое, каркасное, панельное, камен-
ное, кирпичное и т. п.) или помещение, только его необходимо дополнить
соответствующими модулями. Такой технический подход, крайне про-
стой и скучный, может быть, не очень заманчив для состоятельного за-
казчика богатой представительской бани, но весьма перспективен и кон-
кретен для многих миллионов рядовых дачников и садоводов.
Еще раз подчеркнем, что тезис о возможности использования для ба-
ни любого помещения с самыми обычными окнами и дверями, может
быть, показаться кому то порой с первого взгляда совершенно бессодер-
жательным. Тем не менее, этот тривиальный тезис является, пожалуй, са-
мым сильным следствием и доводом модульного принципа и приводит
к самым нетривиальным решениям, особенно для тех, кому и сама баня,
и домик для бани представляются чем то особенным, необычным. Кроме
прямого смысла, этот тезис содержит свидетельство того, что постройка
домика для бани -- это только начало постройки самой бани. В этом за-
ключается глубинная суть тезиса. А из этого следует, что 90% всех бан-
ных фирм строит вовсе не бани, а только домики для бань. И это дачник
должен осознать вполне определенно.
Конечно же следует со всей определенностью оговориться, что совре-
менная комфортная баня все же накладывает определенные требования
на здание и помещение, причем иногда вовсе не те, что имеют в виду
любители бань. Современная баня любого типа не может быть убогим
низеньким помещением с узкими низенькими дверьми с высокими по-
рогами, с крошечными слепыми окошечками, как это до сих пор реко-
мендуется в иных книгах по «настоящим» баням. Все эти технические
решения были в древности обусловлены маломощностью печей и к на-
1. Общие принципы и понятия
9

стоящему времени абсолютно устарели (и даже запрещены по технике
безопасности). Поэтому помещением под баню могут стать любые самые
обычные жилые или хозяйственные помещения с достаточно высоким
потолком, лучше, чтобы не дотянуться рукой (высотой не менее 2,5 м для
мытных и не менее 3--4 м для любительских паровых бань), с высокими
и широкими дверями (чтобы не протискиваться, тем более с дровами,
не стукаться лбом и не спотыкаться), с нормальными, достаточно боль-
шими для хорошего освещения окнами, желательно с герметичными
стеклопакетами. Это помещение, в общем то не специализированное, бу-
дет считаться самонесущим ограждающим модулем. Чтобы сделать ба-
ню, это помещение надо оснастить тепловетропароизолирующим моду-
лем, печным, моечным, канализационным и т. д. Тогда и получится
готовая баня в модульном исполнении. Впрочем, это тоже рекомендация,
и дело дачника, принять ее или нет.
1.3. Проблемы выбора
В этой книге мы рассматриваем лишь чисто технические аспекты
строительства. Но у бань есть и «гуманитарный» аспект в виде
всевозможных национальных и бытовых традиций (в том числе и
догматических) и «современный рыночный» аспект в виде торговой
рекламы различной банной продукции и услуг. В результате выбор того
или иного проекта или конструкции узла превращается порой в весьма
тягостную проблему не только для дачника, но и для профессионала.
Разделить ли мытное и парильное помещения (как в городских
общественных банях) или объединить (как в деревенских мытных
избах), сделать ли печь каменку кирпичной (как раньше) или
металлической (как в саунах), откуда топить печь (из парилки, из
мыльни, из предбанника раздевалки), сколько взять камней, из чего
строить баню (из кирпича, брёвен, досок) -- все эти казалось бы чисто
технические вопросы решаются зачастую с оглядкой на традиции, сосе-
дей и рекламу одновременно. Ещё больше недоразумений возникает
из за непонимания сущности бань и неопределённости основного
назначения. При этом оказывается, что выяснять что либо или
обсуждать детали (а тем более спорить) с производителем, рекламным
агентом, продавцом или «знатоком» абсолютно бесполезно.
Сейчас, когда массовое мытье ушло в квартирные ванны и души,
стало расхожим мнение, что бани на дачах - это вовсе не мытье, а некая
чисто тепловая оздоравливающая ( или даже развлекающая) процедура,
никак не связанная ни с мытьем, ни с купанием (по крайней мере напря-
мую). Такая точка зрения глубоко ошибочна. Она не позволяет дачнику
10
Дачные бани и печи

объяснить и чётко определить сущностные связи (в том числе и по недо-
статкам и достоинствам) между банями, ваннами и душами, понять, что
и банные процедуры могут оформляться по разному и быть совсем раз-
ными: и мытными, и досуговыми, и лечебными. Чисто тепловое понима-
ние бань - это изобретение современных финнов, искусственно разорвав-
ших в своих саунах единство воды и тепла ( Ю.М.Хошев. Теория бань,
М.: Книга и бизнес, 2006г.). Русская же баня (парение) - это безусловно
водная процедура, это горячее купание (с очисткой кожи, в том числе
вениками и мочалками) потовыми выделениями и/или росой (конденса-
том пара) и/или водой из таза ( малого сосуда). Русская баня - это особое
горячее купание, купание на воздухе без погружения всем телом в воду,
купание на просторе, когда человек никак не ограничен территориально
в передвижениях и может вести привычный образ жизни ( ходить,
лежать, сидеть и т. п.), что и обуславливает уникальные возможности
бань в части попутного отдыха, общения и развлечения.
Другим частым недоразумением является отождествление бань с
некими древними строениями и абстрактными бытовыми традициями.
Сейчас многие считают, что для русских бань вполне достаточен просто
факт наличия бревен, раскалённых камней, пара и веников, и именно
этот стереотип тормозит развитие бань. Такой консервативный взгляд
на баню, может быть, частично объясняется житейскими представлени-
ями какой то доли деревенского населения отдаленных регионов.
Но главной причиной, безусловно, является тот факт, что дачные бани
давно уже в мыслях горожан представляются скорее как объекты ста-
тусные (ритуальные), нежели банальные бытовые первой жизненной
необходимости. А так как развлекательные (досуговые) объекты обычно
выступают в роли престижных (то есть не всем доступных), то их стара-
ются оформить более менее достойно, и если не роскошно, то хотя бы
под старину, как бы в сказочных мотивах.
Вместе с тем, дачники и садоводы в своей массе давно привыкли
к своим реальным бытовым брусовым, каркасным и панельным баням
под «дощатый ящик», архитектурный облик которых, как правило, мало-
выразителен, если не сказать убог. Это еще раз показывает, что умозри-
тельные представления порой, особенно у русских, бывают очень далеки
от реальности. Здесь работает жесткий объективный принцип соответст-
вия облика бань облику жилых строений.
Если говорить сухим профессиональным языком, то во всех странах
и во все времена рядовые бытовые бани, так же как и массовое жилье, стро-
ились из тех строительных материалов, которые были в наличии, причем
какие были доступней всего для жилищного строительства. Исключение
составляют лишь отдельные избранные постройки, частные и обществен-
1. Общие принципы и понятия
11

ные, входящие в ранг элитных. Ясно, что баня не может быть дороже жи-
лья (и не только по причине того, что и сама баня, и весь участок будут вы-
глядеть смешно). Чем солидней выглядит жилье, тем солидней должна вы-
глядеть и баня. Вместе с тем, если изменяется номенклатура
стройматериалов для постройки жилых домов, то изменяется и тип строй-
материалов для бань. Например, если в городах когда то стали строить ка-
менные (кирпичные) дома, то и бани стали со временем строить каменны-
ми (и не только по причине пожарной безопасности), а если дома будут,
к примеру, стеклянными, то можно ожидать, что появятся и стеклянные
бани.
Красивые фразы знатоков русских бань о том, что наши предки, мол,
не дураки, не случайно, мол, с величайшей мудростью выбрали именно
бревенчатый стройматериал и рубленную конструкцию для бань, по су-
ти ничего не значат. Действительно, это произошло не случайно: просто
на северо востоке Европы в те далекие времена строить в лесах было
больше не из чего. И весь многовековой путь развития бань от пещеры
в горе или норы под корнями поваленного дерева до современных город-
ских бань, сверкающих кафелем и никелем, был последовательностью
внедрения все новых и новых материалов и технологий. И наш век -- это
время внедрения в банный обиход пластических масс и вспененных ма-
териалов, банных кондиционеров и оборотных водонагревателей.
Процесс создания новой техники в современном индустриальном обще-
стве начинается с разработки технического задания (ТЗ), в котором заказ-
чик (потребитель) формулирует свои технические требования (то есть
определяет, что же ему нужно от разрабатываемой продукции), а исполни-
тели (разработчик и изготовитель) предлагают технические способы (то
есть из каких материалов и какой конструкции создается изделие). В ходе
согласования технического задания стороны находят оптимальные реше-
ния, как правило, соответствующие уровню развития науки и техники на
день разработки. Поэтому прогресс городских бань, строившихся индуст-
риально под четкое назначение (массовое мытьё людей), шел стремительно
в ногу со временем. А вот индивидуальное самодеятельное строительство
цепко держалось за традиционные, порой совершенно устаревшие решения
(в том числе ввиду низкого материального уровня жизни населения),
вследствие чего частные загородные бани во многом остались в том, давно
уже прошедшем времени. И как бы хорошо ни строгали мастера бревна
«настоящей» бани, она все равно останется для современных горожан ана-
хронизмом, пригодным лишь для развлечений и престижной декорации.
12
Дачные бани и печи

Чем больше вы учите строителей, тем дольше
потом они будут строить.
2. Ограждающий модуль
Ограждающий модуль (коробка бани) включает фундамент с цоко-
лем, несущие конструкции со стенами и с нижним венцом, перекрытия
потолка, крышу, полы. Наибольшую озабоченность дачника вызывают
фундамент и пол, поскольку именно они чаще всего разрушаются с ката-
строфическими последствиями для всей бани в целом.
2.1. Фундаменты бань
Как известно, для садовых и дачных кооперативов массовой построй-
ки в течение десятилетий традиционно отводились бросовые земли -- не-
удобья с крайне неблагоприятными для строительства грунтами. Они
либо пучатся (глины), либо не держат строения и проваливаются (тор-
фы), либо слишком сильно увлажняют фундамент (болота, плывуны,
грунты с высоким уровнем подземных вод). И хотя дачники за долгие го-
ды приноровились к проблеме, все равно каждый раз погружаются в му-
чительные раздумья о том, как сделать фундамент понадежней и поде-
шевле. И дело зачастую вовсе не в отсутствии профессиональных
навыков ведения конкретного строительства сооружений (бетонирова-
ния, кладки и т. п.), а в недостатке идеологических установок, отсутствии
знаний строения и поведения грунтов на своем участке и стесненности
в материальных средствах. Так что даже специалисту вовсе не зазорно,
прежде чем строить, изучить, что и как получилось у соседей на сходных
грунтах, тем более, что ассортимент доступных стройматериалов посто-
янно расширяется.
Идеологический подход к фундаменту как к опоре для здания, ото-
рванной от земли, может исходить как из концепции опоры фундамента
на неподвижный грунт (находящийся в глубине земли), так и из концеп-
ции опоры фундамента на поверхность грунта, которая может иметь се-
зонные перемещения.

Неподвижные глубокозаглубленные ленточные фундаменты лежат
в основе городского многоэтажного строительства, хорошо изучены
строительной наукой и идеально подходят для тяжелых зданий. Основ-
ным условием неподвижности такого фундамента является массивность
здания, когда его вес превышает величину выталкивающих сил морозно-
го пучения грунта. Если же вес здания недостаточен, то монолитные вер-
тикальные стены или столбы заглубленных фундаментов (в том числе
сваи, шпалы, трубы), вместе с расположенными на них легкими домами,
выталкиваются (выдавливаются) из грунта целиком, а сборные стены
или столбы фундаментов (например, кирпичные) -- при выдергивании
разрушаются (лопаются) по горизонтальной линии разрыва. Поэтому,
вопреки рекомендациям многочисленных популярных изданий по инди-
видуальному строительству, крайне дорогостоящие глубокозаземленные
ленточные фундаменты для обычных лёгких дачных бань практически
никогда не строились, не строятся и сейчас.
Ответственные фундаменты под крупные представительские бани
следует сооружать в соответствии со СНиП 2.02.01 83 «Основания зда-
ний и сооружений», а также ТСН 50 303 99 «Проектирование и устрой-
ство мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных зданий в Мос-
ковской области» (ранее ТСН МФ 97 МО) или с аналогичными
строительными нормами других регионов. Что касается рядовых бань,
то по существу можно рекомендовать лишь два типа фундаментов: непо-
движный глубокозаглубленный тонкостолбчатый (свайный) или плава-
ющий незаглубленный (например, плитовой, ленточный, кольцевой),
в частности просто в виде обыкновенных столбиков на грунте.
2.1.1. Столбчатые фундаменты
Принцип неподвижного глубокозаглубленного (или, как говорят, про-
сто «заглубленного») фундамента состоит в том, что земляными работами
добираются до «неподвижного» слоя грунта, расположенного ниже уров-
ня зимнего промерзания, закрепляются на нем основанием фундамента,
а затем воздвигают на нем жёсткую (непучинистую) вертикальную несу-
щую конструкцию (стену, столб) выше уровня земли. Считается, что чем
глубже слой грунта от поверхности земли, тем более он неподвижен, тем
в меньшей степени он подвержен периодическим сезонным воздействиям
(смещениям, увлажнениям и т. п. за счет смерзания, таяния снегов и т. п.).
Тем не менее, и в глубине земли грунт может оказаться постоянно или эпи-
зодически подвижным благодаря усадкам, плывунам, оползням и т. п.
С такими особенностями земельного участка дачник знакомится с первых
же лет его освоения по поведению столбов линий электропередач, заборов,
14
Дачные бани и печи

колодцев, и все эти наблюдения следует учитывать при принятии решений
по глубокозаземленным фундаментам. С особенностями грунта дачник
знакомится также и в ходе сооружения глубокозаземленного фундамента,
поскольку первым делом приходится вырывать либо котлован (под после-
дующую засыпку песком или для создания подвала), либо траншею, шур-
фы, скважины. Столбы можно также забивать в грунт на заданную глуби-
ну. Такие глубоко забитые (вколоченные копром) столбы называются
сваями. Это очень перспективное направление. Во всяком случае на боло-
тистых и водянистых грунтах сваи (даже деревянные) очень хороши, на-
дёжны и долговечны.
Основные проблемы с глубокозаглубленными тонкостолбчатыми
фундаментами заключаются в двух явлениях: в осадке (проваливании)
тонких столбов при малой площади опоры на грунт и в зимних подъемах
толстых столбов (зимнее пучение) при большой площади контакта сте-
нок фундамента с пучинистым грунтом.
Минимальная допустимая площадь опоры на грунт определяется ве-
сом строения и величиной несущей способности (расчетного сопротив-
ления) грунта, обычно принимаемого на уровне не более 1 кг/см2
(10 т/м2) для высокопластичных болотистых мест, 3--6 кг/см2 для
глинистых, 8--15 кг/см2 для песчаных грунтов. Для ориентировки ука-
жем, что давление человека на грунт составляет 0,1--1 кг/см2. Таким об-
разом, при весе строения 10 тонн площадь опоры должна быть не менее
1--2 м2 для неблагоприятных грунтов (на берегу или на дне водоемов,
на болотах, при высоких уровнях стоячих вод и т. п.) и не менее 0,2 м2 для
благоприятных грунтов. Вообще же, строго говоря, под ответственные
объекты требуются инженерно геологические изыскания грунтов по
СП 11 105 97 с бурением скважин (выработок) глубиной до 8 м на 1--2 м
ниже сжимаемой толщи грунта. Только тогда специалисты после лабора-
торных исследований грунта смогут сказать, какая необходима будет
площадь опоры. Поскольку строгие изыскания проводятся далеко не все-
гда, в подавляющем большинстве случаев при постройке дачных строе-
ний стараются обеспечить нагрузку на грунт менее 1 кг/см2 (10 тонн/м2).
А это значит, что для крупных домов придётся изготавливать очень боль-
шое количество столбов.
Силы морозного пучения обусловлены тем, что при 0°С плотность во-
ды 0,9998 г/см3 больше плотности льда 0,917 г/см3. Иными словами, объ-
ем воды при замерзании увеличивается на 9%, линейные размеры увели-
чиваются на 3% при трехстороннем расширении и на 9% при
одностороннем расширении (как это имеет место при промерзании грун-
та сверху). В мелкодисперсных глинистых грунтах вода не может свобод-
но перетекать из замерзаемых зон в незамерзаемые, поэтому такие грунты
2. Ограждающий модуль
15

в процессе замерзания также расширяются на 9%. Мерзлый грунт, при-
хватив фундамент в верхней части силами бокового сцепления F (см.
рис. 1), постепенно с течением времени (в ходе расширения промерза-
ющего грунта) поднимает столб вверх с силой выталкивания Р, величина
которой достигает 10 тонн на один квадратный метр боковой поверхно-
сти фундамента (площади контакта фундамента с грунтом). Таким обра-
зом, при условном весе строения G, равном 10 тонн, площадь боковой по-
верхности фундамента в грунте (то есть всех столбов в сумме) не должна
превышать одного квадратного метра. В противном случае зимой воз-
можно «выдергивание» фундамента из грунта на высоту Δ порядка не-
скольких сантиметров. Образующаяся под фундаментом полость 5 мо-
жет заполниться обрушающимся грунтом, в результате чего фундамент
потеряет возможность весной опуститься на прежний уровень. В случае
малой механической прочности фундамента на разрыв, он может поте-
рять связность с образованием каверны 6, также заполняемой грунтом.
Еще более серьезные последствия могут наступить, если граница про-
мерзания пучинистого грунта опустится ниже основания фундамента:
во время весенних оттепелей фундамент может быть вообще вытолкнут
из многократно оттаивающей и промерзающей снизу земли, если не бу-
дет достаточно нагружен сверху силой G, поскольку силы выталкивания
достигают сотен тонн на один квадратный метр подошвы опоры.
Итак, глубокозаглубленный фундамент бани должен иметь большую
площадь опоры и малую площадь контакта боковых поверхностей с грун-
том. Это обеспечивается конструкциями типа перевёрнутого гвоздя
16
Дачные бани и печи
Рис. 1. Поведение фундаментного столба
глубокого заглубления: а -- положение столба в
невспученном пучинистом грунте (т. е. летом); б
и в -- положение столба во вспученном
пучинистом грунте (т. е. зимой) при внешней
нагрузке на столб G, меньшей силы морозного
пучения Р; б -- случай выталкивания столба без
нарушения его целостности; в -- случай
выталкиванеия столба с разрушением; Р --
выталкивающая сила морозного пучения; F --
сила сжатия столба в мёрзлом грунте, G --
нагрузка на столб (вес дома), h -- глубина
промерзания грунта, Δ -- подъём грунта за счет морозного пучения.
1 -- фундаментный столб, 2 -- невспученный пучинистый грунт, 3 -- вспученный
пучинистый грунт, 4--граница промерзания, 5 -- полость (пустота) под вытолкнутым
столбом, которая может заполниться водой и обрушениями несмёрзнувшегося грунта,
6 -- полость (пустота), образовавшаяся в результате разрыва столба, которая может за-
полниться грунтом после его отмерзания.

с очень прочными на разрыв столбами малого поперечного сечения (луч-
ше с диаметром 100 мм и менее) с опорой платформой большого диаме-
тра в виде расширения столба в нижней его части, находящейся ниже
уровня промерзания грунта (варианты 4, 5 и 6 на рис. 2). Нижнее расшире-
ние столбов обеспечивает низкое давление на грунт и не позволяет силам
морозного пучения выдернуть столб. Конструкций и способов
изготовления таких столбов множество, но наиболее удобно
бетонирование на месте (Р.Н. Яковлев. Новые методы строительства,
М.: Аделант, 2003). Предложена также конструкция бура для изготовления
расширяющихся внизу скважин (см. вариант 6 на рис. 2).
Столбы с нижним расширением невозможно выдернуть (с сохранени-
ем целостности), но наклоняться под действием перемещающихся грун-
тов (в том числе, за счет неоднородного промерзания) могут, что приво-
дит порой к необходимости выполнения технически сложных работ по
2. Ограждающий модуль
17
Рис. 2. Некоторые типы фундаментных столбов глубокого заложения, монтируе-
мых в заранее пробурённую скважину (вырытую яму, траншею, котлован). 1 -- бетон-
ный столб с арматурой, заливаемый непосредственно в скважине в опалубку гильзу
из свёрнутого в трубку рубероида (пергамина), обёрнутого проволокой (бечевкой), 2 --
бетонный столб с арматурой, залитый непосредственно в скважине в асбоцементную
или пластиковую трубу диаметром 100--250 мм, 3 -- то же, что и в типе 2, но сразу же
после заливки бетона трубу приподнимают на 10--15 см для формирования расшире-
ния внизу столба (якоря), 4 -- заранее изготовленный железобетонный столб с расши-
рением внизу, опускаемый в скважину, 5 -- металлический столб, заранее изготовлен-
ный из трубы диаметром 50-- 120 мм с приваренным подпятником (например, ободом
автомобильного колеса), 6 -- бетонный столб с арматурой, заливаемый непосредствен-
но в скважину с расширением, пробуренную буром конструкции Яковлева (техноло-
гия ТИСЭ), в гильзу опалубку из свёрнутого в трубку рубероида. Зазоры между стол-
бом и грунтом засыпаются песком и проливаются водой.
1
2
3
4
5
6

ремонту (выравниванию) столбов. Для предотвращения наклонов верх-
ние торцы столбов жестко скрепляются с помощью балки (ленты) из бето-
на или металла, называемой ростверком или рандбалкой (поз. 3 на рис. 3).
Поскольку столбы 5 неподвижны относительно материкового грунта, рас-
положенного ниже глубины промерзания, то грунт под ростверком зимой
может подняться до 15 см в сильные морозы. Поэтому между летним уров-
нем грунта и ростверком должен быть зазор 4 указанной величины. Он из-
готавливается методом заливки бетона в дощатую опалубку с арматурой
по слою специально подсыпанного песка высотой 20 см, который впослед-
ствии удаляется. Иногда два три рядом расположенных столба связыва-
ются локальной балкой ростверком, а потом ростверки связываются еди-
ной рандбалкой, расположенной над ростверком (А. Андреев).
Для повышения надежности фундамента на поверхность земли между
столбов и под всей баней (в том числе и под ростверк) можно заложить
утепляющий слой из торфа, керамзита, пенополистирола, защищенный от
действия влаги (сверху и снизу), но вентилируемый (поз. 6 на рис. 3). Этот
утепляющий слой уменьшает глубину промерзания грунта и облегчает ус-
ловия работы фундамента. Так, нормативная глубина промерзания бес-
снежного грунта в Московской области составляет 1,4 м, но под неотапли-
ваемыми домами с утепленными полами она может составлять 0,6 м
и менее. Под постоянно отапливаемыми домами грунт может промёрзнуть,
как правило, лишь под внешними фундаментными столбами. Считается,
что утепляющий слой снега толщиной 40 см, хвои 45 см, торфа 50 см, сухо-
го песка 80 см, грунта насыпного 110 см, глины 120 см предотвращает про-
мерзание грунта вообще. Так что на практике можно установить фунда-
ментные столбы опорными расширителями прямо на пучинистый грунт
(если он «держит»), в том числе и на дне карьера, а потом столбы прико-
пать утепляющим слоем непучинистого сухого материала. Для обеспече-
ния сухости утепляющего слоя необходим надежный дренаж, причем не
просто отвод воды в тупиковые стоячие канавы на участке, но и из канав за
пределы участка (в низину, в овраг и т. п.).
18
Дачные бани и печи
1
27
6
3
4
5
ширина цоколя
Рис. 3. Монтаж фундамента на глубокоза-
глубленных столбах (внизу -- вид сверху). 1--
материковый грунт, 2 -- дренажные канавы (мо-
гут быть засыпаны крупным песком), 3 -- бетон-
ный или металлический ростверк (рандбалка),
с жёстким креплением на столбах, 4 -- зазор
15--20 см между летним уровнем грунта и рост-
верком, 5 -- бетонные или металлические стол-
бы с нижними расширителями (подпятниками),
6 -- слой утепляющего материала, 7 -- цоколь,
устанавливаемый на ростверк.

Столбчатые фундаменты очень удобны в болотистых местах (при до-
статочно прочном грунте в глубине), когда у застройщика нет возможно-
сти завозить большое количество материалов (песка, цемента, бетона,
щебня, кирпича и т. п.) для изготовления плавающего фундамента. За-
грузив в легковую машину бур и четыре заготовленных столба (напри-
мер, металлических с подпятниками), застройщик может быстро соору-
дить фундамент в любом месте, хоть на топком берегу озера.
Вместе с тем, к таким глубокозаземленным фундаментам дачники все
же относятся с опаской, поскольку трудно предугадать поведение до-
вольно длинных (до 2 метров) столбов в грунте: если хотя бы один столб
выпрет или повалит, то исправлять будет трудно. Поэтому явное
предпочтение отдается плавающим фундаментам (если только не соору-
жается пристройка к существующему неподвижному строению).
2.1.2. Плавающие фундаменты
При постройке автомобильных и железных дорог даже в крайне забо-
лоченных местностях никто никакие глубокозаглубленные фундаменты
не воздвигает. Если грунт держит человека (при давлении на грунт
0,1 кг/см2), то грунт выдержит и десятитонный автомобиль (или, к при-
меру, баню), если только автомобиль стоит на прочной бетонной плите
площадью 10 м2, равномерно распределяющей вес автомобиля на грунт
так, чтобы давление на грунт составляло те же 0,1 кг/см2. Если бы плиты
не было, то шины автомобиля действовали бы на грунт с давлением 10--
20 кг/см2. Высоковлажная глина, к примеру, такое давление не выдержит
(потечет с просадкой автомобиля в грунт). Сухая же глина выдержит.
Зимний глинистый грунт, насыщенный водой, под плитой пучится
(расширяется). Плита приподнимается вверх (плавает) и, что более непри-
ятно, приподнимается неравномерно, вследствие чего может разломиться
под собственным весом и весом автомобиля (рис. 4). Поэтому бетонную
плиту следует усиливать (увеличением толщины, армированием, повыше-
нием прочности бетона), а саму плиту помещать на подсыпку из непучини-
стого материала, выполняющего роль как утеплителя грунтов, так и рас-
пределителя веса дороги и автомобилей на как можно бо1льшую площадь.
2. Ограждающий модуль
19
Рис. 4. Коробление (с возможным разло-
мом) бетонной фундаментной плиты (1), уло-
женной на пучинистый грунт (2), за счёт не-
равномерного промерзания и неоднородного
пучения смёрзнувшегося грунта (3).

Основными причинами разрушения плавающих фундаментов зи-
мой -- это неоднородный грунт и неоднородное промерзание. Силы
морозного пучения действуют на плавающие плиты иначе, чем на глубо-
козаглублённые столбы. Силы N (рис. 4), приподнимающие плиту, до-
стигают 10 кг/см2 и обусловлены комплексом причин, каждая из кото-
рых не до конца изучена и имеет неясности. Во первых, это уже
упомянутое увеличение объёма грунта при его замерзании. Во вторых,
при циклических замерзаниях и оттаиваниях грунта, особенно местных
(например, под домами), характерных для раннего весеннего периода,
происходят циклические местные размораживания нижней границы
мёрзлого грунта с обрушением оттаявшей земли и образованием водных
линз за счёт заполнения пустот водой. При последующих замерзаниях
водные линзы расширяются с образованием ледяных линз, которые цикл
за циклом растут до значительных толщин (по крайней мере, до несколь-
ких сантиметров) и как домкрат приподнимают над собой грунт. Такие
ледяные линзы являются причиной образования известных глинистых
линз (слоёв) в промерзаемых водонасыщенных песчаных грунтах, по-
скольку вода, заполняющая циклически образуемые пустоты, увлекает
за собой мелкие глинистые частицы, содержащиеся в песчаном грунте
(Р.Н. Яковлев). В третьих, мёрзлый грунт способен «всасывать» в себя
влагу из нижележащих немёрзлых слоёв грунта и вследствие этого рас-
ширяться. Природа «всасывания» (термокристаллизационного течения
тонких незамерзающих прослоек воды) заключается в следующем. Меж-
ду твёрдой поверхностью (например, частицы глины) и льдом располага-
ется тонкая прослойка жидкой воды, которая не может кристаллизовать-
ся (превратиться в лёд), поскольку находится не только под влиянием
поверхностных сил кристаллической решётки льда, но и кристалличес-
кой решётки твёрдой поверхности частицы глины. А если жидкая вода
20
Дачные бани и печи
Рис. 5. Принцип устройства плавающего фундамента. 1 -- материковый грунт, 2 --
дренаж, 3 -- песчаная подушка (песчаный фундамент), 4 -- слой экструзионного пено-
полистирола (или пенобетона, пеностекла, керамзита и т. п.), 5 -- фундаментная пли-
та (или лента, кольцо), 6 -- цоколь, 7 -- гидроизоляция утеплителя.
2
3
4
5
6
7

находится между двумя плотно прилегающими поверхностями, то разо-
рвать (раздвинуть) поверхности трудно, а значит давление воды между
поверхностями в прослойке меньше, чем в открытой плёнке. Поэтому во-
да стремится затечь в прослойку (хотя в случае водоотталкивающих по-
крытий вода, наоборот, вытесняется из прослойки). Скорость затекания
воды мала, так как толщина прослойки мала и обуславливает большое
вязкостное сопротивление течению. При температурах минус 15--20°С
толщина прослойки уже не превышает толщины монослоя молекул во-
ды, и вода уже течь не может. Поэтому процессы затекания (всасывания)
характерны именно для температур, близких к температуре замерзания
воды 0°С, то есть на фронте промерзания грунта. Так что вода не вытека-
ет из замерзающего глинистого грунта, а, наоборот, всасывается, что
и объясняет явление морозного пучения (Б.В. Дерягин, Н.В. Чураев,
В.М. Муллер. Поверхностные силы, М.: Наука, 1987). В четвёртых,
грунт промерзает зимой вначале под краями плиты (например, в случае
гаражей), причём промерзает с расширением во все стороны (сжимая
пластичный грунт под плитой). Затем промерзает грунт под серединой
плиты, но с расширением только в одну сторону (вверх). Поэтому грунт
под плитой поднимается выше, чем по краям, и плита может разломить-
ся. Весной же вначале оттаивает грунт под краями плиты, и плита разла-
мывается ещё сильней. Летом весь грунт под плитой оттаивает, и разло-
мившаяся плита вновь приобретает более менее ровную форму за счёт
опускания грунта в середине плиты.
При постройке фундамента сначала проводят мелиоративные работы
по отводу воды, затем делают песчаную насыпку (с тщательной трамбов-
кой и проливкой), желательно утепленную, потом закладывают слой
щебня толщиной 10--20 см и/или заливают железобетонную плиту тол-
щиной 10--20 см, после чего выкладывают цоколь (рис. 5). Вместо плиты
можно заливать ленточный (кольцевой) фундамент (плиту с внутренни-
ми выборками, в том числе и более прочные вытянутые вверх фундамен-
ты с высотой стен больше толщины стен). При надежной песчаной под-
сыпке (выполняющей роль песчаного фундамента) можно использовать
сборный железобетон различного ассортимента. Наиболее популярным
является «кнопочный» фундамент, состоящий из отдельных бетонных
плит небольшого размера (обычно 1×1 м), на которых выкладываются
кирпичные цокольные столбики. «Кнопочный» фундамент фактически
имитирует разломившуюся на несколько частей фундаментную плиту,
и может оказаться очень надёжным.
Простейший плавающий фундамент -- лежащий на земле камень (ва-
лун). Так что плавающие фундаменты -- наиболее древние виды фунда-
ментов, в том числе и для бань. Летом валун вдавливается («врастает»)
2. Ограждающий модуль
21

в мягкую землю, зимой мерзлый грунт выдавливает его наружу. Вместо
валуна можно использовать бревно (чурак), в том числе в вертикальном
положении (столб, свая). При этом необходимо предусматривать перио-
дическую смену деревянного бревна на новое (из за возможного сгнива-
ния). Тем не менее, если бревно (даже бросовое осиновое, но ошкурен-
ное) постоянно находится в сильно переувлажнённом состоянии
в глинистом грунте, то оно может служить многие годы.
Простейший и наиболее часто встречающийся до сих пор фундамент
для садовой бани -- это бетонные или кирпичные столбики, деревянные
или бетонные железнодорожные шпалы, размещаемые прямо на грунте.
Если есть песок, можно выкопать выемки под столбиками и засыпать их
песком. Если есть много песка, то можно выкопать котлован (вплоть до
уровня промерзания) и целиком засыпать его песком. Крайне желатель-
но организовать надежный отвод (дренаж) воды из котлована через си-
стему канав, так как сырой песок хоть и вроде бы не пучит (поскольку во-
да при замерзании, расширяясь, имеет возможность просачиваться из
мест замерзания), но тем не менее вода из засыпанного песком замкнуто-
го котлована уйти не может. Еще лучше песок насыпать поверх грунта
так, чтобы песок всегда был свободным от воды и играл роль утеплителя
пучинистых слоев. На слой песка лучше положить плиты пошире,
и столбики поставить на них (кнопочный вариант). Еще лучше все пли-
ты соединить (как шпалы рельсами) в одну большую прочную (армиро-
ванную) конструкцию. Если есть возможность завести большие количе-
ства заводского бетона и арматуры, то проще сделать единую плиту
попрочней, а подсыпку песка можно уменьшить или вообще исключить.
Все же плитный фундамент наименее трудоемок (при наличии готового
заводского бетона), и таких простейших оснований в последние годы по-
строено в городах множество для торговых павильонов и производствен-
ных ангаров, не говоря уже об автомобильных площадках. Но если есть
возможность сделать толстую песчаную подушку, то бетонную плиту
можно заменить трамбованным слоем щебня.
Качество материалов также имеет большое значение. Так, если у вас
нет бетоносмесителя, то о самодельном бетоне для изготовления плитно-
го фундамента следует забыть ввиду низкого качества замесов лопатой.
Кстати, для изготовления фундамента вовсе нет необходимости исполь-
зовать бетон самой высокой марки: при заливке плиты более важно каче-
ственно и равномерно уложить бетонную массу, а чем выше марка, тем
быстрее схватывается бетон и тем меньше времени на его виброукладку
и выравнивание. Что касается конкретных данных по расходу материа-
лов, то можно сказать, что завоз одного стандартного автомиксера с 4 м3
заводского бетона марки 100 обеспечивает изготовление надежной
22
Дачные бани и печи

2. Ограждающий модуль
23
Рис. 6. Принцип устройства амортизирующего плавающего фундамента. 1 -- мате-
ринский грунт, 2 -- деформация грунта за счёт пучения с силой F, 3 -- засыпанные
песком амортизирующие шины, 4 -- песчаная или щебневая засыпка, 5 -- фундамент-
ная бетонная плита, залитая по рубероиду, уложенному на утрамбованный песчаный
слой между покрышками (или отдельные плиты или балки, например, железнодорож-
ные бетонные или деревянные шпалы, двутавры и т. п.).
5
4
3
1
2
F
фундаментной плиты площадью 20 м2 и толщиной 0,2 м даже с мини-
мальным армированием (арматурный прут диаметром 10 мм по периме-
тру и диагоналям плиты). Плиту можно залить непосредственно на
любой грунт, что имеется на участке (после снятия плодородного слоя),
и она безусловно выдержит рядовую баню весом до 10 тонн ( вместе с
печью). Из того же количества бетона можно сделать сверхнадежный
ленточный фундамент прямо на грунте сечением ленты 0,4×0,6 м также
с минимальным армированием. Подушка песка толщиной 0,5 м или уси-
ленное армирование позволят снизить расход бетона вдвое. Впрочем, пе-
сок бывает дороже железобетонных блоков, арматура в бетоне дороже са-
мого бетона, а земляные работы дороже всего перечисленного.
Монолитные незаглубленные плавающие фундаменты (плитные, лен-
точные) на песчаной обезвоженной подушке являются, пожалуй, наиболее
перспективным решением для дачных бань в тех местностях, где есть воз-
можность завоза песка и готового бетона заводского изготовления. Они на-
именее трудоемки, надежны, долговечны. Такая фундаментная плита будет
служить «всю жизнь», а при аварийных ситуациях легко ремонтируется
и усиливается. Плитные фундаменты хорошо вписываются в современную
концепцию «нулевого цикла», включающего одновременное изготовление
фундамента, подъездных путей, разгрузочных площадок для стройматери-
алов и оборудования, дренажных и канализационных сетей, что обеспечи-
вает высокую культуру строительного производства европейского уровня.
Долгое время Советский Союз являлся единственной в мире страной, где
были приняты наиболее дорогостоящие, требующие больших затрат ручно-

24
Дачные бани и печи
го труда и наименее надежные фундаменты из сборного железобетона.
Поэтому определенное ложное предубеждение к монолитным железобе-
тонным фундаментам сохраняется порой в народе и поныне. В настоящее
время все преграды для изготовления монолитных фундаментов сняты, за-
воды беспрепятственно отпускают населению жидкий бетон, причем не
только автосамосвалами, но и автомиксерами. Анализ монолитного фунда-
Схема 1
Условная классификация фундаментов

ментостроения для индивидуальных домов выполнен в книге А.И. Перича
«Экономичные фундаменты малоэтажных зданий и усадебных домов», М.:
ГУП ЦПП, 2002.
Отметим новые направления совершенствования плитных фундамен-
тов -- использование утепляющих и амортизирующих слоев, позволяю-
щих повысить надежность фундаментов и снизить толщину фундамент-
ных плит. Прогресс утепления фундаментов был достигнут в первую
очередь за счет применения листового экструзионного (экструдирован-
ного) пенополистирола, обладающего нулевой капиллярностью, малым
водопоглощением (менее 0,3% об.), низкой теплопроводностью
0,04 Вт/(м град), высокой прочностью на сжатие 2--5 кг/см2, что позво-
ляет закладывать его под бетонные плиты и стяжки и даже использовать
в качестве опалубки для бетонирования. Впервые экструзионный пено-
полистирол был использован в США для утепления крыш военных объ-
ектов в годы Второй мировой войны. Эти объекты работоспособны и по-
ныне. Сейчас листы экструзионного пенополистирола используются для
утепления взлетно посадочных полос аэродромов, проезжей части авто-
страд, фундаментов зданий. Лист зкструзионного пенополистирола тол-
щиной 10 см эквивалентен по утепляющей способности слою грунта тол-
щиной 2 м, то есть способен гарантированно предохранить грунт от
промерзания и пучения практически во всех климатических зонах
России.
Амортизирующие слои изготавливаются из отработавших свой ре-
сурс (лысых) покрышек автомобильных колес (автошин). Шины издав-
на использовались в США для укрепления земельных откосов (для пре-
дотвращения оползней) путем укладки шин плашмя рядами одна на
другую и засыпкой песком, а лучше щебнем (рис.6). Если же шины уло-
жить слоем на слой и сверху забетонировать бетонную плиту, то шины
будут играть роль упругих элементов, сжимающихся под действием ме-
стных нагрузок, что предотвращает разломы и перекосы плиты при дви-
жениях грунта из за морозного пучения (М.Е.Семыкин, «Техника моло-
дежи», периодический журнал, 3, 2002, стр. 26). В заключение, на
схеме 1 подытожены основные принципиальные решения по фундамен-
там дачных строений, которые могут комбинироваться и дополняться.
2.2. Несущие конструкции
Фундамент является опорой здания, не даёт зданию погрузиться
в землю или разломиться. Цоколь же отрывает несущие конструкции
(каркас) бани от влажной земли. Поэтому очень важны хорошо извест-
2. Ограждающий модуль
25

ные гидроизоляционные слои между подземной частью фундамента
и цоколем, между цоколем и нижней обвязкой (венцом) строения.
Фундамент также должен обеспечивать и строгую горизонтальность
плоскости нижней обвязки. Для современных мытных бань это очень
важно (точно также, как и для душей), поскольку в обязательном поряд-
ке должны сохраняться уклоны непротекающих полов мытного отделе-
ния в сторону сливного отверстия. Во всяком случае зимой перекосы по-
лов в несколько процентов могут оказаться уже крайне неприятными.
Кроме того, современные бани являются объектами в высшей степени
тепловетропароизолированными, что достигается в основном материала-
ми, механически не прочными (рулонными утеплителями и пароизоли-
рующими пленками). При малейших перекашиваниях стен они могут по-
рваться, и устранить аварию (и даже узнать о ней) будет практически
невозможно. Поэтому наклоны всего строения бани (за счет сезонных
и аварийных движений недостаточно качественного фундамента) не
должны нарушать прямые углы стен и стоек.
Таким образом, первое основное требование к несущим конструкциям
бани -- гарантированная жесткость всего строения в целом. При аварий-
ных деформациях фундамента баня должна наклоняться (как кубик) без
перекашивания прямоугольников стен в ромбы. В случае деревянных
каркасных бань это достигается применением сверхнадежных раскосов,
лучше всего сплошной и полной обивкой каркаса стен досками внаклон.
Необходимо учитывать и возможные набухания при намоканиях.
Второе основное требование к несущим конструкциям деревянных
бань -- возможность удобно и безаварийно приподнять («поддомкра-
тить») аварийно опустившийся угол бани и восстановить строгую гори-
зонтальность нижней обвязки установкой подкладки между цоколем
и нижней обвязкой. Это значит, что баня в идеальном случае должна бы-
ла бы иметь нижнюю обвязку в виде жесткой недеформирующейся (не-
гнущейся и нескручивающейся) платформы (например, стальной),
но это для рядового дачника нереально. Поэтому баня должна устанавли-
ваться на две усиленные цокольные балки у противоположных стен, ко-
торые по сути являются усиливающими конструкциями нижней обвязки
(рис. 7а). Домкрат (или рычаг) должен легко и удобно устанавливаться
именно под эти цокольные балки, поэтому они предусматриваются вдоль
тех стен, которые наиболее доступны ремонтникам для установки дом-
крата. Лучше всего цокольные балки изготавливать из швеллеров или
железнодорожных шпал. Кроме того, все несущие элементы каркаса,
подверженные гниению, должны быть максимально надежны в плане ме-
ханической прочности. Поэтому крайне нежелательно ослаблять балки
и стойки всевозможными фиксирующими врезками, тем более вполдере-
26
Дачные бани и печи

ва, столь характерными для работ с брёвнами. Из за подобных врезок,
любимых многими плотниками, баню практически невозможно припод-
нять домкратом без поломки нижней обвязки и даже стен постройки:
для фиксации стоек лучше использовать скобы.
Современный монтаж деревянного каркаса должен максимально
использовать металлический (в том числе жёсткий сварной) крепёж:
стойки и балки должны соединяться с помощью угольников, уголков,
накладок, упорных (опорных) столиков из толстой листовой стали
толщиной 2--5 мм с помощью винтов, саморезов или болтов с обязатель-
ной предварительной рассверловкой отверстий (рис. 7б). В идеальном
случае проблемные узлы банных строений должны беспрепятственно
разбираться без порчи деталей.
2.3. Полы
Основные неприятности с банными полами происходят от того, что на
них льют воду. Мокрый пол -- неотъемлемая черта классических русских
бань как водных процедур с применением малых сосудов (тазов, шаек).
2. Ограждающий модуль
27
Рис. 7. Монтаж деревянного каркаса бани должен по возможности исключать сниже-
ние несущей способности стоек, лаг и балок за счёт врезок, запилов, выемок, посадочных
гнёзд, замков вполдерева и других столярных приёмов (а), а также максимально исполь-
зовать металлический крепёж (б). 1 -- фундаментная плита, 2 -- цокольные столбики, 3 --
цокольная балка или кольцевая платформа, 4 -- гидроизоляционные прокладки, 5 -- ве-
нец, нижняя обвязка (балки), 6 -- половые лаги, 7 -- половые доски, 8 -- стойки, 9 -- верх-
няя обвязка (балки), 10 -- лаги перекрытия (стропила), 11-- стальные скобы, угольники,
шины болтовые, 12 -- вставляемая балка, 13 -- опорный столик (гнездо, полка), 14 -- угол-
ки, 15 -- накладки, 16 -- угольники (желательно в сварном исполнении).
а)
1
2
9
10
11
10
8
8
8
7
9
8
6
3
6
45
45
б)12 13
14
15
16

С точки же зрения современной сантехники мокрый банный пол являет-
ся основным элементом системы сбора и канализирования сточных бан-
ных вод.
В черных банях полы в древности были земляными с покрытием из
хвои, листвы, соломы, сена. Затем на грунте стали монтироваться насти-
лы из тесаных бревен и досок, по крайней мере, в проходах к полкам. Ес-
ли доски и брёвна заключались в глиняный «замок» и оставались посто-
янно в сильно намокшем состоянии, то служили долго. Все эти решения
уже давно устарели и годятся разве что для временных бань (в частности,
в виде дощатого пола по трамбованному глиняному полу).
Наиболее распространенным решением в дачных банях до сих пор ос-
тается протекающий дощатый пол, оторванный от земли (в основном
благодаря простоте изготовления). Применяется принцип лаг: лага -- это
вторичная балка, опирающаяся на основные балки (обвязку, венцы). Ла-
ги предотвращают прогибы половых досок при ходьбе, поэтому уклады-
ваются намного чаще, чем балки, но могут иметь меньшее поперечное се-
чение. На половые лаги, опирающиеся на нижний венец каркаса,
укладывается рулонная гидроизоляция зонтиком (толь, рубероид, гидро-
стеклоизол и т. п.), после чего на гидрозащищенные лаги набиваются по-
ловые доски. Половые доски, лаги и балки тщательно антисептируются
водными растворами солей и пропитываются водоотталкивающими со-
ставами (лаками, маслами). Сточные воды уходят или через щели между
досок, или в специально высверленные отверстия в досках, уложенных
с уклоном к месту желаемого сброса воды на грунт (или дренажную тран-
шею, засыпанную крупным песком). Щелевые полы являются более хо-
лодными (поскольку через них поддувает), но зато лучше просыхают.
Сплошные полы (палубные) из плотно сбитых досок часто называют не-
протекающими (и на них действительно иногда кладут в зоне мытья ли-
нолеум), но вывод воды вовсе не канализуется, оборотная сторона досок
в местах высверленных отверстий неминуемо увлажняется, что ведет
к быстрому сгниванию половых досок, а порой и лаг.
Особенно неприятны последствия, когда сточные воды по гидрозащи-
щенным лагам стекают в сторону стен и увлажняют балки, нижнюю об-
вязку (венец) каркаса или сруба бани. Поэтому единственно приемлемой
конструкцией современного протекающего пола можно признать лишь
автономную систему полового перекрытия, когда лаги пола не опирают-
ся на балки цоколя и нижней обвязки (венца) бани. Это можно осущест-
вить, в частности, подвеской лаг на кронштейнах балок, на проволочных
скрутках к венцу и т. п. При плитных фундаментах очень удобна конст-
рукция пола, опирающаяся лагами (превратившимися, по существу,
в балки) на собственные цокольные столбики (рис. 8 а). Легко видеть,
28
Дачные бани и печи

что при автономных (подвесных) полах вода, текущая по полу и по лагам
к стенам, не может попасть на нижнюю обвязку бани. А это значит, что
если в этой конструкции сгниет пол (а дощатый протекающий пол сгни-
вает рано или поздно всегда при любых антисептических обработках),
то его легко заменить на новый, не затрагивая сохранившийся (несгнив-
ший) каркас бани и его нижнюю обвязку. А вот если сгниет нижняя об-
вязка, то ремонтировать будет очень трудно.
Очень популярны в последнее время бетонные сборники воды (во-
ронки) под дощатым протекающим полом (рис. 8 б). Пол бани при этом
превращается по существу в решетку, каждый раз снимаемую после мы-
2. Ограждающий модуль
29
Рис. 8. Примеры выполнения банных полов: а -- протекающий дощатый пол, не ка-
сающийся стен, б -- протекающий дощатый пол с бетонным сборником сточных вод, в --
непротекающий пол со сливом воды в желоб, г -- наклонный поддон из оцинкованной
стали, установленный на утеплённом полу. 1 -- песчано гравийный фильтр траншея,
2 -- фундамент, 3 -- половые лаги, прикрытые сверху рудероидом, 4 -- дощатый щелевой
пол протекающий, 5 -- дощатый пол сплошной, 6 -- гидроизоляция, 7 -- бетонный водо-
сборник, 8 -- гидроизоляционное покрытие пола (линолеум, сталь кровельная, пласти-
ковые листы), 9 -- поддон из оцинкованной или нержавеющей стали, 10 -- решётка де-
ревянная, 11 -- деревянный каркас для поддона, 12 -- желоб, водовод.
а)
664
2
3
1
853
10
3
2
6
7
362
4
3
5
9
10
11
12
2
6
2
2
б)
в)
г)

тья для просушки. Для зимних бань такое техническое решение бывает
не очень удобным ввиду возможных промерзаний систем слива (особен-
но при наличии сифонного трапа) и засорений. Кроме того, на такой сни-
маемый пол трудно изготовить достойную банную мебель для мытья,
кроме различного рода откидных полок и табуреток.
Значительные сложности обеспечения сохранности мокрых дощатых
полов вынуждают дачников вообще отказаться от проливов воды на пол,
используя для мытья души с герметичными душевыми поддонами или
ванны. Именно из за сложностей с деревянными полами появилось мно-
жество дачных (деревенских, поселковых) «бань», включающих парную
с сухим полом и моечную в виде душа или ванны. Этому способствовало
распространение в народе идей сухой финской сауны. Так или иначе,
объединение идей бани, душа и ванны (в том числе и ванны как поддона
для душа) способно существенно продлить срок службы коробки бани,
но за счет отхода от самой банной идеи, за счет отказа от экономичного
и всесезонного таза, за счет потери простора, уюта и домовитости мытья
на мокрых полах. Во всяком случае душевые и ванные «бани» зимой за-
городом очень неудобны в эксплуатации ввиду использования
громадных количеств воды и опасности промерзаний водопроводных
и канализационных систем.
Ясно, что жизнеспособность классической русской бани (со сливом
воды на пол) в этих условиях будет определяться водоустойчивостью по-
лов бани. В городских общественных банях этот вопрос был решен реши-
тельным отказом от деревянных (гниющих и к тому же малогигиенич-
ных) полов и переходом на полы каменные (бетонные, асфальтовые,
мраморные, керамические, пластиковые), профилированные под отвод
воды в сифонные сливы. В загородных всесезонных банях каменные
полы возможны лишь в представительских проектах с электрическим,
водяным или газовым (дымовым) подогревом. В обычных же дачных ба-
нях необходимы утепленные деревянные полы с максимально надежным
водостойким покрытием (металлическим, бетонным, пластиковым) для
формирования профилированных площадок или поддонов с отводом во-
ды в сливные канализационные отверстия. Примеры исполнения таких
водостойких полов представлены на рисунках 8 в и 8 г. Они безусловно
сложнее в изготовлении, чем протекающие полы, но зато обеспечивают
длительную сохранность банных конструкций при эксплуатации в режи-
ме классической русской мытейной бани (А.М.Андреев. Садовая баня и
ее загадки, М.: Эксмо, 2007г.). Распространение водостойких банных по-
лов немыслимо без разработки и промышленного производства специа-
лизированных пластиковых и металлических банных поддонов (типа ду-
шевых, но большей площади).
30
Дачные бани и печи

2.4. Крыши
Банные крыши в конструктивном плане ничем особенным не отлича-
ются от крыш жилых и хозяйственных построек на дачном участке. Ча-
ще всего они одно и двухскатные, редко мансардные и совсем редко валь-
мовые, четырехскатные. Следует обратить внимание на обязательную
пожароопасность кровли (изготовление ее из негорючих материалов),
особенно при использовании металлических печей с металлическими
трубами, способными порой к выбросу искр и горящих фрагментов дре-
весины (коры) и бумаги. Кровлю желательно делать покруче (чтобы пре-
дотвратить накопление снега зимой), а если это невозможно, то попроч-
ней (под нагрузку до 200--300 кг/м2) -- все таки зимой авария крыши при
работе мощной горящей металлической печи может повлечь за собой пе-
чальные последствия, особенно если в бане будут находиться люди. Кро-
вельное покрытие бани во всяком случае должно позволять безопасный
подъем людей зимой на крышу для сбрасывания снега и чистки дымохо-
да. Должна быть полностью исключена возможность повреждения дымо-
вой трубы при снеговых оползнях. Отметим также, что зимой и летом по-
сле дождя раскаленная дымовая труба испаряет с крыши снег и влагу
с образованием «клубов пара», что неприятно психологически, посколь-
ку похоже на начало возможного возгорания крыши от дымохода. Кро-
ме того, следует помнить, что зимой снег на недостаточно хорошо утеп-
лённой крыше бани начинает таять. Вода течёт вниз и замерзает на
необогреваемом карнизе в виде глыб и сосулек. Ледяные глыбы (наро-
сты) в виде плотин перегораживают сток воды, в результате чего могут
начаться протечки воды через стыки кровельного материала.
Крыша (совместно с цоколем, трубой и крыльцом) является тем ар-
хитектурным элементом, который в декоративном плане больше всего
влияет на внешний вид бани. Самая достойная отделка стен и окон не
способна сгладить неблагоприятное впечатление от неказистой крыши,
2. Ограждающий модуль
31
Рис. 9. Примеры декоративного оформления крыш вынесением висячих или
наслонных стропил.

и, наоборот, неказистые стены «потеряются» на фоне эффектной крыши.
Поэтому, если вы хотите придать своей скромной бане представитель-
ский облик, но у вас нет достаточных материальных средств, то вам в пер-
вую очередь следует обратить внимание на крышу или, по крайней мере,
на достойный декоративный вид кровли. Возможностей сейчас в плане
кровельных материалов много, но необходима еще и особенная тщатель-
ность отделки карнизов, обшивки свесов, наличников, коньков и других
элементов крыши. Даже незначительные элементы (например, вынос
стропил или оригинальность дымовой трубы) способны в корне изме-
нить визуальное восприятие всей постройки в целом (см. рис. 9).
Достойно выглядят на любительских и представительских банях тра-
вяные (зеленые, дерновые) крыши. Они придают и деревянным, и камен-
ным баням не только облик под старину, но и особенную домовитость
и уют (или, как иной раз говорят, особую «энергетику»). Прототипом тра-
вяных крыш являются земляные крыши бань землянок древних герман-
ских и славянских племён. Особенностями травяных крыш являются:
-- относительно высокая масса травяного газона порядка 250 кг/м2, что
требует усиленной стропильной конструкции и сплошной обрешетки,
-- наличие сдвигающей нагрузки и возможность сползания травяного
газона, что требует использования малых наклонов скатов крыши
18--27°, а также наличие опасности возгорания сухой травы,
-- наличие в травяном дерне (почвосмеси) гуминовых кислот, разру-
шающих органические материалы (в том числе древесину), что требует
надежной защитной изоляции дощатой обрешетки.
Традиционный деревенский способ изготовления земляных крыш ис-
пользовался в качестве защитной изоляции березовую кору (рис. 10).
Полосы березовой коры 7 укладывали на дощатую обрешетку (бревенча-
тый накат) 4 снизу вверх с напуском друг на друга в несколько слоев,
причем в нижней зоне вблизи свеса число слоев достигало 5--10. Нижние
слои коры клали наружной (белой) поверхностью вверх для гидроизо-
ляции обрешетки, а потом верхние слои коры укладывали наружной по-
верхностью вниз, поскольку внутренняя сторона коры более устойчива
к гуминовым кислотам. Для предотвращения сползания дерна у свеса
закрепляли с помощью крюка 5 ограждающую доску 6 (а иногда и допол-
нительное бревно 8), выполняющую роль дернодержателя. Для более на-
дежного удержания дерна иногда применяли кобылку 3, прибиваемую
к стропилам и уменьшающую наклон крыши в районе свеса. Ограждаю-
щие бревно 8 и доску 6 прикрывали сверху березовой корой наружной
стороной вверх для защиты от дождя и для украшения свеса. Слои коры
около бревна придавливали слоем гравия 9, выполняющего одновремен-
но роль дренажа воды, просачивающейся через дерн и удаляемой через
32
Дачные бани и печи

2. Ограждающий модуль
33
щели (или специально выполненные от-
верстия) между доской 6 и прикрытой
корой обрешеткой 4. Затем всю поверх-
ность крыши устилали кусками, а лучше
полосами (рулонами) дерна в два слоя.
Чтобы дерн не вымывался дождем и не
сносился ветром, вдоль остальных краев
крыши по фронтону также прибивали
дерноудерживающие доски (бревна, бру-
сья), прикрытые корой, или укладыва-
лись в ряд плашмя камни (валуны).
В ряде стран Западной Европы (Гер-
мании, Швеции, Норвегии и др.) техно-
логия травяных крыш в рамках экологи-
ческих программ нашла промышленное
развитие и применяется даже при пост-
ройке современных жилых домов. Этому
немало способствовало распространение
кровель, утепленных экструдированным
пенополистиролом, не пропускающим влагу. В настоящее время разрабо-
тан целый ряд систем травяного покрытия, позволяющий озеленять кры-
ши самой различной формы с применением специализированных изоли-
рующих стройматериалов и особых видов травянистых растений
(и почвосмесей), устойчивых и к засухе, и к ветру, и к морозам, и к пере-
увлажнениям. Устройство одной из современных немецких систем травя-
ной экокрыши приведено на рисунке 11. На обрешетку 3, огражденную
дерноудерживающим брусом 4, настилается защитный холст 7 из поли-
эфирного волокна (например, лавсана), предназначенный для предохра-
нения корнезащитной оболочки 9 от механических повреждений. Затем
укладывается корнезащитная оболочка 9 из корнестойкой (устойчивой
к гуминовым кислотам) ПВХ пленки, после чего настилаются листы экс-
трудированного пенополистирола 10. В нижней части обрешетки монти-
руется горизонтальная водопроницаемая (перфорированная) дренажная
труба, отводящая воду вдоль свеса крыши за ее пределы у фронтонов, пре-
дотвращающая перелив просачивающихся вод через брус 4 и заменяющая
водосточные желоба. Дренажная труба обсыпается гравием, после чего
вся крыша застилается защитной фильтрующей тканью (полотном, хол-
стом для вывода излишней воды из дерна) с наваренным когтистым сло-
ем для удержания дерна от сползания. Наконец, отсыпается тонкий слой
специальной почвосмеси и укладывается готовый рулонный дерн, про-
изводство которого наладили многие немецкие фирмы ( «Дом»,
5
2
10
77
9
7
8
6
3
4
1
Рис. 10. Традиционное устрой-
ство травяной крыши. 1 -- стена, 2 --
стропило, 3 -- кобылка, 4 -- обрешет-
ка, 5 -- крюк (забивной, прибивной),
гвоздь, нагель, 6 -- доска -- дернодер-
жатель, 7 -- берёзовая кора, 8 --
ограждающее бревно (брус) смен-
ное, 9 -- гравий, 10 -- дерн (травяной
газон).

периодический журнал, 12, 2003, стр. 10; 1, 2004, стр. 15; 6, 1004,
стр. 14). В Скандинавии не используются дренажные трубы, а применя-
ется система водосточных желобов. В Норвегии листовой утеплитель
(пенополистирол) укладывается снизу между стропилами. Так и дачник,
сообразуясь со своими материальными возможностями, с успехом может
обойтись вполне доступными и работоспособными битумными рулон-
ными материалами (рубероидом, гидростеклоизолом), гумированными
холстами, полиэтиленовой и ПВХ пленкой и т. д. В качестве травяного
покрытия лучше использовать дерн с близлежащих газонов, приспособ-
ленных к местным климатическим условиям. Травяное покрытие крыши
обычно не скашивают и специально не удобряют. Однако, при наличии
дымовых труб необходимо поддерживать травяное покрытие в
пожаробезопасном состоянии, а трубы оснащать сетчатыми
искрогасителями.
Стропильная конструкция травяных крыш должна быть очень надеж-
ной, так как к весу дерна 250 кг/м2 зимой добавляется снеговая нагрузка
порядка 300 кг/м2. Это особенно важно, когда крыша пологая. Но при по-
логих крышах особенно заманчиво строить банный домик в однообъем-
ном исполнении, то есть без чердака, когда крыша домика является по-
толком помещения. В такой бане потолок никогда не будет казаться
низким, помещение приобретает объем и простор, столь необходимый
для представительских бань. Кроме того, может быть достигнута эконо-
мия пиломатериала, однако за счет большей трудоемкости, применения
специальных утеплителей и более тщательной отделки несущих кон-
струкций.
Стропила (балки крыши) подразделяются на наслонные
(горизонтальные или наклонные, опирающиеся обоими концами на
34
Дачные бани и печи
1
2
3
7
8
9
8
9
10
11
12
4
5
6
Рис. 11. Современное устройство тра-
вяной крыши. 1 -- контуры стены, 2 --
стропило, 3 -- обрешетка, 4 -- ограждаю-
щий брус, 5 -- стальной уголок для креп-
ления винтами ограждающего бруса, 6 --
пластиковый ПВХ профиль по краю
крыш со слезником, 7 -- защитный холст,
8 -- сварные или склееные швы, 9 -- кор-
нестойкая оболочка из ПВХ пленки, 10 --
экструдированный пенополистирол
(утеплитель), 11 -- фильтрующая защит-
ная ткань с когтистым слоем для удержа-
ния дерна на наклонной плоскости, 12 --
дерн (травяной газон).

стены) и на висячие (только наклонные, опирающиеся одним концом
друг на друга). На рисунках 12 а и 12 б показаны наиболее распространен-
ные в современном дачном строительстве схемы простых висячих стро-
пил с затяжкой и с ригелем. В этих схемах затяжки 5 и ригели 6 выполня-
ют роль балок перекрытия и обиваются вагонкой 3 снизу, а обрешетка 4
прибивается на стропила сверху. Эти схемы преобразуются в крупных до-
мах в различные стропильные фермы, в том числе и с бабкой 7 (рис. 12 в).
Если исключить затяжку и ригель, то открывается возможность по ново-
му декоративно оформить потолок: висячие стропила 12 выстругать, а ва-
гонку набить на стропила сверху (вместо обрешетки) строганой стороной
вниз (рис. 12 г). Утепление крыши производится при этом листовыми
утеплителями 11 (и плитами), укладываемыми на обрешетку под кро-
вельный материал. Наслонные же стропила 9 представляют собой гори-
зонтальные балки, параллельные коньку крыши и опирающиеся на фрон-
тон (рис. 12 д), должны иметь достаточную несущую способность. Если
наслонные стропила выстругать, а обрешетку выполнить из вагонки,
то потолок помещения приобретает достойный для представительских
бань вид. Если наслонные стропила выпустить далеко за фронтоны, то их
можно использовать для декоративного оформления крыльца (террасы)
или вальмовой крыши. Наслонные и комбинированные наслонно вися-
чие стропила особенно эффективны для крыш с малым уклоном. Еще
большие возможности дают выпускаемые стропила в вальмовых (четы-
рехскатных) и мансардных крышах, в том числе многоуровневых. В
отношении крыш и куполов в России имеются богатые древние традиции,
редко используемые ныне даже в дачном строительстве.
2.5. Окна и двери
С банными окнами и дверями также связаны некоторые устойчивые
стереотипы и предубеждения. Так, считается, что «настоящие» банные
2. Ограждающий модуль
35
Рис. 12. Типы стропил: а -- висячие стропила
с затяжкой, б -- висячие стропила с ригелем, в --
стропильная ферма, г -- простые висячие стро-
пила, д -- наслонные стропила, е -- комбиниро-
ванные наслонно висячие стропила. 1 -- стены,
2 -- висячие стропила, 3 -- обшивка вагонкой, 4 --
горизонтальная обрешетка, 5 -- затяжка (балка
перекрытия), 6 -- ригель (перекладина), 7 -- баб-
ка, 8 -- обрешетка из вагонки, набитая строганой
стороной вниз, 9 -- наслонные стропила (горизонтальные балки с опорой на фронтон),
10 -- вертикальная обрешетка досками, направленными от конька к свесу, 11 -- листо-
вой утеплитель, 12 -- строганые висячие стропила.
1
2
3
4
5
3
7
8
8
11
12
1110
9
9
а)
б)
в)
г)
д)
е)
6

двери должны быть непременно сплошь деревянными, массивными,
но маленькими по размеру (с высокими порогами и низкими проемами),
открывающимися наружу, плотно прилегающими к коробке с войлоч-
ными утеплителями, с деревянными ручками и т. д. Окна тоже должны
быть маленькими (слепыми) и располагаться только в моечных отделе-
ниях, предбанниках и раздевалках, а в парилках окна недопустимы.
Считается, что это древние «проверенные веками» банные решения. Тем
не менее, если вы присмотритесь к рисункам и картинам двух-
сот трёхсотлетней давности, то увидите, что маленькие окна и двери бы-
ли характерными для всех жилых домов, не только деревянных, но и ка-
менных. Это было обусловлено неуменьем делать тёплые большие окна
и двери. Важно было учитывать и разбухание дверей от пара.
Сейчас, когда финны решились изготавливать сплошь застекленные
сауны со стеклянными дверями, общественное мнение к банным окнам
и дверям стало меняться. Конечно же, в помещениях с маломощными ис-
точниками тепла (например, в любительских белых русских банях с кир-
пичной закрытой каменкой, особенно в парилках) окна и двери действи-
тельно должны быть максимально утеплены для снижения теплопотерь.
В представительских же банях окна и двери прежде всего должны иметь
достойный внешний вид. Если издали домик представительской бани
воспринимается прежде всего крышей и крыльцом, то уже поднявшись
на крыльцо, вы остаетесь один на один с дверью бани, которая со всей
определенностью должна давать понять, что вступаете в совсем иной
мир -- страну жара и пара. Поэтому на входные двери бани и двери парил-
ки в представительских банях должно обращаться особое внимание: же-
лательно, чтобы они были массивные, создающие впечатление безумной
утеплённости и надёжности, а также сказочности. При этом в современ-
ных любительских и представительских банях вовсе нет необходимости
делать высокие пороги и низкие узкие двери: вряд ли уважаемому гостю
доставит какое либо удовольствие нечаянно спотыкаться или стукаться
лбом, особенно после застолья. А вот в декоративных банях музейного
типа высокие пороги и низкие проёмы дверей более чем уместны своей
средневековой экстравагантностью. Примерно такими простейшими со-
ображениями следует руководствоваться при выборе дверей бани. Тех-
нология же изготовления дверей для бань (дощатых с раскосами или
шпонками, филенчатых, рамных с обивкой листовым материалом и дру-
гих) ничем особенным не отличается, кроме применения термостойких
и влагостойких материалов (в том числе клеевых). При покупке готовых
дверей следует руководствоваться данными по замеру показателей по
ГОСТ 28786 90 «Двери деревянные. Метод определения сопротивления
воздействию климатических факторов».
36
Дачные бани и печи

Однозначных общемировых договорённостей о направлении открыва-
ния дверей не существует. Архитекторы считают, что двери должны от-
крываться в сторону более просторных помещений, технологи и электри-
ки -- в сторону более безопасных помещений, пожарники -- в сторону
эвакуационного выхода из здания, газовщики -- в сторону помещений,
не содержащих газ. Во всяком случае из тесных парилок (как помещений
с повышенной опасностью) двери должны распахиваться наружу.
Остальные двери дачник устанавливает по своему разумению, но если объ-
ект будет согласовываться с органами пожарного надзора, то на всякий
случай обязательно с распахиванием наружу. Вместе с тем, если входная
дверь не имеет крыльца (а то и козырька), то она должна открываться
внутрь во избежание намоканий. Если вы пользуетесь баней зимой в силь-
но заснеженных районах, то тоже -- внутрь. Если баня мытная и требует ча-
стого вноса дров и вёдер с водой, то тоже внутрь. Во всех случаях двери
с частым проходом людей должны быть достаточно широкими и высоки-
ми, и их месторасположение не загромождаться мебелью (скамьями, ве-
шалками) и согласовываться с направлением раскрытия других дверей,
особенно в тесных помещениях, например, тамбурах.
Как показывает опыт, утепленные двери и тамбуры особенно важны
лишь на период протопки бани. Во время мытья (и тем более парения)
роль утепления дверей снижается, даже зимой их часто приоткрывают
для снижения влажности и температуры (проветривания) помещений.
Поэтому одну из дверей мытного отделения желательно делать с щелями
1--3 см у пола и у верха коробки для вентиляции. Именно эту дверь
оставляют во время мытья закрытой, а остальные открывают. В неболь-
ших мытных дачных банях с металлической печью щели под и над две-
рью очень распространены, так как они намного удобней для вентилиро-
вания, чем распахивание окна и форточки (а отдушины, столь простые
в изготовлении в срубах, в современных банях даже парового типа уже
практически никем не применяются). В случае необходимости зимой
нижние щели прикрывают набивными на дверь полосами линолеума,
войлока, ткани, фанеры и т. п. В представительских банях уместны вен-
тиляционные окошки внизу и наверху дверей.
Окна в бытовых (мытных, любительских) банях должны обеспечи-
вать необходимую для мытья освещенность всех помещений в дневное
время, чтобы не пользоваться электричеством, свечами и керосиновыми
лампами. Вместе с тем ясно, что использование в банях разного рода за-
навесок и жалюзи затруднительно. Поэтому наличие слишком больших
площадей застекления (более 1 м2 окон на 10 м2 площади помещения)
в тёмное время суток не желательно. На этот случай удобно предусмот-
реть распашные или навесные наружные ставни на окнах, направленных
2. Ограждающий модуль
37

в нежелательные направления. Окна должны иметь одно двух камер-
ный стеклопакет (2--3 стекла) с обязательным паронепроницаемым
уплотнением внутреннего стекла (на силиконовом герметике) для пре-
дотвращения запотевания окна. В последнее время стали часто исполь-
зовать современные промышленные алюминиевые и деревянные окна
(порой и пластиковые со стальным профилем) городского типа с гер-
метичным уплотнением. В этом случае надо помнить, что основной про-
блемой может стать большая разница коэффициентов термического рас-
ширения стали 1,2.10 5 град 1, алюминия 2,6.10 5 град 1, стекла
0,85.10 5 град 1 и пластмасс 10.10 5 град 1, учитываемая промышленным
изготовителем, но только для наружной стороны окна. Крайне жела-
тельно окна в бытовых банях устанавливать на такой высоте, чтобы
человек в бане мог видеть окружающую обстановку вокруг бани и сидя,
и стоя. В парилках окна, как правило, не устанавливаются, хотя
в загородных саунах и в сухих парилках окна уже перестали быть редко-
стью. Нет запрета на установку утеплённых окон и в парилках парового
типа при их расположении вдали от каменок.
В общем то городской житель уже давно привык к тесным ванным
комнатам, лишённым окон. Но в последнее время в новых городских
квартирах (и особенно в коттеджах) стали появляться окна в ванных
и даже туалетных комнатах. Всё это будет отражаться и на банях за
городом. Такая связь уже прослеживается в практике современных су-
хих саун. Будучи придатком душей и бассейнов, такие сауны вынужде-
ны следовать правилам современного оформления спортивно оздорови-
тельных зон, широко использующим большие площади застекления
окон и даже потолков. Конечно ясно, что при суперсовременном бассей-
не с качественными керамическими полами, стенами и потолками из
светопрозрачного сотового поликарбоната баня не может иметь мораль-
но устаревший облик. И хотя финские сауны такого спортивно оздоро-
вительного (физиотерапевтического) назначения всё ещё упорно цепля-
ются за древесину (пусть элитно выделанную), но уже обязательно
имеют застеклённые (и даже полностью стеклянные) стены и двери. Со-
вершенно ясно, что на этом пути придатка душей у современных саун
рано или поздно не останется ничего банного (кроме нагревателя),
и превратятся они просто в термокамеры из современных отделочных
материалов. Это уже наблюдается в целом ряде немецких проектов. Что
касается бань мытных и досуговых, то они, в силу более выраженной ин-
тимности, идут совсем по другому пути, где окна и двери продолжают
свою прямую функцию -- не открывать всё наружу, а наоборот, прикры-
вать (и не только в отношении тепла и холода, но ивотношении доступ-
ности взгляду).
38
Дачные бани и печи

2.6. Антисептирование
Что бы там ни говорили об экологичности деревянных бань, они не мо-
гут эксплуатироваться продолжительное время без должной антисепти-
ческой обработки элементов, подвергающихся (даже эпизодически)
увлажнению осадками, паром или водой, которой моются. А поскольку ан-
тисептическая обработка осуществляется химическими веществами порой
далеко не безвредными для здоровья людей, то понятие экологичности для
современной древесины имеет весьма условный характер. Даже в «сверх-
экологических» финских саунах промышленного производства в обяза-
тельном порядке осуществляется водоотталкивающая обработка полок
и напольных решеток.
Антисептики (от греч. anti -- против и septikos -- вызывающий гние-
ние) для защиты древесины от биоорганического разрушения подразде-
ляются на группы по действующим компонентам, на типы по раство-
ряющим агентам и на виды по принципу действия. Действующие
компоненты являются токсичными (по отношению к биоразрушителям)
составляющими рецептур и подразделяются на группы: на быстродей-
ствующие хлорвыделяющие вещества (гипохлориты, хлорфенолы, хло-
рамины и др.), консервирующие катионоактивные галоидные вещества
(фториды, хлориды, сульфаты (купоросы), бромиды), анионноактивные
соединения металлов (меди, цинка, свинца, олова, ртути и др.), соли хро-
мовой (бихромовой), марганцевой и борной кислот, органические и эле-
ментоорганические вещества, в том числе масла. Антисептические веще-
ства по типу растворителя подразделяются на водорастворимые,
растворимые в органических веществах (уайт спирите, ацетоне, спиртах,
керосине, ксилоле, толуоле и др.), и не содержащие растворителей (в ча-
стности масла). По принципу действия выделяют водоотталкивающие
пропитки (лаковые, масляные), консерванты, фунгициды (железный
и медный купоросы, бордосская жидкость, цинеб, нитрафен, карбоксин
и др.), фумиганты и др. Антисептические препараты разрабатываются
для живой древесины, для свежесрубленной, для лежалой, для склад-
ской, для сухой и т. д. Имеются препараты для узкого специального на-
значения и универсальные для всех видов биоразрушений и к тому же
обеспечивающие противопожарную защиту древесины и придающие ей
привлекательный внешний вид (тонирование). Бывают препараты для
нанесения кистью или для пульверизаторов, а бывают для автоклавной
высокотемпературной пропитки под высоким давление (например, крео-
зот, каменноугольные и сланцевые масла для обработки железнодорож-
ных шпал, судовых мачт и т. п.). Наиболее массовые и дешевые антисеп-
тические препараты представляют собой смесь отходов химических
2. Ограждающий модуль
39

производств других продуктов и имеют очень большой разброс содержа-
ний компонентов, например, препарат ХМББ содержит 8--25% бихрома-
тов натрия и калия, 8--25% сульфата меди, 17--18% буры, 33--66% борной
кислоты. Разбираться во всем этом сложно, тем более, что химсостав про-
питок производителями обычно не раскрывается. В лучшем случае на
упаковке можно найти указание на соответствие ГОСТ 30495 97 «Сред-
ства защиты для древесины. Технические условия». Поэтому рядовому
дачнику приходится руководствоваться рекомендациями производите-
лей, которые тоже зачастую оказываются крайне неконкретными.
Вместе с тем, определенная осмысленность процессов антисептирова-
ния дачнику безусловно необходима. Ясно, например, что водораствори-
мые составы могут вымываться из полов и должны применяться поэтому
в сочетании с последующей обработкой лаковыми и масляными компози-
циями, не допускающими проникновение воды вглубь древесины. Также
ясно, что обработка маслами (в том числе и «отработкой» -- выработав-
шим свой ресурс автомобильным маслом) допустима только для тщатель-
но высушенной древесины, поскольку в противном случае сырая древеси-
на не будет сохнуть под слоем масла и может сгнить очень быстро.
Принцип действия антисептических составов близок к принципу дей-
ствия консервирующих добавок в технологиях продуктов питания. Если
поваренная соль, сахар или, к примеру, уксусная кислота предотвращают
закисание, брожение или загнивание пищевых продуктов, то они (также,
как и любые другие соли и кислоты), угнетая деятельность микроорганиз-
мов в древесине, будут предотвращать ее от гниения. Причем задача предо-
хранения древесины от гниения облегчается тем, что состав антисептиков
может быть намного более широким, а массовое содержание антисептика
в древесине может быть много большим, чем консервантов в продуктах пи-
тания. При этом сушка древесины также, как, например, сушка грибов или
зерна, приводит к обеспечению сохранности материала. Обработка древе-
сины дымом также, как и копчение мясных и рыбных продуктов, предот-
вращает биоразрушения. При этом действующими веществами, обладаю-
щими токсическим действием, являются газообразные продукты
деструкции древесины типа формальдегида, фенола и т. п. Поэтому при об-
жиге деревянных столбов перед закапыванием в землю надо добиться про-
питки древесины дымом, а не просто образования обугленного слоя.
Влажная древесина подвержена всем видам биологического разруше-
ния -- за счет насекомых, червей, бактерий и грибов, а сухая древесина --
только за счет насекомых. В условиях России насекомые не столь уж
страшны для бань (хотя в южных странах термиты -- бич номер один).
Наиболее распространенные в наших краях разрушители древесины --
черные жуки усачи (дровосеки). Они заносятся в бани вместе с неошку-
40
Дачные бани и печи

ренной древесиной. Личинки жуков (гусеницы безногие белого цвета
длиной 1--5 см) уходят под кору, а потом и в древесину на глубину до
50 см и там живут в «колыбельке», окукливаются, но постоянно возвра-
щаются под кору для питания лубом. При питании издается характерный
скрип, который хорошо слышен ночью и по которому можно определить
наличие личинок. Зимой личинка окукливается, весной из куколки обра-
зуется молодой жук, который прогрызает отверстие наружу и уходит
«в лет» на все лето (массово в июне--июле). В конце лета самки жуков от-
кладывают яйца в узкие щели, выгрызаемые в коре деревьев. Из яиц
вновь образуется личинка, углубляющаяся под кору. Таким образом, ос-
новной урон наносит личинка, а жук улетает из бани и может уже не вер-
нуться, если в бане нет достаточно большого количества доступной ему
коры. Ясно, что основной механизм борьбы -- применение инсектицидов
(от лат. insectum -- насекомое и caedo -- убиваю), препаратов для борьбы
с насекомыми, в основном органических соединений фосфора, хлора
и производных карбаминовой кислоты (гексахлорциклогексан, карбо-
фос, метатион, хлорофос, фозалон, антио, базудин, севин и др.).
Разрушение древесины в бане за счет бактерий и микрогрибков (ми-
кромицетов) также происходят весьма медленно (в течение многих лет
и даже десятков лет). Это разрушение подавляется сравнительно легко
очень многими (в том числе очень дешевыми) препаратами (хроматами,
купоросами, фторидами). Значительно более сложной является задача
защиты древесины от крупных грибов (макромицетов). Именно круп-
ные грибы, такие же, в общем, что растут в лесу, -- это главный банный
бич. Они разрушают древесину очень быстро, а грибница настолько ве-
лика, что обычными средствами необходимо обрабатывать большую
часть дома (нижнюю) одновременно для поражения всей грибницы
в целом. Препаратов же, которые уничтожали бы грибницу путем хими-
ческого воздействия на плодовые части гриба, в продаже сейчас найти
не удается.
Очень многие дачники (да и некоторые производители химпрепара-
тов тоже) даже не знают, что это такое грибы в бане. Если гниль древеси-
ны мокрая, мягкая, слизистая, с неприятным запахом -- это скорее всего
бактериальная гниль. Если гниль сухая, растрескавшаяся или ватная,
сухо протыкающаяся гвоздем -- это наверняка гниль от грибов. Грибы --
это общее название группы растительных организмов, лишенных хло-
рофилла (то есть не требующих солнечного света) и питающихся го-
товыми органическими веществами корней и растительных остатков
(паразиты и сапрофиты). Термин «грибы» употребляется в биологии.
В медицине крупные грибы не изучаются, а мелкие грибы, вызывающие
те или иные заболевания, принято называть грибками (микрогрибками,
2. Ограждающий модуль
41

микроскопическими грибками). Понятие «грибы» (грибки) объединяет
свыше ста тысяч различных видов: от невидимых простым глазом до
крупных в размере в несколько десятков сантиметров. В микробиологии
выделяют три больших группы микроскопических грибков (относящих-
ся к микроорганизмам микробам): плесневые, дрожжевые (например,
известные в кулинарии) и дерматофиты (например, вызывающие гриб-
ковые заболевания кожи человека). Для древесины характерны плесне-
вые микрогрибки, пушисто бархатистые налеты плесени разных цветов
(белые, черные, серые, красные, зеленые и др.): все они имеют своеобраз-
ный земляной запах. Даже профессионалы часто называют плесневые
микрогрибки гнилью. Но настоящая гниль древесины не от плесневых
микрогрибков (которые могут жить в бане десятилетиями), а от от круп-
ных дереворазрушающих грибов, которые могут уничтожить баню за
один год (Лесная энциклопедия.М.: Советская энциклопедия, 1986).
Дереворазрушающие грибы -- это обширная группа крупных грибов,
развивающихся на древесине и участвующих в ее разложении (гниении).
По характеристикам гниения дереворазрушающие грибы разделяются на
целлюлозоразрушающие (то есть разрушающие скелет древесины) и лиг-
нинразрушающие (то есть разрушающие межскелетную субстанцию).
Наиболее опасными являются целлюлозоразрушающие грибы, подразде-
ляющиеся на складские грибы (разрушающие пиломатериалы, шпалы, те-
леграфные и электрические столбы, ограды и т. п.), домовые грибы, дере-
воокрашивающие грибы (медленно разрушающие свежесрубленную
древесину), грибы, разрушающие растущие деревья (опята, сосновая губ-
ка, ложный трутовик и др.), грибы, разрушающие древесину отмерших де-
ревьев (трутовые).
Для бань особую опасность представляют домовые грибы, особенно
сильно разрушающие деревянные части в зданиях с постоянным темпе-
ратурным режимом. Споры домовых грибов легко распространяются по
воздуху, с помощью животных и человека, остаются жизнеспособными
даже в неблагоприятных условиях в течение нескольких лет. Домовые
грибы могут быть занесены в постройку с дровами, со строительным ма-
териалом, предметами домашнего обихода и т. д. Внутри зданий домовые
грибы быстро распространяются с помощью тонких нитей грибницы
(мицелия, мицелиальных шнуров), которые могут проходить через меж-
дуэтажные перекрытия и перегородки, разрастаться на поверхности стен,
в том числе и каменных, под полами, под штукатуркой и плинтусами.
Длины мицелиальных шнуров могут достигать нескольких метров, так
что, уничтожая гриб в одном каком нибудь помещении, вы можете даже
совсем не затронуть жизненно важные структуры гриба, расположенные
в другом помещении.
42
Дачные бани и печи

2. Ограждающий модуль
43
Известно около 70 видов домовых грибов. Все они в благоприятных
условиях могут полностью разрушить деревянное здание за один--два года
с образованием бурой трещиноватой гнили, легко растирающейся в поро-
шок. Некоторые домовые грибы (например, белые) поражают только дре-
весину хвойных пород, другие -- также и древесину лиственных, но про-
цесс гниения лиственных во всех отношениях идет более медленно.
Отметим, что древесина дуба к домовым грибам относительно устойчива.
Многие дачники очень часто даже и не подозревают о возможном су-
ществовании домовых грибов в своей бане. Даже однажды летом с удив-
лением заметив распростертые или торчащие из пола веерообразные
шляпки грибов (самые настоящие крупные грибы размером до несколь-
ких сантиметров), дачник возможно лишь на всякий случай соскоблит их,
в лучшем случае помажет пол, например, медным купоросом, даже не
зная, что шляпки грибов -- это лишь плодовые тела, на короткое время
возникающие органы размножения, а основная часть гриба скрыта в мно-
гометровой деревянной (и не только деревянной) зоне в виде системы
ветвящихся нитей, так называемых гиф, в совокупности образующих
грибницу. Отдельные нити (гифы), идущие параллельно друг другу, сли-
ваясь, образуют толстые и плотные тяжи (шнуры, пленки) диаметром по-
рой до сантиметра. Конечно, плодовое тело опасно и требует тщательной
антисептики, поскольку за сутки выделяет несколько миллионов спор,
которые в виде тонкого порошка оседают внутри зараженного помещения
и могут разноситься потом куда угодно, даже в почву и из нее дальше.
Но остановить развитие гриба можно антисептированием только боль-
ших площадей, занимаемых грибницей.
Наиболее опасны четыре домовых гриба: настоящий, белый, пленча-
тый и пластинчатый (шахтный). Свойства этих грибов приведены в таб-
лице 1. Какой из этих грибов может завестись в вашей бане и в вашем до-
ме, заранее сказать невозможно: какой занесете, тот и будет. Наиболее
вредоносным считается настоящий домовой гриб, который прекрасно
развивается даже при малых влажностях древесины (вплоть до 19%),
причем обладает свойствами выделять воду в локальных местах из пло-
довых тел и мицелия и тем самым сам себе может создавать оптималь-
ные условия для питания древесиной. В банях наиболее часто встре-
чаются пластинчатые (шахтные) грибы: в середине лета на полах
вырастают плодовые тела, похожие на грибы -- трутовики (губки).
На основе вышеизложенного становится ясным, что антисептирова-
ние древесины является обязательным мероприятием, но отнюдь не
единственно необходимым методом защиты бани от гниения. Желателен
целый комплекс предохранительных мер: предварительная и периодиче-
ская дезинфекция (обеззараживание окружающего пространства) фун-

даментных и кирпичных кладок, тщательное высушивание и асептирова-
ние (консервационная обработка незараженных материалов) новой дре-
весины, антисептирование (обработка зараженных материалов) строи-
тельных конструкций с удалением и сжиганием всех зараженных частей
с захватом не менее 50--70 см прилегающей здоровой на вид древесины,
не говоря уже о грибных образованиях (плодовых тел, шнуров, пленок
мицелия) и древесного мусора и т. д. Но главной задачей является обес-
печение низкой влажности древесины. Как следует из сводки свойств до-
мовых грибов, для предотвращения гниения необходимо поддерживать
влажность древесины не более 19%. Это достигается гидроизоляцией де-
ревянных частей, хорошей вентиляцией, просушиванием временно намо-
каемых деталей, то есть правильными проектными и конструкторскими
решениями. Кроме того, необходима тщательная водоотталкивающая об-
работка всей древесины для бани и особенно для моечного узла (для кар-
каса поддона, решетки, мебели).
Таблица 1
Свойства домовых грибов
Свойства
Виды грибов
Настоящий Белый
Пленчатый Пластинчатый
(шахтный)
Температура,
необходимая
для развития
грибов, °С:
-- нормальная 8--27
5--37
8--37
9--35
-- оптимальная 20--22
20--25
25
23
Относительная
влажность древе
сины, оптималь
ная для развития
грибов, %
25--35
50--60
40--50
50--70
Вид плодового Распростёр Распростёр Распростёр Шляпки
тела
тые, мясисто тые,
тые, в виде
желтовато
губчатые,
небольшие,
плотных
коричневые
толщиной округлые с
беловатых
диаметром 2--6 см,
1--4 см,
белыми тру
пленок
без ножек
желтовато бочками
белые
Вид мицелия
Пышные ва Пышные ва Нежно паути Скудный желтова
тообразные
тообразные
нистые налёты тый
белые налеты белые
44
Дачные бани и печи

2. Ограждающий модуль
45
Вид шнуров
Белые длиной Белые пуши Нитевидные Тонкие зеленовато
до нескольких стые толстые бурые,
желтые,
метров,
до 4--6 мм,
ветвящиеся
волосовидные
толщиной слабоветвя
до8мм,
щиеся
разветвлён
ные
Характер раз Глубокие тре Глубокие тре Мелкие тре Трещиноватая
рушения
щины, распад щины, распад щины, распад структура, цвет
на крупные
на крупные
на мелкие
древесины
призматиче призматиче
призматиче становится
ские куски
ские куски
ские куски
зеленоватый,
потом красноватый
Преимуще
Подполья, Перекрытия Любые кон Погребы, под
ственное
нижние вен и другие зам
струкции зда полья, колодцы,
распространение цы и лаги,
кнутые кон
ний, столбы, столбы, сваи, шахты
перекрытия струкции
шпалы, скла
нижних
зданий
ды лесомате
этажей
риалов
Лучше всего указанную водоотталкивающую обработку проводить
следующим образом. Подготавливается полный комплект готовых и по-
догнанных деревянных деталей для сборки моечного узла (нарезанных,
обструганных, скругленных, шлифованных и рассверленных в местах
крепления гвоздями). Комплект деревянных деталей полностью пропи-
тывается кистью бесцветным антисептическим солевым раствором на
водяной основе (фторид натрия, бура и т. п.) и тщательно высушивает-
ся. Затем нижние торцы стоек мебели и детали напольных решеток вто-
рично пропитывают (теперь уже замачиванием) в солевом растворе
(можно окрашивающем, например, на основе хромика, купороса и др.)
и вновь тщательно все высушивают желательно при температуре не ни-
же 60°С (в бане) в течение 2--3 дней до влажности древесины не выше
10%. После этого весь комплект деталей обильно покрывают кистью
пропитывающим водоотталкивающим составом, представляющим со-
бой сильно разбавленный пленкообразующий лак любой природы (на-
пример, пентафталевый ПФ), который должен глубоко проникнуть
в поры древесины так, чтобы компактная (жидкая) вода впоследствии
не могла проникнуть в несмачивающиеся поры (каналы) древесины,
но пары воды могли беспрепятственно выходить из древесины. После
этого для дополнительной водоотталкивающей обработки нижние тор-
цы мебели и несоприкасающиеся с телом человека поверхности покры-

вают непахучими неполимеризующимися маслами (вазелиновым, ка-
менноугольным, сланцевым, минеральным -- «отработкой» и др.). Обра-
ботка соприкасающихся с телом человека деревянных деталей маслами
допустима тоже, но не желательна ввиду скользкости. Финские специа-
листы используют для водоотталкивающей пропитки расплавленный па-
рафин. Напомним, что масляные пропитки ложатся на лаковые, а лако-
вые пропитки естественно не лягут на масляные ввиду низкой адгезии.
При сборке моечного узла соприкасающиеся поверхности деталей мож-
но еще раз дополнительно пропитать маслом, а элементы, имеющие кон-
такт с телом человека, обязательно и тщательно пропитывают водооттал-
кивающими составами гигиенической квалификации.
Для полноты картины упомянем еще один важный класс дереворазру-
шающих грибов -- микроскопических деревоокрашивающих грибов. Эти
грибки, насчитывающие сотни видов, важны тем, что они первыми (одно-
временно с плесневыми грибами) заселяют свежесрубленную древесину.
Многие, покупая летом свежий пиломатериал, не раз замечали, наверно,
на досках разнообразные по расположению рисунку, цвету и интенсивности
патологические окраски древесины: полосы и пятна синего, зеленого, крас-
новатого, черного и многих других цветов. Наличие грибных окрасок -- су-
щественный порок древесины, снижающий ее ценность и сортность, так как
однозначно указывает на неправильный режим хранения древесины,
при котором она может быть поражена и более опасными дереворазрушаю-
щими грибами. Отдельные виды деревоокрашивающих грибков стимули-
руют развитие складских и домовых грибов. Наличие окрасов не допуска-
ется для экспортной древесины, для пиломатериалов, предназначенных для
несущих конструкций зданий, для изготовления мебели, бочек, музыкаль-
ных инструментов, ряда сортов бумаги, картона, а также высших сортов ев-
ровагонки. Вместе с тем, деревоокрашивающие грибки слабо воздействуют
на клеточную структуру древесины и, как правило, слабо влияют на физи-
ко механические свойства древесины, за исключением редких случаев при
поражении синевой и красниной. Заселение лесоматериалов деревоокра-
шивающими грибками может происходить лишь при температурах 5--30°С
и влажности древесины 22--175%, так что древесина зимней рубки ценится
выше ввиду отсутствия грибков, а также уменьшенного количества соков.
Вместе с тем, и древесина зимней рубки, естественно, может быть в даль-
нейшем заражена деревоокрашивающими грибками при неправильном
хранении во влажном состоянии. После высыхания древесины жизнедея-
тельность деревоокрашивающих грибков почти полностью прекращается,
а при нагревании древесины до 80°С грибки погибают.
Мы говорили о возможном разрушении древесины полов в бане, нахо-
дящихся в условиях высокой влажности. При этом наибольшие биоразру-
46
Дачные бани и печи

шения наблюдаются летом. Зимой же полы быстро остывают до темпера-
тур ниже 5°С, при которых деятельность всех грибов, в том числе домовых,
приостанавливается. Биоразрушения древесины возможны и на стенах ба-
ни, и в щелях мебели (полков, скамеек, табуреток и др.) в случаях их силь-
ного увлажнения, в том числе и при использовании конденсационного ре-
жима паровой бани. В случае сухой финской сауны биоразрушения
древесины минимальны (за исключением, естественно, деревянных влаж-
ных полов, особенно при отсутствии вентиляции). Поэтому финны предпо-
читают каменные полы саун, что для гигиенической бани мало приемлемо.
2.7. Природная стойкость древесины
Рассмотрев вопросы антисептирования древесины, легче понять суть
природной стойкости древесины. Сама по себе древесина как натуральный
полимер (полисахарид) вполне устойчива и не только на воздухе,
но ивкислотах, щелочах (деревянные чаны и цистерны на химических за-
водах), воде и спиртах (бочки для засола овощей и выстаивания коньячно-
го спирта) и даже при повышенных температурах, по крайней мере,
до 150--200°С. Известны хорошо сохранившиеся постройки (в том числе
и церкви) из древесины, датируемые XIV веком н. э. При раскопках древне-
го Новгорода (X век н. э.) обнаружены деревянные мостовые с хорошо со-
хранившимся ядром сосновых лаг. Найдены части греческих деревянных
саркофогов IV--V веков до н. э. Очень хорошо сохраняется древесина под
водой. Деревянные свайные фундаменты Венеции, Амстердама,
Санкт Петербурга благополучно стоят столетиями (особенно те, которые
сделаны из лиственницы). Но стоит деревянной свае приподняться над во-
дой и подсохнуть, тотчас она теряет свою стойкость. Так и в банях: если до-
ски на полу впрессованы в вечно сырой глинистый грунт, то служат годами,
а если приподняты над грунтом -- могут сгнить за один сезон. Ясно, что это
объясняется физиологическими особенностями грибов, не способных раз-
виваться в слишком сухих или слишком влажных условиях.
Таким образом, природная стойкость древесины -- это не возрастное по-
нятие, а скорее медицинское (как у человека) в смысле устойчивости к бо-
лезням, в первую очередь, к заражению грибами. Нет грибов -- древесина
устойчива, появились грибы -- деревянное строение начинает гнить («бо-
леть» и разрушаться механически и химически). Покупая в магазине дос-
ки, вы не знаете, заражены они или нет. Точно так же вы не знаете, есть ли
дереворазрушающие грибы на вашем участке (и какие) и могут ли они по-
явиться (и когда). Поэтому столь разнятся порой мнения людей и даже
специалистов о стойкости той или иной древесины. В одних краях древе-
2. Ограждающий модуль
47

сина когда то была устойчива десятилетиями, в других -- древесина той же
партии может сгнить прямо на складе, поскольку всё определяется влаж-
ностью, температурой, условиями хранения и наличием тех или иных гри-
бов. Под водой ольха в колодце стоит лет двадцать--тридцать, над водой
в колодце -- не более пяти лет. Дуб под водой стоит вечно, а над водой -- лет
двадцать--тридцать. Так что порой делают так -- под водой сруб из ольхи,
а над водой сруб из дуба, поскольку дуб нежелательно погружать под воду
по той причине, что придаёт воде неприятный привкус. Но если грунт не
песчаный, а глинистый, то можно сделать сруб из сосны, а подводную часть
из берёзы, ивы, осины (тоже относящейся к ивовым породам, но придаю-
щей воде неприятный привкус), липы. Впрочем, в современных проектах
древесину в колодцах уже давно не применяют, необходимую степень де-
коративности вполне обеспечивает и деревянная (бревенчатая) наземная
часть колодца над бетонной трубой, а при необходимости и специальная
(навесная сверху) сменная внутренняя декоративная бревенчатая насадка
на внутренней поверхности бетонной трубы до уровня воды.
Несмотря на близость химического состава всех пород древесины, одни
породы оказываются более стойкими к гниению, чем другие. Так, считает-
ся, что тропические деревья более устойчивы к гниению по условиям оби-
тания -- в тёплых влажных краях нестойкие породы давно уже вымерли.
В пределах одной породы более стойкой является более плотная древеси-
на (а, может быть, и менее паровлагопроводная). Например, за время ис-
пытаний образцов в контакте с плёнчатым домовым грибом потеря массы
древесины сосны (заболони) составила 39,1%, а у спрессованных образцов
той же древесины с увеличенной плотностью почти в 2 раза меньше --
10,6%. Также считается, что с увеличением возраста дерева стойкость дре-
весины повышается. Замечено также, что ядро (приосевая часть в стволах)
деревьев имеет повышенную стойкость, чем заболонь (периферийная при-
корковая часть). Стойкость древесины из нижней части ствола выше, чем
из верхней части и из ветвей. Ну и самое главное, конечно, наличие в дре-
весине асептических веществ (асептик -- препарат профилактический, пре-
дотвращающий биоразрушение; антисептик -- препарат, приостанавлива-
ющий уже начавшееся биоразрушение). Так, стойкость древесины сосны
выше, чем древесины ели или пихты, что объясняется различным содержа-
нием смолы, а стойкость древесины дуба выше, чем ясеня, из за большого
содержания дубильных веществ. Древесина тисса («красное дерево») тя-
жёлая, плотная, не поддаётся гниению из за наличия (особенно в хвое
и коре) ядовитого даже для человека алкалоида таксина. Древесина эвка-
липта тяжёлая, прочная, устойчивая к гниению из за наличия известного
эфирного масла, применяемого в технике, медицине и парфюмерии. Дре-
весина тика--тектоны (ост индуского дуба) прочная, тяжёлая, сохраняется
48
Дачные бани и печи

до 200 лет, не повреждается насекомыми и гнилью, поскольку содержит
большое количество дубильных веществ, используемых для изготовления
красок и в красильных производствах. В древесине тика (в отличие от ду-
ба) не подвергаются коррозии даже железные гвозди, болты, скобы. Таким
образом, и живая природа для сохранения натуральных полимеров саха-
ридов использует те же методы асептирования, какие использует человек
при введении биоцидных добавок в искусственные «экологически небла-
гоприятные» полимеры, которые, тем не менее, охотно поедаются микро-
бами и грибами.
Европейский стандарт ЕН350 2 классифицирует породы древесины
по стойкости к гниению, к насекомым и морским древоточцам. По стой-
кости относительно грибов породы делятся на пять классов. К очень
стойким относятся тик, эвкалипт, гринхарт и др. К стойким причисляют-
ся дуб, акация белая, тисс, каштан, махагони и др. Под малостойкими по-
нимаются пихта, ель, сосна, вяз и др. Нестойкими считаются берёза, оль-
ха, осина, бук и др. Эта классификация относится к ядровой (приосевой)
зоне древесины, заболонь же относится к нестойкой древесине. Таким об-
разом, рядовому дачнику доступны лишь нестойкие породы древесины,
которые требуют обязательной асептической обработки условно без-
вредными для человека препаратами.
В соответствии с отечественными натурными (полигонными) испы-
таниями стойкость древесины в земле (грунте) в баллах (по отношению
к заболони липы) составляет для ядра: лиственницы 9,1; дуба 5,2; ясеня
4,9; сосны 4,6; вяза 2,5; берёзы и ольхи 1,8; для заболони: ясеня 4,6; сосны
4,0; пихты, ели, бука, лиственницы 3,8; бука, граба, дуба, клёна, берёзы
2,5; ольхи, осины 1,8; липы 1,0. Таким образом наиболее удачным для ря-
дового дачника конструктивным материалом для бань (по соотношению
цена--качество) является сосна. В то же время в Сибири может быть бо-
лее доступна лиственница и пихта. А вот в малолесистых местностях
(Пенза, Курган и др.) помещики (а затем и советские власти) никогда не
давали крестьянам для бань строевую сосну, поэтому там так и завелось,
что рубленные бани должны быть непременно из осины (благо ствол
у этого дерева ровный, без сучков, податлив под топором). Отметим, что
народное выражение «вбить осиновый кол» вовсе не означает, что осина
стойка в земле (как утверждают порой в популярной литературе). Это
выражение происходит от старинного народного суеверного обычая вби-
вать именно осиновый кол в могилу колдуна, чтобы он не мог воскрес-
нуть или как то иначе вредить после своей смерти.
Что касается внутренней отделки, то для полков выбирают малотеп-
лопроводные (лёгкие) породы древесины (липа, осина, ель, пихта и др.),
сосна неудачна из за большого количества скоплений смолы. Для потол-
2. Ограждающий модуль
49

ков и стен желательны легковпитывающие воду породы древесины.
К легковпитывающим породам относятся заболонь сосны, берёзы, бука.
К умеренно пропитываемым породам причисляют заболонь граба, дуба,
клёна, лиственницы европейской, липы, ядро сосны, осину, кедр, ольху.
Труднопропитываемыми породами считаются ель, лиственница сибир-
ская, пихта, ядро бука, ясеня, лиственницы европейской (Б.Н. Угольни-
ков, Древесиноведение и лесное товароведение, М.: Академия, 2004 г.).
Отечественный стандарт на лесоматериалы круглые ГОСТ 9014.0-75
классифицирует породы древесины по стойкости к повреждению
насекомыми ( стойкие - пихта, береза, бук, граб, клен, ольха, осина,
тополь, явор; нестойкие - ель, сосна, лиственница, кедр, дуб, ильмовые,
ясень), к поражению грибками ( стойкие - пихта, дуб, ильмовые, клен,
явор, ясень; нестойкие - ель, сосна, лиственница, кедр, ольха, осина,
тополь, береза, бук, граб, липа), к растрескиванию ( стойкие - ель, сосна,
пихта, кедр, ольха, осина, липа, тополь, береза; нестойкие - лиственница,
бук, граб, ильмовые, явор, клен, дуб, ясень).
Отечественный стандарт на защиту древесины ГОСТ 20022.2-80
классифицирует древесину по стойкости к гниению и пропитываемости
защитными средствами. К стойким к гниению породам отнесены сосна,
ясень, кедр, лиственница, дуб, ясень. К среднестойким породам
причислены ель, пихта, бук; к малостойким - береза, вяз, граб; к
нестойким - липа, ольха, осина. Отметим, что палубы современных
прогулочных моторных яхт элитного класса изготавливаются
исключительно из тика или акации.
50
Дачные бани и печи

3. Изолирующий модуль
Разделение объекта на ограждающий и изолирующий модули являет-
ся особенно сложным, причём как идеологически (для понимания), так
и практически (для выполнения). С одной стороны, такая разбивка край-
не условна и даже в чём то надумана, особенно при постройке бани «с ну-
ля», когда ветротеплогидропароизоляция может быть заложена внутрь
стен самой ограждающей «коробки». С другой стороны, если баня устра-
ивается в уже существующем готовом строении (особенно совершенно
случайном), то сразу становится ясным, что ограждающий и изолирую-
щий модули являются совершенно различными конструкциями.
На самом деле истина находится где то посредине: имеются строения
с совмещенным ограждающе изолирующим модулем (например, с бре-
венчатыми или кирпичными стенами), а есть строения, где ограждающий
и изолирующий модуль разделены (или частично совмещены, или час-
тично разделены). Выбор той или иной технологии строительства опре-
деляется номенклатурой имеющихся строительных материалов и требу-
емым уровнем изоляции.
3.1. Номенклатура изоляционных строительных материалов
Так или иначе, развитие индустрии специальных изоляционных (изо-
лирующих, защитных) материалов определяет прогресс банного строи-
тельства. Уже сейчас подавляющее большинство дачных строений (и не
только каркасных и щитовых, но и бревенчатых, и кирпичных) имеют
многослойные стены (потолки, полы и крыши) из материалов с различ-
ной степенью пропускания тепла, влаги и воздуха.
Если разделение строений на ограждающий и изолирующий модули не
является общепринятым, то соответствующее разделение стройматериа-
Чем выше вы построите забор, тем
лучше потом будут ваши соседи.

лов признано официальными федеральными документами по строитель-
ству. Так, сборник каталожных листов по строительным материалам
СК 4.1 2003 выделяет изоляционные и кровельные материалы в отдель-
ный класс. Строительные нормы и правила также разделены: СНиП
3.03.01 87 «Несущие и ограждающие конструкции» и СНиП 3.04.01 87
«Изоляционные и отделочные покрытия». Система показателей качества
продукции (СПКП) стандартизирует номенклатуру показателей тепло-
изоляционных ГОСТ 4.201 79, звукоизоляционных ГОСТ 4.209 79, герме-
тизирующих и уплотняющих ГОСТ 4.224 83, кровельных ГОСТ 4.251 79,
отделочно облицовочных ГОСТ 4.230 83 и отдельных других материалов.
Вместе с тем классификация изоляционных материалов и проектных
решений в области изоляций далеко не завершена. Сложность деталь-
ной систематизации и осмысленной оптимизации заключается в том,
что прогресс в этой области идёт одновременно в двух противополож-
ных направлениях. С одной стороны чётко видна тенденция к разработ-
ке узкоспециализированных материалов, например, только для тепло-
изоляции или только для ветроизоляции. С другой стороны,
практическое строительство требует более универсальных материалов,
включающих целый комплекс слоев с различными свойствами (напри-
мер, стеновых сандвич панелей с дождезащитой, ветрозащитой, тепло-
изоляцией, пароизоляцией и отделочным покрытием). Во всяком случае
вопросы всевозможных изоляций находятся на самом острие современ-
ной строительной науки.
На всем этом мы останавливаемся только затем, чтобы подчеркнуть,
что поиск проектных решений и выбор стройматериалов может стать
весьма затруднительным даже для профессиональных специалистов
и потребует определенной осмысленности. Так и дачник, решившись от-
казаться от столь привычных стереотипных деревянных решений и пе-
рейти, скажем, к металлическим или пластиковым конструкциям бань,
окажется лицом к лицу с проблемой выбора, столь мучительной, особен-
но в условиях кажущегося обилия предложений по одному и тому же ви-
ду изоляции. В связи с этим отметим, что изолирующие материалы в пла-
не технологичности удобно в голове систематизировать на (см. рис. 13):
-- наполнители, заполняющие свободные пустоты ограждающего мо-
дуля (засыпки стружки, песка, перлита, керамзита и др.; набивки из мха,
пакли, волокон синтетических и натуральных, стеклошлаковаты в матах,
шнуров, жгутов, обрезков стеклоткани, синтетических нетканых матери-
алов и др.; герметики и заполнители швов на основе клеевых, гипсовых,
глиняных, цементных, известковых и других связующих);
-- слоистые, реечные, рулонные и кусковые материалы (жесткие
и мягкие плиты, например, стекловолокнистые, пеностеклянные, пено-
52
Дачные бани и печи

полимерные и др., пленки, полотна, листы, сетки, в том числе и металли-
ческие), предназначенные для первичной внутренней обшивки несущих
конструкций ограждающего модуля в целях изоляции;
-- листовые, рулонные и реечные материалы кровельного и декора-
тивно отделочного назначения, в том числе навесные многослойные па-
нели типа «сандвич», для внутренней и внешней облицовки стен и кры-
ши здания.
В соответствии с указанной крайне условной классификацией при
монтаже здания сначала заполняют пустоты каркаса, затем каркас обши-
вают, после чего облицовывают. Вполне естественно, что строители пред-
почли бы универсальный материал типа В, который заменил бы все иные
типы изоляции. Действительно, в мировой практике заметна тенденция
все большего отхода от наполнителей к более технологичным слоистым
навесным материалам, укладываемым встык и не создающим «мостики
холода» в местах расположения элементов несущих конструкций. Креп-
ления материалов могут быть также самыми разнообразными (за счёт
своего веса, гвоздей, клея, адгезии и т. п.).
Забегая вперед сразу отметим, что наибольшие идеологические
и практические трудности при использовании многослойных стен возни-
кают в связи с возможным накоплением в стенах влаги. Эта старая про-
блема увлажнения стен звучит сегодня несколько по новому, на что и бу-
дет обращено основное внимание в этой главе.
3. Изолирующий модуль
53
Рис. 13. Условная классификация изолиру-
ющих (ветротеплогидрозащитных) материалов
по способу монтажа: А -- наполнители полостей
и швов (заполняющие засыпки, набивки, уплот-
нители, герметики и т. п.), Б -- навесные слоис-
тые материалы для скрытого монтажа, В -- на-
весные слоистые материалы для внешнего
монтажа (декоративные, облицовочные). 1 --
элементы каркаса (ограждающего модуля) дере-
вянные, 2 -- элементы каркаса металлические,
3 -- прижимные рейки деревянные, 4 -- монтаж-
но прижимные планки металлические или пла-
стиковые, 5 -- крепёжные элементы (саморезы,
шурупы, гвозди), 6 -- плёнка пароизоляционная
(пример изоляции Б), 7 -- обшивка вагонкой, ве-
трозащита (пример изоляции В), 8 -- штукатур-
ка по сетке или дранке, обмазка, плёнка, плитка, обои (пример составной части изоля-
ции В), 9 -- лакокрасочное покрытие, пропитка (пример составной части изоляции В),
10 -- ветер, 11 -- дождь, 12 -- пар.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

3.2. Принципы встраивания
Если в одном и том же здании необходимо разместить помещения с раз-
личными климатическими параметрами, то эти помещения должны быть
отделены друг от друга и от внешней среды соответствующими тепловлаго-
изолирующими слоями и по возможности снабжены раздельными вентси-
стемами. Этот принцип называется встраиванием одного объекта в другой.
В городской жизни уже накоплен немалый практический опыт сочета-
ния теплых и холодных, высоковлажных и сухих зон на многочисленных
примерах бытовой рефрижераторной (холодильной и морозильной) техни-
ки, кухонных плит, в том числе встроенных в кухонную мебель, квартирных
ванных и душевых комнат, кондиционируемых помещений, бассейнов,
встроенных сухих саун. Хотя изоляция встроенных объектов и является
лишь маленьким островком в безбрежном море вопросов изоляции в строи-
тельстве, тем не менее на её примере прослеживаются все основные пробле-
мы изоляции, причем порой наиболее наглядно. Так, находясь между внеш-
ними сторонами стен встроенной бани 2 и внутренними сторонами стен
здания 1 (рис. 14), мы как бы залезаем вглубь многослойной стены отдель-
ностоящей бани и прослеживаем, что же реально происходит в этой много-
слойной стене. И если потом мы устремим промежуток d между внешней
стеной бани и внутренней стеной здания к нулю, то фактически получим
баню уже не встроенную, а отдельностоящую в форме отдельного специаль-
ного здания с многослойными стенами. Поэтому баня отдельностоящая
54
Дачные бани и печи
Рис. 14. Схема встраивания бань в существующие помещения: а -- примыкающих
к стене помещения, б -- отступающих от стен помещения. 1 -- изолирующий контур
помещения (ванной комнаты, жилой зоны и т. п.), 2 -- изолирующий контур бани, 3 --
приточно вытяжные вентиляционные отверстия помещения, 4 -- воздухопроницае-
мые неплотности (щели) в стенах, окнах и дверях бани, а также вентиляционные от-
верстия, 5 -- капли росы, 6 -- вытяжное вентиляционное отверстие для выброса влаж-
ного воздуха за пределы помещения, d -- зазор (промежуток) между стенами
помещения и стенами бани.
1
а)
б)
6
6
4
4
5
5
5
5
5
1
2
d
2
3
3
d
d
d
d

(построенная в форме специального здания) и баня, встроенная в какое то
(может быть, совершенно случайное) здание или помещение, неминуемо
будут иметь много общего (и не только методически).
Анализ эксплуатации встроенных бань (а равно ванных и душевых
комнат) позволяет наглядно разобраться также и в вопросах вентиляции
многослойных стен (см. раздел 4). Так, в частности, все знают, что в по-
мещении, где располагаются душевые кабины (даже закрытые, но не гер-
метичные) наблюдается распространение высоковлажного воздуха из
объёма душевых кабин в объём помещения. При этом холодные стены
помещения неизбежно увлажняются, а водонепроницаемые стены
(покрытые, например, керамической плиткой) покрываются росой,
стекающей ручейками на пол. Абсолютно то же самое происходит
в многослойных стенах (а также в дверях и окнах), обладающих способ-
ностью пропускать влажный воздух внутрь себя. Точно так же, как в ду-
шевых помещениях (а также в ванных комнатах, залах с бассейнами или
со встроенными банями), в паропроницаемых многослойных стенах не-
обходимо предусмотреть устройства для предотвращения выделения
(накопления) конденсата (или, в крайнем случае, обеспечения его удале-
ния из объёма стены) путём размещения паронепроницаемых пленок
(пароизоляции), каналов высушивающей приточно вытяжной вентиля-
ции или патронов с поглотителями влаги (абсорбентами, например,
такими же, что закладываются в современные герметичные оконные
стеклопакеты).
Именно в возможности (а порой и неизбежности) выделения конден-
сата на поверхности и внутри стен помещения кроется инженерная слож-
ность встраивания бань, особенно паровых. Именно поэтому наиболее
просто в жилые помещения встраиваются сухие высокотемпературные
сауны (в виде кабин, абсолютно лишенных воды), в которых абсолютная
влажность воздуха не намного больше, чем в жилых зонах (порядка
0,01 кг/м3). Именно поэтому (точней, только поэтому) финские коммер-
ческие фирмы с такой цепкостью ухватились за концепцию (в общем то
несвойственную прежним финнам) сухих саун, которые можно без про-
блем разместить в любой квартире и в любом коттедже (а значит и обе-
спечить обширный рынок сбыта, несмотря на весьма ограниченные
функциональные возможности таких «бань»).
3.3. Понятие ветрозащиты
Под ветром будем понимать любое направленное перемещение воз-
душных масс (конвекцию), в том числе и через ограждающие конструк-
ции зданий.
3. Изолирующий модуль
55

Ветронепроницаемые (ветроизолированные, непродуваемые, ветро-
защитные) стены -- это самый главный элемент любой бани. Никакая
теплоизоляция не сможет выполнить свою функцию, если в потолке, сте-
нах и полах оставить сквозные щели, через которые тепло (в виде
потоков теплого воздуха) может свободно уйти из бани наружу, а холод
(в виде потоков холодного воздуха) войти с улицы внутрь бани. Потери
тепла за счёт движения воздуха называются конвективными.
Человек с древнейших времен научился прятаться от ветра. Нора или
пещера, шалаш из веток и листьев, чум из шкур, юрта из ковров и войлока,
палатка из ткани, одежда или постель с одеялом спасали от холода прежде
всего тем, что делали воздух вокруг человека неподвижным, а неподвиж-
ный воздух является хорошим теплоизолятором. Ну и конечно же непроду-
ваемые конструкции удерживают внутри себя теплый воздух.
В то же время ветрозащитные материалы, вообще говоря, вовсе не
должны обладать способностью изолировать от воды, водяных паров
и тепла. Более того, по принципу узкой специализации они должны изоли-
ровать исключительно только от ветра. Это является особенно важным за-
мечанием потому, что мы говорим о ветрозащите для человека. Являясь
живым существом, человек по своей природе загрязняет воздух водяными
парами, углекислым газом и другими известными и неизвестными вещест-
вами. Всё это означает, что ветрозащита в виде полностью герметичной
водопаровоздухонепроницаемой капсулы вовсе не является идеальным
техническим решением. Герметичная капсула не может обеспечить не
только комфорт, но и элементарные условия для выживания. Воздух в кап-
суле необходимо либо регенерировать (возвращать в прежний вид физи-
ко химическими приёмами, принятыми, например, на подводных лодках
или космических кораблях), либо очищать удалением (выведением нару-
жу) накапливающихся примесей, либо вообще менять на свежий.
Поясним это на простейшем примере повседневной одежды. Чтобы
защитить тело от сквозняков (а свитер от продувания), человек одевает
ветровку (ветрозащитную верхнюю одежду). Если ветровка не только
ветронепроницаема, но и паронепроницаема, то накапливающиеся под
ветровкой водяные пары (от выделений и испарения пота) не могут
выйти наружу, увлажняют кожу и нижнюю одежду, а также, например,
свитер. Такая паронепроницаемая ветровка (например, синтетическая)
«не дышит» и воспринимается человеком как «душная» (см. раздел
3.15). Чтобы избавиться от ощущения духоты, человек делает продухи
в ветровке (например, у ворота, прикрываемого ветропродуваемым шар-
фом) или расстегивает ветровку то на одну пуговицу, то на две, а то и во-
все распахивается. Такой способ удаления влаги из под ветровки мето-
дом смены воздуха (в котором собственно и находится водяной пар)
56
Дачные бани и печи

в строительстве называется вентилированием (то есть ограниченной
продуваемостью) и будет рассмотрен отдельно (см. раздел 4). Здесь ука-
жем лишь, что вентилировать можно через одно отверстие (продух, ка-
нал, щель), а можно через бо1льшее количество мелких. Можно вентили-
ровать принудительно (например, похлопывая, стягивая рукой или
растягивая одежду), а можно проветривать за счёт естественного напора
ветра. Отличительным признпком вентиляции является ее
регулируемость, в то время как естественная ветропродуваемость соору-
жения малоконтролируема и определяется зачастую не проектом, а ка-
чеством монтажа изоляции.
Другим способом предотвращения духоты одежды является обеспече-
ние паропроницаемости материала одежды (ветровки). Имеется в виду,
что в паронепроницаемой ветровке можно изготовить большое количест-
во очень мелких сквозных отверстий (пор). Иными словами, речь идёт,
казалось бы, о том же вентиляционном принципе, но через огромное ко-
личество микроотверстий (причем, естественно, нерегулируемых). Тем не
менее, физическая сущность паропроницаемости (диффузной) в корне
отличается от сущности ветропродуваемости, имеющей место в случае
вентиляции. Дело в том, что воздух является вязкой субстанцией, вслед-
ствие чего движется вблизи стенок каналов (у поверхности пор) очень
медленно. А это значит, что скорость движения воздуха в мелких отвер-
стиях ограничена (рис. 15). Изготавливая в паровоздухонепроницаемой
ветровке вместо нескольких относительно крупных отверстий миллион
не просто мелких, а очень мелких отверстий, мы создаём крайне большие
газодинамические сопротивления направленным потокам масс воздуха
в узких каналах. Фактически мы создаём барьер ветру, делаем воздух в от-
верстиях практически неподвижным. В то же время молекулы, составля-
ющие воздух, движутся в неподвижном воздухе так же, как в подвижном
(хаотично со средними скоростями, равными
скорости звука 300 м/сек), беспрепятственно
проходя туда сюда через отверстия, усредняя
состав воздуха слева и справа от отверстия
(рис. 16). Происходит перемешивание двух
объемов воздуха (слева и справа от отверстия)
3. Изолирующий модуль
57
Рис. 15. Эпюры (пространственные распределения)
скоростей газового (воздушного) потока в отверстиях
разного размера (при одном и том же перепаде давле-
ний на перфорированной мембране). Наличие вязкости
заставляет газ течь у краёв отверстия медленно. Поэто-
му газ через мелкие отверстия проходит с трудом.
а)
б)

при практически полном отсутствии перемещений масс воздуха.
При этом молекулы воды (так же как и молекулы углекислого газа и дру-
гих антропогенов) уходят из под одежды через микроотверстия ткани ве-
тровки «на улицу» и вместо них (чтобы сохранить равенство давлений)
с «улицы» через ветровку приходят молекулы азота и кислорода.
Таким образом, ограждающие конструкции можно разделить на ветро-
продуваемые (ветропроницаемые) и ветронепродуваемые (ветронепро-
ницаемые). Ветропродуваемые (ветропроницаемые) конструкции в офи-
циальных документах называются воздухопроницаемыми, что не вполне
точно и создаёт множество недоразумений. Ветропродуваемые конструк-
ции пропускают ветер (то есть массы воздуха), но многие существенно за-
щищают от ветра, поэтому часто называются ветрозащитными. С улучше-
нием ветрозащитных свойств изолирующего материала и с улучшением
качества укладки материала (например, с уменьшением зазоров между
досками или между листами картона), ветрозащитные свойства изолиру-
ющего модуля, естественно, улучшаются. Если неконтролируемое по-
ступление воздуха через ветропродуваемые ограждающие конструкции
становится настолько малым, что перестаёт влиять на тепловой баланс
здания и уже не создаёт заметный воздухообмен помещения, то огражда-
ющие конструкции называют ветронепродуваемыми (воздухонепроница-
емыми, ветронепроницаемыми), хотя и пропускают молекулы воздуха.
Ветронепродуваемые ограждающие конструкции подразделяются на
герметичные (не пропускающие молекул газа) и негерметичные (имею-
щие микроскопические сквозные отверстия и пропускающие молекулы
воздуха и водяных паров). Такие негерметичные ветронепродуваемые
ограждающие конструкции называются паропроницаемыми, точнее,
газопроницаемыми (диффузионными мембранами). Если же паропрони-
58
Дачные бани и печи
Рис. 16. Иллюстрация диффузии молекул че-
рез мелкие отверстия мембраны. При размере от-
верстий 0,01 мм воздух через них практически не
проходит даже при сильных порывах ветра (при
перепадах давления на мембране порядка 100Па
= 0,001 атм). Однако молекулы воздуха (азота,
кислорода) и водяных паров имеют размер по-
рядка одной миллионной миллиметра и поэтому
проходят через отверстие совсем не ощущая его
размеров. В результате взаимной встречной диф-
фузии происходит перемешивание газов справа
и слева от мембраны. В частности, если слева сначала было много молекул воды (чёр-
ных точек), то газ слева от мембраны осушается.

цаемость мала (из за малости числа отверстий или даже из за их полно-
го отсутствия), то ограждающие конструкции называются паронепрони-
цаемыми (газонепроницаемыми, полными диффузными барьерами, па-
роветрозащитными, пароветронепроницаемыми и т. п.). Терминология
в литературе встречается совершенно различная, но наиболее целосооб-
разны узкие чёткие понятия.
В дальнейшем ветропродуваемость конструкции будем оценивать
официальным парометром -- воздухопроницаемостью. Воздухонепрони-
цаемые конструкции будем оценивать паропроницаемостью. Простей-
шим воздухонепроницаемым, но паропроницаемым материалом являет-
ся строительный картон, широко используемый в антисептированном
виде в Европе и США. В нашей стране в дачном строительстве в этом ка-
честве более распространен пергамин (строительный картон, слегка
пропитанный битумом), хоть и пахучий, но более устойчивый к воздей-
ствию влаги материал. Отличить воздухонепроницаемую плёнку от
пароизолирующей очень легко: достаточно смочить сильнопахнущими
духами одну сторону плёнки и понюхать другую. Запах, как и пар, рас-
пространяется путём перемещения молекул через поры плёнки.
В то же время ветропарозащитные материалы до сих пор не стандар-
тизированы (даже по показателям назначения). Поэтому границы между
ветрозащитными и пароизоляционными материалами весьма условны
и определяются конкретными условиями эксплуатации и даже монтажа
(см. далее). Так, например, ясно, что если ветровка обеспечивает вывод
влаги из одежды при обычной повседневной носке, то она, тем не менее,
сможет стать слишком душной (недостаточно паропроницаемой) при
выполнении человеком тяжелой физической работы.
Защита от направленных потоков масс воздуха может подразумевать
защиту и от дождя, в том числе и от брызг, увлекаемых потоками возду-
ха. Поэтому, по крайней мере, внешний (верхний) ветрозащитный слой
(в том числе и кровля) должен обеспечивать изоляцию от капельной во-
ды. При этом ясно, что дождеветрозащитную конструкцию вовсе нельзя
отождествлять с гидроизолирующей, хотя бы потому, что она может со-
держать сквозные щели (например, в виде нахлестов шиферных листов
или черепицы), недоступные текущим сверху вниз по крыше потокам во-
ды. Иными словами, гидрозащитные материалы имеют дело с каким то
определенным удерживаемым объемом воды (в том числе и в виде влаги
в земле), а брызгодождезащитные материалы хоть и являются водоне-
проницаемыми, но имеют дело с текущей сверху вниз водой. Так, черепи-
ца на крыше успешно выполняет дождезащитные функции только до тех
пор, пока на крыше не появятся скопления воды (лужи) у преград теку-
щей воде.
3. Изолирующий модуль
59

3.4. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций
Основополагающие федеральные документы СНиП 23 02 2003 «Тепло-
вая защита зданий» и СП 23 101 2000 «Проектирование тепловой защиты
зданий» оперируют понятиями воздухопроницаемости и паропроницаемо-
сти строительных материалов и конструкций, не выделяя изолирующих
элементов из состава ограждающих конструкций.
Таблица 2
Сопротивление воздухопроницанию материалов и конструкций
(приложение 9 СНиП II 3 79*)
Материалы и конструкции
Толщина Rв,
слоя, мм м2 часПа/кг
Бетон сплошной без швов
100
19620
Газосиликат сплошной без швов
140
21
Кирпичная кладка из сплошного красного кирпича
на цементно песчаном растворе:
-- толщиной в полкирпича в пустошовку
120
2
-- толщиной в полкирпича с расшивкой шва
120
22
-- толщиной в кирпич в пустошовку
250
18
Штукатурка цементно песчаная
15
373
Штукатурка известковая
15
142
Обшивка из обрезных досок,
соединенных впритык или в четверть
20--25 0,1
Обшивка из обрезных досок, соединенных в шпунт 20--25 1,5
Обшивка из досок двойная с прокладкой
между обшивками строительной бумаги
50
98
Картон строительный
1,3
64
Обои бумажные обычные
--
20
Листы асбоцементные с заделкой швов
6
196
Обшивка из жёстких древесно волокнистых
листов с заделкой швов
10
3,3
Обшивка из гипсовой сухой штукатурки
с заделкой швов
10
20
Фанера клееная с заделкой швов
3--4
2940
Пенополистирол ПСБ
50--100 79
Пеностекло сплошное
120
воздухонепроницаемо
Рубероид
1,5
воздухонепроницаем
Толь
1,5
490
Плиты минераловатные жёсткие
50
2
Воздушные прослойки,слои сыпучих
материалов (шлака, керамзита, пемзы
и т. д.), слои рыхлых и волокнистых
материалов (минеральной
ваты, соломы, стружки)
любые толщины 0
60
Дачные бани и печи

Воздухопроницаемость Gв (кг/м2 час)
по СП 23 101 2000 представляет собой
массовый расход воздуха в единицу вре-
мени через единицу площади поверхности ограждающей конструкции
(слоя ветроизоляции) при разнице (перепаде) давлений воздуха на по-
верхности конструкции Δрв (Па): Gв = (1/Rв) Δpв, где Rв (м2 час Па/кг) --
сопротивление воздухопроницанию (см. таблицу 2), а обратная величина
(1/Rв)(кг/м2 час Па) -- коэффициент воздухопроницаемости ограждаю-
щей конструкции. Воздухопроницаемость характеризует не материал,
а слой материала или ограждающую конструкцию (слой изоляции) опре-
делённой толщины.
Напомним, что давление (перепад давления) 1 атм составляет
100 000Па (0,1 МПа). Перепады давления Δpв на стене бани за счёт мень-
шей плотности горячего воздуха в бане ρδ по сравнению с плотностью
внешнего холодного воздуха ρ0 равны H(ρ0 -- ρδ) и в бане высотой Н=3 м
составят до 10Па. Перепады давления на стенах бани за счёт ветрового
напора ρ0V2 cоставят 1Па при скорости ветра V = 1 м/сек (штиль)
и 100Па при скорости ветра V = 10 м/сек.
Введенная таким образом воздухопроницаемость представляет собой
ветропроницаемость (продуваемость), способность пропускать массы
движущегося воздуха.
Как видно из таблицы 2, воздухопроницаемость очень сильно зависит
от качества строительных работ: укладка кирпича с заполнением швов
(расшивкой) приводит к снижению воздухопроницаемости кладки
в 10 раз по сравнению со случаем укладки кирпича обычным способом --
в пустошовку. Воздух при этом в основном проходит вовсе не через кир-
пич, а через неплотности шва (каналы, пустоты, щели, трещины).
Методы определения сопротивления воздухопроницанию по ГОСТ
25891 83, ГОСТ 31167 2003, ГОСТ 26602.2 99 предусматривают непосред-
ственное измерение расходов воздуха через материал или конструкцию при
различных перепадах давления воздуха (до 700 Па). На специальных стен-
дах с помощью насоса воздуходувки 1 нагнетается воздух в измерительную
3. Изолирующий модуль
61
3
4
5
2
1
Рис. 17. Принцип измерения воздухопрони-
цаемости строительных конструкций (окон,
дверей, стен, материалов). 1 -- воздушный на-
сос, 2 -- измеритель расхода (ротаметр, диа-
фрагма с дифференциальным манометром и т.
п.), 3 -- измерительная камера, 4 -- измеритель
избыточного давления воздуха, 5 -- изучаемая
конструкция, герметично пристыкованная к
измерительной камере.

камеру 3, к которой герметично пристыковывается изучаемая конструкция
5, например, окно заводского изготовления (рис. 17). По зависимости рас-
хода воздуха Gв по ротаметру 2 от избыточного давления в камере Δpв стро-
ят кривую воздухопроницаемости конструкции (рис. 18).
В случае воздухопроницаемости стен с многочисленными мелкими ка-
налами, щелями, порами воздух движется через стену в вязком режиме ла-
минарно (без турбулентностей, завихрений), вследствие чего зависимость
Gв от Δpв имеет линейный вид Gв = (1/Rв)Δpв. При наличии крупных ще-
лей воздух движется в инерционных режимах (турбулентных), при кото-
рых силы вязкости не существенны. Зависимость Gв от Δpв в инерционных
режимах имеет степенной вид Gв = (1/Rв) Δpв0,5. Реально же в случае окон
и дверей наблюдается переходный режим Gв = (1/Rв)Δpвn, где показатель
степени n в СНиП 23 02 2003 условно принят равным 2/3 (0,66). Иными
словами, при больших напорах ветра окна начинают «запираться» (также,
например, как и дымовые трубы при большой скорости истечения дымо-
вых газов), и всё бо1льшую роль начинает играть продуваемость стен (см.
рис. 18).
Изучение таблицы 2 показывает, что обычные дощатые стены (без про-
слоек бумаги, пергамина или фольги), засыпанные стружкой (соломой, ми-
неральной ватой, шлаком, керамзитом) с сопротивлением воздухопроница-
нию на уровне 0,1 м2 час Па/кг и менее никак не могут защитить от ветра.
Даже при штиле при скоростях набегающих воздушных потоков 1 м/сек
скорость продува через такие стены хоть и снижается до 0,1--1 см/сек,
но тем не менее и это создаёт кратность воздухообмена в бане свыше 3--10
раз в час, что при слабой печи обуславливает полное выхолаживание бани.
Кирпичные кладки в пустовку, дощатые стены в шпунт, плотные минерал-
ватные плиты с сопротивлением воздухопроницанию на уровне 2м2 час
Па/кг способны защитить от потоков ветра 1м/сек (в смысле предотвраще-
ния избыточной кратности воздухообмена в бане), но оказываются недоста-
точно герметичными для порывов ветра 10 м/сек. А вот строительные
конструкции с сопротивлением возухопроницанию 20 м2 час Па/кг и более
62
Дачные бани и печи
Gв
Δpв
2
1
Рис. 18. Зависимость массового потока возду-
ха (скорости фильтрации, массового расхода) че-
рез воздухопроницаемую строительную кон-
струкцию от перепада давления воздуха на
поверхностях конструкции. 1 -- прямая для лами-
нарных вязкостных потоков воздуха (через пори-
стые стены без щелей), 2 -- кривая для турбулент-
ных инерционных потоков воздуха через
конструкции со щелями (окна, двери) или отвер-
стиями (продухами).

уже вполне приемлемы для бань и с точки зрения воздухообмена, и с точки
зрения конвективных теплопотерь, но тем не менее не гарантируют
малости конвективного переноса водяных паров и увлажнения стен.
В связи с этим возникает необходимость сочетания материалов с раз-
ной степенью воздухопроницания. Суммарное сопротивление воздухо-
проницанию многослойной конструкции подсчитывается очень легко:
суммированием сопротивлений воздухопроницанию всех слоев R = ΣRi.
Действительно, если массовый поток воздуха через все слои один и тот же
G = Δpi/Ri, то сумма перепадов давления на каждом слое равна перепаду
давления на всей многослойной конструкции в целом Δp = Σpi = ΣGRi =
=GΣRi = GR. Именно поэтому понятие «сопротивление» очень удобно для
анализа последовательных (в пространстве и во времени) явлений,не
только в части воздухопроницания, но и теплопередачи и даже электропе-
редачи в электрических сетях. Так, например, если легкопродуваемую про-
слойку стружек насыпать на строительный картон, то суммарное сопро-
тивление воздухопроницанию такой конструкции 64 м2 час Па/кг будет
определяться исключительно сопротивлением воздухопроницанию строи-
тельного картона.
В то же время ясно, что если картон будет иметь щели в местах нахлес-
та или разрывы (проткнутые отверстия), то сопротивление воздухопрони-
цанию резко уменьшится. Этот способ монтажа соответствует иному пре-
дельному способу взаимной укладки воздухопроницаемых слоев -- уже
не последовательному, а параллельному (рис. 19). В этом случае более
удобными для расчетов являются коэффициенты воздухопроницаемос-
ти (1/Rв). Так, воздухопроницаемость стены будет равна G =
=S0G0+S2G2+S12G12, где Si -- относительные площади зон с разными воз-
духопроницаемостями, то есть G = {[S0/R0] + {S2/R2] + [S12/(R1+R2)]}Δp.
Видно, что если сопротивление воздухопроницанию R0 сквозного отвер-
стия очень мало (близко к нулю), то суммарный поток воздуха будет
очень велик даже при тщательной ветрозащите других участков, то при
очень больших R2, S2 иS12. Однако воздух в сквозном отверстии движет-
3. Изолирующий модуль
63
Рис. 19. Сочетание ветрозащитного и тепло-
изоляционного материалов со сквозными отвер-
стиями (продухами, окнами). 1 -- ветрозащит-
ный материал, 2 -- теплозащитный материал,
V0 -- набегающий поток воздуха, «свободно»
проходящий через сквозное отверстие, но за-
медленно фильтрующийся через зоны, прикры-
тые теплозащитным материалом G2 или одно-
временно ветрозащитным и теплозащитным
материалами G12. Величина реального воздуш-
ного потока Gв определяется также воздухопроницаемостью стены 3.
3
G0
V0
Gв
G2
G12

ся вовсе не «свободно» (то есть не с бесконечно большой скоростью)
из за наличия гидродинамического и вязкостного сопротивлений отвер-
стия, а также (что бывает чрезвычайно существенно) из за конечной ско-
рости фильтрации через противоположную стену 3. Чтобы образовать
сильную струю через открытое приточное отверстие (сквозняк), необхо-
димо сделать вытяжное отверстие и в противоположной стене.
В заключение отметим, что обычные деревенские бревенчатые стены
бань, конопаченые мхом, имеют сопротивление воздухопроницанию на
уровне (1--10) м2 час Па/кг, причём воздух в основном просачивается че-
рез швы конопатки, а не через древесину. Воздухопроницаемость таких
стен при перепаде давления Δрв = 10 Па составляет (1--10) кг/м2час,
а при порывах ветра 10 м/сек (Δрв = 100Па) -- до (10--100)кг/м2час. Это
может превысить необходимый уровень вентиляции бань даже по сани-
тарно гигиеническим требованиям, соответствующим нахождению в
бане большого количества людей. Во всяком случае такие стены имеют
воздухопроницаемость, намного превышающую современный допусти-
мый уровень по теплозащите СНиП 23 02 2003. Тщательная конопатка
паклей (лучше с последующей пропиткой олифой), а также заделка швов
современными эластичными силиконовыми герметиками может снизить
воздухопроницаемость на порядок (в 10 раз). Значительно более эффек-
тивная ветрозащита стен может быть достигнута обивкой картоном (под
вагонкой) или оштукатуриванием. Необходимый уровень воздухопрони-
цаемости стен паровых бань в первую очередь определяется требованием
осушения стен за счет консервирующей вентиляции (см. раздел 4).
Реальные окна и двери также могут внести значительный вклад в ба-
ланс воздухообмена. Ориентировочные величины воздухопроницаемо-
сти закрытых окон и дверей приведены в таблице 3.
Таблица 3
Нормируемая воздухопроницаемость ограждающих конструкций
заводского изготовления по СНиП 23 02 2003
Ограждающие конструкции
Воздухопроницаемость
кг/м2 час, не более
Наружные стены и перекрытия в жилых, общественных,
административных и бытовых помещениях
0,5
Входные двери в квартиры
1,5
Входные двери в жилые, общественные и бытовые здания
7,0
Окна и балконные двери жилых, общественных
и бытовых зданий и помещений:
-- в деревянных переплетах
6,0
-- в пластмассовых или алюминиевых переплетах
5,0
64
Дачные бани и печи

Таблица 4
Нормируемые теплотехнические показатели строительных материалов и изделий (СП23 101 2000)
Материал
Плотность, Удельная
Коэффициент Коэффициент Коэффициент
кг/м3
теплоёмкость, теплопроводно теплоусвоения, паропроница
кДж/(кг град) сти,
Вт/(м2 град) емости,
Вт/(м град)
мг/(м часПа)
12
3
4
5
6
Воздух неподвижный
1,3
1,0
0,024
0,05
1.01
Пенополистирол ПСБ
150
1,34
0,05
0,89
0,05
100
1,34
0,04
0,65
0,05
40
1,34
0,04
0,41
0,06
Пенопласт ПХВ
125
1,26
0,05
0,86
0,23
Пенополиуретан
40
1,47
0,04
0,40
0,05
Плиты из резольно формальдегидного
пенопласта
40
1,68
0,04
0,48
0,23
Вспененный каучук «Аэрофлекс»
80
1,81
0,04
0,65
0,003
Пенополистирол экструзионный «Пеноплекс» 35
1,65
0,03
0,36
0,018
Плиты минераловатные (мягкие, полужесткие 350
0,84
0,09
1,46
0,38
жесткие
100
0,84
0,06
0,64
0,56
50
0,84
0,05
0,42
0,60
Пеностекло
400
0,84
0,12
1,76
0,02
200
0,84
0,08
1,01
0,02
Плиты древесно волокнистые
1000
2,3
0,23
6,75
0,12
и древесно стружечные
400
2,3
0,11
2,95
0,19
200
2,3
0,07
1,67
0,24
3.Изолирующий модуль
65

12
3
4
5
6
Арболит
800
2,3
0,24
6,17
0,11
300
2,3
0,11
2,56
0,30
Пакля
150
2,3
0,06
1,30
0,49
Плиты из гипса
1200
0,84
0,41
6,01
0,10
Листы гипсовые обшивочные
(сухая штукатурка)
800
0,84
0,19
3,34
0,07
Засыпка из керамзита
800
0,84
0,21
3,36
0,21
200
0,84
0,11
1,22
0,26
Засыпка из доменного шлака
800
0,84
0,21
3,36
0,21
Засыпка из перлита вспученного
200
0,84
0,08
0,99
0,34
Засыпка из вермикулита
вспученного
200
0,84
0,09
1,08
0,23
Песок для строительных работ
1600
0,84
0,47
6,95
0,17
Керамзитобетон
1800
0,84
0,80
10,5
0,09
Пенобетон
1000
0,84
0,41
6,13
0,11
300
0,84
0,11
1,68
0,26
Бетон на гравии из природного камня
2400
0,84
1,74
16,8
0,03
Раствор цементно песчаный
(швы кладки, штукатурка)
1800
0,84
0,76
9,6
0,09
Кладка из сплошного красного кирпича
1800
0,88
0,70
9,2
0,11
Кладка из сплошного силикатного
кирпича
1800
0,88
0,76
9,77
0,11
Кладка из керамического пустотного
1600
0,88
0,58
7,91
0,14
кирпича
1400
0,88
0,52
7,01
0,16
1200
0,88
0,47
6,16
0,17
Сосна и ель
-- поперек волокон
500
2,3
0,14
3,87
0,06
-- вдоль волокон
500
2,3
0,29
5,56
0,32
Фанера клееная
600
2,3
0,15
4,22
0,02
Картон облицовочный
1000
2,3
0,21
6,20
0,06
66
Дачные бани и печи

12
3
4
5
6
Картон строительный многослойный
650
2,3
0,15
4,26
0,083
Гранит
2800
0,88
3,49
25,0
0,008
Мрамор
2800
0,88
2,91
22,9
0,008
Туф
2000
0,88
0,93
11,7
0,075
Листы асбестоцементные плоские
1800
0,84
0,47
7,55
0,03
Битумы нефтяные строительные
1400
1,68
0,27
6,80
0,008
1000
1,68
0,17
4,56
0,008
Рубероид
600
1,68
0,17
3,53
--
Линолеум поливинилхлоридный
1800
1,47
0,38
8,56
0,002
Чугун
7200
0,48
50
112,5
0
Сталь
7850
0,48
58
126,5
0
Алюминий
2600
0,84
221
187,6
0
Медь
8500
0,42
407
326,0
0
Стекло оконное
2500
0,84
0,76
10,8
0
Вода
1000
4,2
0,59
13,5
--
3. Изолирующий модуль
67

3.5. Паропроницаемость материалов
Паропроницаемостью по СП 23 101 2000 называется свойство мате-
риала пропускать влагу воздуха под действием перепада (разницы) пар-
циальных давлений водяного пара в воздухе на внутренней и наружной
поверхности слоя материала. Давления воздуха с обеих сторон слоя
материала при этом одинаковые. Плотность стационарного потока водя-
ного пара Gп (мг/м2 час), проходящего в изотермических условиях через
слой материала толщиной δ(м) в направлении уменьшения абсолютной
влажности воздуха равна Gп = μΔpп/δ, где μ (мг/м час Па) -- коэффици-
ент паропроницаемости, Δpп (Па) -- разность парциальных давлений во-
дяного пара в воздухе у противоположных поверхностей слоя материала.
Величина, обратная μ, называется сопротивлением паропроницанию
Rп = δ/μ и относится не к материалу, а слою материала толщиной δ. В от-
личие от воздухопроницаемости, термин «паропроницаемость» -- это
абстрактное свойство, а не конкретная величина потока водяного пара,
что является терминологическим недочётом СП 23 101 2000. Правиль-
ней было бы называть паропроницаемостью величину плотности стаци-
онарного потока водяного пара Gп через слой материала.
Если при наличии перепадов давления воздуха пространственный пе-
ренос водяных паров осуществляется массовыми движениями всего воз-
духа целиком вместе с парами воды (ветром) и оценивается с помощью
понятия воздухопроницания, то при отсутствии перепадов давления воз-
духа массовых перемещений воздуха нет, и пространственный перенос во-
дяных паров происходит путем хаотического движения молекул воды
в неподвижном воздухе в сквозных каналах в пористом материале, то есть
не конвективно, а диффузионно. Воздух представляет собой смесь моле-
кул азота, кислорода, углекислого газа, аргона, воды и других компонен-
тов с примерно одинаковыми средними скоростями, равными скорости
звука. Поэтому все молекулы воздуха диффундируют (хаотически пере-
мещаются из одной зоны газа в другую, непрерывно соударяясь с други-
ми молекулами) примерно с одинаковыми скоростями. Так что скорость
перемещения молекул воды сопоставима со скоростью перемещения мо-
лекул и азота, и кислорода. Вследствие этого европейский стандарт
EN12086 использует вместо понятия коэффициента паропроницаемости
μ более точный термин коэффициента диффузии (который численно ра-
вен 1,39μ) или коэффициента сопротивления диффузии 0,72/μ.
Сущность понятия паропроницаемости поясняет метод определения
численных значений коэффициента паропроницаемости ГОСТ
25898 83. Стеклянную чашку с дистиллированной водой герметично на-
крывают испытуемым листовым материалом, взвешивают и устанавли-
68
Дачные бани и печи

вают в герметичный шкаф, расположенный в термостатированном поме-
щении (рис. 20). В шкаф закладывают осушитель воздуха (концентриро-
ванный раствор азотнокислого магния, обеспечивающий относительную
влажность воздуха 54%) и приборы для контроля температуры и относи-
тельной влажности воздуха (желательны ведущие непрерывную запись
термограф и гигрограф). После недельной выдержки чашку с водой взве-
шивают, и по количеству испарившейся (прошедшей через испытуемый
материал) воды рассчитывают коэффициент паропроницаемости.
При расчетах учитывается, что паропроницаемость самого воздуха (меж-
ду поверхностью воды и образцом) равна 1 мг/м час Па. Парциальные
давления водяных паров принимают равными рп = φр0, где р0 -- давление
насыщенного пара при заданной температуре, φ -- относительная влаж-
ность воздуха, равная единице (100%) внутри чашки над водой и 0,54
(54%) в шкафу над материалом.
Данные по паропроницаемости приведены в таблицах 4 и 5. Напом-
ним, что парциальное давление паров воды является отношением числа
молекул воды в воздухе к общему числу молекул (азота, кислорода, угле-
кислого газа, воды и т. п.) в воздухе, т. е. относительным счётным количе-
ством молекул воды в воздухе. Приведённые значения коэффициента
теплоусвоения (при периоде 24 часа) материала в конструкции вычисле-
ны по формуле s=0,27(λρ0C0)0,5, где λ, ρ0 иC0 -- табличные значения ко-
эффициента теплопроводности, плотности и удельной теплоёмкости.
Таблица 5
Сопротивление паропроницанию листовых материалов и тонких
слоев пароизоляции (приложение 11 к СНиП II 3 79*)
Материал
Толщина Сопротивление паропрони
слоя, мм цанию, м2 час Па/мг
Картон обыкновенный
1,3
0,016
Листы асбестоцементные
6
0,3
Листы гипсовые обшивочные
(сухая штукатурка)
10
0,12
3. Изолирующий модуль
69
Рис. 20. Принцип измерения паропроницаемо-
сти строительных материалов. 1 -- стеклянная
чашка с дистиллированной водой, 2 -- стеклянная
чашка с осушающим составом (концентрирован-
ным раствором азотнокислого магния), 3 -- изуча-
емый материал, 4 -- герметик (пластилин или
смель парафина с канифолью), 5-- герметичный
термостатированный шкаф, 6 -- термометр, 7 -- гигрометр.
1
2
34
5

Листы древесно волокнистые
жесткие
10
0,11
Листы древесно волокнистые
мягкие
12,5
0,05
Пергамин кровельный
0,4
0,33
Рубероид
1,5
1,1
Толь кровельный
1,9
0,4
Полиэтиленовая пленка
0,16
7,3
Фанера клееная трехслойная
3
0,15
Окраска горячим битумом
за один раз
2
0,3
Окраска горячим битумом
за два раза
4
0,48
Окраска масляная за два раза
с предварительной шпатлевкой
и грунтовкой
--
0,64
Окраска эмалевой краской
--
0,48
Покрытие изольной мастикой за
один раз
2
0,60
Покрытие бутумно кукерсольной
мастикой за один раз
1
0,64
Покрытие бутумно кукерсольной
мастикой за два раза
2
1,1
Пересчёт давлений из атмосфер (атм) в паскали (Па) и килопаскали
(1кПа = 1000 Па) ведётся с учётом соотношения 1 атм = 100 000 Па. В
банной практике значительно более удобно характеризовать содержание
водяного пара в воздухе понятием абсолютной влажности воздуха
(равной массе влаги в 1 м3 воздуха), поскольку оно наглядно показывает,
сколько воды надо поддать в каменку (или испарить в парогенераторе).
Абсолютная влажность воздуха равна произведению значений относи-
тельной влажности и плотности насыщенного пара:
Температура°С 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Плотность
насыщенного
пара d0, кг/м3 0,005 0,017 0,03 0,05 0,08 0,13 0,20 0,29 0,41 0,58
Давление
насыщенного
пара p0, атм 0,006 0,023 0,042 0,073 0,12 0,20 0,31 0,47 0,69 1,00
Давление
насыщенного
параp0,кПа 0,6 2,3 4,2 7,3 12 20 31 47 69 100
70
Дачные бани и печи

Поскольку характерный уровень абсолютной влажности воздуха в ба-
нях 0,05 кг/м3 соответствует парциальному давлению водяных паров
7300 Па, а характерные значения парциальных давлений водяных паров
в атмосфере (на улице) составляют при 50% ной относительной влажно-
сти воздуха 1200 Па летом (20°С) и 130 Па зимой ( 10°С), то характерные
перепады парциальных давлений водяных паров на стенах бань достига-
ют значений 6000--7000 Па. Отсюда следует, что типичные уровни пото-
ков водяных паров через брусовые стены бань толщиной 10 см составля-
ют в условиях полного штиля (3--4) г/м2час, а в расчёте на 20 м2 стен --
(60--80) г/час. Это не столь уж и много, если учесть, что в бане объёмом
10 м3 содержится около 500 г водяных паров. Во всяком случае при воз-
духопроницаемости стен во время сильных (10 м/сек) порывов ветра
(1÷10) кг/м2 час перенос водяных паров ветром через брусовые стены
может достигать (50--500) г/м2 час. Всё это означает, что паропроницае-
мость брусовых стен и потолков бань не снижает существенно влажность
древесины, намоченной горячей росой при поддачах, так что потолок
в паровой бане и в самом деле может намокать и работать как парогене-
ратор, преимущественно увлажняющий только воздух в бане, но лишь
при тщательной защите потолка от порывов ветра.
Если же баня холодная, то перепады давлений водяных паров на сте-
нах бани не могут превышать летом 1000 Па (при 100% ной влажности
внутри стены и 60% ной влажности воздуха на улице при 20°С). Поэто-
му характерная скорость высушивания брусовых стен летом за счёт па-
ропроницания находится на уровне 0,5 г/м2 час, а за счёт воздухопрони-
цаемости при легком ветре 1 м/сек -- (0,2--2) г/м2 час и при порывах
ветра 10 м/сек -- (20-- 200) г/м2 час (хотя внутри стен движения масс воз-
духа происходят со скоростями менее 1 мм/сек). Ясно, что процессы
паропроницания становятся существенными в балансе влаги лишь при
хорошей ветрозащите стен здания. Таким образом, для быстрых просу-
шиваний стен здания (например, после аварийных протечек кровли)
лучше предусматривать внутри стен продухи (каналы вентилируемого
фасада). Так, если в закрытой бане намочить внутреннюю поверхность
брусовой стены водой в количестве 1 кг/м2, то такая стена, пропуская че-
рез себя водяные пары наружу, просохнет на ветру за несколько суток,
но если брусовая стена оштукатурена снаружи (то есть ветроизолирова-
на), то она просохнет без протопки лишь за несколько месяцев. К счастью,
древесина очень медленно пропитывается водой, поэтому капли воды на
стене не успевают проникнуть глубоко в древесину, и столь долгие про-
сушки стен не характерны. Но если венец сруба лежит в луже на цоколе
или на мокрой (и даже влажной) земле неделями, то последующая про-
сушка возможна только ветром через щели.
3. Изолирующий модуль
71

В быту (и даже в профессиональном строительстве) именно в облас-
ти пароизоляции имеется наибольшее количество недоразумений, порой
самых неожиданных. Так, например, часто считают, что горячий банный
воздух якобы «сушит» холодный пол, а холодный промозглый воздух из
подполья «впитывается» и якобы«увлажняет» пол, хотя все происходит
как раз наоборот. Или, например, всерьёз полагают, что теплоизоляция
(стекловата, керамзит и т. п.) «всасывает» влагу и тем самым «высушива-
ет» стены, не задаваясь вопросом о дальнейшей судьбе этой якобы беско-
нечно «всасываемой» влаги. Подобные житейские соображения и образы
опровергать в быту бесполезно, хотя бы потому, что в общенародной сре-
де никто всерьёз (а тем более во время «банного трёпа») природой явле-
ния паропроницаемости не интересуется. Но если дачник, имея соответ-
ствующее техническое образование, на самом деле хочет разобраться, как
и откуда проникают водяные пары в стены и как оттуда выходят, то ему
придётся, прежде всего, оценить реальное содержание влаги в воздухе во
всех зонах интереса (внутри и вне бани), причём объективно выраженное
в массовых единицах или парциальном давлении, а затем, пользуясь при-
ведёнными данными по воздухопроницаемости и паропроницаемости
определить, как и куда перемещаются потоки водяного пара и могут ли
они конденсироваться в тех или иных зонах с учётом реальных темпера-
тур. С этими вопросами мы и будем знакомиться в следующих разделах.
Подчеркнём при этом, что для ориентировочных оценок можно пользо-
ваться следующими характерными величинами перепадов давления:
-- перепады давлений воздуха (для оценки переноса паров воды вмес-
те с массами воздуха -- ветром) составляют от (1--10) Па (для одноэтаж-
ных бань или слабых ветров 1 м/сек), (10--100) Па (для многоэтажных
зданий или умеренных ветров 10 м/сек), более 700 Па при ураганах;
-- перепады парциальных давлений водяных паров в воздухе от
1000Па (в жилых помещениях) до 10000Па (в банях).
В заключение отметим, что в народе часто путают понятия гигроско-
пичности и паропроницаемости, хотя они имеют совершенно разный
физический смысл. Гигроскопические («дышащие») стены впитывают
водяные пары из воздуха, превращая пары воды в компактную воду
в очень мелких капиллярах (порах), несмотря на то, что парциальное
давление паров воды может быть ниже давления насыщенных паров.
Паропроницаемые же стены просто пропускают через себя пары воды
без конденсации, но если в какой то части стены имеется холодная зона,
в которой парциальное давление водяных паров становится выше давле-
ния насыщенных паров, то конденсация, конечно же, возможна точно
также, как и на любой поверхности. При этом паропроницаемые гигро-
72
Дачные бани и печи

скопические стены увлажняются сильнее, чем паропроницаемые негиг-
роскопические.
3.6. Гидроизолирующие и ветрозащитные материалы
Гидроизолирующие конструкции характерны для ванн и бассейнов,
а для стен душей и бань необходимы в первую очередь дождебрызгоза-
щитные конструкции. В то же время ясно, что дождебрызгозащитные ма-
териалы вплотную подходят к гидроизолирующим материалам и чаще
всего представляют собой относительно мелкие штучные изделия из ги-
дроизолирующих материалов для набора (монтажа) составной стены
или кровли.
Как правило, под гидроизолирующими материалами понимают
сплошные (монолитные, беспористые) твёрдые материалы, не имеющие
внутри себя пустот, по которым компактная (жидкая) вода могла бы про-
сачиваться насквозь. Такие сплошные материалы (металлические, камен-
ные, стеклянные, битумные, пластмассовые) не пропускают через себя ни
воду, ни пары воды, ни воздух. Поскольку по основному показателю на-
значения (по газопарогидропроницаемости, равной нулю) они абсолютно
одинаковы, то их выбор может вестись лишь по вторичным показателям:
эстетическим характеристикам, температурам эксплуатации, коэффици-
ентам линейного расширения, механической прочности, долговечности,
устойчивости к биоразрушениям, типоразмерам, стоимости и т. п. Имен-
но это определяет необыкновенную широту многотысячной номенклату-
ры гидроизоляционных материалов и технологий.
Наибольший промышленный интерес в мире представляют методы
эффективной влагозащиты подземных сооружений -- фундаментов, тру-
бопроводов и т. п. Поэтому подавляющее большинство гидроизолирую-
щих материалов относится к области защиты конструкций от воздей-
ствия воды в грунтах (подземных вод). В банях же наибольший интерес
вызывают водонепроницаемые материалы декоративной высокогигие-
ничной квалификации для изготовления пола (поддона) и облицовки
стен. При этом (так же, как и в случае современных душей и ванных ком-
нат) наибольшей перспективностью обладают бесшовные полимерные
материалы (в частности, акрилаты и поликарбонаты), а также фарфор
и стекло (пеностекло). Широко распространенные шовные материалы
(керамическая, фарфоровая, стеклянная глазурованные плитки и мозаи-
ка) очень долговечны и удобны в монтаже «по месту», но не соответству-
ют перспективным требованиям по гигиеничности. Действительно, ввиду
загрязняемости швов давно уже не изготавливают из плитки квартирные
унитазы, ванны и умывальники, и даже в душах предпочитают бесшовные
3. Изолирующий модуль
73

поддоны из эмалированного металла или пластика. Плитка преимущест-
венно применяется только для стен, да и то находящихся вне контакта
с водой, особенно загрязнённой. Для мытных помещений дачных бань
большой интерес представляют рулонные (свариваемые или склеивае-
мые) толстопленочные материалы, например, поливинилхлоридные (ти-
па линолеума), успешно использующиеся для декоративной гидроизоля-
ции частных бассейнов (в том числе упрочненные полиэфирной тканью
или противоскользящие). Могут оказаться полезными специальные стек-
лоэмалевые и лаковые покрытия (эпоксидные, полиуретановые, нейлоно-
вые, полиэфирные и др.), легко наносимые в дачных условиях на сталь,
алюминий, бетон. Напомним, однако, что пластмассы обладают очень вы-
соким коэффициентом линейного термического расширения и зачастую
недостаточной морозостойкостью (хрупкостью при низких температу-
рах) и термостойкостью (см. табл. 6). Дачникам хорошо известно прови-
сание полиэтиленовой плёнки на жаре (на солнце) и натягивание на мо-
розе, что совместно с появлением свойств хрупкости ведёт к разрывам на
ветру уже при минус 10°С. Полиэтиленовый поддон (или лист) при нагре-
ве на 50°С может увеличиться в размерах на 8 см (!) на 1 метр длины и при
жёсткой фиксации краёв неминуемо покоробится. Полипропиленовые
и полиэтиленовые трубы и листы при сильном морозе при механической
нагрузке трескаются как стекло.
В таблице 6 приведены ориентировочные температуры начала воз-
можной необратимой деформации образцов полимеров (по Мартенсу),
сильно зависящие от технологии производства пластмассы и условий экс-
плуатации. Так, листовой жёсткий поливинилхлорид начинает размяг-
чаться (гнуться под нагрузкой) при 60°С, но тем не менее образец матери-
ала способен сохранить свою форму даже в кипящей воде при условии
отсутствия заметных механических нагрузок. Полиэтилентерефталат
(по английски РЕТ), из которого выдуваются пластиковые бутылки для
воды и напитков, начинает размягчаться при 135°С, а плавиться при
250°С, но тем не менее пластиковая бутылка (тянутый РЕТ) начинает
«усаживаться» уже при температурах кипятка даже в отсутствии механи-
ческих нагрузок. Подобное свойство называется «запоминанием формы».
Если размягчённый полимер растянуть и зафиксировать полученную
форму охлаждением, то при последующих нагревах полимер стремится
сжаться до прежнего размера. Поэтому лавсановая магнитофонная лента
или лавсановая текстильная нить, растянутая при изготовлении (ориен-
тированная), садится при нагреве. Точно также полиэтиленовая плёнка,
растянутая в чуть размягченном состоянии, садится при последующем
вторичном нагреве, называется термоусадочной и используется для плот-
ной упаковки товаров.
74
Дачные бани и печи

Таблица 6
Физические свойства пластмасс
(Крыжановский В.К. и др., Технические свойства полимерных материалов, СПб.: Профессия, 2003;
Макаров В.Г., Коптенармусов В.Б., Промышленные термопласты, М.: Химия, 2003)
Свойства
Условное Плотность Теплопро Теплоём
Пределы рабочих
Коэффициент
обозначение г/см3
водность, кость,
температур, °С
линейного
Вт/м град кДж/кг град верхний
нижний расширения,
(начало*** (появление 10 6 град 1
размягчения) хрупкости)
Полиэтилен низкой плот
ности (высокого
ПЭНП
давления)
(ПЭВД) 0,90--0,94 0,32--0,36 1,8--2,5
60
 45
600--1600
Полиэтилен высокой
плотности (низкого
ПЭВП
давления), пищевой
(ПЭНД) 0,95--0,96 0,42--0,44 1,9--2,1
70
 60
210--550
Полипропилен
ПП
0,9--1,0 0,19--0,21 1,9
95
 5
110--180
Поливинилхлорид
жёсткий (непластифи
ПВХ
цированный)
винипласт 1,4
0,16
1,1--2,1
60
 10
60--80
Поливинилхлорид пла ПВХ
стифицированный
пластикат 1,1--1,5 ----
--
--50
эластичен
Полистирол
ПС
1,05
0,09--0,14 1,1--1,3
65
--40
60--70
Акрилбутадиенстирол
АБС
1,02
0,12
1,24
75
--60
80--100
Полиэтилентерефталат ПЭТФ
лавсан, РЕТ 1,39
0,20
0,99
135
--50
80--130
Полиметилметаакрилат ПММА
1,18
0,20
1,3--2,1
70
--40
70--120
Поликарбонат
ПК
1,20
0,31
1,37
115
--120
20--60
Полиуретан
ПУ
----
-- 100
--30
эластичен
3. Изолирующий модуль
75

Полиамид
ПА 6
капрон, нейлон 1,13
0,22
2,1
60
--20
140
Полиимид
ПИ(ПМ) 1,2--1,4 ---- 250
--60
63
Политетрафторэтилен
ПТФЭ
фторопласт 2,2
0,25
1,05
260
--260
250
Полиформальдегид
ПФ
бакелит
1,41
0,23
1,47
100
--40
81
Полифенилоксид
ПФО
1,06
---- 150
--60
29
Полисульфон
ПСФ
1,24
0,15
--
150
--100
50
Аминопласты
--
--
0,28--0,34 1,1--1,9
80
--40
15--33
Эпоксипласты
--
1,6--1,8 0,30--0,42 1,5--3,0
до 200
--30
8--25
Кремнепласты
--
1,6--1,8 0,21--0,28 --
до 250
--60
--
Фенопласты
наполненные
бакелиты
1,4--1,8 0,19--0,49 1,04--1,51
до 150
--60
22--32
Сталь *
Ст3
7,8
58
0,48
---- 12
Алюминий*
--
2,6
221
0,84
---- 26
Стекло оконное*
--
2,5
0,76
0,84
---- 8,5
Древесина сухая**
вдоль волокон 0,45
0,3--0,4
1,8--2,0
---- 2,5-- 5,4
(влажность 10%)
поперек
волокон
0,45
0,15--0,19 1,8--2,0
---- 50--100
Древесное вещество**,
Материал кле
полисахарид
точных стенок 1,53
1,5--2,0
1,55
----2
* Приведено для сопоставления свойств.
** Лесная Энциклопедия, М.: СЭ, 1986.
*** Пластмассы могут образовывать кристаллы с чёткой температурой плавления. Но обычные пластмассы стеклообразцы (аморфны,
прозрачны, то есть имеют малую степень кристалличности) и не обладают чёткой температурой плавления. Пластмассы с высокой сте-
пенью кристалличности (мутные на просвет) особо ценны для литьевых технологий, поскольку имеют более  менее определённую тем-
пературу размягчения.
76
Дачные бани и печи

В ряде областей сплошные (монолитные) гидроизоляционные мате-
риалы уже не могут в полной мере обеспечить некоторые специфические
эксплуатационные требования. Так, например, использующиеся в фунда-
ментостроении сплошные гидроизоляционные материалы (рубероид на
битумной мастике, гидроизолы битумно каучуковые, пластиковые плён-
ки, герметизирующие грунт составы), защищают от грунтовой воды
(влаги) внешние стены фундамента. Однако при этом они создают гид-
3. Изолирующий модуль
77
Рис. 21. Иллюстрация принципа вентилиру-
емой гидроизоляции: а -- невентилируемая кон-
струкция, б-- д -- примеры вентилируемых кон-
струкций. 1 -- водопроницаемая конструкция,
защищаемая от увлажнения (бетонный фунда-
мент, деревянная обрешётка крыши, деревян-
ный каркас бассейна или банного сливного под-
дона и т. п.), 2 -- направление действия воды
(столба компактной воды, плёночных потоков
воды, дождя и брызг, грунтовых вод, влаги в на-
мокаемых пористых каменных материалах и
т. п.), 3 -- направление распространения водя-
ных паров (из подполья, подвала, из жилого по-
мещения и т. п.), 4 -- плотно прилегающий или
сплошь приклеенный к защищаемой конструк-
ции листовой (рулонный) гидроизоляционный
материал (битумная мастика, рубероид, гидро-
стеклоизол, полиэтиленовая и поливинилхло-
ридная плёнка и т. п.), 5 -- гидроизоляционный
материал перфорированный (для защиты от
брызг) или обычный неперфорированный (для
защиты от воды), но приклеиваемый точечно,
6 -- места перфорации, заполняемые мастикой
при укладке второго слоя изоляции, или места
точечной приклейки обычного материала мето-
дом предварительного точечного нанесения
мастики на защищаемую поверхность, 7 -- про-
пилы, выемки, канавки на поверхности защища-
емого материала (для гарантированного образо-
вания продухов 12), 8 -- сетка, рейки, планки
(рёбра жёсткости для образования каналов про-
духов 12), 9 -- усиленный рулонный гидроизо-
ляционный материал, 10 -- тисненный гидро-
изоляционный материал, сам образующий
продухи (например, фундалин -- жёсткий чёр-
ный полиэтилен низкого давления толщиной
0,6 мм с высотой выпуклостей 0,8 мм), 11 --
утеплитель (например, листовой с выемками 12), 12 -- каналы продухи для вентили-
рования (высушивания) защищаемого материала внешним атмосферным воздухом.
1
2
а)
б)
в)
г)
д)
10
11
12
12
12
12
3
6
6
4
4
56
7
89

робарьер для влаги и паров воды, распространяющихся из подполья
наружу. В результате материал фундамента всё равно увлажняется, био-
разрушается, а зимой растрескивается (крошится) под действием расши-
ряющегося льда. Поэтому тыльную (примыкающую к фундаменту или
к любому другому защищаемому элементу конструкции, например, к де-
ревянной обрешётке крыши) сторону гидроматериала необходимо изго-
тавливать в вентилируемом (продуваемом) исполнении (рис. 21). В част-
ности, укладывая на верхнюю поверхность цоколя слой рубероида для
предотвращения увлажнения нижнего венца деревянной бани, необходи-
мо предусмотреть продухи между рубероидом и нижним венцом, чтобы
увлажняемые (может быть и случайно) нижние венцы могли быстро про-
сушиться и не загнивали бы. Этого можно добиться многими способами,
в том числе доступными дачнику. Опытные плотники подкладывают на
рубероид под нижние венцы бани (особенно с протекающими полами)
обрезки полдюймовых досок, а щели под венцом при необходимости за-
полняют воздухопроницаемой паклей. Продухи (например, в виде кана-
вок прорезей) желательно делать между протекающим дощатым полом
и рубероидом на половых лагах (балках). Иными словами, речь идёт
о комбинации гидроизолирующего материала с воздухопроницаемым,
а также с теплоизолирующим для предотвращения замерзания влаги
в защищаемой конструкции (Справочник «Теплый дом». М.: Стройин-
форм, 2000; Справочник «Бани, сауны, бассейны». М.: Стройинформ,
2001).
В связи с этим отметим, что гидроизолирующими материалами могут
быть не только сплошные (монолитные) материалы, но и пустотосодер-
жащие (рис. 22). Если пустоты внутри материала не соединяются друг
с другом, то и весь материал в целом не может пропускать через себя ни
воду, ни воздух, ни пары воды, не может впитывать и накапливать внут-
ри себя воду. Если же пустоты соединяются друг с другом, то материал
приобретает свойства газопарогидропроницаемости по сквозным кана-
лам. Но если поверхность каналов не смачивается водой, а сами каналы
узкие (имеют малые поперечные сечения), то компактная вода может
войти в эти каналы только под действием очень высоких давлений. Такой
несмачиваемый пористый материал, являющийся гидроизолирующим,
но паропроницаемым, называется ветробрызгозащитным (ветродождеза-
щитным). Плёнки такого материала обычно называемые за рубежом гид-
роизоляционными диффузионными мембранами (Ютафол, Свитапфол,
Тайвек, Изоспан и др.), используются в качестве подкровельного матери-
ала для защиты теплоизоляции (крыш, стен, перекрытий чердака и верх-
него этажа) от продува и увлажнений как за счёт протечек и задува брызг,
так и от паров воды, проникающих изнутри помещения. Например, дач-
78
Дачные бани и печи

ник, застелив дощатый потолок бани алюминиевой фольгой и насыпав
сверху по фольге слой стружки (с глиной или без глины), хотел бы пре-
дохранить слой стружки от возможных случайных (аварийных) проте-
чек кровли. Поэтому дачник накрывает слой стружки рубероидом или
полиэтиленовой плёнкой. Но дело в том, что рубероид и полиэтиленовая
плёнка могут местами порваться и пропустить вниз воду (в том числе че-
рез нахлёсты), а алюминиевая фольга при разрывах может пропустить
в стружки пар. При этом аварийно увлажнившаяся стружка под руберои-
дом или полиэтиленовой плёнкой не высохнет практически никогда.
Дачник будет вынужден регулярно контролировать сухость стружки,
а скорее всего он проявит традиционную халатность и останется в неве-
дении. Это приведёт к сгниванию стружки и потере теплозащитных
3. Изолирующий модуль
79
Рис. 22. Пустотосодержащие материалы: а -- трещинковатые (горные породы, кир-
пич обожжённый и т. п.), показан ход движения воздуха и диффузии водяного пара по
трещинам (капиллярам, порам, каналам и т. п.); б -- гранулированные, состоящие из
частиц (в том числе пористых), в виде свободных засыпок, трамбованых (штампо-
ванных, прессованых), склеенных, спечёных изделий, в том числе и с деформацией
формы частиц (древесно стружечные материалы, перлитобетон, пенополистирол
ПСБ из гранул и т. п.); в -- пены с закрытыми (с несообщающимися, разделёнными)
пузырьками порами (пеностекло, экструзионный пенополистирол и т. п.); г -- пены
с открытыми (соединёнными между собой, сообщающимися) пузырьками порами
(губки типа поролона и т. п.); д -- волокнистые -- древесина, древесно волокнистые
плиты, бумага, вата хлопчатобумажная, ваты минеральные (стекловата, шлаковата,
базальтовая вата), мох, пакля, мех, шерсть и т. п.); е -- пустотелые блоки (стеклоблоки,
оконные стеклопакеты, кирпич многощелевой и т. п.); ж -- смачиваемые материалы,
на поверхности которых вода растекается и стремится проникнуть в поры («залезает
в любую щель»); з -- несмачиваемые материалы, на поверхности которых вода собира-
ется в капли («отталкиваясь» от поверхности) и не может проникнуть в поры (кроме
как под своим весом или внешним давлением).
а)
б)
з)
в)
г)
д)
е)
ж)

свойств. А вот если бы дачник накрыл стружку паропроницаемой
плёнкой, то стружка после аварийного увлажнения рано или поздно вы-
сохла бы сама собой. Такая трёхслойная система, состоящая из утеплите-
ля с пароизоляцией с одной стороны (внутренней) и с паропроницаемой
ветродождеизоляцией с другой (внешней) называется «Сандвичем»
и широко используется в современном строительстве (см. раздел 3.12).
Простейшим и наиболее распространённым ветродождезащитным,
(но немного паропроницаемым) материалом до сих пор остаётся перга-
мин -- строительный картон, слегка пропитанный раствором битума так,
чтобы сплошной слой битума на поверхности картона не создавался,
ивкартоне сохранились бы сквозные паропроницаемые каналы (точно
такие, как в промасленной бумаге). Метод водоотталкивающей пропитки
паропроницаемых материалов в настоящее время применяется очень
широко, в том числе и с применением лакокрасочных материалов.
3.7. Лакокрасочные покрытия и пропитки
Всевозможные пропитки и окраски каменных и деревянных изделий
являются, как правило, многофункциональными. Так, пропитки шпал
каменноугольными и сланцевыми маслами, фенольными продуктами
сухой перегонки древесины (креозотом) обеспечивают и антисептирова-
ние, и водонепроницаемость. Обработка древесины многими соля-
ми кристаллогидратами обеспечивает антисептирование, огнезащиту,
а порой и декоративную отделку (морение). Ну и во всяком случае лю-
бой дачник предполагает, что окраска древесины лакокрасочным
составом должна придать изделиям водопарозащитные свойства и кра-
сивый внешний вид одновременно.
Между тем, уже десятки лет широко известно мнение специалистов
о том, что защитные свойства краски любого типа (масляной, алкидной,
меламиновой, нитроцеллюлозной и др.) невелики, а основную роль
в предотвращении ржавления стали и гниения древесины играют препа-
раты для подготовки поверхности под окраску (грунтовки, праймеры,
пропитки). Однако при этом никто не сомневается в том, что слой крас-
ки все же является гидропарогазобарьером. Речь идёт о том, что этот ги-
дропарогазобарьер является недостаточным для подавления коррозии
и гниения, но, конечно же, вполне достаточен для предотвращения чрез-
мерного увлажнения деревянных изделий.
Так, например, скорость диффузии воды через плёнку толщиной
0,1 мм, изготовленную из глифталевого (алкидного) лака, составляет
0,828 г/см2 год, из фенолфермальдегидного лака -- 0,718 г/см2 год,
из масляной краски на натуральной льняной олифе -- 1,125 г/см2 год.
80
Дачные бани и печи

Скорость же связывания воды при коррозии (ржавлении) неокрашен-
ной стали при температурах (10--20)°С равна 0,008--0,023 г/см2 год, а
бактериальное гниение древесины требует кислорода 0,01 г/см2 год.
В банях наибольший интерес представляет водозащита лицевых по-
верхностей древесины на полах и стенах мытного отделения. Само собой
разумеется, защита от увлажнения защищает древесину в первую оче-
редь от гниения даже в том случае, если пропитывающий состав вовсе не
содержит антисептических добавок.
3.7.1. Принцип защитной пропитки
Если поверхность древесины покрыть сплошной толстой полимер-
ной лакокрасочной плёнкой, то любой дефект плёнки (трещина, кавер-
на, непрокрас и др.) даст возможность влаге проникнуть вглубь древеси-
ны. Но выйти из древесины эта влага сможет только в виде паров лишь
через тыльные неокрашенные поверхности древесины, а через лицевую
сторону выйти в виде паров она сможет лишь с большим трудом, ввиду
малых размеров дефектов в паронепроницаемой лакокрасочной плёнке.
Поэтому более удачным вариантом было бы создать вместо гидропаро-
газонепроницаемой плёнки на поверхности материала водоотталкиваю-
щую плёнку на поверхности устьев пор древесины так, чтобы компакт-
ная вода не могла бы войти в несмачиваемые поры, но водяные пары
могли бы беспрепятственно покидать материал. Ёще лучше было бы
провести водоотталкивающую обработку всех пор без исключения (да-
же самых мелких) насквозь на всю глубину древесины так, чтобы древе-
сина потеряла бы не только способность впитывать воду, но и способ-
ность гигроскопически впитывать пары воды из воздуха. Иными
словами, лакокрасочный состав должен обладать высокой проникаю-
щей способностью.
Такое техническое требование характерно для пропитывающих соста-
вов, но не для лакокрасочных материалов. Действительно, чрезмерное
впитывание краски и олифы всегда считалось отрицательным фактором,
поскольку повышало расход лакокрасочного материала и стоимость
окраски. Лет пятьдесят сто назад в индивидуальном строительстве мас-
тера учили прогрунтовывать древесину и штукатурку олифой (причём
желательно с небольшим количеством пигмента) «по чуть чуть», лишь
бы «приклеить» всю пыль на поверхности и «забить» устья пор материа-
ла, чтобы потом краска не впитывалась вглубь «попусту». Это было не
удивительно ввиду дефицитности масляных красок и даже олифы. По-
том мастера стали предпочитать грунтовку горячей олифой, обладающей
пониженной вязкостью и способной глубже проникнуть внутрь пористо-
3. Изолирующий модуль
81

го материала (хотя бы на десятую долю миллиметра). Сейчас же мастер,
грунтуя «для себя», пожиже разбавит олифу уайтспиритом (или
керосином, в том числе авиационным керосином -- реактивным топли-
вом, соляровым маслом дизельным топливом или другими летучими
растворителями), «как следует» в несколько заходов обработает этим
раствором предварительно просушенную камерным способом древесину
и даст ей пропитаться, на сутки укрыв древесину полиэтиленовой плён-
кой. Целью такой пропитывающей обработки является растекание рас-
твора олифы тонким слоем по стенкам пор для придания им свойств ги-
дрофобности после испарения растворителя.
Ясно, что подобная «пропитка» не имеет ничего общего с истинной
пропиткой (намачиванием) древесины с заполнением всех пор жидкос-
тью, как это имеет место, например, при автоклавной пропитке шпал кре-
озотом под давлением. Действительно, если заполнить все каналы рас-
твором олифы в уайтспирите, то при последующей сушке уайтспирит
будет испаряться лишь на внешних поверхностях материала. Это приве-
дёт к появлению потока раствора олифы по каналам изнутри наружу
(как это имеет место при транспирации воды растениями или при «выса-
ливании» мокрой кирпичной кладки). При этом олифа, выходя наружу,
будет накапливаться на поверхности материала, окисляться («сохнуть»,
то есть полимеризоваться), давая на поверхности сплошной внешний
слой, непроницаемый для уайтспирита и его паров. Это неминуемо при-
ведёт к тому, что образовавшийся на поверхности материала лаковый
слой будет отторгаться (трескаться) под действием оставшегося внутри
материала уайтспирита, а полимеризация олифы в глубине пор будет за-
труднена отсутствием кислорода, который может войти в поры материа-
ла лишь по трещинам внешнего лакового слоя.
Если же нанести раствор олифы в уайтспирите в ограниченном коли-
честве только на поверхность материала, то раствор, постепенно прони-
кая внутрь, будет растекаться по стенкам пор тонким слоем. Сами поры
останутся открытыми, по ним беспрепятственно могут диффузионно
входить молекулы кислорода и выходить пары уайтспирита. Просочив-
шаяся внутрь пор совместно с уайтспиритом олифа выйти на поверх-
ность материала не сможет. В результате олифа будет нанесена тонким
слоем по внутренним поверхностями и впоследствии окислится с обра-
зованием гидрофобной плёнки на стенках каналов. Такие растекающие-
ся по стенкам каналов составы не очень технологичны, поскольку требу-
ют увеличенного времени сушки и большого количества растворителя
(раздел 3.7.2). Поэтому более перспективными для этих целей представ-
ляются составы на основе хорошо растекающихся и малотоксичных
водных эмульсий полимеров, в первую очередь акрилатных (3.7.3).
82
Дачные бани и печи

.3.7.2. Лаковые пропитывающие составы
Характерной чертой современного индивидуального строительства
деревянных и каменных домов является всё более широкое вытеснение
обычных лакокрасочных материалов лаковыми водоотталкивающими
пропитывающими составами вышеописанного типа. Под лаками будем
расширенно понимать растворы смол (а также битумов и олиф) в лету-
чем растворителе, причём эти лаки базируются на тех же химкомпонен-
тах, что и обычные лакокрасочные материалы. Тем не менее, такие про-
питывающие лаковые составы не могут испытываться существующими
стандартными методами лакокрасочной промышленности хотя бы пото-
му, что при пропитке самого лакокрасочного слоя (плёнки, покрытия) на
поверхности защищаемого изделия просто не образуется. Вместо относи-
тельного толстого 0,1--1 мм высохшего лакокрасочного слоя на поверх-
ности изделия (который собственно и испытывается методами существу-
ющих ГОСТов на прочность, изгиб, стойкость, долговечность и т. п.) при
пропитке образуется недоступный испытаниям тонкий лаковый слой на
поверхности пор внутри материала. Поэтому лаковые пропитывающие
составы пока тестируются по ГОСТ 30495 97 «Средства защитные для
древесины. Технические условия» точно так же, например, как пропитка
раствором купороса, при этом обязательная сертификация не предусмо-
трена. Нет и общепринятого названия пропиток: разные производители
именуют их как защитно декоративные составы, покрытия с высокой
проникающей способностью, лаковые, латексные и акриловые пропитки,
антисептики на синтетических смолах, тонирующие препараты, дерево-
защитные текстурные средства и т. п. Все фирмы гарантируют абсолют-
ную непроницаемость обработанной древесины для воды, но заявляют
и регулируемость влажности древесины внутри в соответствии с кривой
гигроскопичности, то есть гарантируют паропроницаемость пропитки.
Все эти средства часто содержат так называемые биоцидные («убиваю-
щие живое») или фунгицидные («убивающие грибы») или антисептиче-
ские («противогнилостные») добавки (что по сути дела одно и то же), со-
став которых, как правило к сожалению не приводится. Именно из за
наличия антисептиков дачник должен быть очень осторожен при исполь-
зовании покупных пропитывающих защитно декоративных составов
внутри бань. По европейским стандартам на продуктах, содержащих ан-
тисептики, обязательно должна присутствовать надпись «Для наружных
работ». Так, общеизвестный финский «Пинотекс», появившийся в СССР
в 80 е годы в розничной продаже как пропитка древесины в банях (!),
у себя на родине запрещен для применения в жилых помещениях, несмо-
тря на то, что в производстве «Пинотекса» были исключены ароматиче-
3. Изолирующий модуль
83

ские растворители, обуславливающие пахучесть рецептур и их вредность
для органов дыхания в момент окраски и сушки. Напомним в связи
с этим, что так называемый уайтспирит (именуемый по официальной
классификации нефтяным растворителем для лакокрасочной промыш-
ленности Нефрас С4 155/200 или бензин растворителем по ГОСТ
3134 78) содержит 16% ароматических углеводородов. Вместо уайтспи-
рита за рубежом всё шире используется так называемый слабопахнущий
«уайтспирит», содержащий всего 0,5% ароматических углеводородов, хо-
тя уайтспирит как раз и был разработан как керосин с высоким содержа-
нием ароматики (недопустимой в рецептурах осветительного керосина,
реактивных и дизельных топлив по причине замерзания ароматических
веществ в составе керосинов уже при температурах минус 10°С). Арома-
тика (бензол, толуол, ксилол и т. п.) очень хорошо растворяет многие смо-
лы.В России же антисептики и уайтспирит пока ещё разрешены в сред-
ствах для внутренней отделки (Акватекс, Сотекс, Поли р текс, Пигмо-
текс, Биотомекс и др.). Поэтому если вы вынуждены применить покуп-
ные антисептические лаковые пропитки в банях (например, при наличии
протекающих полов), то желательно поверх пропитки нанести обычное
лаковое или лакокрасочное сплошное покрытие, защищающее человека
от контакта с антисептиком.
Конечно же, гидроизоляционные (в смысле защиты от дождя
и брызг), то есть брызгозащитные лакокрасочные покрытия (обычные
поверхностные или внутрипористые) вовсе не обязаны содержать анти-
септических добавок. Антисептическая обработка может быть проведена
(при необходимости) индивидуально до водоотталкивающей лакокра-
сочной обработки. Такая методика защиты называется системной (когда
сначала наносится антисептический и, может быть, огнезащитный соста-
вы, и только потом наносится влагозащитный состав), в отличие от ком-
плексной методики (когда антисептическая, огнезащитная, влагозащит-
ная и декоративная обработка ведётся одним смесевым составом).
В дачных условиях при постройке любительских бань антисептиче-
ская обработка должна вестись только системным методом с применени-
ем не очень опасных для здоровья человека растворов солей металлов.
Биоцидные же органические и элементоорганические (на основе меди,
олова, ртути, фосфора, мышьяка) соединения, столь широко присутству-
ющие в покупных антисептических пропитывающих препаратах для
наружных работ, в банях должны быть исключены.
Влагозащитная пропитка ведётся составами, дающими не просто водо-
непроницаемые покрытия, а именно водоотталкивающие поверхности,
несмачиваемые водой. Влагозащитные составы подразделяются на два
84
Дачные бани и печи

класса: лаковые на основе связующего органических растворителей и на
водоэмульсионные (см. следующий раздел). Лаковые пропитки пред-
ставляют собой истинные растворы олифы или синтетических смол.
Если связующее смешать с мелкодисперсными порошками (наполни-
телями -- мелом, тальком и др.; пигментами, придающими цвет), получа-
ем краску. Конечно же, в состав краски (так же как и в другие составы)
входят многие добавки (для лучшего смачивания, растекаемости и т. п.),
но они имеют второстепенное значение. Масляные краски используют
в качестве связующего олифу. Масляные краски маркируются индексом
МА с цифрами: первая указывает условия эксплуатации (1 -- для наруж-
ных работ, 2 -- для внутренних работ), вторая цифра указывает на тип
олифы (например, 1 -- натуральная, 5 -- комбинированная). Так, краска
МА 15 является масляной краской на комбинированной олифе для на-
ружных работ. Если в краску ввести небольшое количество мелкого пес-
ка (чтобы снизить истираемость покрытия), то получаем краску для по-
лов. Если в краске снизить количество наполнителя и пигмента, причём
наполнитель и пигмент взять в очень мелком состоянии, то такую краску
называю эмалью, поскольку она обладает повышенным блеском. Часто
в эмали добавляют компоненты для твёрдости покрытия (канифоль,
глифталевые и пентафталевые смолы). Если в олифу порошки не вво-
дить, а добавить раствор канифоли в уайтспирите (бензине, керосине),
то получим масляный лак, дающий прозрачное покрытие (канифоль вво-
дится для твёрдости покрытия, поскольку слой высохшей олифы очень
мягкий и не выдерживает абразивный износ). Если же олифу сделать
легковпитывающейся (в древесину, штукатурку, кирпич и т. п.), то она
становится пропитывающим составом. Этого можно добиться сниже-
нием вязкости (растворяя, например, в уайтспирите или нагревая), по-
вышением смачиваемости (добавляя многочисленные поверхност-
но активные растекатели -- модификаторы типа лецитина, оксифоса,
полиорганоэтоксисиланов, маслорастворимых спиртов и т. п.) или сни-
жением скорости высыхания. Так что если у дачника залежалась банка
масляной краски с безнадёжно осевшим на дно пигментом, то её можно
с успехом использовать для изготовления пропитывающего состава.
Для этого надо жидкую составляющую краски слить в другую посуду
и разбавить уайтспиритом или иным подходящим растворителем.
Из многочисленных синтетических смол наибольший интерес пред-
ставляют глифталевые и пентафталевые смолы. Они хорошо раствори-
мы в уайтспирите и дают из растворов очень твёрдые, но крайне хрупкие
покрытия (эмали). Поэтому в растворы этих смол добавляют высыхаю-
щие масла (олифы) и другие смолы для повышения эластичности и из-
носостойкости покрытий. Полученные растворы называются алкидными
3. Изолирующий модуль
85

лаками. Так, алкидный лак ГФ95 по ГОСТ 8018 70 представляет собой
алкидный раствор в органических растворителях глифталевой смолы,
модифицированной высыхающим или смесью высыхающего с полувы-
сыхающим растительным маслом, и канифолью с добавкой мелами-
но формальдегидной смолы. Напомним, что меламиновые смолы явля-
ются основой известной советской автомобильной «синтетики»,
пришедшей на замену в 70 х годах нитроэмалевым автокраскам. За рубе-
жом уже давно перешли от меламиновых автокрасок к более совершен-
ным акриловым покрытиям. В современных алкидных лаках для особо
ответственных работ начинают широко использоваться добавки акрило-
вых (для блеска и адгезии), уретановых (для устойчивости к износу),
стироловых (для твёрдости) смол. Если в алкидный лак ввести пигмен-
ты и наполнители, то получают алкидные краски пентафталевые ПФ
и глифталевые ГФ. Если же алкидный лак ещё сильней разбавить уайт-
спиритом и добавить растекающие и антисептические присадки, то полу-
чают алкидные защитно декоративные пропитки (Пинотекс, Бетек, Вуд-
текс, Сотекс, Кофадекс и др.).
3.7.3. Водоэмульсионные пропитывающие составы
Для бань наиболее перспективны водоэмульсионные водоотталкива-
ющие пропитки, поскольку изготавливаются из водных эмульсий поли-
меров, вследствие чего экологичны и пожаробезопасны. При испарении
воды частички полимера соприкасаются между собой, сливаются и при
укрупнении размеров дают сплошную полимерную плёнку. Паропрони-
цаемость покрытий из полимеров достигается лишь на пористых матери-
алах при проникновении сильно разбавленных эмульсий внутрь каналов
и растекании по стенкам каналов. Практический интерес представляют
прежде всего эмульсии поливинилацетата (ПВА), бутадиенстирольного
каучука и полиакриловой смолы, разбавляя которые водой (с добавкой
стабилизирующих веществ) и вводя смачивающие и антисептические
присадки, получают поливинилацетатные, латексные и акрилатные про-
питывающие составы соответственно. Поэтому, закупив в химической
фирме мелким оптом (от 30 кг) по весьма умеренной цене любую из ука-
занных эмульсий (в виде полуфабриката), дачник может использовать её
непосредственно для пропитки или доработать её, вводя дополнительно
воду и, например, добавки спирта или любого водорастворимого поверх-
ностно активного вещества (ПАВ): шампуня, геля для душа или мытья
посуды и т. п.
В иностранной рекламе все эмульсии полимеров часто называют ла-
тексами. В официальной химии латексами когда то были названы и про-
86
Дачные бани и печи

должают называться лишь эмульсии натурального каучука. В России же
латексами в строительной промышленности называют эмульсии бута-
диен -- стирольного каучука. Считается, что латексные (бутадиен сти-
рольные) рецептуры выше по качеству, чем рецептуры на основе ПВА,
а акриловые рецептуры («фасадные») качественней латексных рецеп-
тур. Это касается не только пропитывающих составов, но и красок,
шпатлёвок, герметиков, эмульсионных клеев. Однако бывает так, что
высококачественная эмульсия лишь заявляется в рекламе на тот или
иной состав, а реально из за дороговизны вводится в столь незначитель-
ном количестве в эмульсию дешёвого полимера, что едва сказывается на
качестве рецептуры. Кроме того, не следует забывать, что бутадиен сти-
рольные каучуки намного мягче акриловых смол (хотя имеют меньшую
адгезию к глянцевым поверхностям), так что ни один специалист не
сможет оценить качество рецептуры лишь по сведениям на её упаковке.
Что касается пропиток для бань, то их следует выбирать только из акри-
ловых предложений.
Напомним, что эмульсии полимеров используются и при производстве
водоэмульсионных (вододисперсионных) красок, маркируемых индексом
BД. Самые первые водоразбавляемые (клеевые) краски изготавливались из
казеина, а затем из карбоксиметилцеллюлозы КМЦ, хорошо известной в
быту как основа обойного клея. Как и обойный клей, такие краски смыва-
лись водой. При постепенном добавлении в такие краски эмульсии поливи-
нилацетата получаются сначала влагоустойчивые, а затем и водоустойчи-
вые краски. Наиболее качественные краски получаются при введении
пигментов и наполнителей непосредственно в эмульсию ПВА. Однако та-
кие краски дороги и используются лишь в ответственных работах. Поэтому
в целях экономии эмульсии ПВА сильно разбавляют, а для того, чтобы со-
став оставался густым (седиментационноустойчивым) и «держал» пигмент
(не давая ему осесть на дно), в него вводят КМЦ или более современную
высокомолекулярную водоразбухаемую метилцеллюлозу, которая являет-
ся основой современных обойных клеев, например, марки «Келид» (Фран-
ция). Аналогично изготавливается клей ПВА из эмульсии ПВА с добавле-
нием КМЦ или метилцеллюлозы (для удешевления), так что клей ПВА
у ряда производителей содержит водоустойчивый ПВА лишь в весьма ог-
раниченных количествах. Для наружных работ вместо ПВА используют
акриловую эмульсию.
При нанесении краски на пористые материалы, вода с частицами эмуль-
сии устремляется в поры, а на поверхности остаются лишь пигменты и цел-
люлоза. Это приводит к низкой механической прочности красочного слоя.
Поэтому перед покраской водоэмульсионными красками рекомендуется
предварительно пропитывать пористую поверхность водоотталкивающими
3. Изолирующий модуль
87

составами (например, теми же эмульсиями полимеров) для того, чтобы
«приклеить» пыль к поверхности и чтобы при последующей окраске эмуль-
сия из краски не уходила вглубь пор и прочно скрепляла пигмент с окраши-
ваемой поверхностью. В связи с этим защитные водоотталкивающие соста-
вы называются иногда грунтовками.
В заключение отметим, что оценить качество краски или пропитыва-
ющего состава очень легко. Достаточно нанести состав тонким слоем
(0,1--5 мм) на полиэтиленовую плёнку, после сушки отделить образовав-
шееся полимерное плёночное покрытие и оценить пальцами его механи-
ческие свойства (прочность и гибкость). Затем нанести пропитывающий
состав на дощечку, на кирпич или на плотную кипу газетной бумаги (на-
пример, на толщу журнала рекламы строительной продукции, предвари-
тельно вырвав мелованные страницы и обложки) и после впитывания
оценить глубину проникновения состава вглубь материала и сопоставить
её с результатами испытаний других препаратов, в том числе разбавлен-
ных маловязким растворителем.
3.8. Теплоизолирующие материалы
Ветроизоляция бани, не выпуская наружу горячий воздух, тем не менее
не может предотвратить охлаждения помещения, поскольку стены облада-
ют способностью отводить тепло за счёт так называемого кондуктивного
теплопереноса. В отличие от конвективного теплопереноса, обусловленно-
го переносом масс теплого воздуха, кондуктивный теплоперенос осуще-
ствляется за счёт встречных перемещений электронов (в металлах), ато-
мов и молекул (в диэлектриках) в среде неподвижного материала (камня,
древесины, пластмассы и т. п.). При этом в теплых зонах неподвижного ма-
териала молекулы более энергичны (имеют более высокие скорости пере-
мещений или колебаний) и передают в процессах соударений свою повы-
шенную энергию менее энергичным молекулам холодных зон.
Способность к кондуктивному теплопереносу называется теплопро-
водностью. Плотность теплового потока Q (Вт/м2), проходящего через
слой материала толщиной δ(м) при разности температур на его поверхно-
стях ΔТ (град), равна Q=λΔT/δ, где λ (Вт/м град) -- коэффициент тепло-
проводности материала (см. табл. 4). Величина δ/λ, обратная коэффици-
енту теплопроводности, называется приведённым сопротивлением
теплопередаче ограждающей конструкции (термическим сопротивлени-
ем) и относится не к материалу, а слою материала толщиной δ.
В последние годы отечественные требования к теплоизоляции зда-
ний существенно ужесточились и приблизились к европейскому уров-
ню. Так, в соответствии со СНиП 23 02 2003 «Тепловая защита зданий»
88
Дачные бани и печи

нормируемые значения сопротивления теплопередаче стен жилых зда-
ний составляют 2,1 м2 град/Вт для южных районов страны (2 000 граду-
сосуток отопительного сезона) и 5,6 м2 град/Вт для северных районов
(12 000 градусосуток отопительного сезона). Это означает, что совре-
менные кирпичные здания на юге страны должны иметь толщину стен
1,5 м, а деревянные -- 0,3 м. На севере страны кирпичные стены должны
иметь толщину 3,9 м, а деревянные -- 0,8 м. Это очень высокие цифры,
они никогда не достигались в нашей стране, поскольку при использова-
нии традиционных строительных материалов они не могли быть обеспе-
чены, по крайней мере в массовом строительстве.
Современное жилищное строительство базируется на использовании
специальных строительных материалов, обладающих низким коэффици-
ентом теплопроводности (менее 0,1 Вт/м град) и называющихся эффек-
тивными утеплителями. Принцип утепления основан на том факте, что
наименьшим коэффициентом теплопроводности 0,024 Вт/м град облада-
ет неподвижный воздух, поскольку в нём содержится намного меньше
молекул, чем в тяжелых твердых строительных материалах. Так, про-
слойка неподвижного воздуха толщиной 10 см эквивалентна слою моно-
литного мрамора толщиной 12 м (или кирпичной кладке толщиной 2,9 м,
или древесине толщиной 0,6 м). Поэтому если в стене сделать слой непо-
движного воздуха, то проблема теплоизоляции здания была бы решена.
Создание пустот в стенах и оконных блоках (щелевой кирпич, стекло-
пакеты и т. п.) издавна широко использовались в строительстве (рис. 22 е).
Однако, если пустоты имеют большой размер, то вязкостные силы в них
малы, и воздух в них конвективно движется практически без сопротивле-
ния, быстро передавая тепло от теплых стенок к холодным. Если же пусто-
ты мелкие, то воздух в них практически неподвижен (см. рис. 15). Этот
факт и используется в утеплителях строительных материалах, состоящих
внутри сплошь из мелких пор, разграниченных между собой очень тонки-
ми стенками. Утеплители содержат множество узких каналов или пустот
(открытых или закрытых, замкнутых), образованных волокнами (ворсин-
ками), мелкими частицами, пластинками, пузырьками, которые благодаря
высокому газодинамическому сопротивлению препятствуют перемещени-
ям воздуха. Так, современные виды минеральной ваты (из стекла, шлака
или легкоплавкого каменного минерала базальта), полученные методом
выдавливания расплава через фильетры, имеют коэффициенты теплопро-
водности на уровне (0,45--0,60) Вт/м град, а полученные методом раздува
струи расплава -- (0,30--0,45) Вт/м град. Чем тоньше волокна, тем больше
их число (поштучное) содержит утеплитель (при одной и той же плотно-
сти утеплителя), тем меньше движение воздуха в утеплителе. Однако сни-
зить теплопроводность минеральной ваты до уровня теплопроводности
3. Изолирующий модуль
89

гипотетически неподвижного воздуха 0,024 Вт/м град невозможно, по-
скольку волокна из стекла или камня, имеющие высокую теплопровод-
ность (0,8--2,2) Вт/м град, неминуемо играют роль «мостиков» передачи
тепла. Аналогичная картина имеет место и в случае древесины, пенобето-
на, керамзита и других «теплых» пористых строительных материалов, ко-
торые тем «теплее», чем легче (чем больше имеют мелких пустот). Так, на-
пример, древесинное вещество (материал клеточных стенок) имеет
плотность 1530 кг/м3 (вне зависимости от породы дерева) и теплопровод-
ность на уровне 3 Вт/м град. Однако ввиду пористости древесины тепло-
проводность поперёк волокон для сосны составляет 0,15 Вт/м град при
плотности 400 кг/м3, а бальсы (самого лёгкого дерева) -- 0,07 Вт/м град
при плотности 150 кг/м3.
Неподвижные слои воздуха создаются также и мехом млекопитаю-
щих, оперением птиц, одеждой людей, которые также являются теплоизо-
лирующими материалами. Теплоизолирующих материалов выпускается
сейчас очень много, причём как из натуральных, так и синтетических ве-
ществ, из высококачественных продуктов и из отходов производства. Их
анализ в этой книге невозможен (см. Справочник «Теплый дом», М.:
Стройинформ, 2001, с. 330--391). Для удобства проектировщиков класси-
фикация теплоизолирующих материалов стандартизирована по ГОСТ
16381 77 «Материалы и изделия строительные теплоизолирующие. Клас-
сификация и общие технические требования»:
I. По форме и внешнему 1. Штучные (плиты, блоки)
виду
2. Рулонные и шнуровые (маты, шнуры, жгуты)
3. Рыхлые и сыпучие (вата, перлит, песок и др.)
II. По структуре
1. Волокнистые (вата)
2. Зернистые (засыпка скрепленная)
3. Ячеистые (пена)
III. По виду исходного 1. Неорганические
сырья
2. Органические
IV. По средней плотности 1. Особо низкой плотности (ОНП) марки
15,25, 35, 50, 75 (г/м3)
2. Низкой плотности (НП) марки 100, 125, 150, 175
3. Средней плотности (СП) марки 200, 225, 250, 300,
350
4. Плотные (ПЛ) марки 400, 450, 500, 600
V. По жёсткости
1. Мягкие (М) -- сжимаемость не менее 30%
при удельной нагрузке 0,002 МПа
2. Полужёсткие (П) -- сжимаемость (6--30)%
при удельной нагрузке 0,002 МПа
90
Дачные бани и печи

3. Жёсткие (Ж) -- сжимаемость до 6%
при удельной нагрузке 0,002 МПа
4. Повышенной жёсткости (ПЖ) -- сжимаемость
до 10% при удельной нагрузке 0,04 МПа
5. Твёрдые (Т) -- сжимаемость до 10% при удельной
нагрузке 0,1 МПа
VI. По теплопроводности 1. Класс А -- низкая теплопроводность
менее 0,06 Вт/м град
2. Класс Б -- средняя теплопроводность
(0,06--0,115) Вт/м град
3. Класс В -- повышенная теплопроводность
(0,115--0.175) Вт/м град
VII. По возгоранию
1. Несгораемые
2. Трудносгораемые
3. Сгораемые
4. Трудновоспламеняющиеся
(материалы из пластмасс)
Для дачников же зачастую оказываются более важными стоимостные
параметры, возможность приобретения материала на месте (из за слож-
ности транспортировки утеплителей собственным транспортом) и, кро-
ме того, термоустойчивость утеплителя и удобство его монтажа. Поэтому
во многих случаях дачники изготавливают утеплитель на месте своими
силами путем использования имеющегося гранулированного материала
(макулатуры, торфа, щепы, стружки, опилок, керамзита, перлита, пено-
полистирола и др.) со стяжкой или со связующим (глиной, песчано це-
ментными смесями, гипсом, клеями и др.). Так, например, арболит (дроб-
леная древесина на цементном связующем) весьма лёгок 800 кг/м3,
низкотеплопроводен 0,17--0,20 Вт/м град и достаточно прочен, чтобы из
него изготавливать даже плиты и блоки. При этом зачастую удобней бы-
вает изготавливать материал с не очень высокими теплоизоляционными
свойствами, но зато прочный, влагоустойчивый, способный закладывать-
ся в любые пустоты (например, литьём) и плотно без щелей прилегать
к элементам утепляемой конструкции.
3.9. Эффективные утеплители
Из современных теплоизоляционных материалов промышленного
производства наибольший интерес для дачного банного строительства
представляют лишь три группы эффективных утеплителей (с коэффици-
ентом теплопроводности в сухом состоянии менее 0,1 Вт/м град и плотно-
стью ниже 100 кг/м3):
3. Изолирующий модуль
91

-- плиты и маты из минеральной ваты,
-- плиты из вспененных полимеров (пенопластов), в первую очередь,
из пенополистирола,
-- толстые плёнки из вспененного полиэтилена.
3.9.1. Минеральные ваты
Минеральные ваты (неорганические) подразделяются на стеклова-
ты, шлаковаты и базальтовые (каменные) ваты. Все указанные ваты про-
изводятся методом расплавления исходного сырья (печью в горячем
тигле или индукционными токами в холодном тигле) с последующим
получением волокон пропусканием расплава либо через тонкие филь-
еры (толстые волокна), либо через вращающуюся или центробежную
фильеру (волокна средней толщины), либо через «дутьё» -- струю сжа-
того воздуха (тонкие волокна 10--20 мкм). Наиболее современным спо-
собом считается раздув струи расплава из центробежной фильеры (ком-
бинированный метод ЦФД), дающий супертонкие волокна (1--10) мкм
базальта и стекла соответственно. Полученные волокна покрываются
смолой (при необходимости) и режутся на короткие кусочки -- штапель
(тоже при необходимости). Затем волокна укладываются слоем, снова
смачиваются связующим веществом, например, в виде аэрозоля (при не-
обходимости), подпресовываются (например, между движущимися кон-
вейерными лентами), термообрабатываются (что придаёт, в частности,
стекловолокну приятный теплый желтый цвет за счёт полимеризации
связующего вещества), нарезаются на маты (длинные полотнища дли-
ной до 18 м, шириной обычно 0,9--1,2 м) или плиты разного размера
и отгружаются заказчику в рулонах, пачках или кипах на поддонах, за-
частую в сжатом виде. Изготовленные таким образом маты и плиты име-
ют незначительную механическую прочность, очень мягкие, гибкие,
не обладают упругостью, вследствие чего предназначены для набивки
внутренних пустот и выстилания горизонтальных плоских поверхно-
стей, но при больших толщинах (более 100 мм) могут быть закреплены
на стенах (на кронштейнах -- консольных стержнях или прижимах). По-
этому для придания матам и плитам свойств упругости разработаны
многочисленные специальные технологии особой укладки волокон мин-
ваты, наклейки или пришивки на поверхность бумаги (картона), в том
числе алюминизированной, холстов, сеток. Наиболее упругие и прочные
на сжатие маты и плиты (так называемые жёсткие или прошивные) из-
готавливаются с применением армирующей стальной сетки (чёрной, не-
ржавеющей, оцинкованной, кислотоустойчивой и любой иной по зака-
зу) на одной поверхности и специального покрытия (алюминиевого,
92
Дачные бани и печи

сеточного, холстяного) на другой поверхности с поперечной прошивкой
(стяжкой сетки с покрытием) стальной проволокой через всю толщину
мата или плиты.
Подавляющее большинство дачников знакомо с двумя наиболее де-
шевыми типами минваты: с мягкими матами из стекловаты в рулонах
(URSA, ISOVER) и с отечественными плитами из шлаковаты старого ти-
па (в частности, из штапельного волокна по ГОСТ 10499 95) толщиной
5 см и размером 1,0 х 0,5 м в пачках. «Жёлтая» стекловата URSA в виде
мягких матов марок М 11, М 15 и М 17 со средней плотностью 11--15
и 17 кг/м3 соответственно (а также полужёстких плит П15 и П17) ис-
пользуется лишь в местах, где не подвергается нагрузке, например,
для набивки полостей пустот в стенах или расстилания на потолке или
чёрном полу. Стекловолокно покрыто специальной эластичной синтети-
ческой лаковой плёнкой, препятствующей обламыванию волокон и их
пылению. Низкая температура плавления стекла и низкая термостой-
кость синтетической лаковой плёнки приводит к тому, что рабочая
температура стекловат не превышает 150--200°С. И хотя эти стекловаты
широко используются для утепления вытяжных (дымоходных) труб бы-
товых газовых котлов (но не печей), следует учитывать возможность
сильной тепловой усадки стекловаты и даже её расплавления.
Отечественные шлаковаты серого цвета более термоустойчивы, по-
скольку изготавливаются из шлакового щебня, подкисляемого базальто-
выми породами. Однако отечественные шлаковаты не защищены проти-
вопылящим покрытием и из за сильного пыления стеклянной пылью не
рекомендуются в банях, особенно на потолках. Некоторая жёсткость
плит отечественной шлаковаты обусловлена введением органических
связующих (клеев), скрепляющих между собой волокна, а так как в каче-
стве связующего ещё порой используется даже крахмал, то о высокой во-
доустойчивости и термостойкости шлаковаты говорить не приходится.
В настоящее время отечественная промышленность ускоренно пере-
ориентируются на производство базальтовых волокон, изготавливаемых
из легкоплавкого вулканического камня базальта, в расплав которого для
технологичности добавляют легкоплавкие плавни, в том числе и шлаки.
Так уже стали привычными небольшие плиты из базальтовой ваты
Rockwoll отечественного производства с удобным размером 1,0 х 0,6 м
и толщинами 25, 30, 50, 75 и 100 мм. При этом в процессе производства
важно получить не просто базальтовое волокно, а волокно непременно
супертонкое, поскольку только супертонкое (диаметром менее 10 мкм,
в 10 раз тоньше человеческого волоса) способно легко гнуться, не лома-
ется (а, значит, и не пылит) и, кроме того, может скрепляться без связу-
ющего с другими волокнами за счёт сил естественного сцепления (адге-
3. Изолирующий модуль
93

зии). Поэтому супертонкие минеральные ваты, лишенные органических
покрытий и связующих, обладают повышенной термостойкостью: стек-
ловаты до 400 °С, а базальтовые ваты -- до (700--900)°С. Такие термостой-
кие минеральные ваты могут использоваться для утепления металличе-
ских дымоходов печей. Так, широкоизвестная базальтовая вата Raroc
(в плитах и матах) имеет рабочие температуры (700--900) °С при темпе-
ратуре спекания волокон более 1000 °С. В то же время, если эти базаль-
товые маты армируются стекловолокнистой сеткой, то максимальная ра-
бочая температура снижается до температуры плавления стекла 250 °С,
а если сетка крепится к мату легкоплавким полиэтиленом, то даже до
температуры 80 °С. Например, минеральная вата Rockwoll изготовлена
из базальта и имеет температуру плавления волокон более 1000°С.
Однако, рабочие температуры плит из этой минваты составляют не более
250 °С только из за того, что волокна ваты склеены в изделия
нетермостойким полимерным связующим составом. Зато Rockwoll
обладает за счёт связующего водоотталкивающими свойствами, позволя-
ющими эксплуатировать материал на открытом воздухе в условиях воз-
можных сильных воздействий дождя, например, при теплозащите тепло-
трасс на эстакадах.
В настоящее время выпускаются и особо термостойкие ваты -
каолиновая с рабочей температурой 1100оС, муллитовая 1250оС. Эти
ваты используются для защитной волокнистой футеровки топок печей в
промышленности, в том числе и в виде термостойкого картона.
Общим недостатком минеральных ват является их продуваемость,
вследствие чего их в обязательном порядке следует оснащать ветрозащи-
той, например, кашированием картонами, фольгой или бумагой, жела-
тельно накрепко закреплённой на одной из сторон плиты заводским
способом. Поскольку теплопроводность воздуха растет с температурой,
то и теплопроводность минеральных ват тоже растёт с температурой:
Температура, °С
10 100 200 300 400
Коэффициент теплопроводности
плит Rаroc, Вт/м град
0,033 0,045 0,063 0,087 0,117
3.9.2. Пенопласты
Утеплители из вспененных полимеров (поливинилхлорида, полисти-
рола, пенополиуретана, полифенолформальдегида) выпускаются в виде
плит, которые имеют более высокую жёсткость и более низкую воздухо-
проницаемость (продуваемость ветром), нежели маты и плиты из мине-
ральной ваты. Поэтому, несмотря на низкую термоустойчивость, пено-
94
Дачные бани и печи

пласты нашли широкое применение в строительстве, тем более, что сто-
имость многих пенопластов весьма низкая, и транспортируются они лег-
че, чем плиты минваты. Если самые жёсткие плиты из минваты (без ар-
мирования) выдерживают нагрузку не более 0,5 кг/см2 (что лишь
условно допускает передвижение по нему персонала при горизонтальном
монтаже и инспекционном контроле), то экструдированный пенополи-
стирол имеет прочность на сжатие до 5 кг/см2 (что допускает даже мон-
таж на него некоторых видов оборудования).
В дачном строительстве наиболее распространен пенополистирол
марки ПСБ по ГОСТ 15588 86 в виде плит обычно размером 1 х 1 м или
1 х 2 м (но встречаются совсем разные размеры в зависимости от произ-
водителя) толщиной 20--200 мм. Технология производства предусматри-
вает изготовление вспененных газом пентаном гранул пенополистирола
с последующим беспрессовым горячим формованием плит в среде
перегретого водяного пара. При этом вспененные гранулы в местах кон-
тактов деформируются и спекаются. Между гранулами остается сеть от-
крытых пустот, в связи с чем в отгружаемых с завода плитах допускают-
ся остаточные количества воды до 12%. После просушки сеть открытых
пустот становится доступной для прохождения воздуха. Возможно и вто-
ричное увлажнение высушенных плит при контакте с водой, но не до
12%, а до 2%, поскольку полистирол плохо смачивается водой. Проч-
ность на сжатие составляет 1,5 кг/см2 (при этом достигается 10% линей-
ная деформация). Считается, что пенополистирол ПСБ абсолютно не
токсичен и используется для утепления холодильников и даже для изго-
товления пищевых лотков для хранения, реализации и размораживания
продуктов. В литературе отмечается, что случаев отравления выделения-
ми из пенополистирола в нормальных условиях эксплуатации ни разу не
наблюдалось за всю полувековую историю применения пенополистирола
в быту и промышленности. В то же время при пиролизе и при горении вы-
деляется ароматический мономер (стирол) с приятным сладковатым цве-
точным запахом. Предельно допустимая концентрация (ПДК) паров сти-
рола (жидкости с температурой кипения 145 °С) в воздухе рабочей зоны
составляет 5 мг/м3, что значительно больше, чем ПДК выделений из дру-
гих пластмасс и древесины (например, ПДК фенола 0,3 мг/м3, формаль-
дегида 0,5 мг/м3). Так что токсичность пенополистирола и при высоких
температурах не может быть очень высокой, тем более, что стирол чрезвы-
чайно легко полимеризуется даже в газовой фазе. При температурах по-
рядка 100 °С и выше пенополистирол начинает деформироваться под соб-
ственным весом («усаживаться»), как правило без запаха, затем при
160--175 °С плавится, стекая каплями. Пиролиз (термическая деструк-
ция) начинается при 260 °С, на воздухе -- при 200 °С (с окислением и воз-
3. Изолирующий модуль
95

можным воспламенением). Температура самовоспламенения составляет
444 °С. Таким образом, пенополистирол в условиях бани менее пожаро-
опасен, чем, например, бумага, хлопчатобумажная вата или сухие опилки.
Плиты пенополистирола ПСБ С (в частности, производства ОАО СП
«Тиги Кнауф») содержат, кроме того, антипирены добавки, обеспечиваю-
щие самозатухание загораний пенополистирола (группа горючести Г3 по
ГОСТ 30224 94). Плиты легко режутся ножом, прибиваются гвоздями
к стенам (через прижимные пластинки из жести, оргалита или древеси-
ны). При покупке следует обязательно проверить ровность сторон плит,
выбирая при этом строго одинаковые по размеру, изготовленные на од-
них и тех же заводских формах, чтобы можно было бы потом вести мон-
таж с полной стыковкой без щелей (желательно в два слоя с перехлёс-
том стыков для предотвращения продуваемости). Кроме того, следует
иметь в виду, что плиты пенополистирола ПСБ выпускаются несколь-
ких марок с разной плотностью, а значит и с разной прочностью и жёст-
костью, вплоть до весьма устойчивых к нагрузкам. Например, из пено-
полистирола ПСБ изготавливают заливочные формы (опалубки) для
заливки бетона при изготовлении бетонных утеплённых стен (заливоч-
ные формы не удаляются, а остаются в стене), а также жёсткие вклады-
ши для упаковки электронной аппаратуры в коробки).
Повышенной жёсткостью обладает экструдированный (экструзион-
ный) пенополистирол ЭППС, выпускаемый многими зарубежными фир-
мами (Styrodur, Styrofoam и др.) и уже несколькими отечественными
(Экспол, Пеноплэкс и др.). В отличие от ПСБ, экструдированный пено-
полистирол изготавливают не из предварительно приготовленных вспе-
ненных гранул, а выдавливанием вспенивающегося полистирола сразу
в виде готовой единой бесконечно длинной плиты, которая затем режется
на куски длиной до 2--3 м, шириной 0,3--0,6 м. Иными словами, экструди-
рованный пенополистирол представляет собой единую крупную гранулу
пенополистирола. Вследствие этого, экструдированный пенополистирол,
имеющий структуру пены с замкнутыми микроячейками, обладает нуле-
вой капиллярностью, не впитывает воду и не пропускает воздух и пары
воды. Экструдированный пенополистирол широко и успешно исполь-
зуется для утепления фундаментов автомобильных дорог и железнодо-
рожного полотна, утепления стен и крыш зданий. Причём уникальные
свойства экструдированного пенополистирола позволяют создать так на-
зываемую «инверсионную» изоляцию, когда именно утеплитель защища-
ет от механических повреждений гидроизолирующий слой, а не наоборот
(как это имеет место в старых традиционных решениях). Так, например,
подземная стеновая часть фундамента сначала гидроизолируется (битум-
ными мастиками и гидроизолами), а затем на гидроизолирующий слой
96
Дачные бани и печи

накладывается (или приклеивается) теплоизоляция из плит ЭППС, по-
сле чего фундамент закапывается грунтом. Так же и на крышах сначала
укладывается гидроизоляция (например, многослойная рубероидная),
а затем укладываются плиты ЭППС, защищающие гидроизоляцию от пе-
репадов температуры и механических воздействий. Для сопоставления
приведём физико механические свойства плит из экструдированного пе-
нополистирола ЭППС по ТУ 2244 001 17953000 97 марок М 50, М 60
иМ 70 и обычных (беспрессовых) пенополистирольных плит ПСБ С
фирмы Тиги Кнауф марок М 35 и М 50:
Наименование
ЭППС
ПСБ С
марка
М 50 М 60 М 70 М 35 М 50
Плотность, кг/м3
30--50 50--60 60--70 25--35 35--50
Прочность на сжатие при
10% ной деформации, кг/см2 2,5
3,0 4,0
1,4 1,6
Предел прочности
при изгибе, кг/см2
3,5
5,0 10,0 2,0 3,0
Теплопроводность в сухом
состоянии, Вт/м град
0,032 0,032 0,034 0,038 0,041
Влажность плит, отгружаемых
потребителю, %
00012
12
Водопоглощение за 24 часа, % 0,35 0,30 0,30 2,0 2,0
Максимальная рабочая
температура, °С
80
80 80
70
70
В отличие от белого ПСБ, плиты ЭППС слегка окрашиваются в розо-
вый, зелёный, жёлтый и другие цвета.
К сожалению, из за дороговизны плиты экструдированного пенопо-
листирола используются пока в дачном строительстве крайне ограничен-
но. А вот в городских ванных комнатах и турецких банях плиты ЭППС
стали обязательным явлением. Плитами ЭППС пользуются так же, как
влагостойкими листами сухой гипсокартонной штукатурки: ими обива-
ют стены, по деревянному или металлическому каркасу (профилю) вы-
полняются фигурные элементы (в том числе приступки, лежанки и т. п.),
после чего на плиты укладывается клеевым составом керамическая плит-
ка или мозаика. Отметим, что некоторые органические вещества (ацетон,
этилацетат, толуол, уайт спирит) растворяют полистирол, вызывают его
размягчение и сжатие (усадку).
Листы пенопластов на основе полиэтилена, а также и каучуков и по-
лиуретана (поролоны типа «губки»), обладают упругостью и низкой жё-
сткостью, поэтому используются как толстые гибкие плёнки (обычно от
2 до 10 мм толщиной) для теплоизоляции в условиях высокой влажно-
сти, то есть одновременно и для пароизоляции и дождевлагоизоляции.
Несмотря на очевидные достоинства (по сравнению с обычными поли-
3. Изолирующий модуль
97

этиленовыми плёнками и пергамином), пенополиэтилен имеет ограни-
ченное распространение у дачников ввиду относительно высокой
стоимости. В отличие от полистирола, полиэтилен значительно более
устойчив в растворителях. Плотность пенополиэтилена (36--47) кг/м3,
удельная теплоёмкость 1,95 кДж/кг град, коэффициент теплопровод-
ности (0,03-- 0,04) Вт/м град, коэффициент теплоусвоения при периоде
24 часа (0,45--0,56) Вт/м2 град, водопаропроницаемость нулевая. Ра-
бочие температуры листов пенополиэтилена РЕ достигают (80--
100) °С (при более высоких температурах пенополиэтилен начинает
усаживаться), а поперечносшитого полиэтилена РЕХ до 110 °С при тем-
пературе плавления кристаллов полиэтилена 120-- 130 °С. Производство
пенополиэтилена (в виде рулонного материала шириной обычно при-
мерно 1 м) освоено отечественными предприятиями (Теплон, Изолон ма-
рок ППЭ и ППЭ Л, Унифол, Пенолекс, Пенофол и др.). Для специаль-
ных назначений, в частности, для отражающей изоляции (см. раздел
3.14), пенополиэтилен армируют фольгой или алюминизированной син-
тетической тканью.
В промышленности всё шире используются теплоизоляционные изде-
лия из пенополиуретана (ППУ), в том числе с защитными покрытиями из
фольгоизола или рубероида, для теплоизоляции трубопроводов различ-
ного назначения. Применение пенополиуретана ограничивается его отно-
сительной дороговизной, горючестью, нестойкостью к некоторым раство-
рителям, к действию прямого солнечного света, а также низкой
теплостойкостью 130 °С. В то же время пенополиуретан технологически
бывает очень удобен при монтаже теплоизоляции фигурных поверхно-
стей и скрытых полостей, поскольку может приготавливаться на месте
методом впрыскивания вспененных жидких компонентов в зазоры с по-
следующей полимеризацией (конденсацией) с участием водяных паров.
Наибольшее распространение в дачном быту приобрела полиуретановая
«монтажная пена» в сифонных баллонах, дающая весьма жёсткий и мало-
упругий пеноуретан для герметизации полостей, стыков и швов.
Изделия из вспененных синтетических каучуков с преимущественно
закрытыми порами, например, К FLEX, используются в основном для
утепления систем холодного водоснабжения. Однако имеются теплоизо-
лирующие скорлупы с рабочей температурой до 150 °С, и, что особенно
важно, появились термостойкие листовые вспененные резины (напри-
мер, чёрный Armacell с закрытыми порами).
К эффективным утеплителям (к сожалению, очень дорогостоящим)
относятся также чрезвычайно перспективные материалы на основе пено-
стекла («Foamglas» с рабочей температурой до 485 °C и теплопроводно-
стью (0,037--0,044) Вт/м град), гелей кремниевой кислоты («Силаст» на
98
Дачные бани и печи

основе жидкого стекла с огнестойкостью 800 °С и теплопроводностью
(0,054-- 0,062) Вт/м град), натуральной пробки (Isocor с теплопроводно-
стью (0,030--0,035) Вт/м град) и др.
3.10. Увлажнение однослойных паропроницаемых стен
Теплоизоляционные материалы в соответствии со своей функцией
обеспечивают значительные температурные перепады и в то же время не-
избежно содержат пустоты, зачастую воздухопроницаемые (открытые).
При этом любые распространения влажного воздуха (или диффузия
водяного пара) через теплоизолирующие стены могут сопровождаться
процессами конденсации паров воды и последующим увлажнением теп-
лоизоляционного материала. Сама же первопричина увлажнения стен
обусловлена процессами жизнедеятельности человека (создающего
в обитаемых помещениях повышенную температуру и повышенную аб-
солютную влажность воздуха) или наличием в помещении иных источ-
ников водяных паров (поверхностей нагретой воды).
Простейший анализ процесса увлажнения однослойных (то есть од-
нородных) теплоизоляционных стен может быть выполнен даже без
знания конкретных свойств теплоизоляционного материала: коэффици-
ентов теплопроводности и паропроницаемости и даже толщины стен.
Задав температуры внешней (наружной) и внутренней поверхностей
стены, строим линейную зависимость температур внутри стены (прямая
Т на рис. 23) и соответствующую ей кривую рравн давлений (равновес-
ных) насыщенного водяного пара (см. данные для р0 в разделе 3.5). За-
тем задаём конкретные значения парциальных давлений паров воды
в воздухе на внутренней и внешней (наружной) поверхностях стены
и соединяем их прямыми линиями рдиф, отвечающими распределениям
парциальных давлений паров воды в пористой стене, сформированным
за счёт диффузии пара через стену. Наклон прямой Т характеризует ве-
личину потока тепла (справа налево), а наклон прямых рдиф -- величину
диффузионных потоков водяных паров (тоже справа налево). Поэтому
более пологая прямая рдиф2 (соответствующая более влажному воздуху
вне помещения) отвечает меньшему потоку водяных паров, чем более
крутая прямая рдиф1 (соответствующая более сухому воздуху вне поме-
щения). Если прямая рдиф2 оказывается выше прямой рравн, то значит
в этой зоне неизбежна конденсация водяных паров. В результате кон-
денсации реальное стационарное распределение давлений водяных па-
ров приобретает вид нижерасположенной кривой р*диф2, являющейся
касательной к кривой рравн. Точка пересечения прямой рдиф2 с кривой
рравн отвечает точке росы (плоскости внутри стены, где начинается кон-
3. Изолирующий модуль
99

денсация) и отмечена черной каплей. По-
сле формирования нового (уже стацио-
нарного) распределения р*диф2, выделе-
ние конденсата начинается в точке
касания, обозначенной толстой стрелкой,
и продолжается влево от стрелки до конца
искривления кривой р*диф2. Любые ис-
кривления кривой р*диф2 указывают на
наличие процесса конденсации, посколь-
ку в местах искривления поток водяных
паров справа от любой точки оказывается больше потока водяных паров
слева от точки. Таким образом, конденсация внутри теплоизоляционной
100
Дачные бани и печи
Рис. 23. Качественный анализ
причины конденсации паров воды
в паропроницаемой теплоизоляци-
онной стене. Т -- модельное (то есть
условно принятое) распределение
температуры внутри стены; рравн --
соответствующее расчётное распре-
деление давлений насыщенных водя-
ных паров; ΔТ и Δр -- перепады тем-
пературы и парциальных давлений
водяных паров на стене; рпвнутр
ирпвнеш -- модельные парциальные
давления водяных паров на внутрен-
ней и внешней поверхностях стены;
рдиф1 -- распределение давлений
диффундирующих водяных паров,
при котором конденсация отсутствует (рдиф1<рравн); рдиф2 -- распределение давлений
диффундирующих водяных паров, при котором возможна конденсация водяных па-
ров (в зоне рдиф2>рравн); рдиф2* -- распределение давлений диффундирующих водяных
паров, сконденсировавшихся в зоне рдиф2>рравн; рконв -- распределение давлений водя-
ных паров, конвективно перемещающихся вместе с воздухом через стену; чёрная и бе-
лая капли -- места (плоскости) начала возможной конденсации (точки росы) паров
воды, диффундирующих или перемещающихся вместе с воздухом соответственно;
стрелка -- точка (плоскость) накопления конденсата после формирования распределе-
ния dдиф2*.
Рис. 24. Наглядное представление воздухопа-
ропроницаемого материала как совокупности па-
ропроницаемых зон (1) и воздухопроницаемых
сквозных каналов (2). Обозначения те же, что
и на рис. 23.
рконв=const
рравн
рп2внешн
рп1внешн
рпвнутр
рравн
р*диф2
рдиф1
Δрп1
ΔT
T2
p0
pдиф
2
1
T1<T2
T
Tолщина стены
пара
Распространение водяного
рдиф2

стены имеет место лишь при достаточно высоких парциальных давлени-
ях водяного пара в воздухе на обеих сторонах.
Но теплоизоляционная стена пропускает водяной пар не только диф-
фузионным образом (за счёт свойства паропроницаемости при абсолют-
но неподвижном воздухе внутри стены), но и за счёт возможного конвек-
тивного перемещения через стену масс увлажненного воздуха (то есть за
счёт воздухопроницаемости, а точнее, ветропродуваемости). Если ветер
(даже очень слабый) несёт влажный воздух через поры стены (справа на-
лево), то давление водяных паров в воздухе пор увеличивается и стано-
вится одним и тем же во всех точках стены (прямая рконв). Конденсация
паров воды начинается в точке росы (то есть в месте пересечения прямой
рконв и кривой рравн), отмеченной белой каплей. Поскольку паропроница-
емые стены всегда в какой то степени являются воздухопроницаемыми,
то реальная точка росы находится где то посредине между черной и бе-
лой каплями, а последующее стабильное выделение конденсата -- между
толстой чёрной стрелкой и белой каплей (рис. 23).
Факт возможности переноса водяного пара одновременно за счёт
диффузии и за счёт конвекции (движения самого воздуха, в котором соб-
ственно и располагается водяной пар) иной раз понимается плохо. По-
этому в целях упрощения анализа полезно условно разделить эти про-
цессы, и представить теплоизоляционный материал наглядно в форме
паропроницаемого, но ветронепроницаемого материала 1, в котором име-
ются отдельные извилистые сквозные каналы 2, по которым может течь
воздух (рис. 24). При этом роса на стенках каналов появится ближе
к внутренней поверхности стены, чем в паропроницаемых зонах. Поэто-
му ветропродуваемость теплоизоляционных материалов является круп-
ным недостатком не только из за того, что ухудшаются теплоизоляцион-
ные характеристики при порывах ветра, но и из за повышенной
увлажненности теплоизоляционного материала. Ясно, что снизить вет-
ропродуваемость можно уменьшением проходного сечения сквозных ка-
налов, то есть, например, за счёт использования минеральных ват с более
тонкими, но зато более часто расположенными волокнами. Ну и конечно
же, ветропродуваемые материалы следует комбинировать с ветрозащит-
ными материалами, располагаемыми в любом сечении стены.
Факт доминирования того или иного механизма переноса водяных
паров (диффузионного или конвективного) легко оценить по числен-
ным справочным данным, приведённым в разделах 3.4 и 3.5. При этом
ясно, что в случае сильных ветровых напоров конвективная составляю-
щая всегда будет преобладающей. Также ясно, что в случае ветронеза-
щищённой минеральной ваты конвективная составляющая тоже будет
основной. А вот пенополистирол марки ПСБ уже является тем матери-
3. Изолирующий модуль
101

алом, в котором преобладающей может стать диффузионная составляю-
щая. Так, в условиях бани с хомотермальным влажным режимом, «пост-
роенной» из пенополистирола ПСБ толщиной 100 мм, величина диффу-
зионного потока пара через стены составляет 4 г/м2 час. Конвективный
же поток пара будет равен 0,6 Δрв г/м2 час, где Δрв -- перепад давлений
воздуха на стенах бани в Па. В условиях полного штиля перепад давле-
ний Δрв является гравитационным (см. раздел 4), определяется высокой
температурой воздуха в бане и составляет (3--10) Па, что соответствует
величинам конвективных потоков пара через стены (2--6) г/м2 час, что
примерно равно вышеустановленной величине диффузионного потока
пара. В случае же сильного ветра Δрв = 100 Па, и конвективная состав-
ляющая станет преобладающей.
Увлажнение теплоизоляционных конструкций является вредным фак-
тором прежде всего ввиду ухудшения теплоизолирующих характеристик
конструкции, хотя имеется множество иных негативных последствий (за-
гнивание, механическая просадка, морозное пучение и разрушение
и т. п.). Из вышеприведенной оценки следует, что скорость увлажнения
стены из пенополистирола ПСБ составляет обычно до 5--50 г/м2 час.
То есть плита полистирола толщиной 100 мм, площадью 1 м2 исмассой
(4--10) кг способна набирать до (0,1--1) кг влаги в сутки. Ясно, что увлаж-
нение стен особенно актуально для постоянно эксплуатируемых помеще-
ний (продолжительно обитаемых). Приведём для сведения официальные
данные по снижению теплоизолирующих свойств строительных
материалов по СП 23 101 2000 (λ -- коэффициент теплопроводности в
Вт/м град при относительной влажности материала w %).
Материал
λ/w %
Экструдированный
пенополистирол «Пеноплэкс»
0,028/0
0,029/2 0,030/3
Полистирол ПСБ
0,041/0
0,041/2 0,052/10
Плиты минераловатные
0,048/0
0,052/2 0,060/5
Плиты древесно волокнистые
и древесно стружечные
0,06/0
0,07/10 0,08/12
Сухая штукатурка
(листы гипсокартона)
0,15/0
0,19/4
0,21/6
Сосна и ель поперек волокон
0,09/0
0,14/15 0,18/20
Сосна и ель вдоль волокон
0,18/0
0,29/15 0,35/20
Кладка кирпича:
-- обыкновенного глиняного
0,56/0
0,70/1
0,81/2
-- керамического пустотного
0,47/0
0,58/1
0,64/2
-- силикатного
0,70/0
0,76/2
0,87/4
102
Дачные бани и печи

Таким образом, наибольшее влияние естественное увлажнение оказы-
вает на свойства древесины. Отметим, что приведённые данные соответ-
ствуют условно материалам , увлажненным сорбционным образом (гиг-
роскопически) при относительных влажностях воздуха 80% (второй
столбец) и 97% (третий столбец). При конденсации же пара внутри сте-
ны создаётся 100% ная влажность, и увлажнение может оказаться суще-
ственно более высоким (не говоря уже об аварийных намоканиях всей
стены при протечках кровли и разрывах водопровода). В капитальном
строительстве паропроницаемость стен нормируют (ограничивают) та-
ким образом, чтобы в стенах за зимний период величина относительной
влажности материала не повышалась более, чем до предельно допусти-
мого значения Δwдоп% (СНиП 23 02 2003):
Материал ограждающей конструкции
Δwдоп%
Кладка из глиняного кирпича и керамических блоков
1,5
Кладка из силикатного кирпича
2,0
Лёгкие бетоны на керамзите
5,0
Ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон,газосиликат и др.) 6,0
Минераловатные плиты и маты
3
Пенополистирол и пенополиуретан
25
Тяжёлый бетон, цементно песчаный раствор
2,0
Древесина
Не нормируется
В городских банях влажность кирпичных стен достигает 36% в
парилках , 29% в мыльных ( Э.М.Ариевич, В.В.Горбачев, Проектирование
и эксплуатация бань, М. Стройиздад, 1965г.).
В капитальном строительстве домов из кирпича и бетона диффузион-
ная составляющая паропереноса всегда является основной. Вследствие
этого, в СНиП 23 02 2003 понятие конвективного увлажнения стен вооб-
ще не вводится. Вместе с тем ясно, что сквозные каналы на рисунке 24
фактически являются аналогами вентиляционных каналов (отверстий),
всегда присутствующих в том или ином виде во всех зданиях. И в этих
вентканалах вполне возможна конденсация влаги из вытяжного воздуха
при охлаждении до точки росы, что и наблюдается зачастую зимой. Точно
также вентканалы в свою очередь можно считать аналогами теплообмен-
ных каналов в аппаратах осушки и охлаждения воздуха (кондиционерах),
в которых происходит конденсация паров воды по тому же механизму.
Пароизоляция - это современное техническое решение, а раньше
веками никакой пароизоляции в банях не знали и не применяли. Поэто-
му оценим численно те условия, когда можно ожидать серьёзных увлаж-
нений стен при диффузии пара через непароизолированные стены.
Для удобства используем диаграмму, по оси абсцисс которой отложены
3. Изолирующий модуль
103

температуры, соответствующие разным глубинам (плоскостям, сечени-
ям) по толщине стены, а по оси ординат -- соответствующие этим темпе-
ратурам давления насыщенных паров или (для большей наглядности)
плотности насыщенного пара. Рисунок 25 предназначен для анализа стен
жилых помещений, а рисунок 26 для анализа стен бань, причём безраз-
лично из какого материала -- из кирпича или древесины и какой толщины
изготовлены стены. Определимся с температурами внешней и внутрен-
104
Дачные бани и печи
 30
0,01
0,02
dдиф.
dравн.
f=50%
f=50%
f=100%
dконв
 20
+20
+10
 10 0
+30
Распределение температуры (°С) на толщине стены
Внутренняя
поверхность
Внешняя поверхность стены
Абсолютная влажность воздуха d, кг/м3
Рис. 25. Диаграмма для оценки месторасположения точки росы в однослойной
(однородной) стене жилого помещения. По оси абсцисс -- координаты по толщине
стены с указанием значений температуры, dравн -- распределение плотности насыщен-
ного пара над чистой водой, dдиф -- прямая, соединяющая климатические точки на
внешней и наружной поверхностях стены и иллюстрирующая распределение абсо-
лютной влажности воздуха в пустотах внутри стены, формируемое диффузией водя-
ных паров изнутри наружу, dконв -- прямая d = const, иллюстрирующая распределение
абсолютной влажности воздуха в пустотах внутри стены, формируемое конвектив-
ным потоком влажного воздуха изнутри наружу (справа налево). Точки пересечения
прямых dдиф и dконв с кривой dравн являются местами выделения конденсата в стене
(точками росы).

ней поверхностей (сторон) стен, например, минус 10 °С и плюс 20 °С со-
ответственно (рис. 25). Возведём из этих температурных точек отрезки
вертикальных прямых до пересечения с кривой распределения плотнос-
тей насыщенного пара dравн. Длины этих отрезков соответствуют макси-
мально возможным абсолютным влажностям воздуха -- плотностям насы-
щенного (так называемого равновесного) пара при температурах
поверхностей стены (100% ной относительной влажности воздуха). От-
кладывая на этих отрезках прямых реальные абсолютные d (или относи-
тельныеφ) влажности воздуха на внешней и внутренней поверхностях
стены (например, 50% ную относительную влажность воздуха на рис. 25),
соединяем их прямой dдиф. Видно, что прямая dдиф, отвечающая распреде-
3. Изолирующий модуль
105
 40
 20
0,2
dдиф2
dдиф1
dконв.
dравн.
0,1
0
+20 +40 +60 +80
Абсолютная влажность воздуха d, кг/м3
Распределение температуры (°С) по толщине стены
Рис. 26. Диаграмма для оценки месторасположения точки росы в однослойной
(однородной) стене банного помещения. Координаты и распределение dравн -- то же,
что и на рисунке 25. Прямые d -- распределения абсолютной влажности воздуха вну-
три стены: dдиф1 -- за счёт диффузии во встроенной сухой или влажной сауне, dдиф2 --
за счёт диффузии в отдельно стоящей сауне на морозе минус 40 °С, dконв.
-- за счёт
конвекции во встроенной или отдельно стоящей сауне. Точки росы указаны каплями.

лению абсолютной влажности воздуха внутри стены, формируемой за
счёт диффузии пара, находится целиком ниже dравн. Это значит, что в рас-
сматриваемых условиях конденсация диффундирующего пара невозмож-
на, и увлажнение стены не наблюдается (причём и кирпичной, и деревян-
ной). Конденсация паров в стенах становится возможной лишь при
относительной влажности воздуха внутри помещения более 70%. То есть
в климатических условиях Западной Европы любые стены жилых домов
не очень нуждаются в пароизоляции. В то же время ветропродуваемость
стен неминуемо приводит к конденсации конвективно распространяюще-
гося пара (в составе влажного воздуха, проникающего через стену) при
относительных влажностях воздуха во внутренних помещениях выше
10% (то есть практически всегда), что иллюстрируется прямой dконв на ри-
сунке 25.
Аналогичный анализ для банных условий (рис. 26) показывает, что
встроенные бани и сауны, размещаемые в жилых помещениях с темпера-
турой 20 °С, не нуждаются в пароизоляции стен ни в сухих, ни во влаж-
ных хомотермальных режимах (прямая dдиф1) и даже в паровых режимах
с сухим воздухом (в режимах «лёгкого пара»). В то же время сырые па-
ровые бани (для веника»), климатические характеристики которых
расположены вблизи кривой dравн, испытывают диффузионное увлажне-
ние стен всегда (даже встроенные). Поскольку вся суть паровых бань
связана с увлажнением стен и потолка, то пароизоляция в паровых банях
обычно не применяется, а если и применяется, то только в заглублённом
в стену расположении.
Отдельно стоящие (на улице) в холодных климатических регионах
бани и сауны (даже сухие) испытывают диффузионное увлажнение па-
ропроницаемых стен всегда и при непрерывной эксплуатации требуют
пароизоляции (прямая dдиф2). Что касается ветрозащиты, то она требует-
ся для всех типов бань и саун (прямая dконв) во всех климатических слу-
чаях. Как в банях, так и в жилых помещениях, ветрозащита намного важ-
ней пароизоляции.
Трудность постройки бань заключается не столько в предотвращении
увлажнения стен, сколько в обеспечении возможности их быстрой про-
сушки, особенно после аварийных протечек. В этом плане применение
пароизоляции может создать серьёзные трудности и потребует создания
специальной вентиляции стен. Поэтому замена весьма ненадёжной в экс-
плуатации алюминиевой фольги на прочную ветрозащитную паропрони-
цаемую мембрану оказывается зачастую оправданной. При этом паро-
проницаемую ветрозащиту следует предусматривать по обеим сторонам
легкопродуваемой стены: снаружи с дождезащитой, а изнутри с брызго-
защитой и достаточно высокой термостабильностью (принцип банного
106
Дачные бани и печи

сандвича). Следует отметить, что если стена бани продувается снаружи
внутрь, то это, во первых, обеспечивает вытеснительную вентиляцию ба-
ни, а во вторых, поддерживает стену сухой. Такой приём оправдан и во
встроенных банях с постоянно открытыми вытяжными отверстиями в
потолке.
Анализ процессов диффузии паров воды и их конденсации внутри
стен не зависит от толщины стен. Это кажется парадоксальным, посколь-
ку толстые стены как бы более «тёплые», и конденсация внутри таких
стен, казалось бы, должна быть маловероятной. Тем не менее, если кон-
денсация возможна в тонкой стене, она будет возможной и в любой сколь
угодно толстой стене. Но в толстой стене диффузионный поток пара
(также как и поток тепла) будет меньше, а значит и скорость увлажнения
будет меньше.
Есть ещё один фактор, который может оказать существенное влияние
на результаты анализа. Дело в том, что чем «теплее» стена, тем ближе
температура её внутренней поверхности к температуре воздуха в поме-
щении (см. раздел 3.13). И наоборот, тонкие однородные стены «холод-
ные», пропускают много тепла, и температура внутренней поверхности
стены оказывается много ниже температуры воздуха на величину пере-
пада ΔТ=Q/α, где Q -- тепловой поток через стену, α =10 Вт/(м2 град) --
коэффициент теплопередачи от воздуха к поверхности. Поэтому, воздух
у тонких «холодных» стен будет всегда высоковлажным, что способству-
ет выделению конденсата внутри стены. Фактически, это случай распо-
ложения утеплителя на внутренней стороне стены (см. раздел 3.11).
Для полноты картины упомянем ещё одну возможную причину повы-
шенного увлажнения стен -- присутствие в них солей металлов, которые
часто вводятся в каменные стены вместе с морозостойким кладочным
раствором, а в деревянные -- вместе с антисептическими и огнезащитны-
ми составами. Многие соли металлов (кристаллогидраты) являются гиг-
роскопическими веществами, способными поглощать влагу из воздуха
по той причине, что давление насыщенного водяного пара в воздухе над
водным раствором соли всегда ниже, чем над дистиллированной (вернее
деионизованной, лишённой солей) водой (СП 23 101 2000), например:
Химическая формула соли ZnBr2 MgCl2 Mg(NO3)2 NaBr NaCl
Упругость водяного пара
над насыщенным раствором
соли при 20 °С, Па
230 772
1261
1400 1807
Относительная влажность
воздуха над насыщенным
раствором соли при 20 °С, % 10
33
54
60
77
3. Изолирующий модуль
107

Упругость же водяного пара над чистой водой при 20 °С составляет
2338 Па (100% относительная влажность). Поэтому при введении солей
кривая рравн на рисунке 23 (а также dравн на рисунках 25 и 26) смещается
вниз, так что выпадение конденсата и при диффузионном, и при
конвективном распространении водяного пара облегчается. Стена при
этом начинает играть роль осушителя воздуха в помещении точно так
же, как, например, эксикатор -- кювета с налитым в неё насыщенным
раствором соли (а лучше смеси соли с насыщенным раствором, когда
соль стремиться захватить пары воды из воздуха и превратиться в
раствор).
Негативные последствия наличия солей особенно неприятно прояв-
ляются в бетонных и кирпичных стенах и конструкциях. Добавки солей
в жидкую бетонную массу перед заливкой в опалубку в зимний период
предотвращают её замерзание на морозе (по причине снижения темпе-
ратуры замерзания воды при введении в неё солей), причём, как ут-
верждают, не снижают якобы механическую прочность получаемого бе-
тона. Но на самом деле, добавки солей делают бетон гигроскопичным,
вследствие чего полученный бетон сильней сорбирует влагу из воздуха
и сильней увлажняется, и потому зимой сильней разрушается при за-
мерзаниях в его объеме влаги. В кирпичных же кладках соли в кладоч-
ном цементно песчаном растворе, усиленно поглощая влагу из воздуха,
распространяют её затем в виде раствора солей из швов по всему объё-
му кладки и даже с выходом наружу, где она, высыхая в жару, даёт так
называемые «высолы» (белесые неприятного вида пятна на поверхнос-
ти кирпичной кладки). С высолами часто борются водооталкивающей
пропиткой поверхности кладки, не дающей раствору солей выйти нару-
жу. Поскольку это не снижает гигроскопичности глубинных зон швов,
то такое мероприятие является чисто косметическим..
В русских паровых парилках наличие солей в древесине потолка мо-
жет улучшить климатические характеристики за счёт бо1льшей сухости
воздуха при поддачах.
3.11. Увлажнение многослойных паропроницаемых стен
В настоящее время в банях уже редко встречаются однослойные (то
есть выполненные из одного материала) стены (бревенчатые, брусовые,
кирпичные, пенобетонные). Чаще всего причиной многослойности стен
является применение утеплителей. Ввиду великого множества возмож-
ных вариантов, рассмотрим лишь два наиболее простых и часто встреча-
ющихся случая двухслойной стены, состоящей из слоя теплоизолирую-
щего («тёплого») материала и из слоя хорошо проводящего тепло
108
Дачные бани и печи

(«холодного») материала (рис. 27). В качестве «холодного» материала
примем древесину (брус) с коэффициентом теплопроводности
0,15 Вт/м град и коэффициентом паропроницаемости 0,06 мг/м час Па.
В роли «тёплого» материала будет выступать паропроницаемая плита из
минваты с коэффициентом теплопроводности 0,05 Вт/м град и коэффи-
циентом паропроницаемости 0,6 мг/м час Па, а также плохопаропрони-
цаемая плита из пенопласта (пенополистирола ПСБ) с коэффициентом
теплопроводности 0,05 Вт/м град и коэффициентом паропроницаемости
0,06 мг/м час Па (близким к паропроницаемости древесины). Конвек-
тивную составляющую паропереноса учитывать не будем, предполагая,
что предусмотрена ветрозащита из воздухонепроницаемых (но хорошо
проводящих тепло и пар) мембран по обеим сторонам стены. Для опреде-
лённости примем перепад температуры на стенах бани равным 100 °С,
при этом температура внешней (наружной) стороны стены составляет
минус 20 °С, а внутренней стороны стены плюс 80 °С. Толщины слоев
древесины и утеплителя примем равными, при этом качественные ре-
зультаты анализа процессов конденсации не будут зависеть от толщины
слоёв, хотя чем толще слои, тем меньше кондуктивные потери тепла (то
есть потоки тепла за счёт теплопроводности). Так, при толщине слоёв
древесины и утеплителя по 5 см (общая толщина стены 10 см) тепловые
потери через стены составят 75 Вт/м2, в то время как деревянной стене
толщиной 10 см соответствовали бы потери в этих условиях 150 Вт/м2,
а толщине стены 10 см полностью из утеплителя -- 50 Вт/м2.
Из рисунка 27 следует, что конденсация водяных паров во всех слу-
чаях начинается именно внутри утеплителя. Это удивительный и очень
важный факт, он имеет место и в случае жилых помещений (рис. 28).
Если древесина расположена изнутри, то в рассматривающихся
случаях она всегда остаётся сухой, при этом пароизоляция внутренней
стороны стены не требуется. Но если пенопласт будет
паронепроницаемым (например, экструзионной марки), то зимой в
морозы можно ожидать увлажнения стыка древесины с пенопластом., и
пароизоляция внутренней стороны стены станет необходимой (даже
несмотря на полную ветронепродуваемость стены).
Если древесина расположена снаружи, то увлажнение особенно
неприятно, поскольку оно начинается именно внутри утеплителя и рас-
пространяется на всю древесину. Напомним, что пароизоляцию во
встроенных банях используют не только для защиты утеплителя, но и
для защиты от увлажнения всего жилого дома.
Конденсация наступает в точках росы, указанных на рисунках 27 и
28 чёрными каплями. Конденсация резко снижает абсолютную влаж-
ность внутри стены, распределение которой приобретает вид dдиф*
3. Изолирующий модуль
109

(одинаковый для минваты и пенопласта). При этом диффузионный по-
ток пара внутри утеплителя резко увеличивается (из-за увеличения
перепадов абсолютных влажностей) и составит очень большую величину
110
Дачные бани и печи
Т
Т
Т
Т
Т
Т
Т
Т
d*диф
d*диф
dдиф
dрав
dдиф
dдиф
dравн
dравн
dравн
Абсолютная влажность воздуха d, кг/м3
Температура Т, °С
Температура Т, °С
20
20
80
60
60
40
40
0
0
 20
0,05
0,05
0,04
0,04
0,03
0,03
0,02
0,02
0,01
0,01
 20
Рис. 27. Численный анализ возможности конденсации в двухслойной
паропроницаемой стене бани. Обозначения те же, что и на рисунке 23. Принято, что
внутри бани реализуется хомотермальный режим с абсолютной влажностью воздуха
0,05 кг/м3. Вне бани относительная влажность составляет 100%ю
dдиф

80 г/м2 час для минваты и 8 г/м2 час для пенопласта, в то время как вну-
три древесины он составит всего 0,4 г/м2 час (и для минваты, и для пе-
нопласта). Это значит, что конденсат со скоростью 80 г/м2 час будет вы-
деляться именно на внешней стороне утеплителя (на границе древесины
3. Изолирующий модуль
111
Т
Т
Т
Т
dравн
dравн
dравн
dравн
dдиф
dдиф
dдиф
dдиф
 20
 20
 10
 10
+10
+10
+20
+20
+30
+30
0,002
0,002
0,004
0,004
0,006
0,006
0,008
0,008
0,01
0,01
0
0
Температура Т, °С
Абсолютная влажность воздуха d, кг/м3
Температура Т, °С
Рис. 28. Численный анализ возможности конденсации в двухслойной паро-
проницаемой стене жилого помещения (а также предбанника, раздевалки бани). Обо-
значения те же, что и на рисунке 23. Принято, что на внутренней стороне стены воз-
дух имеет температуру 20 °С и относительную влажность 60%.

и утеплителя). Древесина, являясь «холодным» материалом, как бы захо-
лаживает утеплитель и заставляет его буквально «засасывать» пар и кон-
денсирует его. Так, перенос минваты с внешней стороны деревянной сте-
ны на внутреннюю повышает «засасываемость» пара стеной чуть ли не
в десять раз. Всё это свидетельствует о том, что утеплитель, располагае-
мый на внутренней стороне стены, необходимо пароизолировать в обяза-
тельном порядке, а зазор между древесиной и утеплителем оснащать
продухами для просушки в аварийных ситуациях. Иными словами, утеп-
литель, располагаемый на внутренней стороне стены, желательно выби-
рать паронепроницаемым. К сожалению весьма дорогостоящие, но всё
же, в какой то степени доступные рядовому дачнику паронепроницае-
мые утеплители (экструзионный пенополистирол и пенополиэтилен)
имеют низкие рабочие температуры (менее 70°С, кратковременно до
100°С). Но в скором будущем ситуация может измениться ввиду расши-
рения выпуска и снижения стоимости пеностекла (Foamglas), термостой-
кой пенорезины (Armacell, Armaflex), сотового поликарбоната и полиэти-
лентерефталата и др.
Резюмируя, концепцию пароизоляции можно сформулировать так.
Если здание (деревянное, каменное) эксплуатируется постоянно,
то утеплять его следует снаружи, причём утеплитель должен иметь повы-
шенную паропроницаемость и должен быть лишь ветрозащищен. Если
здание эксплуатируется эпизодически и протапливаться должно быстро,
то утеплять его следует изнутри, причём утеплитель должен быть паро-
непроницаемым (или должен быть надёжно защищён парозащитным ма-
териалом) изнутри бани (со стороны горячего воздуха).
Указанная концепция свидетельствует также о том, что постоянно
отапливаемые каменные (кирпичные) здания нужно утеплять древеси-
ной снаружи (причём никакая пароизоляция не требуется, но может
быть всё же предусмотрена на внутренней поверхности каменной стены).
Эпизодически протапливаемые каменные здания нужно утеплять древе-
синой изнутри, причём пароизоляция древесины с внутренней стороны
абсолютно необходима или, в крайнем случае, между камнем и древеси-
ной необходимо устраивать продухи, вентилируемые внешним воздухом
(с улицы). Стены полностью каменных и полностью деревянных зданий
(жилых с постоянным отоплением) пароизоляции не требуют.
В последние десятилетия в народе сформировалось устойчивое бес-
хитростное мнение, что стены бань изнутри полагается пароизолировать
на всякий случай всегда. Во многом это мнение распространилось по
причине появления специальной пароизолирующей алюминиевой фоль-
ги, достаточно толстой (до 0,1 мм) и широкой в рулоне, удобной для мон-
тажа. Конечно же, если внутренние стороны стен помещения надёжно
112
Дачные бани и печи

паровоздухоизолированы, то никаких проблем с возможной конденсаци-
ей пара внутри стен вообще не возникает, но могут появиться другие про-
блемы, например, конденсат на поверхности стены (роса, сырость)
и затхлость (сырость) воздуха.
3.12. Монтаж эффективных утеплителей и пароизолирующих плёнок
Пытаясь во что бы то ни стало пароизолировать стены бань, дачники
в то же время стараются упрятать пароизоляцию вглубь стен так, чтобы
сверху оказался декоративный материал, например, «дышащая и эколо-
гически чистая» евровагонка или ещё лучше, доски из осины, липы, а то
и из заморской древесины абаши. При этом порой бывает трудно с опре-
делённостью сказать, является ли внутренняя обшивка только декора-
тивной или одновременно является и утеплителем. Воздушные проме-
жутки между утеплителем и декоративной обшивкой также являются то
утеплителями (то есть, в которых воздух не движется), то высушиваю-
щими, но захолаживающими продухами (то есть, в которых воздух
движется). В каждом случае необходимы оценки месторасположения
точки росы в многослойной стене.
Одно из наиболее частых решений, используемых, например,
и при монтаже бань в цоколях и подвалах коттеджей, представлено на ри-
сунке 29. К несущей бетонной (кирпичной) стене 1, например, толщиной
10 см прикреплены бруски 2 толщиной 5 см, а к брускам прибита дере-
вянная обшивка 3 (сплошная
без щелей) толщиной 2,5 см
(один дюйм). Зазор, образо-
ванный бруском, заполнен не-
3. Изолирующий модуль
113
Рис. 29. Численный анализ
возможности конденсации в
многослойной стене: 1 -- несущая
бетонная стена, 2 -- брусок дере-
вянный, 3 -- деревянная обшив-
ка, 4 и 5 -- строительный картон
(модельный случай), 5 -- необхо-
димое месторасположение паро-
изоляции. Сверху -- расчёт для
бетонной стены без деревянной
обшивки. Внизу -- расчёт для бе-
тонной стены с деревянной об-
шивкой. Обозначения те же, что
и на рисунке 23.
60
60
Т°С
Т°С
Т
Т
а)
0,04
d, кг/м2
d, кг/м2
dдиф
dравн
dдиф
d*диф
dравн
0,02
5
2
3
4
0,04 Q=44Вт/м2
Gn=1,9 г/м2час
G*n=16 г/м2час
0,02
б)
20
20
Внутри:
Т=80°С
d0=0,05кг/м2
f=17%
Снаружи
минус 20°С
10 см
5см 2,5см
Q=1740 Вт/м2
Gn=2,2 г/м2час

подвижным воздухом и может быть ветрозащищён с обеих сторон строи-
тельным картоном 4 и 5 толщиной 1 мм. Картон введён чисто модельно
для оценки влияния ветрозащитных мембран. Паропроницаемый картон
имеет весьма низкую паропроницаемость (на уровне древесины и кирпи-
ча), но ввиду малой толщины практически не оказывает влияния (как
показывает расчёт) на распределения температуры и абсолютной влаж-
ности воздуха в стене (перепад температуры на картоне менее 0,3 °С).
Зазор может быть заполнен минеральной ватой без изменения
результатов расчёта.
Численный анализ показывает, прежде всего, что бетонная стена
практически не выполняет теплоизолирующих функций, так что обивка
стен деревом безусловно оправдана (рис 29). Так, чтобы поддерживать
внутреннюю поверхность бетонной стены при 80°С требуется фантасти-
ческая величина нагрева 1,74 кВт/м2, в то время как деревянная поверх-
ность обивки банной стены нагревается до 80 °С уже при тепловом пото-
ке в 40 раз меньшем -- 44 Вт/м2. Вместе с тем, бетон внутри обитой стены
продолжает играть роль основного пароизолятора. При абсолютной
влажности воздуха в помещении d0=0,05 кг/м3 (при относительной
влажности f=17%) стена с обшивкой, нагретой до 80°С, пропускает через
себя пары воды весьма ограниченно -- порядка 1,9 г/м2 час. Вначале вы-
сокая влажность воздуха dдиф стремится сформироваться в зазоре вплоть
до бетонной поверхности как паробарьера. При этом конденсация паров
начинается в точке росы, отмеченной чёрной каплей (расположенной
где то посредине зазора). Затем из за конденсации абсолютная влаж-
ность в зазоре резко снижается до dдиф* так, что конденсация стабилизи-
руется в точке, обозначенной стрелкой, расположенной на внутренней
стороне бетона (на внешней стороне зазора, выполняющего роль утепли-
теля). При этом скорость диффузии пара в стену резко увеличивается до
16 г/м2 час (в 8 раз) так, словно бы деревянная обивка срывается и ого-
ляет холодную поверхность бетона, интенсивно конденсирующую водя-
ные пары в виде росы. Конечно, два слоя картона и деревянная обшивка
(сплошная без щелей) без сомнения являются паробарьером, и поток па-
ра в стену 16 г/м2 час не столь уж велик по сравнению с тем, который мог
бы быть в отсутствии деревянной обшивки. Действительно, конденсация
потока пара 16 г/м2 час приводит к выделению тепла конденсации на по-
верхности бетона всего лишь на уровне 10 Вт/м2, что меньше, чем поток
кондуктивного («сухого») тепла 44 Вт/м2. А реальные тепловые
нагрузки за счёт конденсации пара на теплонезащищённые бетонные (ка-
менистые) поверхности в городских банях при поддачах острого пара из
магистрали могут достигать десятков кВт/м2 и резко повышать темпера-
туру бетона.
114
Дачные бани и печи

Всё это означает, что воздушный зазор под деревянной обшивкой (мо-
жет быть, заполненный паропроницаемым утеплителем типа минваты)
необходимо пароизолировать, монтируя вместо картона 5 пароизолиру-
ющую мембрану 5 (алюминиевую фольгу, армированную полиэтилено-
вую плёнку и т. п.). При этом возникает вопрос, часто обсуждаемый
в профессиональной среде: можно ли деревянную обшивку примыкать
непосредственно к этой пароизолирующей мембране?
Прежде всего отметим, что любая паропроницаемая ( в том числе де-
ревянная) обшивка при наличии под ней мощной теплоизоляции
и пароизоляции становится чисто декоративной. Ни температура, ни аб-
солютная влажность воздуха в пределах деревянной обшивки и воздуш-
ного зазора от древесины 3 до пароизолирующей мембраны 5 заметно не
изменяются. А это значит, что в постоянно отапливаемых помещениях
с хорошей теплоизоляцией стен величина зазора между древесиной 3
и пароизоляцией 5 абсолютно не критична и никак не нормируется.
В периодически же протапливаемых банях, в местах, где возможно
случайное проникновение за обшивку компактной воды (которой моют-
ся) или выделение небольшого количества росы, щели в деревянной об-
шивке и зазоры между обшивкой 3 и пароизоляцией 5 желательны, что-
бы вода под обшивкой могла быстро и беспрепятственно испаряться
и удаляться. Однако для экстремальных паровых режимов зазоры не
допустимы, поскольку вся роса должна впитываться в древесину (чтоб
затем, испаряясь, поддерживать «пар» в парной). Зазоры же с
отражательной теплоизоляцией герметизируют обязательно.
В случае же недостаточной теплоизоляции (при малости зазора меж-
ду 4 и 5) холодная пароизолирующая мембрана хоть и не пропустит
влагу, но станет конденсатором влаги. Мы уже отмечали, что паропрони-
цаемая обивка бетона (материала с низкой паропроницаемостью) дере-
вянными досками со стороны помещения неминуемо приведёт к конден-
сации влаги на поверхности бетона и увлажнению тыльной стороны
древесины, и дополнительная пароизоляция между бетоном и древеси-
ной только поможет этому. Поэтому пароизоляцию придётся перенести
на лицевую поверхность древесины с тем, чтобы ни вода, ни пары воды
вообще не могли бы попасть на древесину. Если же пароизолирующую
мембрану всё же оставить в глубине стены, то её температуру необходи-
мо обеспечить на уровне выше точки росы, то есть в банях выше, по край-
ней мере, 40 °С. Это означает, что теплоизолирующий зазор между
поверхностями 4 и 5 (или 1 и 5) никогда не следует уменьшать, даже
в угоду большей величине и лучшей вентилируемости зазора между па-
роизоляцией 5 и деревянной обшивкой 3. Во всяком случае, как следует
из рисунка 29, толщина утеплителя (воздушного зазора) между бето-
3. Изолирующий модуль
115

ном 1 и пароизоляцией 5 должна быть не менее, чем в 4--5 раз больше,
чем ширина зазора между пароизоляцией 5 и деревянной обшивкой 3.
Ну и конечно же, уровень нагрева стены со стороны бани должен быть
достаточным, чтобы обеспечить требуемую минимально допустимую
температуру пароизолирующей мембраны 40 °С (см. раздел 3.12).
Учитывая, что небрежно уложенная (со сквозными разрывами и с не-
уплотненными стыками листов) пароизоляция порой бывает опасней
для бани, чем полное отсутствие таковой, простейший монтаж обшивки
бетонной (каменной, кирпичной) стены осуществляют в следующем по-
рядке. Сначала на бетонной стене закрепляют на анкерах деревянные
бруски (лучше на подкладках из рубероида) или профильные п образ-
ные металлические или пластмассовые планки (вертикальные, а лучше
горизонтальные) с промежутками точно в размер плит утеплителя
116
Дачные бани и печи
Рис. 30. Примеры монтажа многослойных
стен. Слева -- наружная сторона стены, справа --
внутренняя сторона стены, направленная в по-
мещение. Перечисления слоёв слева направо:
а -- грунт, вентилируемая гидроизоляция типа
«фундалин», вентилируемый зазор (продух),
кирпичная (бетонная) стена подвала, проклад-
ки рубероида, деревянные бруски с заложенным
между ними враспор утеплителем (плитой из
пенопласта или минваты), листовая (рулонная)
пароизоляция, деревянные планки для уплотне-
ния нахлёстов пароизоляции, деревянная об-
шивка; б -- тонкий 8--12 мм паропроницаемый
штукатурный слой, жёсткая плита из минваты,
прижатая металлической сеткой, стальные
оцинкованные кронштейны (стержни, шпиль-
ки, крепежные элементы) для фиксации утеп-
лителя, кирпичная (бетонная) несущая стена;
в -- защитно декоративный экран (металличе-
ский, пластиковый, стеклянный, асбоцемент-
ный), вентилируемый зазор, металлическая
удерживающая сетка, кронштейны металлические (для крепления экрана, сетки
и утеплителя), жёсткая плита из минваты, кирпичная (бетонная) несущая стена; г --
грунт, теплогидроизоляция (экструзионный пенополистирол), кирпичная (бетонная)
стена подвала или цоколя, металлические короба (кронштейны, швеллеры или про-
фили по рис. 31 и 32) для формирования вентилируемого зазора, асбоцементная пли-
та, деревянные бруски с заложенным между ними утеплителем, пароизоляционная
плёнка, деревянная обшивка; д -- кирпичная облицовка, вентилируемый зазор, бре-
венчатая (брусовая) стена, выравнивающие деревянные бруски с утеплителем (или
без утеплителя) между ними, пароизолирующая плёнка, деревянная обшивка; е --
внешняя деревянная обшивка, ветроизоляция, каркас из деревянных брусков (брусь-
ев) с заложенным утеплителем, пароизоляция, внутренняя деревянная обшивка.
а)
б)
в)
г)
д)
е)

(рис. 30а). После укладки плиты утеплителя с тщательным заполнением
зазоров между плитой утеплителя и брусками (кусками мягкой минваты
от матов) на бруски навешивают на кнопках (или приклеивают на лип-
кой ленте) листы (рулоны) пароизоляционной плёнки так, чтобы листы
перенахлёстывались с последующим уплотнением стыков листов дере-
вянными планками, прибиваемыми (а лучше привинчиваемыми) к дере-
вянным брускам. По деревянным планкам может быть уложен второй
слой пароизоляции (при сомнениях в надёжности и качественности
основного парозащитного слоя). Деревянная обшивка (вагонка) при-
крепляется к брускам через планки тонкими оцинкованными гвоздями.
Современный крепёж лучше вести не гвоздями, а саморезами с предва-
рительным высверливанием направляющих отверстий для предотвраще-
ния раскалывания несущих брусков и планок. В особенной степени это от-
носится к стяжному крепежу большой длины (более 50 мм), при этом
дачника не должны смущать размеры самореза (длины более 100 мм).
К сухой бетонной (кирпичной) стене бруски крепятся длинными винтами
с увеличивающимся диаметром резьбы (шурупами), в том числе и с шести-
гранной головкой под ключ, вворачиваемыми враспор в туговбитую
надёжно просмолённую деревянную бобышку. Во влажных же стенах цо-
колей и подвалов предпочтительно использовать полиэтиленовые или ме-
таллические (резаные вдоль) закладные бобышки в комбинации с расши-
ряющимися винтами (анкеры) или специальные саморезы по бетону
с головкой под шестигранную отвёртку, вворачиваемые непосредственно
в отверстие в стене, предварительно просверленное обычным сверлом.
Все скрытые крепёжные работы в банях необходимо проводить с осо-
бой тщательностью, поскольку любые расколы древесины, выпадения
крепёжных элементов, деформации внутри стены могут привести к не-
оправданным нарушениям сплошности пароизоляции и теплоизоляции,
которые невозможно не только отремонтировать, но и даже обнаружить
визуально из за наличия обшивки. Наиболее сложно добиться надёжной
сплошности в системе теплоизоляции, тем более, что она может повреж-
даться грызунами (мышами, крысами), которые вопреки уверениям про-
давцов, часто поселяются и в минвате, и в пенополистироле. Особенно
трудно крепить минвату, имеющую, как правило, очень низкую механи-
ческую жёсткость и упругость. В последние десятилетия строительная
индустрия сильно продвинулась в области крепления минеральных ват
на наружных стенах городских многоэтажных домов в целях утепления
фасадов. Минеральная вата ввиду своей негорючести значительно более
привлекательна для капитального строительства, чем пенополистирол,
который и легко плавится, и горит, вследствие чего требует на стенах тех-
нически сложновыполнимых противопожарных рассечек. Особенно ин-
3. Изолирующий модуль
117

тересна базальтовая (каменная) вата ввиду своей высокой теплостойко-
сти и устойчивости к пожарам. Поэтому в промышленности было затра-
чено немало усилий по разработке многослойных жёстких плит из мин-
ваты, которые можно было бы и приклеивать к фасаду, и даже
оштукатуривать снаружи. Такие жёсткие плиты для фасадных работ
обычно имеют повышенную плотность, обработаны водоотталкивающи-
ми составами, пропитаны синтетическими смолами для жёсткости, по-
крыты слоями щелочестойкого стеклохолста, стеклосетки или жёсткого
нетканного материала (из плотной минваты типа войлока повышенной
плотности). Несмотря на улучшенные характеристики плиты могут на-
дёжно приклеиваться к фасаду лишь при его строгой вертикальности
(при отклонениях от вертикали не более 10--15 мм) и надёжно держать
штукатурку не толще 10--15 мм (при сроке эксплуатации до 15--30 лет).
Поэтому в российских условиях, когда неровность стен многоэтажных
домов может достигать 70 мм и более, применяют подвеску плит минва-
ты методом накалывания на многочисленные горизонтальные кронштей-
ны (в количествах, определенных изготовителем плит), закреплённые на
поверхности стены вертикально её поверхности (параллельно горизон-
ту). На тех же кронштейнах (анкерах, шпильках) крепится удерживаю-
щая армирующая, ограждающая металлическая сетка и держится штука-
турный слой, толщина которого в этом случае может достигать 25--30 мм
(см. рис. 30 б). Конструкций различного рода кронштейнов разработано
много, в том числе и гибких (подвижных или шарнирных), способных
прижимать плиту утеплителя к защищаемой стене под действием силы
тяжести штукатурного слоя. Иногда между утеплителем и штукатуркой
предусматривают каналы продухи, соединяющиеся в местах вентиляци-
онных отверстий на фасаде (площадью не менее 75 см2 на 20 м2 площади
стены по СП 23 101 2000). Относительно целесообразности вентиляции
штукатурного слоя через специальные продухи у специалистов нет еди-
ного мнения (точно так же, как у строителей бань относительно необхо-
димости вентилируемого зазора между вагонкой и пароизоляцией). Од-
ни считают, что вентилируемые продухи выключают из системы
теплозащиты здания внешний слой штукатурки, способствуют намока-
нию внутренних слоёв теплоизоляции при выпадении росы из вентиля-
ционного воздуха при его повышенной влажности. Другие же, наоборот,
считают, что вентилируемые каналы способствуют быстрому высыханию
стен и утеплителя, улучшают воздухообмен в стене и т. п.
Конечно же, если штукатурка и утеплитель имеют высокую паропро-
ницаемость (а именно такие особые штукатурные составы и разрабаты-
ваются для утепления фасадов), то и вентиляция фасада не требуется.
Но если фасад декорируется паронепроницаемыми материалами (стек-
118
Дачные бани и печи

лом, пластиком, гофрированным металлом и т. п.), то вентиляционные
системы, выводящие влагу из утеплителя (а фактически из стены), абсо-
лютно необходимы (см. рис. 30 в). Для этого разработаны специальные
крепёжные элементы (кронштейны, анкеры, шпильки), удерживающие
одновременно и утеплитель, и удерживающую (ограждающую) сетку,
и внешнюю декоративно защитную облицовку (ветродождезащитную).
Подобный опыт утепления наружных стен зданий может быть использо-
ван с известными оговорками и при утеплении внутренних стен камен-
ных зданий при монтаже встроенных бань. Так, в технологии встроенных
саун, примыкающих к стенам, финнами применяются системы крон-
штейнов, заканчивающихся шпильками с резьбой (М6, М8 или М10).
Плиты минваты нанизываются на эти кронштейны, после чего наклады-
вается пластиковая или металлическая сетка (штукатурная, в том числе
и сварная), прижимающаяся шайбами большого диаметра и притягиваю-
щаяся гайками по резьбе на шпильках или кронштейнах (рис. 31).
На этих же кронштейнах может быть повешена облицовка в виде щитов
из вагонки, опирающихся на пол. Такая конструкция позволяет изба-
виться от деревянных брусков и изготовить единый слой утеплителя (но,
к сожалению, со сквозными «мостиками» усиленной теплопередачи по
металлическим кронштейнам).
Системы крепления утеплителя к стенам с помощью металлических
кронштейнов прежде всего полезны там, где деревянные бруски способ-
ны быстро сгнить, то есть при влажных каменных стенах подвалов и цо-
колей. Каменная стена в земле способна увлажняться как влагой грунта,
так и влагой из воздуха помещения. Даже будучи гидроизолированной
снаружи и пароизолированной изнутри, стена, тем не менее, нуждается
в просушке хотя бы потому, что может увлажняться аварийным образом
(через протечку сверху). Поэтому за-
глубленная стена подвала должна
вентилироваться через продухи, рас-
положенные по внешней (рис. 30 а)
или по внутренней (рис. 30 г) стороне
стены. Зазор по внутренней стороне
3. Изолирующий модуль
119
Рис. 31. Вариант крепления жёсткой
плиты минеральной ваты к стене на крон-
штейнах. 1-- стена несущая, 2-- пластины,
3 -- приваренные кронштейны с резьбой (на-
пример, М8), 4 -- гвозди (шурупы), 5 -- пли-
та минваты, 6 -- места нанизывания (раздви-
гаемые шилом, отверткой), 7 -- прижимная
шайба (или сетка), 8 -- гайка.
1
2
3
4
5
6
7
8

стены может быть смонтирован по разному, но проще всего с помощью
вышеупомянутых кронштейнов шпилек с резьбой или металлического
каркаса с возведением фальшстены (например, из асбоцементных лис-
тов), на которой уже закрепляются слои теплоизоляции, пароизоляции
и декоративной обшивки. Металлический каркас при больших механи-
ческих нагрузках на обшивку вполне может быть выполнен из любого
металлопроката сваркой или болтовыми соединениями, а при низких ме-
ханических нагрузках при помощи хорошо освоенных в быту монтажных
систем навесных потолков, офисных перегородок, гипсокартонных об-
шивок стен. Так, например, могут быть использованы заводские металли-
ческие профили для монтажа жёстких каркасов под обшивку гипсокар-
тонными листами (панелями «сухой штукатурки»). Фирмой ТИГИ
Кнауф изготавливаются из стальной оцинкованной ленты толщиной
0,55--0,8 мм методом холодной прокатки профили ПС, ПН, ПУ (угло-
вые), ПП (потолочные) и др. Внешний вид профилей ПС (профиль сто-
ечный) и ПН (профиль направляющий) представлен на рисунке 32. Это
п образные профили в виде швеллеров, образованных спинкой и двумя
полками, имеющими рёбра жёсткости. Типоразмеры профилей -- ПС
50/50, ПН 50/40, ПС 65/50, ПН 65/40, ПС 75/50, ПН 75/40, ПС 100/50
и ПН 100/40, где первой цифрой (числителем) указана ширина спинки,
а второй (знаменателем) -- ширина полки. На самом же деле ширина
спинки профиля ПС 50/50 составляет 48,5 мм, что даёт возможность
плотно посадить профиль ПС в профиль ПН с образованием жёсткого
короба, скрепляемого саморезами или просечками с изгибом. В образо-
вавшихся коробах (или усиленных швеллерах) удобно создавать вентка-
налы (в том числе и с рассверловкой вентиляционных и коммуникацион-
ных отверстий), пропускать электрические и телевизионные кабели,
пропускать кабели электрического обогрева и т. п.
Вентилируемый зазор необходимо предусматривать и в случае внеш-
ней облицовки бревенчатого сруба кирпичной кладкой (рис. 30 д), по-
скольку древесина здесь играет роль паропроницаемого утеплителя. Бре-
венчатую стену целесообразно пароизолировать с внутренней стороны.
Если же в составе стены нет высокотеплопроводных и парозадерживаю-
щих слоёв, то ситуация резко упрощается. Так, в простейших саунах стены
состоят из деревянного каркаса, заполненного утеплителем, и деревянных
обшивок из вагонки по обе стороны каркаса. В этом случае пароизоляция
не обязательна, достаточна ветрозащита из строительного картона (или
диффузионной мембраны) под обеими обшивками, особенно если сауна
установлена в отапливаемом помещении в удалении от стен. Но если такая
сауна встроена в плохо вентилируемое помещение и особенно вблизи хо-
лодной каменной стены, направленной на улицу, то для предотвращения
120
Дачные бани и печи

увлажнения помещения (и особенно внутренней поверхности внешней
стены помещения) необходимо внутренний слой ветрозащиты стены сау-
ны заменить на пароизоляцию. Внешний слой ветрозащиты стены сауны
заменять на пароизоляцию нельзя ни в коем случае.
Зачастую в сухих саунах пароизоляция (например, в виде алюминие-
вой фольги) закладывается между каркасом и обшивкой без зазора
(с возможным клеевым герметичным соединением брусков каркаса с па-
роизоляцией). При этом обшивка, непосредственно соприкасающаяся
с пароизоляционной фольгой (и утеплителем тоже), предотвращает ава-
рийные выпадения мелких плит утеплителя из крупных ячеек каркаса.
Если же обшивка не соприкасается с пароизоляцией, то аварийно выва-
ливающиеся из каркаса элементы теплоизоляции могут удерживаться
только самой пароизоляцией. В этом случае при низкой механической
прочности пленочная пароизоляция может деформироваться (растяги-
ваться, выпячиваться) и даже разрываться, например, при подвижках
каркасов, при резких распахиваниях дверей или при сильных поддачах.
Поэтому для надёжной сохранности теплоизоляции и пароизоляции не-
достаточно предотвратить подвижность (разболтанность) каркаса (в том
числе и при транспортировке). Необходимо жёстко скреплять теплоизо-
ляцию с рассыхающимся каркасом, например, с помощью тех же крон-
штейнов, что применяются при утеплениях фасадов (рис. 31). В дачном
быту в качестве кронштейнов часто используют обычные гвозди (лучше
с шайбами) с длиной на 10--20 мм большей толщины утеплителя, забива-
емые через утеплитель в древесину несущей внешней обшивки, после че-
го утеплитель перевязывается проволокой (или синтетической бечёв-
кой) за головки гвоздей. Для более надёжного удержания плиты
минваты прижимают (желательно на клее) фанерой в размер ячейки кар-
каса и прихватывают планками штапиками к каркасу как в окнах и фи-
ленчатых дверях (или притягивают фанеру саморезами через заранее
просверленные отверстия в фанере к несущей внешней обшивке карка-
са). Щели между брусками каркаса и фанерой уплотняют силиконовым
3. Изолирующий модуль
121
Рис. 32. Форма стоечных профилей ПС
и направляющих профилей ПН системы
ТИГИ Kнауф для монтажа гипсовых пане-
лей (сухой штукатурки). 1 -- спинка профи-
ля, 2 -- полка профиля, 3 -- направление
установки стоечных профилей внутрь на-
правляющих профилей, 4 -- скрепление сто-
ечного и направляющего профилей само-
резами.
1
1
2
3
2
ПН профиль
ПС профиль

122
Дачные бани и печи
герметиком. При этом между фанерой
и пароизоляцией образуется гарантиро-
ванный зазор, выполняющий роль
дополнительного теплоизолятора и пре-
дохраняющий пароизоляцию от повреж-
дений в аварийных случаях (рис. 33). Са-
мо собой разумеется, если использовать
очень прочную пароизоляционную
плёнку (например, алюминиевую фоль-
гу толщиной 0,1 мм или даже сталь тол-
щиной 0,55 мм), то она вполне надёжно
удержит любую теплоизоляцию (уло-
женную с прижимом впритык к пароизо-
ляции). Такое решение принимается
в сандвич панелях заводского изготов-
ления для монтажа крупных каркас-
но навесных сооружений. В дачных ус-
ловиях, к сожалению, алюминиевая
фольга (даже мягкая марки М, отожжен-
ная) весьма сложна для герметичного
монтажа в стыках и углах, а жесткая уп-
ругая марки Т (твердая) вообще не при-
годна для пароизоляции, в том числе
и по причине неминуемых порывов при
возможных перекосах каркаса. Поэтому при наличии возможности алю-
миниевую фольгу, а также нерастягивающиеся алюминизированные ма-
териалы (бумагу, стеклоткань Армофол или картон) желательно исполь-
зовать в ответственных (постоянно эксплуатируемых) банных объектах
исключительно в качестве отражательной изоляции (см. раздел 3.14),
авцелях надёжности пароизоляции для подстраховки заложить под
фольгу дублирующую эластичную пароизолирующую плёнку -- поливи-
нилбутиральную, полиамидную (капроновую), полиэтиленовую (с рабо-
чей температурой 70--100 °С), полипропиленовую (с рабочей температу-
рой 90--120°С).
Рис. 33. Вариант закрепления плиты мине-
ральной ваты в ячейке каркаса. 1 -- бруски кар-
каса, 2 -- плита минваты (желательно обклееная
бумагой), 3 -- фанерка в размер ячейки (или ор-
галит, тонкая сталь, лист пластика и т. п.), 4 --
прижимная планка (штапик) или герметик, 5 --
гвозди.
1
2
3
4
5

Наибольший интерес для бань представляют полипропиленовые
плёнки из нетканного материала (типа войлока), сформированного из
спутанного монофиламентного (в виде бесконечной непрерывной нити)
волокна, имеющего повышенную термостойкость и высокую прочность
на разрыв (Тектон, Пароизол, Изоспан Д и др.). Для обеспечения паро-
непроницаемости нетканный материал ламинируют (дублируют)
сплошной полиэтиленовой или полипропиленовой плёнкой. Такие плён-
ки дороги.
Для пароизоляции жилых сооружений широко применяют и самые
обычные полиэтиленовые плёнки, изготавляемые из полиэтилена высо-
кого давления (низкой плотности) методом экструзии (выдавливания)
через цилиндрическую фильеру с последующим раздувом рукава сжа-
тым воздухом до диаметра 1--1,5 метра. Из семи марок отечественных
плёнок для пароизоляции используются только марки Т и В, содержа-
щие антистатические добавки. Толщины плёнок выбираются в пределах
(0,3--0,8) мм, плотность не менее 290 г/м2. Рабочий диапазон температур
от минус 60°С до плюс 80°С (в строго неподвижном состоянии без
нагрузок), паропроницаемость (8--25) г/м2 за 24 часа.
Рулонный пенополиэтилен толщиной до 10 мм производится мето-
дом экструзии газонаполненного вспенивающегося полиэтилена в виде
листа через плоскую щелевую фильеру шириной 1--2 метра. Пенополиэ-
тилен можно алюминизировать (Пенофол). Рабочие температуры пено-
полиэтилена составляют от минус 60 °С до плюс 70 °С (Теплон, Изолон)
или до 100 °С (Унифол), паропроницаемость меньше, чем у плёнок.
Большой интерес представляют полиэтиленовые плёнки, усиленные
(армированные) тканью, бумагой, полосами полиэтилена или неткан-
ными материалами на основе бесконечного волокна из полиэтилена
низкого давления (высокой плотности). Рабочие температуры до (70--
80)°С (Изоспан, Свитапфол, Олефол, Юкатон) или до 100°С (Тайвек).
Паропроницаемость может быть снижена до 1 г/м2 за 24 часа (Юта-
фол Н) и даже до 0,3 г/м2 за 24 часа (Юкатон 140). Разработка этих
плёнок связана в первую очередь с проблемами эксплуатации совме-
щенных крыш многоэтажных жилых домов, особенно мансардных. По-
этому эти плёнки часто называются подкровельными (но могут, конеч-
но, использоваться где угодно). Дело в том, что совмещенная крыша
является одновременно потолком обитаемого помещения. При этом воз-
никают две проблемы:
-- пары воды, диффундирующие через паропроницаемый потолок
и утеплитель, конденсируются на холодной нижней стороне кровли (мно-
гослойной рубероидбитумной, стальной, черепичной), при этом капли
конденсата увлажняют утеплитель;
3. Изолирующий модуль
123

-- утеплитель, увлажненный конденсатом, теряет свои
теплоизолирующие свойства, дом становится холодным, к тому же снег
зимой начинает таять на крыше, образующаяся вода стекает к холодному
карнизу и там замерзает, образуя ледяные глыбы (торосы), задерживаю-
щие сток воды и разрушающие своим весом карниз.
Все эти факторы характерны и для бань, особенно для однообъёмных.
Поэтому изучение опыта городского и коттеджного жилищного строи-
тельства и в этом случае будет полезно при постройке бань. Приведём
для ориентировки свойства комплекта гидроизоляционных (дождебрыз-
гозащитных) плёнок отечественного производства (по зарубежной тех-
нологии) торговой серии «Изоспан», наиболее распространенных в ин-
дивидуальном строительстве и обычно называемых подкровельными:
Марка плёнки «Изоспан» А
AS
BCD
Плотность, г/м2
110 100
70
90
105
Прочность
(продольная/поперечная),
H/5 см
177/129 165/120 128/104 197/119 1068/890
Удлинение при разрыве
(продольное/поперечное) % 67/75 29/35 79/73
48/54 23/29
Паропроницаемость,
г/м2 за 24 часа
≥1000 ≥1000 22,4
18,4
3,7
Водоупорность, мм вод. ст. ≥250 ≥1000 ≥1000 ≥1000 ≥1000
Ширина рулона, м
1,6
1,5
1,4
1,4
1,4
Площадь рулона, м2
70
75
70
70
70
Вес рулона, кг
7,7
7,9
5,0
6,6
7,7
Плёнка марки D представляет собой полипропиленовую ткань с од-
носторонним ламинированием (покрытием) полипропиленовой плён-
кой. Обладает исключительно высокой механической прочностью
порядка 1000 Н/5 см (сила в один Ньютон Н = 0,1 кг). Это означает, что
полоска плёнки шириной 5 см разорвётся при нагрузке порядка 100 кг.
Плёнка марки С представляет собой аналог плёнки марки D, только
выполненный из полиэтилена, и поэтому обладает намного меньшей
(в 5--8 раз) механической прочностью на разрыв. Плёнки марок С и D яв-
ляются практически полностью герметичными. Применяются как гидро-
изоляция (в том числе и для защиты утеплителя обычным образом, на-
пример, как рубероид) в местах, где может возникнуть при монтаже
и эксплуатации высокая механическая нагрузка на материал (при бето-
нировании полов, при укладке изоляции между неутеплённой кровлей
и обрешеткой, где есть снеговая нагрузка и т. п.). Плёнки выдерживают
заметное удлинение при разрыве, что гарантирует сохранность гидроизо-
ляции при незначительных деформациях каркаса стен и крыши.
Плёнки марок А, AS и B являются антиконденсатными. Это означает,
что одна из сторон плёнки (а для марки AS обе стороны) выполнена вор-
124
Дачные бани и печи

систой, шероховатой и способна удержи-
вать (впитывать) капли росы (конденса-
та). Целесообразность такого решения
объясняется тем, что выбросы значи-
тельных количеств пара и заброс брызг
осуществляются чаще всего залповым образом (закипел чайник и увлаж-
нил потолок, пошёл дождь и порыв ветра увлёк брызги под кровлю
и т. п.). Поэтому полезно эти образующиеся на гидроизоляции капли
удерживать, не давая им упасть на утеплитель или каркас, и затем дать
им не спеша испариться (выветриться) в вентиляционных потоках.
Кроме того, плёнки марок A и AS серии «Изоспан» отличаются тем,
что имеют специальную микроперфорацию. Отверстия настолько малы,
что не пропускают воду (из за несмачиваемости), но пропускают пар. Та-
кие плёнки за рубежом называются диффузионными (супердиффузны-
ми) мембранами. Фактически это ветродождезащитные паропроницае-
мые плёнки, о которых говорилось в разделе 3.3. Они хороши в наших
условиях тем, что увлажненный из за небрежности при монтаже (под
дождём) утеплитель всё же в состоянии высохнуть через такую мембра-
ну (медленно, но наверняка способен высохнуть, в отличие от случая
полностью паронепроницаемых плёнок).
Плёнка марки В сплошная, но имеет ворс. Она считается пароизоли-
рующей, хотя ограниченно пропускает пар (как и плёнки С и D, как и
обычные полиэтиленовые плёнки). Принцип пароизоляции в самом об-
щем случае должен подразумевать только одно -- скорость возможного
поступления пара из жилого помещения снизу в утеплитель должна быть
меньше скорости вывода пара вверх из утеплителя на улицу. Поэтому,
используя в качестве пароизоляции плёнку марки В, мы должны ис-
пользовать с другой стороны утеплителя более паропроницаемую (диф-
фузионную мембрану) марки А или AS. Именно такие диффузионные
гидронепроницаемые мембраны (типа известной плёнки Тайвек произ-
3. Изолирующий модуль
125
Рис. 34. Схема монтажа специализирован-
ных гидроизоляционных плёнок марок «Изо-
спан». 1 -- обрешетка крыши, 2 -- кровля (метал-
лочерепица), 3 -- конёк, 4 -- антиконденсатная
плёнка Изоспан  А, 5 -- теплоизоляционная
плита из минваты, 6 -- пароизоляционная плён-
ка Изоспан В, 7 -- гидроветрозащитная паро-
проницаемая плёнка Изоспан AS, 8 и 9 -- пото-
ки воздуха через вентиляционные зазоры, 10 --
вывод увлажненного (от сушки подкровельно-
го пространства) воздуха через зазор под конь-
ком крыши.
12
10
3
5
6
6
7
7
4
48
7
9
8
4

водства Дюпон) обеспечили прогресс в области совмещенных крыш. На-
помним, что паропронцаемость пергамина при перепаде парциальных
давлений водяного пара Δрп=1000Па составляет 70 г/м2 за 24 часа, а кар-
тона без битумной пропитки -- 1400 г/м2 за 24 часа.
Схема монтажа изоляционных слоев на крыше представлена на ри-
сунке 34. Обитаемый чердак (мансарда) утеплён утеплителем 5, кото-
рый пароизолирован с внутренней стороны плёнкой 6 Изоспан марки В
(а лучше марки С или даже D). Плёнка 6 закладывается под обшивку
(вагонку, гипсокартон) с обязательным зазором шероховатой стороной
внутрь так, чтобы в случае выпадения на плёнку росы (при залповых
выбросах пара) капли не попадали на обшивку. Сверху утеплитель гид-
роизолирован (точнее, ветродождезащищён) от возможных брызг диф-
фузионной мембраной 7 марки Изоспан AS, уложенной прямо на утеп-
литель без зазора. Над мембраной 7 должен быть организован
обязательный воздушный продух 8 для высушивания мембраны 7
и утеплителя 5. Над зазором 8 может быть смонтирована вторая диффу-
зионная мембрана 4 марки Изоспан А (шероховатой стороной вниз при
расположении под обрешёткой 1 или шероховатой стороной вверх над
обрешёткой 1) для ветродождезащиты плёнки 7 при ливневых или ава-
рийных протечках кровли. Такая схема полностью разделяет кровлю
и утеплённый потолок совмещенной крыши. Если же чердак является
необитаемым и неотапливаемым, то схема изоляции упрощается: доста-
точно под кровлю заложить для страховки от протечек любую из выше-
перечисленных плёнок Изоспан, поскольку все они являются дожде-
ветрозащитными.
При монтаже плёнок для склеивания полотнищ (рулонов) внахлёст
между собой и с ограждающими конструкциями применяется специаль-
ная соединительная самоклеющая лента марки Изоспан SL.
3.13. Теплоизолирующая способность воздушных прослоек
Зазоры, доступные потокам воздуха, являются продухами, ухудшаю-
щими теплоизоляционные характеристики стен. Зазоры же замкнутые
(так же как закрытые поры вспененного материала) являются теплоизо-
лирующими элементами. Ветронепродуваемые пустоты широко приме-
няются в строительстве для снижения теплопотерь через ограждающие
конструкции (щели в кирпичах и блоках, каналы в бетонных панелях, за-
зоры в стеклопакетах и т. п.). Пустоты в виде непродуваемых воздушных
прослоек используются и в стенах бань, в том числе каркасных. Эти пу-
стоты зачастую являются основными элементами теплозащиты. В част-
ности, именно наличие пустот с горячей стороны стены позволяет ис-
126
Дачные бани и печи

пользовать легкоплавкие пенопласты (пенополистирол и пенополиэти-
лен) в глубинных зонах стен высокотемпературных бань.
В то же время пустоты в стенах являются самыми коварными элемен-
тами. Стоит в малейшей степени нарушить ветроизоляцию, и вся систе-
ма пустот может стать единым продуваемым выхолаживающим проду-
хом, выключающим из системы теплоизоляции стен все внешние
теплоизоляционные слои. Поэтому пустоты стараются делать небольши-
ми по размеру и гарантированно изолируют друг от друга.
Использовать понятие теплопроводности воздуха (а тем более ис-
пользовать ультранизкое значение коэффициента теплопроводности не-
подвижного воздуха 0,024 Вт/м град) для оценки процессов теплопере-
дачи через реальный воздух невозможно, поскольку воздух в крупных
пустотах является крайне подвижной субстанцией. Поэтому на практике
для теплотехнических расчётов процессов передачи тепла даже через
условно «неподвижный» воздух применяют эмпирические (опытные,
экспериментальные) соотношения. Чаще всего (в простейших случаях) в
теории теплопередачи считается, что тепловой поток из воздуха на по-
верхность тела в воздухе равен Q = αΔT, где α -- эмпирический коэффи-
циент теплопередачи «неподвижного» воздуха, ΔТ -- разность темпера-
тур поверхности тела и воздуха. В обычных условиях жилых помещений
коэффициент теплопередачи равен ориентировочно α = 10 Вт/м2 град.
Именно этой цифры мы будем придерживаться при оценочных расчётах
прогрева стен и тела человека в бане. При помощи потоков воздуха со
скоростью V (м/сек), тепловой поток увеличивается на величину
конвективной составляющей Q=βVΔT, где β примерно равен
6 Вт.сек/м3.град. Все величины зависят от пространственной ориентации
и шероховатости поверхности. Так, по действующим нормам СНиП
23 02 2003 коэффициент теплопередачи от воздуха к внутренним по-
верхностям ограждающих конструкций принимается равным 8,7 Вт/м2
град для стен и гладких потолков со слабо выступающими рёбрами (при
отношении высоты рёбер «h» к расстоянию «а» между гранями соседних
рёбер h/a ≤ 0,3); 7,6 Вт/м2 град для потолков с сильно выступающими рё-
брами (при отношении h/a ≥ 0,3); 8,0 Вт/м2 град для окон и 9,9 Вт/м2
град для зенитных фонарей. Финские специалисты принимают коэффи-
циент теплопередачи в «неподвижном» воздухе сухих саун равным 8
Вт/м2 град (что в пределах ошибок измерений совпадает с принимаемым
нами значением) и 23 Вт/м2 град при наличии потоков воздуха со скоро-
стью в среднем 2 м/сек.
Столь малое значение коэффициента теплопередачи в условно «непо-
движном» воздухе α = 10 Вт/м2 град соответствует понятию воздуха как
теплоизолятора и объясняет необходимость использования высоких тем-
3. Изолирующий модуль
127

ператур в саунах для быстрого согрева тела человека. Применительно же
к стенам это означает, что при характерных теплопотерях через стены ба-
ни (50-- 200) Вт/м2 разница температур воздуха в бане и температур вну-
тренних поверхностей стен бани может достигать (5--20)°С. Это очень
большая величина, часто никак и никем не учитывающаяся. Наличие
в бане сильной конвекции воздуха позволяет снизить перепад температу-
ры вдвое. Отметим, что столь высокие перепады температур, характер-
ные для бань, недопустимы в жилых помещениях. Так, нормируемый
в СНиП 23 02 2003 температурный перепад между воздухом и стенами
не должен превышать 4°С в жилых помещениях, 4,5°С в общественных
и 12°С в производственных. Более высокие перепады температур в жи-
лых помещениях неминуемо приводят к ощущениям холода от стен и вы-
падению росы на стенах (см. далее раздел 3.15).
Используя введенное понятие коэффициента теплопередачи от поверх-
ности в воздух, пустоты внутри стены можно рассматривать как последова-
тельное расположение теплопередающих поверхностей (см. рис. 35). При-
стеночные зоны воздуха, где и наблюдаются вышеуказанные перепады
температур ΔТ, называются пограничными слоями. Если в стене (или стек-
лопакете) имеются два пустотных промежутка (например, три стекла),
то фактически имеется 6 пограничных слоёв. Если через такую стену (или
стеклопакет) проходит тепловой поток 100 Вт/м2, то на каждом погранич-
ном слое температура изменяется на ΔТ = 10°С, а на всех шести слоях пере-
пад температуры составляет 60°С. Учитывая, что тепловые потоки через
каждый в отдельности пограничный слой и через всю стену в целом равны
между собой и составляют всё же 100 Вт/м2, то результирующий коэф-
фициент теплопередачи для стены без пустот («стеклопакет» с одним
стеклом) составит 5 Вт/м2 град, для стены с одной пустотной прослойкой
(стеклопакет с двумя стёклами) 2,5 Вт/м2 град, а с двумя пустотными про-
слойками (стеклопакет с тремя стёклами) 1,67 Вт/м2 град. То есть, чем боль-
ше пустот (или чем больше стёкол), тем теплей стена. При этом теплопро-
водность самого материала стен (стёкол) в этом расчёте предполагалась
бесконечно большой. Иными словами, даже из очень «холодного» материа-
ла (например, стали) можно в принципе изготовить очень тёплую стену,
предусмотрев лишь наличие в стене множества воздушных прослоек. Соб-
ственно, на этом принципе и работают все стеклянные окна.
Для упрощения оценочных расчётов удобней использовать не коэффи-
циент теплопередачи α, а его обратную величину -- сопротивление тепло-
передаче (термическое сопротивление пограничного слоя) R = 1/α. Терми-
ческое сопротивление двух пограничных слоёв, отвечающее одному слою
материала стены (одного стекла) или одному воздушному промежутку
(прослойке), равно R = 0,2 м2 град/Вт, а трёх слоёв материала стены (как
128
Дачные бани и печи

на рисунке 35) -- сумме сопротивлений шести пограничных слоёв, то есть
0,6 м2 град/Вт. Из определения понятия сопротивления теплопередаче Q =
=ΔT/R следует, что при том же тепловом потоке 100 Вт/м2 и термическом
сопротивлении 0,6 м2 град/Вт перепад температуры на стене с двумя воз-
душными прослойками составит те же 60°С. Если же число воздушных
прослоек увеличить до девяти, то перепад температуры на стене при том
же тепловом потоке 100 Вт/м2 составит 200°С, то есть расчётная темпера-
тура внутренней поверхности стены в бане при тепловом потоке 100 Вт/м2
повысится с 60 °С до 200°С (если на улице 0°С).
Коэффициент теплопередачи является результирующим показате-
лем, комплексно суммирующим последствия всех физических процес-
сов, происходящих в воздухе у поверхности теплоотдающего или тепло-
воспринимающего тела. При малых перепадах температур (и малых
тепловых потоках) конвективные потоки воздуха малы, теплопередача
в основном происходит кондуктивно за счёт теплопроводности непо-
движного воздуха. Толщина пограничного слоя составляла бы малую ве-
личину, всего лишь а=λR≅0,0024 м, где λ=0,024 Вт/м град -- коэффициент
теплопроводности неподвижного воздуха, R=0,1 м2град/Вт -- термичес-
кое сопротивление пограничного слоя. В пределах пограничного слоя
воздух имеет разные температуры, вследствие чего за счёт гравитацион-
ных сил воздух у горячей вертикальной поверхности начинает всплывать
(а у холодной -- погружаться), набирая скорость, и турбулизируется
(взвихривается). За счёт вихрей теплопередача воздуха увеличивается.
Если вклад этой конвективной составляющей формально ввести в значе-
ние коэффициента теплопроводности λ, то увеличение этого коэффици-
ента теплопроводности будет отвечать формальному увеличению толщи-
ны пограничного слоя а=λR (как мы увидим ниже, примерно в 5--10 раз
с 0,24 см до 1--3 см). Ясно, что это формально увеличенная толщина по-
граничного слоя корреспондируется с размерами воздушных потоков
и вихрей. Не углубляясь в тонкости структуры пограничного слоя, отме-
тим, что значительно большее значение имеет понимание того, что пере-
дающееся в воздух тепло может «улететь» вверх с конвективным пото-
ком, так и не достигнув следующей пластины многослойной стены или
следующего стекла стеклопакета. Это отвечает случаю калориферного
нагрева воздуха, который будет рассмотрен ниже при анализе экраниро-
ванных металлических печей (раздел 5). Здесь же мы рассматриваем слу-
чай, когда воздушные потоки в прослойке имеют ограниченную высоту,
например, в 5--20 раз превышающую толщину прослойки δ. При этом
в воздушных прослойках возникают циркуляционные потоки (рис. 22 е),
которые фактически участвуют в переносе тепла совместно с кондуктив-
ными потоками тепла.
3. Изолирующий модуль
129

При малых толщинах воздушных прослоек встречные потоки воздуха
у противоположных стенок зазора начинают влиять друг на друга (переме-
шиваются). Иными словами, толщина воздушной прослойки становится
меньше двух невозмущенных пограничных слоёв, вследствие чего коэффи-
циент теплопередачи увеличивается, а сопротивление теплопередачи соот-
ветственно уменьшается. Кроме того, при повышенных температурах сте-
нок воздушных прослоек начинают играть роль процессы теплопередачи
излучением. Уточнённые данные в соответствии с официальными рекомен-
дациями СНиП II 3 79* приводятся в таблице 7, откуда видно, что толщи-
на невозмущенных пограничных слоёв составляет 1--3 см, но существенное
изменение теплопередачи наступает лишь при толщинах воздушных про-
слоек менее 1 см. Это означает, в частности, что воздушные промежутки
между стёклами в стеклопакете не следует делать толщиной менее 1 см.
Таблица 7
Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки,
м2 град/Вт
Толщина
для горизонтальной для горизонтальной
воздушной
прослойки при
прослойки при
прослойки, см
потоке тепла снизу потоке тепла сверху
вверх или для верти вниз
кальной прослойки
при температуре воздуха в прослойке:
положи
отрица
положи
отрица
тельной тельной тельной тельной
1
0,13
0,15
0,14
0,15
2
0,14
0,15
0.15
0,19
3
0,14
0,16
0,16
0,21
130
Дачные бани и печи
Рис. 35. Распределение температуры в
стене, состоящей из замкнутых (несообща-
ющихся) воздушных прослоек, образован-
ных тремя стальными (или стеклянными)
пластинами (в предположении полного от-
сутствия лучистых тепловых потоков). По-
ток тепла справа налево. Температура вну-
треннего воздуха Твнутр выше температуры
внешнего воздуха Твнешн. На каждой по-
верхности образуется пограничный тепло-
передающий слой толщиной а = (1--3) см
с перепадом температуры ΔТ. Поток тепла равен Q = ΔT/R = (Твнутр -- Твнеш)/6R, где
R = 0,1 м2 град/Вт --термическое сопротивление пограничного слоя, не зависящее от
толщины воздушных прослоек δ, если а < δ.
ΔТ
Твнеш
Твнутр
ΔТ
ΔТ
а
δ
Внешняя
сторона
стены
Вторая
про
слойка
воздуха
Первая
про
слойка
воздуха

5
0,14
0,17
0,17
0,22
10
0,15
0,18
0,18
0,23
15
0,15
0,18
0,19
0,24
20--30
0,15
0,19
0,19
0,24
Из таблицы 7 видно, что официальные рекомендации отличаются от
введённой нами оценочной величины термического сопротивления воз-
душного зазора R = 0,2 м2 град/Вт не более, чем на 20--25%.
Их таблицы 7 также следует, что более тёплые воздушные прослойки
имеют более низкие термические сопротивления (лучше пропускают че-
рез себя тепло). Это объясняется влиянием на теплоперенос лучистого
механизма, который мы рассмотрим в следующем разделе. Отметим при
этом, что вязкость воздуха растёт с температурой, так что тёплый воздух
турбулизуется хуже.
Если конструкционный материал стены обладает низкой теплопро-
водностью, то при расчётах необходимо учитывать его вклад в теплосо-
противление стены (рис. 36). Хотя вклад пустот, как правило, является
значительным, заполнение всех пустот эффективным утеплителем
позволяет (за счёт полной остановки движения воздуха) существенно
(в 3--10 раз) повысить тепловое сопротивление стены (рис. 37).
Сама по себе возможность получения вполне пригодных для бань (по
крайней мере, летних) тёплых стен из нескольких слоёв «холодного» ме-
талла, конечно же, интересна и используется, например, финнами для
3. Изолирующий модуль
131
Рис. 36. Распределение температу-
ры в стене, состоящей из замкнутых
(несообщающихся) воздушных просло-
ек, образованных тремя стенками из
низкотеплопроводного («тёплого») ма-
териала (в предположении полного от-
сутствия лучистых тепловых потоков).
Обозначения те же, что и на рисунке 35.
За счёт низкой теплопроводности мате-
риала стенок возникают перепады тем-
ператур ΔТс = QRc, где Rc -- термичес-
кое сопротивление стенки Rc = δc/λc
(δc -- толщина стенки, λc -- коэффициент теплопроводности материала стенки). При уве-
личении λc перепады температур ΔТс уменьшаются, но перепады температур на погра-
ничных слоях ΔТ сохраняются неизменными. Это иллюстрируется распределением
Твнутр, относящимся к случаю более высокой теплопроводности материала стенок. Теп-
ловой поток через всю стену Q = ΔT/R = ΔTc/Rc = (Tвнутр -- Tвнеш)/(3Rc+6R). Термиче-
ское сопротивление пограничных слоёв R и их толщина а не зависят от теплопроводно-
сти материала стенок λc и их термического сопротивления Rc.
а
δс
ΔТс
Твнутр
Твнутр
Твнеш
ΔТ
ΔТ
δ
а

противопожарной защиты стен в саунах около печи (см. раздел 5).
На практике, однако, такое решение оказывается весьма сложным ввиду
необходимости механической фиксации параллельных слоёв металла
многочисленными перемычками, которые играют роль нежелательных
«мостиков» холода. Так или иначе, даже один слой металла или ткани
«греет», если не продувается ветром. На этом явлении основаны палатки,
юрты, чумы, которые, как известно, до сих пор используются (и исполь-
зовались веками) в качестве бань в кочевых условиях. Так, один слой
ткани (всё равно какой, лишь бы непродуваемой) лишь в два раза «хо-
лодней» кирпичной стены толщиной 6 см, а прогревается в сотни раз бы-
стрее. Тем не менее, ткань палатки остаётся намного холодней воздуха
в палатке, что не позволяет реализовать сколько бы то ни было длитель-
ных паровых режимов. К тому же, любые (даже мелкие) порывы ткани
сразу же приводят к мощным конвективным теплопотерям.
Наибольшее значение в бане (так же как и в жилых зданиях) имеют
воздушные прослойки в окнах. При этом приведённое сопротивление
теплопередаче окон измеряется и рассчитывается на всю площадь окон-
ного проёма, то есть не только на стеклянную часть, но и на переплёт (де-
ревянный, стальной, алюминиевый, пластиковый), который, как прави-
ло, имеет лучшие теплоизолирующие характеристики, чем стекло.
Для ориентировки приведём нормативные значения термического со-
противления окон разных типов по СНиП II 3 79* и сотовых материалов
с учётом теплового сопротивления внешних пограничных слоёв внутри и
вне помещения (см. таблицу 8).
132
Дачные бани и печи
Рис. 37. Сопоставление теплоизолирующих
способностей разных конструкций стен (с учё-
том внешних пограничных слоёв и в предполо-
жении полного отсутствия лучистых тепловых
потоков, то есть при зеркальных поверхностях):
а -- три слоя металла (или стекла), отстоящих
друг от друга с зазорами по 1,5 см, эквивалентны
древесине (деревянной доске) толщиной 3,6 см;
б -- пять слоёв металла с зазорами по 1,5 см, эк-
вивалентны древесине толщиной 7,2 см; в -- три
слоя фанеры толщиной по 4 мм с зазорами по
1,5 см, эквивалентны древесине толщиной 4,8
см; г -- три слоя пенополиэтилена толщиной по 4 мм с зазорами по 1,5 см, эквивалент-
ны древесине толщиной 7,8 см; д -- три слоя металла с зазорами по 1,5 см, заполнен-
ными эффективным утеплителем (пенополистиролом, пенополиэтиленом или минва-
той), эквивалентны древесине толщиной 10,5 см. Принятая величина зазоров
является условной, эквивалентные толщины древесины в примерах а--г слабо изменя-
ются при изменении величины зазоров в пределах (1÷30)см.
а)
3,6
3,0 6,0 4,2 4,2 3,0
7,2 4,8 7,8 10,5 см
б)в)г)д)

Таблица 8
Приведенное сопротивление теплопередаче окон и оконных материалов
Тип конструкции
Сопротивление
теплопередаче,
м2 град/Вт
Одинарное остекление
0,16
Двойное остекление в спаренных переплётах
0,40
Двойное остекление в раздельных переплётах
0,44
Тройное остекление в раздельно спаренных переплётах
0,55
Четырёхслойное остекление в двух спаренных переплётах
0,80
Стеклопакет с межстекольным расстоянием 12 мм:
-- однокамерный
0,38
-- двухкамерный
0.54
Блоки стеклянные пустотные (с шириной швов 6 мм) размером:
194х194х98 мм
0,31
244х244х98 мм
0,33
Поликарбонат сотовый «Акуver» толщиной:
двухслойный 4 мм
0,26
двухслойный 6 мм
0,28
двухслойный 8 мм
0,30
двухслойный 10 мм
0,32
трёхслойный 16 мм
0,43
многоперегородчатый 16 мм
0,50
многоперегородчатый 25 мм
0,59
Полипропилен сотовый «Акувоnd» толщиной:
двухслойный 3,5 мм
0,21
двухслойный 5 мм
0,23
двухслойный 10 мм
0,30
Брусовая стена (для сравнения) толщиной:
5см
0,55
10 см
0,91
3.14. Отражающая теплоизоляция
В предыдущем разделе было установлено, что характерный перепад
температур в непродуваемых полостях стен достигает 20°С при ха-
рактерных величинах тепловых потоков через стены бани порядка
100 Вт/м2. А раз противоположные стенки полостей имеют разные тем-
пературы, то они и излучают разные потоки лучистой (радиационной,
инфракрасной) энергии q. В результате, в полости возникает нескомпен-
сированный поток тепла Δq = q1 -- q2, где q1 иq2 -- потоки лучистой энер-
гии с противоположных стенок полостей (рис. 38).
3. Изолирующий модуль
133

Мощность теплового излучения поверхности (во все стороны в це-
лом) составляет q = εσT4, где Т -- температура поверхности в градусах
Кельвина Т = (273 +t), где t -- температура в градусах Цельсия, σ =
=5,67.10 8 Вт/м2 град4 -- постоянная Стефана Больцмана, ε -- степень чер-
ноты поверхности. При степени черноты поверхностей воздушной про-
слойки, равной единице (абсолютно чёрное тело), дисбаланс лучистых
потоков тепла Δq может превысить кондуктивный поток тепла через воз-
дух Q, особенно при высоких температурах стенок.
На практике степень черноты поверхностей (равная коэффициенту
поглощения лучистой энергии поверхностью) строительных материа-
лов (даже визуально белых) в дальней инфракрасной спектральной об-
ласти (5--15) мкм (отвечающей излучению тел с температурой от минус
50 °С до плюс 100 °С) составляет обычно величину на уровне ε=0,9, по-
этому учёт процессов излучения необходим. Единственным материа-
лом, имеющим в инфракрасной области спектра малую степень черно-
ты, является полированный металл, в качестве которого обычно
используют алюминий, напылённый на подложку (лавсановую плёнку,
бумагу, картон, холст и т. п.). Такие блестящие (зеркальные) материалы
имеют степень черноты в инфакрасной области на уровне 0,02--0,05,
то есть имеют коэффициент отражения 95--98%. В кирпичной кладке та-
кие материалы использовать сложно, а в деревянных каркасных строе-
ниях удобно.
В видимой же области спектра помимо полированных металлов ма-
лую степень черноты имеют белые материалы (табл. 9).
134
Дачные бани и печи
Рис. 38. Схемы, поясняющие возник-
новение дополнительного теплопереноса
за счёт лучистого теплового потока в воз-
душной прослойке. При потоке тепла че-
рез стену 100 Вт/м2 за счёт пограничных
слоёв в воздушной прослойке образуется
перепад температур 20 °С. При темпера-
турах абсолютно чёрных стенок воздуш-
ной прослойки 60 °С и 40 °С результи-
рующий лучистый поток Δq=q1--q2
составит 160 Вт/м2, а при температурах
20°С и 0°С -- 110 Вт/м2, что превышает
тепловой поток 100 Вт/м2, рассчитанный
в предположении полного отсутствия лучистого теплопереноса (то есть при абсо-
лютно отражающих зеркальных стенках прослойки). Это означает, что теплоизо-
лирующая способность воздушного зазора может значительно увеличиваться (в 2--3
раза) при замене черных ( в инфракрасной области) стенок зазора на отражающие.
Q
60°С
40°С
20°С
0°С
Q
Q
Q=
100 Вт/м2
q1=420 Вт/м2
q1=700 Вт/м2
q2=310 Вт/м2
Δq=110 Вт/м2
Δq=160 Вт/м2
q2=540 Вт/м2

Таблица 9
Степени черноты (коэффициенты поглощения лучистой энергии)
поверхностей материалов по отношению к солнечному излучению
Материал
Степень
черноты
Алюминий листовой кровельный волнистый
0,3--0,5
Асбестоцементные листы
0,65
Бетон
0,7
Дерево некрашенное
0,6
Кирпич глиняный красный
0,7
Кирпич силикатный
0,6
Окраска известковая белая
0,3
Рубероид
0,9
Сталь листовая, окрашенная масляной краской:
-- белой
0,45
-- зелёной
0,6
-- тёмно красной
0,8
Сталь кровельная оцинкованная
0,65
Асфальт
0,9
При анализе процессов лучистого теплообмена необходимо учиты-
вать реальные спектральные степени черноты излучающих и поглощаю-
щих поверхностей. Так, например, тепловой баланс 1 м2 поверхности ба-
ка с водой, расположенного на солнце, складывается:
-- из притока тепла солнечного излучения εс.βс.Iс, где Iс=1400Вт/м2 --
солнечная постоянная, βс -- степень пропускания солнечного излучения
атмосферой, εс -- степень черноты поверхности бака в видимой области
спектра (табл.9);
-- из притока тепла инфракрасного излучения от окружающей среды
(неба, земли, деревьев и т. п.) ε0σT04, где T0 и ε0≅1 -- абсолютная темпера-
тура и степень черноты окружающей среды в дальней инфракрасной об-
ласти спектра;
-- из оттока собственного теплового излучения с поверхности бака
εбσTб4, где Tб -- абсолютная температура бака с водой, εб -- степень черно-
ты поверхности бака в дальней инфракрасной области спектра. Таким об-
разом, лучистый тепловой поток на стенки бака равен q=εсβсIс
+ε0σT04--εбσTб4. В ясную солнечную погоду преобладающий вклад вно-
сит первая составляющая при условии высокой черноты бака εс≅1. Но ес-
ли бак не чернить, а покрасить белой масляной краской (а лучше белой
краской с минимальным количеством связующего, например, известко-
вой так, чтобы белоснежная поверхность пигмента -- мела, извести, оки-
си цинка, окиси титана и т. п., не заслонялась плёнкой полимера) или
3. Изолирующий модуль
135

сделать блестящей, с зеркально отражающей поверхностью, то за счёт
низкого значения εс влияние солнечного нагрева может стать незначи-
тельным, особенно в пасмурную погоду.
Так, белоснежный снег в высокогорьях имеет степень черноты в види-
мой области εс=0,15, а в дальней инфракрасной εб=0,9. Небо (из за нео-
бычайно чистого воздуха и малого содержания водяных паров в атмо-
сферном воздухе) имеет радиационную температуру порядке минус 30°С
при степени черноты неба ε0=1 в дальней инфракрасной области. Поэто-
му снег с температурой 0°С получает от солнца в зените даже в безоблач-
ную погоду всего лишь 210 Вт/м2, получает от неба около 200 Вт/м2 и от-
даёт за счёт собственного теплового излучения около 300 Вт/м2. Таким
образом, возникает известная ситуация, когда в горах на солнце снег мо-
жет нагреваться (таять или испаряться) даже зимой, а в тени (или при
сильных наклонах солнца к поверхности снега) -- охлаждаться даже ле-
том. Среднесуточный тепловой баланс лучистого теплообмена определя-
ет температуру воздуха в высокогорьях точно также, как в низовьях при
антициклонах, когда влияние атмосферы на нагрев поверхности земли
незначителен ввиду высокой сухости воздуха (поскольку атмосфера вли-
яет на погоду, в основном, через процессы выделения тепла конденсации
водяных паров во время циклонов и также через оптическое пропускание
солнечного излучения βс).
Оптические факты бывают очень важными и в быту. Так, белая одеж-
да эффективно отражает прямое солнечное излучение, но излучение от
печи в бане белая одежда поглотит практически полностью, поскольку
в видимой области степень черноты белой ткани низка 0,2--0,4, а в даль-
ней инфракрасной области спектра велика 0,8--1,0. Конечно, белая про-
стыня загородит человека от излучения от печи, но нагреется от длинно-
волнового инфракрасного излучения точно также, как и чёрная. Белая
батарея центрального водяного отопления излучает практически также,
как чёрная, хотя та же белая батарея нагревается на солнце (например,
при работе в составе солнечного водогрейного коллектора) много хуже,
чем такая же, но чёрная.
Внутри полостей в стенах зданий лучистый обмен происходит в даль-
ней инфракрасной (10--15) мкм спектральной области, поэтому и белые,
и чёрные стенки полостей (воздушных прослоек) имеют примерно оди-
наковые степени черноты ε=0,9. Единственными материалами, имеющи-
ми в дальней инфракрасной области спектра низкие степени черноты
(высокие степени отражения), являются полированные (блестящие, зер-
кальные) металлические поверхности, из которых практический интерес
для строительства представляют только блестящие алюминизированные
материалы (бумага, картон, стеклохолст, полиэтиленовая, пропиленовая
136
Дачные бани и печи

плёнки и т. п.). Отметим, что лаковый или стеклянный слой на поверхно-
сти металла не допустим, поскольку натриевые стёкла и пластмассы
(кроме полиэтилена и полипропилена) сильно поглощают в дальней ин-
фракрасной области спектра (рис. 39). Так, обычное зеркало, несмотря на
очень сильное отражение в видимой области спектра, является чёрным
материалом в спектральной области (10--15) мкм. Очень высокие отра-
жающие характеристики имеют тонкие лавсановые плёнки с напылён-
ным зеркальным алюминиевым слоем, использовавшиеся для постанов-
ки радиопомех с самолётов в системах военной антирадарной защиты
и применявшихся в порядке двойных технологий и в быту для изготов-
ления ёлочных игрушек и украшений. Так, если в сауне оклеить потолок
такой блестящей плёнкой, то сауна при потушенной печи сразу же станет
намного «холодней», хотя температура воздуха в сауне от обивки по-
толка плёнкой, конечно же, не изменится. Но если в сауне имеется раска-
лённая металлическая печь (или дымовая труба), то блестящая алюми-
низированная плёнка может отразить лучистое тепло от печи
и дополнительно обогреть им человека. В то же время визуально чёрные
и белые потолки саун греют человека сверху практически одинаково.
Особый интерес для бань имеют толстые плёнки вспененного поли-
этилена, с двух сторон покрытые алюминиевой фольгой с отражательной
способностью 97%. Такой материал, например, марки Пенофол В, по рек-
ламной информации завода изготовителя ЛИТ (г. Переславль Залес-
ский) обладает исключительно высокой теплоизолирующей способно-
стью: при толщине плёнки всего 4 мм имеет термическое сопротивление
1,2 м2 град/Вт (при перепаде температур 40°С от минус 20°С до плюс
20°С). Это соответствует кладке кирпича толщиной 670 мм (2,5 кирпича)
или стене газопенобетона толщиной 350 мм или плите пенополистирола
(или того же пенополиэтилена, но без алюминиевой фольги) толщиной
46 мм (см. Справочник «Теплый дом», М.: Стройинформ, 2000, с. 351).
Поэтому у многих доверчивых дачников возникло устойчивое мнение,
что такой тонкий материал 4 мм способен сказочным образом заменить
(по теплоизолирующим характеристикам) брусовую стену толщиной
15 см, тем более, что в рекламе заявляются рабочие температуры Пено-
фола от минус 60°С до плюс 200°С.
К сожалению это не так, вернее не совсем так. Если плёнку алюмини-
зированного пенополиэтилена толщиной 4 мм заложить внутрь стены
совсем без зазоров (например, между двух слоев оргалита), то он будет
вести себя просто как слой пенополиэтилена с обычной теплопроводно-
стью 0,04 Вт/м град и термическим сопротивлением всего лишь
0,1 м2град/Вт. Отражательная изоляция будет заметно «работать» толь-
ко в зазорах (в газовых или вакуумных прослойках), причём только при
3. Изолирующий модуль
137

высоких температурах
и при как можно более
высоких перепадах тем-
ператур на стенках зазо-
ров. Наибольший эф-
фект будет наблюдаться,
если мы сделаем (гипо-
тетически) из такой
плёнки стену здания па-
латки (рис. 40). Если
температура воздуха
внутри помещения равна
плюс 20°С, а снаружи --
минус 20°С, то при тер-
мическом сопротивле-
нии самой плёнки и каж-
дого из пограничных
слоёв 0,1 м2 град/Вт об-
щее термическое сопро-
тивление стены составит
всего лишь 0,3 м2 град/Вт.
Это значит, что плёнка
алюминизированного
полиэтилена толщиной
4 мм кондуктивно прово-
дит за счёт теплопровод-
ности 133 Вт/м2 (пунк-
тирная кривая распределения температур на рисунке 40 а).
Если заменить отражающие алюминиевые обкладки плёнки на зачер-
нённые, то поверхность плёнки сможет полностью поглощать испускае-
мое изнутри помещения лучистое тепло мощностью 417 Вт/м2 (отвечаю-
щее мощности излучения абсолютно чёрного тела при 20°С), и в то же
время сможет испускать назад в помещение собственное тепловое излуче-
ние мощностью 365 Вт/м2. В результате на поверхность плёнки будет до-
полнительно поступать лучистый поток 52 Вт/м2. Поверхность плёнки
138
Дачные бани и печи
Волновое число 1/λ, 1000 см 1
полиамид
полиимид
поликарбонат
полистирол
полипропилен
полиэтилен
Длина волны λ, мкм
полиэтилен
терефталат
полиформальдегид
5
2346810
432
1,5 1,0
Рис. 39. Спектры погло-
щения
инфракрасного
излучения полимерными
плёнками. Всплески вниз
указывают на поглощение .

3. Изолирующий модуль
139
Рис. 40. Распределение температур и тепловых потоков в плёнке пенополиэтиле-
на толщиной 4 мм. Прямые стрелки -- кондуктивные теплопотоки, волнистые стрел-
ки -- лучистые теплопотоки, пунктирные стрелки -- теплопотоки при коэффициенте
отражения поверхностей 97%, сплошные стрелки -- теплопотоки при абсолютно чёр-
ных поверхностях: а -- плёнка при температуре воздуха справа плюс 20 °С, слева -- ми-
нус 20 °С; б -- плёнка при температуре воздуха справа плюс 20 °С, слева -- минус 20 °С,
справа поступает тепловое излучение от чёрной горячей поверхности регистра с тем-
пературой 200 °С; в -- плёнка при температуре воздуха справа плюс 200 °С, слева -- ми-
нус 80 °С, справа поступает тепловое излучение от чёрной горячей поверхности с тем-
пературой 200 °С.

нагреется с 6,7°С до 8,4°С, поток тепла внутри плёнки несколько повысит-
ся с 133 Вт/м2 до 168 Вт/м2 (сплошная кривая распределения температу-
ры на рисунке 40 а). Иными словами, все тепловые расчёты стен жилых
помещений, не учитывающие лучистой составляющей теплопереноса, мо-
гут, в принципе, обладать погрешностью до 25%. Тем не менее, общие теп-
лоизолирующие характеристики плёнки пенополиэтилена не очень силь-
но зависят от отражательных свойств алюминиевого покрытия: общее
термическое сопротивление слоя пенополиэтилена толщиной 4 мм (ис-
пользуемого в качестве оголённой стены) составляет 0,24 м2 град/Вт при
абсолютно чёрных его поверхностях и 0,30 м2 град/Вт при абсолютно от-
ражающих. Достичь заявленных рекламой значений термического сопро-
тивления 1,2 м2 град/Вт в рассмотренном случае невозможно.
Ясно, что отражающая изоляция будет эффективно работать только
там, где имеются мощные лучистые потоки, например, при теплоизоля-
ции горячих труб (трубопроводов с горячим теплоносителем) или защи-
те легкоплавкого утеплителя (пенополиэтилена, пенопропилена) от
инфракрасного излучения металлической печи в бане. Как и ранее, отра-
жающая сторона изоляции должна монтироваться с воздушным зазором
от горячей трубы, в противном случае кондуктивный поток тепла разо-
греет отражающий слой, а пенополиэтилен может попросту расплавить-
ся. Сначала мы рассмотрим случай, когда воздух внутри помещения име-
ет ту же температуру 20 °С, но на внутреннюю поверхность плёнки
пенополиэтилена поступает лучистый поток тепла от раскалённой абсо-
лютно чёрной поверхности с температурой 200 °С. Такая ситуация имеет
место, в частности, при расположении парового регистра (батареи цент-
рального отопления) у стены, теплозащищаемой рассматриваемой отра-
жающей теплоизоляцией (рис. 40 б). Будем условно считать, что воздух
между регистром и стеной остается с той же температурой 20 °С (то есть он
достаточно быстро циркулирует в помещении). Сначала рассмотрим слу-
чай, когда поверхности пенополиэтилена абсолютно чёрные. В этом случае
всё испускаемое регистром тепло мощностью 2750 Вт/м2 полностью по-
глощается плёнкой, что приводит к разогреву внутренней поверхности
плёнки до критической температуры 105 °С, при которой размягчающий-
ся полиэтилен начинает деформироваться под своей тяжестью («плыть»).
При этом разогревшаяся чёрная плёнка отдаёт «назад» испускаемый ею
лучистый поток 1150 Вт/м2 и кондуктивный поток в воздух 850 Вт/м2. Ос-
тавшиеся 750 Вт/м2 проходят через плёнку, нагревая наружную сторону
плёнки до плюс 30 °С (при температуре на улице минус 20 °С). Теплопоте-
ри через стены огромные, и чёрная плёнка, таким образом, малоэффектив-
на: термическое сопротивление составляет 0,3 м2 град/Вт (если формаль-
но принять перепад температур на стене 220°С) и 0,05 м2 град/Вт (если
140
Дачные бани и печи

перепад температур, как и прежде, принять равным 40 °С). Если же по-
верхности плёнки сделать блестящими с коэффициентом отражения 97%,
то картина резко изменится: плёнка будет поглощать лишь 85 Вт/м2 из из-
лучаемого трубой лучистого тепла 2750 Вт/м2. А это значит, что плёнка
практически вообще не будет ощущать наличие вблизи себя раскалённой
поверхности, и тепловой поток через неё снизится с 750 Вт/м2 до 160
Вт/м2. Термическое сопротивление составит (1,25--1,37) м2 град/Вт (ес-
ли перепад температур условно принять на уровне 200--220 °С с учётом
температуры регистра) и 0,25 м2 град/Вт (если перепад температур, как
и прежде, принять по перепаду температур воздуха 40 °С). Таким обра-
зом, при определённой методике условного расчёта можно в этом случае
фомально достичь термического сопротивления 1,2 м2 град/Вт (и даже вы-
ше), но эта цифра не отвечает общепринятому инженерному определению
понятия термического сопротивления. Этот пример ещё раз показывает,
что рекламными сведениями при конкретных инженерных расчётах надо
пользоваться критически и крайне осторожно. К сожалению, предприя-
тия изготовители не всегда понимают, что слишком приукрашивающая
реклама может вредить респектабельности даже безупречного товара.
Вместе с тем, отражающая теплоизоляция (в том числе и безусловно
качественная продукция завода ЛИТ марки Пенофол) без сомнения не-
заменима, именно там, где имеются мощные источники лучистого тепла.
В этом случае даже неважно, на каком носителе нанесено отражающее
покрытие: на высокотеплопроводной ли стеклоткани или на низкотепло-
проводном пенополиэтилене. Кстати завод ЛИТ выпускает также алю-
мофольгированную стеклосетку Армофол (с той же, якобы, рабочей тем-
пературой 200 °С и тем же термическим сопротивление 1,2 м2 град/Вт,
что и алюминизированный пенополиэтилен Пенофол!)
Отражающая теплоизоляция возвращает назад падающее на неё теп-
ловое излучение и тем самым уменьшает тепловые потери помещения.
Например, если в палатке горит раскалённая неэкранированная метал-
лическая печь («буржуйка»), то излучение от неё идёт не на нагрев воз-
духа, а на нагрев тента, который тотчас отдаёт тепло на улицу. Если ткань
палатки изнутри алюминизировать, то она начнёт отражать лучистое
тепло и перенаправлять его на пол, мебель, на тела людей. Температура
воздуха в палатке при этом возрастает (точно так же, как и температура
воздуха в зазоре между горячей трубой и отражательной изоляцией).
Рассмотрим, как поведёт себя плёнка пенополиэтилена при температуре
воздуха 200 °С (заявленной в рекламе Пенофола якобы в качестве «рабо-
чей») при наличии источника излучения с температурой 200 °С (то есть
при изоляции трубы с температурой 200 °С). Если бы плёнка пенополи-
этилена была чёрной, то она тотчас бы «поплыла», а затем расплавилась.
3. Изолирующий модуль
141

Но алюминизированный пенополиэтилен отразит основную долю лучи-
стого потока и нагреется лишь до 100°С. При этом внутри плёнки воз-
никнет тепловой поток 1050 Вт/м2, который должен быть «снят» охлаж-
дением внешней (левой) стороны плёнки (рис. 40 в). Расчёт показывает,
что это самое узкое место теплопередачи: холодный воздух может
«снять» такое количество тепла лишь при температуре ниже минус 80 °С.
При более высоких температурах воздуха внешняя сторона плёнки
нагреется до температуры выше минус 5°С и «потянет» за собой вверх
температуру внутренней (справа) стороны, и плёнка расплавится. Ины-
ми словами, режим на рис. 40 в является критическим, требующим, вооб-
ще говоря, мощного принудительного обдува внешней стороны плёнки
холодным воздухом со скоростью 10--20 м/сек. С этой точки зрения, за-
явленная рабочая температура 200°С действительно является формально
предельно допустимой расчётной для идеальных экстремальных усло-
вий. Но стоит алюминизированному слою где то почернеть или порвать-
ся, а температуре наружного воздуха подняться, то плёнка тотчас распла-
вится. Так что, правильней было бы всё же считать рабочей температурой
алюминизированного пенополиэтилена для длительной эксплуатации
всё те же 70--80°С (максимум 100°С).
В заключение отметим, что именно в области теплового излучения
и отражательной изоляции встречается наибольшее число недоразуме-
ний, неправильных толкований, непониманий. Это особенно проявляется
в простонародной среде, пользующейся чисто интуитивными
чувственными понятиями типа «древесина отражает тепло», «камень
и металл притягивают тепло», «свод печи отталкивает жар» и др. Вооб-
ще то говоря, «жар» -- это лучистое тепло, например, от ярко тлеющих уг-
лей («жар птица»), а «пыл» -- это огонь (пламя). Пылкий жар -- это полы-
хающие огнём угли. Жаркое тепло -- это тепло в печи от углей или от
стенок печи после прогорания углей. Жаровня -- это очаг (противень, ман-
гал), заполненный горящими углями, испускающими лучистое тепло.
Но и металлический раскалённый огнём лист тоже излучает тепло и тоже
называется жаровней (грилем). Жар -- это лучистое тепло, но сейчас жар-
ким называется любое черезчур теплое помещение. Поэтому лучистое
тепло часто называют «сухим жаром» (пеклом) в отличие от «влажного»
и «парового жара». Но всё же, как правило, жаром называют то, от чего
можно отгородиться экраном (заслониться рукой или ладонью).
3.15. «Дышащие» стены
До 60 х годов среди городского населения царило практически едино-
душное мнение о том, что стены жилых помещений должны «дышать»
142
Дачные бани и печи

в том очень наглядном «городском» смысле, что на стенах не должны по-
являться явно увлажнённые, а тем более откровенно мокрые пятна, кап-
ли росы (конденсата), стекающие в виде ручейков на пол. Помещение
с мокрыми стенами считалось сырым, неблагоприятным не только в чи-
сто житейском и климатическом плане, но ивсмысле технической опас-
ности для электропроводки, отсыревания и обрушения стен, ржавления
и гниения конструкций и оборудования.
Считалось, что нельзя красить стены (а тем более потолки на кухнях
и ванных комнатах) масляной краской, которая «не дышит». Более того,
было время, когда даже к появившимся в продаже обычным бумажным
обоям на стенах относились с предубеждением, предпочитая привычные
«дышащие» известковые побелки либо в крайнем случае минеральные (с
жидким стеклом) или клеевые (с казеином) краски. Подразумевалось, что
если капли конденсата и образуются, то они должны тотчас впитываться,
и поверхность стены будет оставаться якобы сухой. Видимо, предполага-
лось, что впитывающаяся влага будет быстро выводиться через стену на
улицу. Но в то же время мастерами косвенно признавалось, что влага вну-
три стен тоже опасна, и вывести влагу из стен, тем более зимой, не так то
просто. Так, например, кухонные потолки перед побелкой обязательно
«купоросили» (обрабатывали медным купоросом в целях антисептирова-
ния) и грунтовали (читай, пароизолировали) олифой или масляными бе-
лилами, чтобы влага в потолок всё таки не проникала.
Предубеждения о необходимости «дышащих» стен были настолько
сильны, что население крайне настороженно относилось к новым водопа-
ронепроницаемым синтетическим отделочным стройматериалам, несмо-
тря на их несомненные декоративные достоинства. До 60 х годов столь
привычные ныне абсолютно «недышащие» материалы, как виниловые
обои, натяжные потолки, пластиковые панели, не взял бы в работу (во
избежание нареканий) ни один «разбирающийся» домашний мастер.
И всё это несмотря на то, что профессиональные строители проектиров-
щики многоэтажных городских зданий давно уже знали о необходимости
ограничения (или даже полного предотвращения) проникновения влаги
в стены зданий, особенно банных.
Ещё большая путаница наблюдается в области «дышащих» банных
стен, столь любимых знатоками банного дела. До сих пор редкий дачник
сможет вразумительно объяснить, почему в паровой бане не применяют
пароизоляцию стен и потолка (хотя это, казалось бы, следовало делать для
предотвращения намокания древесины), а в сухой сауне, где потолок не
намокает ни при каких условиях, финны всё же используют надёжную па-
роизоляцию, а шведы, тем не менее, во встроенных саунах (басту) ни сте-
ны, ни потолок не пароизолируют, но зато надежно ветроизолируют.
3. Изолирующий модуль
143

Сразу отметим, что пароизоляция стен не является самым главным
элементом изоляционного модуля ни в банях, ни в жилых помещениях.
Во всяком случае и без пароизоляции любая баня не потеряет свою рабо-
тоспособность. А вот обив потолок паровой бани паронепроницаемым
листом стали, любой дачник тотчас убедится, что первая же приличная
поддача приводит к появлению на потолке горячих капель росы, при па-
дении неприятно обжигающих кожу. Поэтому в целях предотвращения
«дождя из кипятка» пароизоляцию поверхности потолка в паровых ба-
нях не применяют, а это уже обеспечивает иной ценный эффект: сухость
«пара» в паровой бане за счёт гигроскопичности древесины.
Вот эти возникающие на потолке капли росы и являются общей от-
правной точкой при анализе проблемы «дышащих» стен и в банях,
ивжилых помещениях. А возникают эти капли потому, что температура
потолка оказывается, меньшей чем точка росы воздуха в помещении.
Для наглядности приведём численные оценки сначала для жилых поме-
щений, а затем и для банных.
Термическое сопротивление наружных стен домов основного жилого
фонда в России преимущественно составляет примерно 1 м2 град/Вт, что
соответствует кирпичной кладке в 2,5 кирпича или деревянному брусу
толщиной 15 см. Это значит, что зимой тепловой поток через стены дол-
жен быть обеспечен на уровне порядка 60 Вт/м2 (при температуре на
улице минус 40°С). При таком тепловом потоке перепад температур на
пристеночном пограничном слое достигает 6°С, то есть при температуре
воздуха в помещении 20°С температура внутренних поверхностей стен
составляет 14°С (а в углах реальных зданий ещё ниже вплоть до темпера-
тур промерзания). Давление насыщенных водяных паров при температу-
ре 20°С равно 2338 Па, а при 14°С -- 1599 Па. То есть при относительной
влажности воздуха в помещении выше 68% (или, что одно и то же,
при точке росы воздуха в помещении выше 14°С) происходит выделение
конденсата в виде росы на стенах помещения. В нормальных условиях
эксплуатации жилого фонда относительная влажность воздуха ниже 68%
безусловно обеспечивается проектными решениями за счёт вентиляции.
Но в том то и дело, что города и рабочие посёлки в довоенный и послево-
енный период до 60 х годов практически везде были заселены с крайне
большой сверхпроектной плотностью (1--5 м2 на человека). Системы
вентиляции (форточки) просто не справлялись с удалением воздуха, ув-
лажнённого дыханием людей (и особенно от варки и стирки), тем более,
что в условиях нехватки тепла (а также для предотвращения распростра-
нения бытовых грызунов и насекомых) вентсистемы и продухи блокиро-
вались самими проживающими. Особенно тяжёлое положение склады-
валось в зданиях барачно казарменного типа, подвальных помещениях,
144
Дачные бани и печи

в кухнях коммунальных квартир. В этих условиях большой скученности
проживания во влагообмен включаются стены: днём стены кухонь
увлажнялись, ночью подсыхали, а жилые помещения наоборот, ночью
увлажнялись, а днём подсушивались. Фактически стены являлись
невольными осушителями воздуха и «работали» точно на том же прин-
ципе, что и нынче работают специальные сушители воздуха в помещени-
ях бассейнов: на конденсации паров воды на холодных теплообменных
поверхностях (только без вывода воды за пределы помещения). Конечно
же, возникновение капель воды (росы) на стенах и потолках (особенно
при залповых выбросах пара при варке и стирке) было крайне нежела-
тельным явлением, смывающим побелку и отслаивающим обои. Поэтому
и предпочитали впитывающие стены, которые и назывались «дышащи-
ми». Становится ясным, что в принципе впитывающий слой может и не
затрагивать всю толщу стены. Для поглощения залповых выделений
пара вполне достаточен и тонкий слой штукатурки, нанесённой на паро-
изоляционный слой. Кстати, именно такой тонкий впитывающий слой
ворсистого материала и наносится на антиконденсационные дождеветро-
защитные подкровельные плёнки (см. раздел 3.12).
Если же вся стена здания является влагопроводящей, то она в ка-
кой то степени способна выводить излишнюю влажность из помещения
в атмосферу за счёт всех трёх факторов: распространения воды по смачи-
вающимся стенкам капилляров, перемещений по капиллярам масс воз-
духа вместе в водяным паром, а также за счёт диффузии водяного пара
в воздухе капилляров. Так что процесс удаления влаги через стену также
является многофакторным. Кстати, и современные строительные нормы
и правила допускают увлажнение внутренности стен зданий зимой,
но только в той степени, которая позволяет стенам избавиться от влаги
летом за счёт естественного высыхания. Но в целом в современных усло-
виях, когда плотность проживания людей в городах снизилась в десятки
раз, а степень утепления домов возросла, прежнее бытовое понятие «ды-
шащих» стен (как стен без капель) стало забываться. Сейчас горожане
смело используют моющиеся виниловые обои и пластиковые натяжные
потолки даже на кухнях, и если где то в углах появляется конденсат,
то уже не кивают на «плохое дыхание» стен, а приводят в порядок систе-
мы вентиляции (устанавливают локальные и общеобменные вытяжки)
и кондиционирования (устанавливают осушители и обогреватели возду-
ха) или же утепляют стены. При нормальном утеплении стен и нормаль-
ном кондиционировании человек не может органами чувств установить,
«дышат» ли стены помещения или нет.
Напомним, что современное нормативное значение термического со-
противления наружных стен жилых домов в центральных областях
3. Изолирующий модуль
145

(с 6000 градусосутками отопительного сезона) достигло 3,5 м2/Вт (то
есть утроилось). Нормируемый температурный перепад между темпера-
турой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности
ограждающей конструкции составляет при этом не более 4 °С, что снима-
ет проблемы намокания стен.
Вместе с тем, необходимо сознавать, что мокрые стены вовсе не озна-
чают, что воздух в помещении тоже «мокрый» (влажный). Действитель-
но, холодные мокрые от росы пластины кондиционера вовсе не указыва-
ют на то, что воздух «мокрый». Наоборот, это указывает на то, что
кондиционер забрал влагу из воздуха и осушил его. Так и мокрые стены
помещения означают, что воздух осушился за счёт холодных стен. Влаж-
ностный режим помещений в холодный период года классифицируется
следующим образом: суховоздушный режим соответствует относитель-
ной влажности воздуха ниже 50%, нормальный -- (50--60) %, влажный --
(60--75) %, мокрый -- свыше 75% (СНиП 23 02 2003). Это значит, что при
температуре воздуха 20 °С в помещении, полностью лишенном общеоб-
менной вентиляции, мокрый воздух может существовать при температу-
рах стен (15,4--20)°С, влажный -- при (12,0--15,4)°С, нормальный -- при
(9,2--12,0)°С, а сухой -- при температурах стен ниже 9,2°С. Иными слова-
ми, низкие температуры стен невентилируемого помещения вызывают
конденсацию паров и намокание стен, но зато обеспечивают сухость воз-
духа. Поэтому в многолюдной палатке с печкой зимой стены всегда мок-
рые (или даже мёрзлые), но зато воздух сухой. А в тёплом доме стены
теплые и сухие, но воздух может стать влажным и даже мокрым, а мок-
рый (сырой) воздух при высоких температурах воспринимается челове-
ком как душный, а при пониженных -- как промозглый и даже затхлый.
Но есть такой тип сухих тёплых стен, при которых не может быть
душно даже в отсутствии вентиляции. Это гигроскопические стены, в ча-
стности, деревянные. Они способны сорбировать (поглощать) пары воды
из воздуха и в случае своей массивности (точнее, высокой потенциаль-
ной влагоёмкости) могут держать относительную влажность воздуха на
фиксированном уровне (в зависимости от собственной влажности и тем-
пературы). Именно такие стены называются «дышащими» в деревенском
и дачном быту, именно они важны в белых банях. Но если такие «дыша-
щие» гигроскопические стены намокнут до уровня (25--30) % относи-
тельной влажности древесины, то они перестают «дышать» в дачно дере-
венском смысле, поскольку сверхмелкие капилляры оказываются
заполненными водой и древесина превращается в обычный впитываю-
щий материал. Ни глазами, ни касаниями рукой невозможно отличить
древесину 4% ной влажности от 12% ной влажности, и только при влаж-
ности 20--30 % древесина начинает ощущаться влажной.
146
Дачные бани и печи

Чем чаще вы хвалите строителей,
тем больше потом вы им заплатите.
4. Вентиляционный модуль
Вентиляционные системы подразделяются на общеобменные, обеспе-
чивающие комфортные условия пребывания человека в бане, и на кон-
сервирующие, обеспечивающие необходимую просушку бани после
окончания её работы. Эти виды вентиляции могут создаваться и работать
раздельно на разных принципах, но могут и совмещаться или дополнять-
ся друг друга.
4.1. Общеобменная вентиляция
Общеобменная вентиляция осуществляет приток в баню свежего воз-
духа и удаление из помещения выделений вредных веществ, явных из-
бытков тепла и влаги, а также устранение запахов и задымлённости. Не-
смотря на кажущуюся ясность и чёткость задачи, правильно понять её
зачастую удаётся весьма формально. Действительно, в каждую точку
свежий воздух не подашь и из каждой точки воздух не удалишь, тем бо-
лее не установишь повсюду термометры, гигрометры и газоанализаторы.
4.1.1. Организация воздухообмена
Смена воздуха в каждой точке помещения происходит за счёт упоря-
доченных потоков воздуха, которые можно условно разделить на цирку-
ляционные ( внутренние замкнутые) и вентиляционные (замыкающиеся
вне здания). В одних зонах бани воздух циркулирует или вентилируется
чрезмерно быстро, а в застойных зонах -- чересчур медленно. Именно
циркуляция является тем самым фактором, который приводит к переме-
шиванию воздуха, в результате чего нежелательные примеси неизбежно
распространяются по всем зонам бани ( правда, со снижением
концентраций). Удаление же примесей происходит лишь за счёт венти-
ляции.
Поэтому профессиональные проектировщики вентсистем обычно ру-
ководствуются следующей концепцией воздухообмена. У мест выделе-
ния нежелательных факторов (вредных или пахучих газов, тепла, влаги,
147

дыма) устанавливаются местные отсосы воздуха так, чтобы максимально
воспрепятствовать распространению нежелательных (вредных) факто-
ров на весь объём помещения (здания). Местные отсосы воздуха обычно
не включаются в понятие общеобменной вентиляции (хотя и учитывают-
ся при расчёте баланса расходов приточного и вытяжного воздуха) и счи-
таются как бы неотъемлемой частью того технологического оборудова-
ния, которое эти вредные выделения и осуществляет. По крайней мере
вентсистемы местных отсосов запрещается объединять с вентсистемами
общего обмена воздуха хотя бы потому, что воздух местных отсосов зача-
стую требует особой очистки перед выбросом в атмосферу и, кроме того,
может загрязнить системы общеобменной вентиляции. Задачей же обще-
обменной вентиляции является подача чистого воздуха в здание, причём
не просто подача воздуха в помещения вообще, а именно в зону пре-
бывания людей (в жилую или рабочую зону) или даже в зону дыхания к
лицам людей. Задачей общеобменной вентиляции является также удале-
ние воздуха из помещения, причём желательно именно из тех зон, в кото-
рых воздух, по мнению проектировщиков, наиболее загрязнён и/или
чрезвычайно увлажнён, и/или чересчур нагрет. Все вентиляционные си-
стемы могут дополняться системами кондиционирования воздуха
(осушки или увлажнения, нагрева или охлаждения) и отопления поме-
щений (в том числе воздушными, которые по существу представляют со-
бой теплый приток воздуха).
Конечно же, вентсистемы ванных комнат, душевых кабин и банных по-
мещений не столь сложны как, скажем, вентсистемы химических заводов,
но основные принципы организации воздухообмена везде одинаковы.
Так, в чёрных банях основным вредным фактором является дым от очага.
Поэтому ещё в древности люди догадались сделать местный отсос возду-
ха над очагом в виде дымового сборника (дымника), который впоследст-
вии превратился в дымовую трубу и стал частью технологического обору-
дования, а именно печи. При этом задача общеобменной вентиляции
в банях сузилась в основном до устранения духоты -- излишней влажно-
сти воздуха, создаваемой горячей (особенно кипящей) водой, а также ис-
парением пота и дыханием людей.
Такая же ситуация возникает и в помещениях крытых бассейнов -- боль-
шая поверхность тёплой водной глади (с температурой порой более высо-
кой, чем температура воздуха в помещении) неминуемо увлажняет воздух.
Поскольку помещения бассейнов весьма прохладные (по сравнению с ба-
нями), духота в них проявляется слабо, но возникает другая проблема -- на-
чинается конденсация водяных паров на относительно холодных стенах
и особенно окнах. Чтобы окна «не плакали», в помещениях крытых бассей-
нов в обязательном порядке устанавливают осушители воздуха или обору-
148
Дачные бани и печи

дуют приточно вытяжную вентиляцию с таким расчётом, чтобы точка росы
воздуха в помещении бассейна была ниже температуры стен и окон. Конеч-
но, самым разумным решением была бы установка над гладью бассейна ме-
стного отсоса (например, в виде вытяжного зонта) и подача свежего возду-
ха с улицы в зону оконных застеклений. Но в большинстве бытовых
случаев всему воздуху в помещении дают сначала возможность беспрепят-
ственно перемешаться с нежелательными примесями и лишь потом начи-
нают удалять загрязнённый воздух с заменой его на свежий.
Общие принципы воздухообмена в соответствии со СНиП41 01 2003
иллюстрируются рисунком 41. Из мест выделения нежелательных лету-
чих загрязнений организуются местные отсосы воздуха: из дровяной пе-
чи (очага) в виде дымовой трубы 1 и от глади горячей воды в баке (тазу,
кастрюле) в виде вытяжного зонта 2. Местные отсосы могут быть с есте-
ственной тягой или с механической (принудительной, искусственной)
вытяжкой (вентилятором).
Общеобменная вентиляция также может быть с естественным или
с механическим (принудительным) побуждением (СНиП41 01 2003).
Естественная вентиляция обеспечивается либо за счёт повышенной тем-
пературы воздуха в помещении (с приточным вентотверстием наверху 10
или с протяженным по высоте оконным приточно вытяжным проёмом
13) или за счёт ветрового напора с произвольным расположением
вентотверстий по высоте противолежащих стен. Естественная вентиля-
ция в быту называется проветриванием.
Механическая общеобменная вентиляция осуществляется электриче-
скими вентагрегатами 11 и 12, которые могут быть специальными (пыле-
4.Вентиляционный модуль
149
Рис. 41. Основные функциональные
элементы систем воздухообмена. 1 -- вы-
бросы местного отсоса (локальная вытяж-
ка) дымовых газов из печи (дымовая тру-
ба), 2 -- выброс местного отсоса выделений
вредного фактора (повышенной влажности
над поверхностью горячей воды), 3 -- вы-
брос вытяжного воздуха механической об-
щеобменной вентиляцией (разрешения на
выбросы вредных веществ выдаются эколо-
гическими подразделениями Госкомприро-
ды), 4 -- приём свежего воздуха, 5 -- вытяж-
ные отверстия общеобменной системы
рециркуляции, 6 -- приток свежего воздуха с подмешиванием рециркулирующего воз-
духа, 7 -- вытяжные отверстия общеобменной вентиляции, 8 -- воздушные вентиляци-
онные потоки внутри помещения, 9 -- приточное отверстие естественной вентиляции,
10 -- вытяжное отверстие естественной вентиляции, 11 и 12 -- вентагрегаты с электро-
приводом, 13 -- окно с естественными приточными и вытяжными потоками воздуха.
123
10
11
12
13
4
5
6
7
8
9

защитными, взрывозащищёнными, огнестойкими, противодымными,
с очисткой нагревом, охлаждением, осушением или увлажнением подавае-
мого воздуха и т. п.). Общеобменный поток воздуха 8 должен проходить
через зону пребывания людей, что обеспечивается достаточным удалением
друг от друга и должным расположением приточных 6 и вытяжных 5 и 7
отверстий воздуховодов. Приточные и вытяжные отверстия могут быть
локальными 6 (с тонкой дальнобойной воздушной струёй) или простран-
ственно распределёнными 7 (с широкой ламинарной воздушной струёй).
Совершенно понятно, что вытяжная вентиляция с механическим побужде-
нием электровентиляторами в помещениях с печами возможна лишь при
наличии полностью компенсирующего или даже преобладающего притока
(причём обязательно тоже с механическим побуждением) во избежание
засасывания дыма из печи в помещение. А вот приточную вентиляцию
в отдельностоящих банях можно осуществить вентиляторами всегда.
В целях экономии тёплого (или, может быть, наоборот, охлаждённого
или очищенного) воздуха иногда организуют рециркуляцию воздуха,
то есть в приточный воздух, забранный из атмосферы через приёмное от-
верстие 4, подмешивают вытяжной воздух, отсасываемый из того же по-
мещения или из другого 5. Рециркуляция применяется, в частности,
при воздушном отоплении здания. Рециркуляция воздуха ограничивает-
ся пределами одной квартиры (дома), одного помещения в обществен-
ном здании, одного или нескольких помещений, в которых выделяются
одинаковые вредные (или нежелательные) вещества. Ясно, что рецирку-
ляция возможна лишь в том случае, когда вытяжной воздух, в общем то,
является чистым, и его можно вернуть в помещение. Рециркуляцией не
является простое перемешивание воздуха в пределах одного помещения,
в том числе сопровождаемое нагреванием (охлаждением) отопительны-
ми агрегатами (приборами) или вентиляторами (комнатными, потолоч-
ными) и кондиционерами (СНиП41 01 2003, приложение А). Таким об-
разом, аэродинамическое понятие «циркуляция» (кружение воздуха за
счёт нагрева от печи) в корне отличается от профессионального вентиля-
ционного термина «рециркуляция». Кроме того, напомним, что воздуш-
ное душирование (обдув в целях охлаждения) людей, например,
при чрезмерных лучистых потоках, также отличается по сути от цирку-
ляции, рециркуляции, перемешивания и вентиляции.
4.1.2. Загрязняющие факторы и необходимая кратность воздухообмена
Человек устроен так, что выдыхает воздух именно туда, откуда тотчас
его и вдыхает. Поэтому очень важна не столько вентиляция всего поме-
щения и даже не вентиляция места пребывания людей, сколько подача
150
Дачные бани и печи

свежего воздуха именно в зону дыхания каждого конкретного человека
около рта. Это может быть достигнуто либо естественной конвекцией
(всплыванием) тёплого выдыхаемого с ускорением воздуха, либо пере-
мешиванием воздуха за счёт циркуляции и вентиляции в помещении, ли-
бо движениями самого человека. Например, в современном автомобиле
правильно сконструированная вентиляция не просто вентилирует каби-
ну водителя, а подаёт свежий воздух непосредственно в зону дыхания
к лицу неподвижно сидящего водителя.
Вдыхаемый человеком свежий воздух содержит по объёму 21% кисло-
рода и 0,03% углекислого газа СО2 (в том числе и в виде углекислоты
Н2СО3 Н2О+СО2), а выдыхаемый -- 16% кислорода и 4% углекислого
газа (табл. 10). То есть в лёгких происходит потребление 5% об. кислоро-
да и выделение вместо него 4% об. углекислого газа (оставшийся в орга-
низме 1% об. кислорода выводится иными путями без участия дыхания).
Концентрация углекислого газа в воздухе лёгких, равная 4% об., являет-
ся критической для нормального вывода из крови накапливающегося
(и хорошо растворимого) углекислого газа (см. таблицу 11). Поэтому
нервные рецепторы в стенках аорты, реагирующие на большие концент-
рации углекислоты в крови, дают сигнал в нервный дыхательный центр,
в результате чего у человека при такой концентрации углекислого газа
в лёгких возникает непреодолимое желание выдохнуть отработанный
воздух и вдохнуть свежий (ощущение удушья). Если при этом человек
вдохнёт тот же воздух, что только что выдохнул, то он и на самом деле
начнёт задыхаться, испытывать головную боль, появляется шум в ушах,
замедляется пульс. Потеря сознания и смерть наступает при концентра-
ции углекислого газа в воздухе порядка 10%. Вместе с тем, концентрацию
углекислого газа 4% об. нельзя назвать уровнем токсичности углекисло-
го газа в воздухе (предельно допустимой концентрацией ПДК), так как
этот уровень человек сам себе специально создаёт в лёгких несколько раз
в минуту и по существу считает его необходимым для жизни. В этом и за-
ключается парадокс: уровень концентрации углекислого газа более
4% об. является уже недопустимым для лёгких, но в то же время жизнен-
но необходим на короткие промежутки времени. Если начать дышать ча-
ще, то происходит гипервентиляция лёкгих, и человек может потерять
сознание от недостатка углекислого газа в лёгких (точно так же, как и от
его избытка). Этот парадокс, видимо, как то связан с доисторическими
условиями обитания млекопитающих. В частности, достоверно известно,
что атмосфера Земли когда то содержала больше углекислого газа. Как
нетрудно подсчитать из объёма лёгких и объёма вдоха, нормальная кон-
центрация кислорода и углекислого газа в лёгких колеблется в пределах
16,0--16,3% об. и 3,7--4,0% об. соответственно. Концентрация же кислоро-
4.Вентиляционный модуль
151

да в альвеолах лёгких ещё ниже (до 12% об.), её человек устанавливает
самостоятельно частотой и глубиной дыхания в зависимости от текуще-
го состава атмосферы в среде обитания (нахождения).
Отметим попутно ряд интересных медицинских фактов. Вдыхание
воздуха с (1--3) % об. углекислого газа в течение 10--14 минут в спокой-
ном состоянии несколько повышает процент насыщения крови кислоро-
дом. При этом кратковременная физическая работа выполняется легче,
утомление наступает позже, пульс и артериальное давление остаются
в норме (Воронин, 1963 г.). Вдыхание воздуха с (5--15)% об. углекислого
газа повышает содержание кислорода в мышце сердца (Саноцкая,
1966 г.). Так, в медицине при затруднённом дыхании используют смесь
кислорода с 5% об. СО2 («карбоген»). В то же время постоянное избыточ-
ное количество углекислого газа оказывает токсическое действие, а недо-
статок углекислого газа в организме (гипокапния) сопровождается нару-
шением дыхания.
Таблица 10
Состав атмосферного воздуха
(Краткий справочник химика, М. Л.: Химия, 1964)
Газ
Содержание, %
по объёму
по массе
Азот
79,09
75,5
Кислород
20,95
23,10
Аргон
0,93
1,29
Неон
1,8.10 3
1,2.10 3
Гелий
4,6.10 4
7.10 5
Криптон
1,1.10 4
3.10 4
Ксенон
8.10 6
4.10 4
Радон
6.10 10
7,6.10 4
Углекислый газ 0,03
0,046
Водород
5.10 5
3,5.10 6
Озон
2.10 6
3,3.10 6
Закись азота 5.10 5
7,6.10 5
Водяные пары Сверх 100% с учётом относительной влажности
Примечания:
1). Объёмное содержание газа Х% об. соответствует парциальному
давлению газа р(атм)=10 2.Х% об.
2). Объёмный состав воздуха, выдыхаемого человеком: 79,8% об.
азота; 16,4% об. кислорода; 3,8% об. углекислого газа; водяные пары
6% об. сверх 100%.
152
Дачные бани и печи

Таблица 11
Растворимость газов в воде при 20°С (при парциальном давлении
рассматриваемого газа, равном 1 атм)
Газ
Растворимость, м3/м3
Азот
0,015
Гелий
0,014
Кислород
0,031
Аргон
0,038
Углекислый газ
0,88
Водород
0,018
Сернистый газ
39
Хлористый водород
440
Человек в нормальных условиях покоя пропускает через лёгкие око-
ло 0,5 м3 воздуха в час, необратимо потребляя примерно 20 литров кис-
лорода в час. Поэтому, если бы мы вдыхали воздух из бани, а выдыхали
наружу, то кислорода в бане объёмом 10 м3 нам хватило бы на 20 часов.
Но человек выдыхает из лёгких воздух прямо в баню, и и концентрация
углекислого газа (в объёме бани 10 м3 на одного человека) начинает рас-
ти со скоростью 0,2% об. СО2 в час. Уровень концентрации 0,1% об. СО2,
считающийся ещё как абсолютно свежий воздух, будет достигнут через
полчаса, после чего для обеспечения особо комфортных условий воздух
в бане можно полностью сменить. Скорость воздухообмена в бане соста-
вит при этом 20 м3/час (а кратность воздухообмена 2 раза в час) в расчё-
те на одного человека.
Помимо углекислого газа человек выделяет в бане до 1 литра пота
в час, который может испаряться, увлажняя воздух и выделяя нежела-
тельные запахи. Повышенная влажность создаёт духоту (перегрев лёгких
с ухудшением связывания кислорода гемоглобином крови) и малоком-
фортную жару. Для достижения хомотермального режима захочется сме-
нить воздух. Скорость воздухообмена при этом состоит те же 20 м3/час
на одного человека.
Что касается запахов (именно запахов), то они не расцениваются ги-
гиенической наукой как вредные для здоровья факторы. По крайней ме-
ре, ни одна страна не умеет измерять запахи и не лимитирует пока коли-
чественно предельно допустимый уровень запаха. Вместе с тем,
общеизвестна невыносимость (для обычного человека) характерных за-
пахов скученных масс людей (в том числе и в лечебно -- медицин-
ских стационарах -- практологических, психоневрологических, травма-
4.Вентиляционный модуль
153

тических и др.). Но тем не менее никто не контролирует там уровень за-
паха иначе как органами чувств (обонянием).Именно появление духоты
и неприятных запахов чаще всего заставляет вентилировать помещение.
Однако, запахи легче предупреждать, чем устранять вентиляцией, тем
более общеобменной.
Вредные вещества (в том числе и пахучие) в воздухе закрытых поме-
щений методически подразделяются на две многочисленные группы:
обусловленные самим помещением (выделениями из строительных ма-
териалов, бытовых препаратов, продуктов питания, их разрушения и раз-
ложения) и обусловленные самим человеком (так называемые антропо-
токсины). Антропотоксины подразделяются на первичные (выдыхаемые
из лёгких, носоглотки и рта, выделяемые с потом и кишечными газами,
мочёй и фекалиями) и вторичные (образующиеся при микробиологиче-
ском разложении первичных антропотоксинов). Первичные антропоток-
сины (двууглекислый газ; гидриды -- аммиак, сероводород, фосфин; ами-
ны; фенолы и т. п.) различны для разных людей (в том числе из за
индивидуальных заболеваний, например, кариеса зубов или грибковых
заболеваний кожи), не столь уж токсичны (как бы «привычны», хоть
и неприятны), изменчивы (в том числе за счёт духов, пудры, табака
и т. п.). Вторичные антропотоксины могут стать очень опасными для здо-
ровья. Так застарелый пот с сальными отложениями (кислосолёный пот,
а тем более пот бомжей) может быть ядовитым. Процессы гниения в тёп-
лой застоявшейся воде душей, ванн, в конденсате кондиционеров вызы-
вают развитие ряда опасных бактерий, типа легионеллы, вызывающей
пневмонию («болезнь легионеров»).
Опытом многих тысячелетий установлено, что человек в бане (и не
только в бане), хоть и поглощает кислород и выделяет антропотоксины
и запахи, тем не менее не создаёт за время банной процедуры сколько ни-
будь серьезно угрожающую его жизни и здоровью воздушную обстанов-
ку. Во всяком случае медиков больше беспокоят вещества, выделяемые
строительными материалами. В таблице 12 приведены для сведений пре-
дельно допустимые концентрации (ПДК) наиболее опасных, а потому
нормируемых веществ, в контакте с которыми современный человек вы-
нужден существовать всю жизнь.
Как и тысячи лет назад, в индивидуальных (посемейных) загородных
банях непрерывная вентиляция бывает нужна вовсе не для сохранения
жизни и здоровья (т. е. не для подачи кислорода для дыхания), а для со-
хранения комфортности за счёт снижения температуры и/или влажно-
сти воздуха и/или устранения запахов. В то же время для предотвраще-
ния действительно опасных для здоровья задымлений бани необходима
возможность быстрых залповых проветриваний: угарность воздуха (за-
154
Дачные бани и печи

грязнённость окисью углерода) длительным лёгким проветриванием не
устраняется.
Таблица 12
Перечень наиболее гигиенически значимых веществ, загрязняющих
воздушную среду помещений жилых зданий (полный текст
Приложения 2 к СанПиН2.1.2.1002 00
«Санитарно эпидемиологические требования к жилым зданиям
и помещениям»)
п/п Наименование вещества Формула
Величина ПДК
среднесуточная, мг/м3
1.
Азот (IV) оксид
NO2
0,04
2.
Аммиак
NH3
0,04
3.
Ацетальдегид
C2H4O
0,01
4.
Бензол
C6H6
0,1
5.
Бутилацетат
C6H12O2
0,1
6. Дистиламин
C2H7N
0,0025
7.
1,2 -- Дихрорэтан
C2H4Cl2
1,0
8.
Ксилол
C8H10
0,2
9.
Ртуть
Hg
0,0003
10. Свинец и его неоргани
ческие соединения
Pb
0,0003
11. Сероводород
H2S
0,008
12. Стирол
C8H8
0,002
13.
Толуол
C7H8
0,6
14. Углерод оксид (окись
углерода, угарный газ) CO
3,0
15. Фенол
C6H6O
0,003
16. Формальдегид
CH2O
0,01
17. Диметилфталат
C10H10O4
0,007
18. Этилацетат
C4H8O4
0,1
19. Этилбензол
C8H10
0,02
В крупных банях, в том числе общественных, где залповые проветри-
вания больших помещений невозможны, необходимо руководствоваться
требованиями официальных нормативных документов. Так, в соответ-
ствии со СНиП41 01 2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирова-
ние» (взамен бывших СНиП2.04.05 91) минимальный расход наружного
воздуха на 1 человека в жилых помещениях должен составлять при есте-
ственном проветривании 30 м3/час при площадях более 20 м2 и3м3/час
на 1 м2 жилой площади при площадях менее 20 м2, а при отсутствии ес-
тественного проветривания 60 м3/час принудительного притока при лю-
бой величине площадей. Указанные нормы установлены на 1 человека,
находящегося в помещении более двух часов непрерывно, то есть в усло-
4.Вентиляционный модуль
155

виях бань эти нормы применимы лишь для зон отдыха досуговых бань,
а для парилок и мытейных комнат могут оказаться чрезмерными. Само
собой разумеется, при наличии факторов повышенной опасности, спо-
собных загазовать помещение бани (печей на твёрдом, жидком и газооб-
разном топливе, газовых аппаратов, угарных каменок и т. п.), необходима
возможность немедленной эвакуации людей с последующим проветри-
ванием, в том числе с помощью местных отсосов.
В сухих саунах и помещениях бассейнов, ванн и душей задачей при-
точно вытяжной вентиляции тоже является отнюдь не подача кислорода
и вывод углекислого газа, а вывод избыточной влажности воздуха, но
в разных целях. В помещениях бассейнов, ванн и душей избыточную
влажность необходимо устранять для предотвращения осаждения росы
на стенах и окнах, а в сухих саунах -- для предотвращения возникновения
духоты и чрезмерной жары. Причём в сухих саунах можно вполне чётко
оценить необходимую скорость смены воздуха. Как мы рассчитали выше,
она равна как минимум 20 м3/час на одного человека. При объёме сухой
сауны 10 м3 и одновременном нахождении трёх человек необходимая
кратность обмена воздуха должна составить не менее 6 раз в час, что со-
ответствует финским рекомендациям. В нашей же стране правилами
СанПиН 2.1.2.568 96 «Гигиенические требования к устройству, эксплуа-
тации и качеству воды плавательных бассейнов» установлена норматив-
ная кратность воздухообмена в саунах 5 раз в час по вытяжке периодиче-
ского действия при отсутствии людей (?!) и без специального притока,
в массажных комнатах 5 раз в час, в душевых -- 10 раз в час, в раздевал-
ках -- 2 раза в час. Ранее долгие годы городские бани предусматривали по
СНиП II Л.8 62 (ныне отменённом) восьмикратный приток и девяти-
кратную вытяжку в мыльных отделениях, что обычно составляло
55--85 м3/час воздухообмена на одного человека.
В особо сухих спортивных саунах кратность обмена воздуха повыша-
ют порой до десятков раз в час (для реализации «сухого потения» в це-
лях быстрого сброса веса). В паровых же парилках повышенная влаж-
ность воздуха является самой сутью процедуры. Поэтому столь высокую
кратность воздухообмена, как в сухих банях, применять нельзя.
В СНиП2.08.02 89 «Общественные здания и сооружения» установлена
кратность вентиляции в парилках встроенных бань, равная единице.
Все эти нормативные величины являются столь значительными
ввиду применения смесительной схемы вентиляции (см. далее) и в этом
плане и их следует неукоснительно учитывать при проектировании сис-
тем вентиляции, по крайней мере, при выпуске официальных проектов
(во избежание нареканий со стороны заказчиков и контролирующих ин-
станций). В то же время все понимают, что это условные цифры, исполь-
156
Дачные бани и печи

4.Вентиляционный модуль
157
зуемые для выбора проектной мощности вентагрегатов и площади венти-
ляционных проёмов. А вот будут ли эти вентагрегаты потом реально мон-
тироваться, будут ли они включаться, будут ли они использоваться лишь
периодически при необходимости или работать постоянно, будут ли от-
крываться окна и форточки или нет -- все эти вопросы будут решаться
дачником самостоятельно по собственному разумению. Поэтому бояться
слишком высоких кратностей вентиляции (именно регулируемой венти-
ляции, а не неуправляемой инфильтрации воздуха через щели и неплот-
ности), заложенных в проект, не стоит. Высокая проектная кратность
вентиляции указывает лишь на большие возможности проектируемого
объекта, и в этом вопросе лучше перестраховаться особенно во встроен-
ных банях, чем потом мучиться в раздумьях, как всё же сделать вентиля-
цию помощней.
В рядовых отдельно стоящих дачных банях вопросы необходимой
кратности вентиляции никогда не были и не будут определяющими. Ес-
ли становится душно, дачник просто напросто приоткрывает дверь или
окно бани. Поэтому значительно большее влияние на комфортность
банной процедуры оказывают вопросы равномерности вентиляции по
объёму бани, отсутствия сквозняков и другие чисто аэродинамические
аспекты.
Во многих публикациях по саунам специально и совершенно необос-
нованно подчёркивается, что высокая температура воздуха в сочетании
с высокой влажностью обуславливает низкое содержание кислорода
в воздухе и, как следствие, плохое самочувствие человека. Поэтому, мол,
и следует получше вентилировать баню. При этом пребывание в парной
с температурой 100°С приравнивается (якобы в части нехватки кислоро-
да для дыхания) к условиям высокогорья на высоте 2000 м. Подобные
высказывания путают понятия объемов воздуха и объемов пространства.
Действительно, за счёт термического расширения воздуха при нагре-
ве до температур порядка 100°С массовое (но не объёмное!) содержание
кислорода (а также и азота) в 1 м3 пространства снижается на 20--25%.
Тем не менее, человек это не чувствует, поскольку при вдохе воздух ох-
лаждается в гортани до 36°С, а потому и сжимается, массовое содержание
кислорода в 1м
3 пространства возвращается на нормальный уровень.
В гортани и трахее банный воздух всегда охлаждается или нагревается,
осушается или увлажняется (в зависимости от своего состояния) так,
чтобы температура стала равна 36°С, а абсолютная влажность воздуха
(массовое содержание водяных паров) 0,04 кг/м3. А вот в условиях высо-
когорья человек своим дыханием не в состоянии сжать воздух и повы-
сить его давление в альвеолах лёгких до нормального уровня и на самом
деле может почувствовать недомогание из за нехватки кислорода.

В заключение отметим, что в быту часто ошибочно отождествляют
двуокись углерода СО2 (углекислый, двууглекислый газ) с окисью угле-
рода СО (угарным газом). Например, говорят, что, мол, так «надышали,
что угорели совсем». На самом же деле, человек не выделяет окись угле-
рода ни при дыхании, ни с потом. Угарный газ содержится в дымовых га-
зах печей, в табачном дыму (до 0,5%), в выхлопах автомобилей (до 3%).
Окись углерода ( в отличии от двуокиси) очень токсична, поскольку
намного лучше кислорода связывается с гемоглобином крови, что ведёт
к потере сознания. Предельно допустимая концентрация СО в воздухе
жилой зоны составляет 5 мг/м3 (0,0005% об.), в то время как в составе
атмосферы его содержится в 50 раз меньше. Окись углерода не имеет ни
цвета, ни запаха, очень плохо поглощается активированным углем обыч-
ного противогаза и требует использования спецпротивогазов со смесью
окислов МnО2+СuО («гопкалиптом») для каталитического окисления
кислородом воздуха. Если появляется в бане запах дыма, надо не венти-
лировать баню, а покинуть её и залповым образом проветрить.
4.1.3. Механическая и естественная вентиляция
Необходимую кратность вентиляции надёжней всего обеспечить ме-
ханической (принудительной) вентиляцией, закладывая в проект при-
точные и вытяжные электрические агрегаты заданной производительно-
сти. Регулировка скорости вентиляции осуществляется при этом
шиберами (задвижками, заслонками) на воздухозаборных и воздухопо-
дающих воздуховодах.
Для дачных бань применимы самые маленькие бытовые вентиляторы
(оконные, кухонные), обеспечивающие при электрической мощности
всего 20--50 Вт производительность по воздуху не менее 50 м3/час. Эле-
ктрические бытовые вентиляторы уже давно широко доступны для насе-
ления, но многие модели работоспособны лишь в сухом холодном возду-
хе и, как следствие, пригодны только для подачи свежего воздуха в баню.
Поэтому целесообразней применять специализированные вытяжные
вентиляторы для влажного воздуха ванных и душевых комнат, пример-
ные характеристики которых иллюстрируются в таблице 13. Однако на
высокие температуры эти вентиляторы не рассчитаны и требуют предва-
рительного охлаждения воздуха. Можно их использовать и для организа-
ции циркуляции (рециркуляции) воздуха в помещении бани на этапе
протопки. Напомним, что принудительная вытяжка в банях с печным
отоплением запрещена (СНиП41 01 2003).
Основное предпочтение дачниками отдаётся залповым проветрива-
ниям через двери, а также естественной вентиляции через приоткрытые
158
Дачные бани и печи

проёмы (окна, двери, продухи, форточки) или через специально пред-
усмотренные щели (чаще всего над и под дверями).
Таблица 13
Характеристики вытяжных вентиляторов для ванных комнат
(на примере изделий фирмы Silavent, Англия)
Модель Мощность, Расход воздуха, Статическое Уровень Вес, кг
Вт
м3/час
давление, Па шума, Дб
Extract 2000 20
70
16
33
0,7
Extract 120 35
162
30
36
0,8
Curzon 2000 50
80
150
26
1,1
SVC6
35
240
50
37
1,6
SDF100
20
70
16
36
0,6
SDF120
35
162
30
36
0,8
DVF100
20
70
16
41
0,5
DVF150
25
220
45
41
1,3
Energex
40
72
--
35
1,8
В отличие от механической вентиляции эффективность естествен-
ной вентиляции (то есть вентиляции с естественным побуждением)
оценивается весьма сложно, а главное не очень надёжно. В строитель-
ной науке производительность естественной вентиляции рассчитыва-
ется численными методами, развиваемыми в теории теплозащиты зда-
ний в части тепловых потерь, обусловленных воздухопроницаемостью
ограждающих конструкций (см. раздел 3). Соответствующие норматив-
ные документы СНиП41 01 2003 (взамен СНиП2.04.05 91),
СНиП23 02 2003 и СП23 101 2000 (взамен СНиП II 3 79) содержат,
к сожалению, разночтения и постоянно дорабатывается.
В самом общем случае скорость обмена воздуха Gв за счёт естествен-
ной вентиляции определяется суммой четырёх слагаемых (см. Приложе-
ние 10 к СНиП2.04.05 91):
Gв(кг/час)/ρ(кг/м3)=Gв(м3/час)=ΣS1iΔpi/Riρ+Σ(Δpi/Δp0)0,67.S2iG2i/ρ
+3600ΣS3i(2Δpi/ρ)1/2+Σ(Δpi/Δp0).L.G3/ρ.
Первое слагаемое определяет неконтролируемую инфильтрацию воз-
духа через ветропроницаемые стены (см. раздел 3), имеющие участки
с площадями S1i с табличными сопротивлениями воздухопроницанию Ri
(см. таблицу 2)при перепадах давления на стенах Δpi. Плотность воздуха,
в бане и на улице изменяющаяся в пределах (0,9--1,4) кг/м3, обычно при-
нимается равной в среднем ρ =1,2 кг/м3.
4.Вентиляционный модуль
159

Второе слагаемое определяет неконтролируемую инфильтрацию воз-
духа через закрытые окна и двери с площадями S2i и воздухопроницаемо-
стями G2i, указываемыми в технических паспортах на продукцию (см.
также таблицу 3). Перепад давления Δp0 отвечает тому перепаду давле-
ния, для которого определяется паспортная величина воздухопроницае-
мости или сопротивления воздухопроницанию (обычно Δp0=10Па). Как
уже отмечалось, скорость движения воздуха через мелкие поры в стенах
определяется вязкостью воздуха и пропорциональна перепаду давления
Δpi , через крупные же проёмы определяется не вязкостью, а инерцией
воздуха и пропорциональна корню квадратному (Δpi)1/2, а через окна
(сочетающие и крупные, и мелкие щели) -- пропорциональна (аΔpi+
+b(Δpi)1/2)~(Δpi)n, где n чаще всего принимается равным 2/3=0,67. Фак-
тически это (и последующее) слагаемое показывает, до какой скорости
может разогнаться воздух за счёт заданного перепада давлений в проёме.
Третье слагаемое определяет поступление воздуха через крупные про-
ёмы (вентотверстия) с поперечным размером более (5--10) мм -- окна
и двери с площадями S3i.
Четвёртое слагаемое определяет неконтролируемую инфильтрацию
воздуха через малые щели с поперечным размером менее (1--5) мм дли-
ной L и воздухопроницаемостью G3=0,5 кг/м.час (для стыков между па-
нелями наружных стен по СНиП23 02 2003).
При строительстве дачных бань необходимо максимально предотвра-
щать неконтролируемую инфильтрацию через стены так, чтобы кратность
воздухообмена определялась бы только контролируемыми поступления-
ми воздуха через вентотверстия. А вот в общественных банях оказывает-
ся более важным наличие некоторого гарантированного минимально не-
обходимого воздухообмена (например, с кратностью 1 раз в час) за счёт
неконтролируемой инфильтрации. Это обусловлено тем, что многочис-
ленные случайные посетители могут произвольно (и не всегда осознанно
и правильно) изменять циркуляцию воздуха в бане и даже прекращать по-
ступления свежего воздуха в баню самовольным прикрытием форточек
и вентотверстий. Поэтому в общественных банях совершенно необходимо
предусматривать регулируемое (но не способное полностью закрываться)
вытяжное вентотверстие в потолке или в припотолочной части стен бани.
При этом, разумеется, во избежание увлажнения стен, неконтролируемая
инфильтрация через стены допустима в банях только для приточного воз-
духа, то есть в нижних зонах бани.
В вышеприведённом соотношении для скорости обмена воздуха Gв за
счёт естественной вентиляции под перепадом давления Δpi понимается
сумма гравитационных и ветровых (динамических) перепадов давления
Δpi=Δpг+Δpв. Гравитационные перепады давления Δpг=(2--5) Па сущест-
160
Дачные бани и печи

вуют внутри протопленных бань всегда, что гарантирует возможность
немедленного проветривания в любой момент времени, в том числе зал-
пового через распахнутые двери. Ветровые перепады давления Δpв воз-
никают лишь при наличии ветра, набегающего на здание бани, и могут
достигать сотен паскалей (20 Па при слабом ветре).
4.1.4. Гравитационные перепады давления
Гравитационные (свободноконвективные) движения воздуха -- это
всплывание горячего воздуха в среде холодного воздуха, а также
утапливание холодного воздуха в среде горячего воздуха. Это
происходит потому, что горячий (тёплый) воздух легче холодного.
С другой стороны гравитационные движения воздуха (как и любые
движения газа) возникают как перемещение (выталкивание) воздуха из
зон повышенного давления в зоны пониженного давления, причём эти
давления создаются естественными факторами -- гравитационными си-
лами (силами тяжести). При отсутствии перемещений воздуха давление
воздуха (динамическое, совпадающее со статическим) равно весу воз-
душного столба, расположенного над рассматриваемой точкой. Так что
давление воздуха в горячей бане у потолка (соединенного с атмосферой)
равно давлению воздуха вне бани на том же высотном уровне, посколь-
ку над горячей баней находится точно такой же атмосферный воздух, что
и рядом с баней. Но давление воздуха у пола бани ниже атмосферного на
том же высотном уровне, поскольку вес горячего воздуха в бане меньше
веса холодного атмосферного воздуха вне бани. Разность давлений воз-
духа у пола в бане и воздуха вне бани (на том же высотном уровне пола
бани) будет равна Δpг=(ρб--ρа).g.H, где ρб и ρа -- плотности воздуха в ба-
не и вне бани соответственно, g=9,8 м/сек2 -- ускорение свободного паде-
ния, H -- высота бани от пола до потолка. Поскольку
ρ (кг/м3)=353/(273+t), перепад давлений Δp при температуре вне бани
tа=0°С и температуре в бане tб=100°С для высоты бани H=3 м составляет
минус 10 Па (10 4 атм). Этот перепад давления и создаёт возможность про-
ветривания бани даже при полном отсутствии ветра вне бани. Напомним,
что 1Па=1Н/м2=1кг.м/сек2=10 5атм.
Наличие перепадов давления на стенах иногда приводит любителей
бань к мысли, что многие явления в бане обусловлены именно этим фак-
тором. Так, есть мнение, что баня хороша именно тем, что является зоной
повышенного (или пониженного) давления, и это объясняет потение
(или наоборот, лёгкое испарение пота), повышение (или понижение) ар-
териального давления и т. п. Поэтому напомним, что если в бане перепа-
ды давления составляют 10 Па, то в жилых помещениях при нормальной
4.Вентиляционный модуль
161

эксплуатации -- до 100 Па, а в земной атмосфере циклоны и антицикло-
ны изменяют атмосферное давление на величины до 5000 Па.
На рисунке 42а представлена эпюра разности давлений воздуха в ба-
не и вне бани. Если открыть верхнее вентиляционное отверстие 1, то ни-
каких перемещений воздуха наблюдаться не будет, поскольку давления
в бане и вне бани на этом высотном уровне одинаковы (возможны лишь
циркуляционные явления, связанные с «падением» холодного воздуха
в нижнюю часть проёма вентиляционного отверстия, при значительной
высоте проёма 1, см. далее). Если же слегка приоткрыть «пробное» отвер-
стие 2, то можно убедиться, что воздух затягивается в баню (точно так
же, как засасывается воздух в печку через поддувало).
Теперь закроем верхнее вентиляционное отверстие 1 и откроем нижнее
вентиляционное отверстие 3 (рис 42б). Воздух из атмосферы рванётся
в баню, создав в ней у пола давление, равное атмосферному на том же вы-
сотном уровне. При этом весь воздух в бане, которому выходить некуда,
сожмётся. При этом давление у потолка бани станет выше атмосферного
на том же высотном уровне. Приоткрыв «пробное» отверстие 4, можно
убедиться, что воздух выходит наружу. Можно даже замерить величину
этого избыточного давления в бане мембранным манометром (но не водя-
ным или ртутным, поскольку 10 Па соответствует 1 мм водяного столба).
Если открыть нижнее 5 и верхнее 6 вентиляционные отверстия одно-
временно, то у потолка бани сохранится повышенное давление, а у пола --
пониженное (рис. 42в). Через нижнее отверстие 5 будет поступать
приточный воздух, а через верхнее отверстие 6 -- удаляться вытяжной
воздух. Возникает непрерывный (при подогреве приточного воздуха)
поток вентиляционного воздуха снизу вверх, описываемый уравнением
Бернулли для идеальных (безвязкостных) жидкостей (газов)
р+ρgh+ρV2/2=const, где р -- статическое давление, ρgh -- вес столба воз-
162
Дачные бани и печи
Рис. 42. Эпюры (распределе-
ния) перепадов давления на сте-
нах бани (разностей давлений
внутри и вне бани на одних вы-
сотных уровнях) при наличии
в бане горячего воздуха: а) -- при
открытом верхнем отверстии
давление внутри меньше, чем
снаружи, б) -- при открытом ниж-
нем отверстии давление внутри
больше, чем снаружи, в) -- при открытых верхнем и нижнем отверстиях давление на-
верху внутри больше, чем снаружи, а давление внизу меньше, чем снаружи, поэтому
возникает поток вентиляционного воздуха. Знак минус в эпюрах означает разрежение
в бане, а знак плюс -- избыток давления (напор) в бане.
а)
б)
в)
1
2
3
H
4
5
Δp>0
Δp<0
6
7

духа над рассматриваемой точкой (гравитационное давление), V -- ско-
рость перемещения воздуха, рт=р+ρV2/2 -- динамическое давление (пол-
ное давление, давление торможения). Иными словами, при возникнове-
нии потока воздуха графики давлений на рис. 42а и б надо сдвинуть на
величину ρV2/2, равную 0,6 Па при V=1 м/сек или 2,4 Па при 2 м/сек.
При этом, в бане появляется некий уровень 7 (так называемая «нейтраль-
ная линия»), разделяющий зоны положительного и отрицательного ста-
тических давлений. Если сделать дополнительное вентиляционное от-
верстие на уровне 7, то воздух в нем перемещаться не будет.
В зависимости от соотношений размеров верхнего и нижнего вентиляци-
онных отверстий уровень 7 может перемещаться вверх или вниз.
В многоэтажных жилых домах вентиляционных отверстий много,
и эпюра давлений может быть сложной. В простейших же банях оценки
можно производить исходя из гравитационных перепадов давлений
Δрг=(2--5) Па (для характерных температур в бане 50--100°С). Исходя из
уравнения Бернулли линейная скорость в вентотверстии может дости-
гать при этом V (м/сек)=(1,66 Δрг(Па))1/2, то есть Vг=(1,8--2,9) м/сек. Та-
ким образом, при площадях вентиляционных отверстий 1 дм2 (10х10 см)
можно рассчитывать на скорость вентиляции не более (70--100) м3/час,
асучётом вязкости воздуха, газодинамичекских потерь внутри бани,
а также при расположении отверстий ниже уровня потолка и выше уров-
ня пола ещё в 1,5--2 раза меньше. Поскольку коэффициент расхода при-
точных отверстий больше, чем вытяжных, то верхнее вентотверстие
делают в 1,5--2 раза большим, чем нижнее.
Рекомендуются следующие скорости воздуха в системах вентиляции
(в м/сек):
Элемент вентиляции
Естественная
Механическая
вентиляция
вентиляция
Воздухоприёмные жалюзи
0,5--1
2--4
Воздухоприёмные каналы
1--2
2--6
Распределительные каналы:
-- горизонтальные
0,5--1
5--8
-- вертикальные
0,5--1,5
2--5
Приточные решётки:
--упола
0,2--0,5
0,2--0,5
-- у потолка
0,5--1
1--2
Вытяжные решётки у потолка 0,5--1
1--2
Вытяжные шахты
1--1,5
3--6
При установке дефлекторов указанные скорости воздуха при естест-
венной вентиляции увеличиваются на 25%.
4.Вентиляционный модуль
163

Таким образом, для общеобменной вентиляции бань можно рекомен-
довать делать регулируемые вентотверстия в потолке или в верхней час-
ти стен в расчёте 50 см2 на одного человека при наличии возможности
залпового вентилирования через двери и 100 см2 при отсутствии такой
возможности.
Напомним для сравнения, что в многоэтажном городском жилищном
строительстве рекомендуются следующие площади проходного сечения
вентиляционных отверстий для естественной вытяжки: кухни -- 150 см2,
ванные комнаты -- 150 см2, туалеты -- 100 см2, душевые -- 100 см2. Счита-
ется, что такие отверстия обеспечивают скорости естественной вентиля-
ции на уровне (20--90) м3/час в зависимости от этажности здания и вре-
мени года.Шумы в вентканалах с поперечным сечением 100 см2 могут
возникать из за появления турбулентности уже при 0,3--0,5 м/сек,
аввентотверстиях сечением 1 см2 при 3--5 м/сек. Поэтому вентиляцион-
ные короба в ответственных помещениях звукоизолируют (обклеивают
пенорезиной). Напомним, что с увеличением скорости движения газов
(и жидкостей) частота шумов увеличивается (гул постепенно переходит
в вой, а затем в свист), что положено в основу действия некоторых моде-
лей газовых расходомеров -- акустических частотомеров.
4.1.5. Ветровые перепады давления
Вентиляция за счёт ветрового напора описывается упрощённым
уравнением Бернулли рт=р+ρV2/2, где рт -- давление торможения.
Ветровой напор ( рт - р ) равен 0,6 Па при скорости ветра 1 м/сек
(штиль); равен 15 Па при скорости ветра 10 м/сек (сильный ветер); рав-
ен 540 Па при скорости ветра 30 м/сек (ураган).
Уравнение Бернулли означает, что идеальная (безвязкостная) жид-
кость (газ) может ускоряться (тормозиться) только за счёт снижения
(повышения) своего статического давления. Так, при течении жидкости
(газа) по трубе статическое давление в местах сужения уменьшается
(поскольку увеличивается скорость), а затем при расширении трубы до
прежнего диаметра возвращается на прежний уровень (рис. 43а). В част-
ности, этот эффект используется в пульверизаторах (рис. 44).
Если мысленно соединить отдельные части трубы 1 (рис. 43а) проб-
ными трубочками -- каналами 3, то станет ясно, что возможно образова-
ние упорядоченных движений газа навстречу по потоку (вихрей). Дейст-
вительно, турбулентность (образование вихрей) является характерной
чертой идеальной жидкости (газа): если в потоке возникают флуктуации
скорости (расширения трубок тока), то автоматически возникают вихри
и пульсации (рис. 43б).
164
Дачные бани и печи

Аналогичная картина возникает и при обтекании тела потоком жид-
кости (газа). Если тело обтекаемое, то при малых скоростях потока тече-
ние не только ламинарно (то есть нетурбулентно), но и симметрично:
в «носике» -- плавно смыкается так, что давление впереди и сзади равно,
и аэродинамическое сопротивление отсутствует (очень мало) (рис. 43в).
Но ивэтом случае, мысленно «рисуя» внутри тела трубочки каналы,
можно убедиться, что газ из «хвоста» вполне может стремиться двигать-
ся вперёд в зону пониженных давлений (повышенных скоростей потока),
возникающих из за обтекания тела. Склонность в вихреобразованию от-
чётливо проявляется при ухудшении обтекаемости тела и при увеличе-
нии скорости обтекания, когда в «хвосте» образуется зона вихрей -- тур-
булентный след (рис. 43г). В вихревой зоне газ движется в вихрях
с большой скоростью, вследствие чего статическое давление в «хвосте»
уменьшается. И хотя эта вихревая зона «засасывает» в себя воздух, дав-
ление в ней мало именно из за вихрей. Именно из за турбулентности
в «хвосте» возникает аэродинамическое сопротивление (перепад давле-
ний в «носике» и в «хвосте» Δр=р1--р3).
4.Вентиляционный модуль
165
Рис. 43. Иллюстрированные пояснения
законов Бернулли и механизмов возникно-
вения турбулентности: 1 -- труба с заужени-
ем, в которой жидкость (газ) ускоряется со
скорости V1 до скорости V2, 2 -- барометри-
ческие трубки, измеряющие статическое
давление р1 (до зауживания), р2 (в месте за-
уживания), р3 (после зауживания), 3 --
пробные (умозрительные) каналы, по тече-
нию жидкости (газа) в которых можно су-
дить о распределении статических давлений
иовозможности возникновения вихрей, пе-
реносящих жидкость (газ) вперёд и назад по
потоку (аналогичные пробные каналы изоб-
ражены пунктиром внутри обтекаемого тела
на рис. в и г), 4 -- микроциркуляционные
движения газа из расширяющихся зон с по-
ниженной скоростью течения и повышен-
ным давлением в зоны с повышенной скоро-
стью течения и пониженным давлением, 5 --
пульсационные движения газа, возникаю-
щие при появлении зон с повышенной и по-
ниженной скоростью течения, 6 -- маномет-
ры, 7 -- обтекаемое тело в ламинарном
потоке газа, 8 -- плохообтекаемое тело с тур-
булизацией потока газа.
а)
1
2
2
2
33
V1
V1
V1
V1
V2
V2
4
5
р3=р1 > р2
р1
6
7
8
р1
р2<р1
р2<р1 р3< р2 < р1
V2 >V1
б)
в)
г)

Таким образом, если в идеальном газе
где то возникает повышенная скорость
течения, то газ тотчас устремляется в эту
зону, ещё больше увеличивая скорость
течения (то есть образуется вихрь).
Но идеальных газов не бывает, любой газ
обладает пусть низкой, но вполне отлич-
ной от нуля вязкостью (см. раздел 3). Основополагающим понятием яв-
ляется число Рейнольдса Re=ρVa/μ=Va/ν, где ρ -- плотность газа, V --
скорость движения газа ν и μ=ν.ρ -- кинематическая и динамическая вяз-
кость газа, а -- характерный поперечный размер препятствия или трубы.
При больших числах Рейнольдса преобладают свойства идеальной жид-
кости, то есть преобладают инерционные силы, взвихривающие поток.
При малых числах Рейнольдса преобладают силы вязкости, гасящие ви-
хревые движения.
В трубах турбулизация наступает при числах Рейнольдса более 2200.
При обтеканиях же тел (препятствий) искажения ламинарности потока
появляются при Re=1--10, турбулентный след образуется при Re>20,
при Re>500 возникают пульсации турбулентного слоя (пытающегося
«вылезти» на боковую часть тела), при Re>300000 воздух полностью
турбулизуется за всем телом.
Для воздуха ν=0,14 см2/сек и поэтому Re=7.Va, где V -- скорость пото-
ка воздуха в см/сек, а -- поперечный размер трубы или препятствия в см.
То есть при характерном размере здания бани а=300 см и скорости ветра
100 см/сек число Рейнольдса составляет 2.105, то есть воздух за зданием
бани заведомо турбулизуется уже при малейших дуновениях ветерка
(ветер 1 м/сек -- полный штиль). В щелях бани толщиной 1 мм турбу-
лентность может наступить лишь при скоростях движения воздуха в них
более 30 м/сек (скорости урагана). Это значит, что воздух в щелях (и по-
рах) всегда течёт ламинарно со скоростями, пропорциональными Δр/μ
166
Дачные бани и печи
Рис. 44. Практические следствия закона
Бернулли: а) -- пульверизатор создаёт нулевую
скорость газа у поверхности воды V2 и повы-
шенную скорость газа в сопле V3, вследствие
чего в трубке возникает перепад давления и по-
является поток жидкости к соплу, б) -- жид-
кость у дна сосуда, сжатая собственным весом
до давления р=ρgh, вырывается из отверстия со
скоростью V=(2р/ρ)1/2=(2gh)1/2 и образует
фонтан высотой в точности до поверхности во-
ды в сосуде (при отсутствии вязкости).
а)
V3>>V1
V2=0
V1
б)

(вязкостный режим течения, см. первое
и четвёртое слагаемые для Gв).
Таким образом, внешняя газодина-
мическая картина, формирующая внут-
реннюю вентиляцию здания, выглядит
следующим образом (рис. 45а). Ветер 1, набегая на здание со скоростью
V0, тормозится до скорости V1=0, создавая статическое давление р1 на на-
ветренной стороне, равное давлению торможения рт=р1+ρV12/2=
=p1=р+ρV02/2, где р -- атмосферное давление. В зоне над зданием стати-
ческое давление равно р2=рт--ρV22/2, где V2 -- скорость ветра над здани-
ем, близкая к скорости набегающего ветра, то есть р2 близко к атмосфер-
ному давлению. За зданием статическое давление р3=рт--ρV32/2, где V3 --
скорость воздуха в вихрях. Если здание обтекается ламинарно (без обра-
зования турбулентной зоны 3), то р3 =рт, и, следовательно, аэродинами-
ческого сопротивления здание не оказывает.
Если теперь откроем окно на наветренной стороне, то давление внут-
ри здания скачком повысится на величину ветрового напора ρV02/2,
то есть до р1. Но если открыть окно на подветренной стороне, то давление
внутри здания скачком понизится до р3. Если же одновременно открыть
и переднее, и заднее окна, то возникнет сквозной поток воздуха через зда-
ние за счёт перепада давлений p1--p3=ρV32/2 (не зависящего от ветрового
напора). Если открыть одновременно окно на наветренной стороне и на
крыше (рис. 45в), то возникает поток воздуха 5 за счёт перепада давлений
p1--p2=ρV22/2, близкого по величине к ветровому напору ρV02/2.
Схемы движения вентиляционного воздуха внутри здания могут быть
самыми разными, в том числе и с помощью дефлекторов 4 и рефлекторов
6 (воздухозаборников). Скорости вентиляционных потоков определяют-
4.Вентиляционный модуль
167
Рис. 45. Схема обтекания здания потоком
ветра: а) -- образование зоны торможения, тур-
булентной зоны и возникновение возможно-
сти сквозного продува; б) -- гипотетическая
схема сквозного продува ускоряющимся в ок-
не ветром (без образования зоны торможе-
ния); в) -- возникновение несквозного проду-
ва: 1 -- набегающий поток ветра, 2 --
обтекающий поток ветра, 3 -- турбулентная зо-
на на подветренной стороне здания, 4 и 5--
отсосы воздуха (в том числе через венттрубу)
в поток ускоренного ветра с дефлектором 4
и без дефлектора 5, 6 -- захват приточного воз-
духа воздухозаборником, 7 -- образование вих-
ревого потока, 8 -- сквозной продув (пунктир).
а)
б)
1
1
2
3
р2=рт--ρV22/2
р1=рт
р3=рт--ρV32/2
3
1
2
3
456
8
7
8
8
в)

ся всеми окнами (проёмами) одновременно, а потому рассчитывать их
трудно. В нормативных строительных документах молчаливо подразуме-
вается, что в здании всегда обеспечивается давление, близкое к атмос-
ферному р (или давлению над зданием р2), за счёт, например, высокопро-
изводительных вентиляционных стояков 5 (рис. 45в) или 4 (рис. 46).
В этом случае, скорость вентиляции за счёт ветрового напора рассчиты-
вается как скорость движения воздуха через каждый проём (а не через
каждые два последовательных проёма -- входного и выходного -- одно-
временно), равная согласно уравнению Бернулли Vв=(2Δp/ρ)1/2, где Δp--
перепад давлений на проёме. Поскольку статическое давление в затормо-
женном воздухе наветренной зоны равно p1=p+ρV02/2, где V0 -- скорость
ветра, а статическое давление внутри здания равно р, то в наветренном
проёме возникает перепад давления Δp=ρV02/2, называемый ветровым
напором. Отсюда следует, что скорость приточного воздуха в наветрен-
ном проёме равна скорости ветра Vв=(2Δp/ρ)1/2 =(2.ρV02/2ρ)1/2=V0.
Такой простой наглядный результат широко используется в инженер-
но строительных расчётах, в том числе и печных (где дымовая труба за-
ведомо обладает много большей производительностью, нежели воздухо-
заборные отверстия поддува). Так, если, например, площадь наветренной
стены бани равна 10 м2, а площадь щелей и вентотверстий на наветрен-
ной стороне равна 10 см2, то в баню при скорости ветра V0=1 м/сек про-
никает всего лишь 3,6 м3/час (то есть очень небольшая часть набегающе-
го на стену потока 36000 м3/час). Практически весь набегающий
воздушный поток 36000 м3/час обтекает здание бани с боков и сверху.
То есть линии тока ветра 1 (рис. 45а) перед зданием расходятся, образуя
перед зданием расширяющуюся трубку тока, в которой скорость движе-
168
Дачные бани и печи
Рис. 46. Схемы обте-
кания вытяжных (в том
числе дымовых) труб по-
током ветра: 1 -- труба
в горизонтальном потоке,
2 -- в восходящем потоке,
3 -- в нисходящем потоке,
4 -- усиление вытяжки
с помощью дефлектора
(флюгера), 5 -- нагнета-
ние воздуха напором вет-
ра с наветренной сторо-
ны, 6 -- нагнетание воздуха в трубу напором ветра с помощью рефлектора, 7 -- вытяжка
воздуха в подветренную сторону (6 и 7 отвечают режиму дымления печи), 8 -- пунк-
тирная схема -- действительная причина появления тяги в стояки из за ветра заклю-
чается в задуве ветра в наветренное отверстие стояка, а не в вытяжке в поток 1.
а)
б)
в)
1
2
3
4
5
6
7
8

ния воздуха уменьшается, а давление повышается, что научно разъясня-
ет физический смысл понятия ветрового напора на здание.
В то же время в быту часто считают, что скорость воздуха в окнах
и форточках может быть намного больше скорости ветра. Такое мнение
базируется на том житейском наблюдении, что ветер в промежутках
между зданиями дует сильней, чем во дворах, а это значит, что в любом
узилище (например, форточке) ветер должен двигаться быстрее. Дейст-
вительно, предположим что воздух в любое отверстие входит по сужаю-
щейся трубке тока (рис. 45б), а поэтому с ускорением. В таком случае,
внутри помещения должно создаваться разряжение, а при выходе из по-
мещения с подветренной (задней) стороны воздух повышает своё давле-
ние, поскольку трубка тока вновь расширяется. Последние заключения
уже не столь очевидны, более того, противоречат житейскому здравому
смыслу, поскольку при порывах ветра в помещениях повышается давле-
ние, а не снижается, а поэтому и первичный тезис не верен.
С физической точки зрения сужающаяся трубка тока возможна лишь
при воздухонепроницаемости стенок трубки. В противном случае воздух
из соседних трубок тока устремляется в ускоряющийся воздушный по-
ток (рис. 43б), создавая турбулентности, но снижая скорость потока. Как
раз таких воздухонепроницаемых стенок у трубок тока на рис. 45б нет
и быть не может. Таким образом, воздушный поток входит в проём не
в сужающейся трубке тока, а в расширяющейся, то есть с торможением.
Что касается кажущегося ускорения ветра в промежутках между зда-
ниями, то необходимо иметь ввиду, что над зданием движется невозму-
щенный ветровой поток, непосредственно контактирующий с нижеле-
жащими слоями воздуха и являющийся буфером, принимающим воздух
снизу и отдающим вниз. Это приводит к турбулизации ветровых пото-
ков (и на пустыре, и во дворах, и между зданиями). Поэтому направлен-
ная скорость ветра в промежутках между зданими принципиально не
может превышать скорость ветра на пустырях и вне домов за городом.
Все вышесказанное о скорости воздуха в проеме относится только к
случаю ничем не ограниченных в пространстве свободных течений,
когда перепады давлений на замкнутых траекториях равны
нулю.Течения в трубопроводах ( в дымоходах печей и воздуховодах
вентиляционных систем), как правило, не свободны ( см. раздел 5.7.6) -
скорость воздуха увеличивается в местах заужений ( по закону
сохранения массы), причем за счет локального снижения давления.
Появление турбулентностей газовых потоков в трубе тормозит
поступательное движение - если где-то в трубе газ закрутился в вихрь,
то поступательная скорость газа уходит в скорость вихря. Газ при этом
как-бы останавливается в трубе, что воспринимается как торможение,
4.Вентиляционный модуль
169

как сопротивление потоку, как повышение давления по тракту.
Турбулентности
снижают
поступательные
скорости
потоков, что учитывается коэффициентами истечения или коэффициен-
тами местных газодинамических сопротивлений (см. далее раздел 5.7.4).
Продуваемость здания (как через специальные проёмы, так и через
стены) не может обеспечить контролируемую вентиляцию и зачастую иг-
рает отнюдь не полезную, а вредную роль. Тем не менее она ценна для
вентиляции с помощью залповых проветриваний. При этом вытяжка че-
рез боковые стены или потолок (крышу) многокомнатных зданий вверх 5
(в том числе через вентиляционные вытяжные трубы) является зачастую
практически более важной, чем вытяжка через подветренную сторону 6
(рис. 45в). При этом с помощью дефлекторов (флюгеров) 4 или, наоборот,
рефлекторов (воздухозаборников) 7 можно сильно изменить механизм
вытяжки созданием особых (наветренных с повышенным давлением или
подветренных с пониженным давлением) зон в обтекающем потоке.
Часто говорят, что для надёжной вентиляции помещений здания не-
обходимо поместить верхний срез вытяжной трубы в невозмущённый ве-
тровой поток 1 (рис. 46), и при этом вытяжка будет тем сильней, чем
больше скорость ветра. При всей своей формальной правильности такая
трактовка вентиляционного механизма содержит существенные недоска-
занности. Вытяжка будет более эффективной при восходящем потоке 2,
когда срез трубы играет роль дефлектора. Но та же труба при смене на-
правления ветра окажется в нисходящем потоке 3 и будет выполнять
роль рефлектора 6. Кроме того, совершенно ясно, что вытяжная труба яв-
ляется лишь завершающей частью пути вентиляционного потока в поме-
щении, а начинается этот поток в проёмах стен (окнах, дверях, форточ-
ках). Именно задув ветра в помещение через стенные проёмы 5 (и как
следствие, повышение давления внутри здания) является основным
фактором ветровой вентиляции помещения (8 на рис. 46). Так, если при-
точное отверстие расположено на наветренной стороне, то труба 1 дейст-
вительно будет вытяжной, а если на подветренной -- то труба1 станет,
возможно, и приточной. Это, видимо, безразлично для консервирующей
вентиляции, но для общеобменной вентиляции очень важно вовремя от-
крывать те или иные окна в зависимости от направления ветра.
Нестабильность ветровой вентиляции приводит к тому, что на
практике предпочитают создавать вентиляцию преимущественно на гра-
витационном принципе, используя тот факт, что температура вытяжного
воздуха является более высокой, чем температура наружного атмосфер-
ного воздуха. Именно в этом случае особенно важно расположение
оголовка вытяжной трубы в невозмущённом потоке 1, чтобы порывы
ветра не нарушали работу гравитационной вентиляции. Для сокращения
170
Дачные бани и печи

отрицательной роли ветра, вентиляционные трубы (стояки), в том числе
и дымовые, делают как можно более высокими (чтобы гравитационные
перепады давления ρgh превышали возможные напоры ветра ρV02/2),
а на оголовки труб монтируют дефлекторы флюгеры, работоспособные
при всех направлениях ветра.
Ясно, что основное воздействие на баню оказывают порывы ветра,
способные выхолодить и задымить помещение. Что касается постоянно
работающих бань, то для официальных оценок среднегодового влияния
ветровой вентиляции рекомендуется нормируемое в СНиП23 02 2003
усреднённое соотношение для перепада давления на стенах здания, со-
здаваемого ветровыми напорами: Δрв=0,03ρV2, где V -- максимальная из
средних скоростей ветра по румбам (направлениям). Отсюда следует, что
среднегодовое влияние ветра начинает превосходить влияние гравитаци-
онных факторов в банях при скоростях более (7--11)м/сек.
4.1.6. Движение вентиляционного воздуха внутри бани
Для оценки эффективности вентиляции надо знать не только ско-
рость подачи свежего воздуха в баню, но и траекторию распространения
свежего воздуха внутри бани. При малых скоростях принудительного
ввода холодный приточный воздух, как более тяжёлый, тонет в горячем
воздухе бани, устремляясь ламинарными потоками вниз, растекаясь по
полу и вытесняя горячий воздух вверх (рис. 47а). С увеличением скоро-
сти ввода, приточный воздух образует дальнобойные струи, также
устремляющиеся вниз, но перемешивающиеся с восходящими горячими
потоками (рис. 47б). При очень больших скоростях приточный воздух
идёт «сквозняком» по потолку, не успевая перемешаться.
Типичным случаем является охлаждение пола («дует по полу»), но
наибольший интерес для вентиляции бань (а также и для печей) пред-
ставляет дальнобойный ввод воздуха, имеющий место уже при перепадах
давления 0,1 Па и при скоростях воздуха в проёме (0,3--0,5) м/сек.
При заборе приточного воздуха (а также при отсосе воздуха из помеще-
ния) на всасывающей стороне проёма возникают так называемые всасы-
4.Вентиляционный модуль
171
Рис. 47. Схема ламинарного принудительно-
го ввода холодного приточного воздуха в горя-
чий воздух бани (вид сбоку): а) -- малая ско-
рость приточного воздуха (растекание), б) --
высокая скорость приточного воздуха (дально-
бойные струи). 1 -- холодный приточный воздух
(тяжёлый, тонущий), 2 -- вытесняемый горячий вытяжной воздух (лёгкий, всплываю-
щий). Циркуляция и турбулентность воздуха не учитываются.
а)
б)
1
1
1
1
2
2

вающие спектры (стоки), описывающие
движения воздуха в приёмное отверстие
(см. левую часть рисунка 48). Затем ли-
нии тока, сгруппировавшись, формируют за счёт инерции струю воздуха
со скоростью V2 (см. правую часть рисунка 48).
Если бы струя попала в плавно расширяющийся канал (трубку Бер-
нулли, рис. 43а), то могла бы плавно (и ламинарно) расшириться и затор-
мозиться, создав фронт вентиляционного воздуха в бане. Но вырываю-
щаяся из отверстия струя попадает в неподвижный воздух бани,
«расталкивая» его. Такая струя называется затопленной. В затопленной
струе развивается турбулентность: ламинарная приосевая часть струи
(ядро) сужается и исчезает на расстоянии шести диаметров отверстия
(шести калибров), а турбулентная периферическая часть расширяется за
счёт вихрей (рис. 49). Осевая скорость струи падает обратно пропорцио-
нально расстоянию от отверстия. Так, струя с начальной скоростью
1 м/сек, истекающая из отверстия диаметром 10 см (расход струи 28
м3/час), на расстоянии 3 м имеет скорость 0,2 м/сек и диаметр1,2 м
(включающий 99,9% массового потока струи). Отметим, что масса струи
по мере удаления от отверстия постоянно увеличивается за счёт эжекции
(подсасывания неподвижного воздуха в струю в процессе образования
движущихся вихрей). Если приточный воздух является холодным, то сле-
дует учитывать искривление
траектории струи вниз к по-
лу бани.
172
Дачные бани и печи
Рис. 48. Схема линий потока воздуха, пода-
ваемого под напором (перепадом давления
Δр=р1--р2) через отверстие (при незначительно-
сти сил вязкости). Слева -- всасывающий спектр
в осессиметричный сток. Справа -- направлен-
ная осесимметричная струя (модель пылесоса).
р1
р2<р1
V1
V2
Рис. 49. Скорость турбулент-
ной затопленной осесимметрич-
ной струи, истекающей из отвер-
стия диаметром d0 со скоростью
V0. Внизу -- график уменьшения
скорости движения воздуха на оси
струи по мере удаления от отвер-
стия, построенный по формуле
Vx=V0.(6,1d0/x).exp(--74,5y2/x2).
12
6
V0
V0x
V0x
V0
y
y=0,2x
x/d0, м/м
x
18 24
Граница турбулентной струи
V0x=6,1V0d0/x, при y=0 и x>6,1d0
Ядро струи
d0

При наличии нескольких отверстий
отдельные струи постепенно по мере
удаления сливаются и дают единую ши-
рокую струю, имитирующую фронт вет-
ра (рис. 50).
С учётом вышеизложенного могут реализоваться два противополож-
ных типа вентиляции: либо через множество мелких отверстий (то есть че-
рез пористые или мелкощелевые стены), либо через отдельные локальные
отверстия в воздухонепроницаемых стенах (то есть через воздухозаборы,
продухи, окна, форточки, двери). В первом случае многочисленные мелкие
струи сливаются в единый фронт движения воздуха (рис. 51а), а во вто-
ром -- формируются развитые турбулентные струи, перемешивающие весь
воздух в помещении (рис. 51б). Первый случай обычно отождествляют
свытеснительной схемой вентиляции, а второй -- со смесительной схемой.
В смесительной схеме вентиляции (рис. 51б) приточный воздух ин-
тенсивно перемешивается с воздухом бани либо в турбулентных зонах
струи, либо принудительно дополнительными вентиляторами или цир-
куляцией воздуха от печи. В результате в вытяжное отверстие поступает
не тот загрязнённый воздух, что есть в бане, а смесь загрязнённого возду-
ха с только что поступившим чистым приточным воздухом. Как нетруд-
но подсчитать, концентрация загрязняющей примеси (нежелательной
или желательной) в воздухе бани в этом случае равна d=G3/(Gв+G3), где
G3 -- скорость выделения загрязняющей примеси в бане, Gв -- скорость
ввода чистого вентиляционного воздуха в баню. Отсюда следует, в част-
ности, что высокие концентрации примеси в виде водяного пара в возду-
хе бани (то есть высокие абсолютные влажности воздуха) в смеситель-
ной схеме возможны лишь в случае малых скоростей вентиляции, как
в русских паровых банях, или при большой скорости подачи пара, как
в высокоциркуляционных паровых сау-
нах в сауна спорте.
4.Вентиляционный модуль
173
Рис. 50. Схема слияния отдельных струй
в единый фронт движущегося воздуха
Рис. 51. Смесительный (а) и вытеснитель-
ный (б) принципы вентиляции. 1 и 2 -- воздухо-
проницаемые стены, 1 -- пористая воздухопро-
ницаемая стена (например, утеплитель из минеральной ваты), 2 -- стена со
множеством щелей (например, брёвна с плохо проконопаченными швами), 3 -- высо-
котурбулентная струя, 4 -- сквозняк, 5 -- зона локального загрязнения от точечного ис-
точника (вид сверху и сбоку).
а)
б)
12
3
4
5

В вытеснительной схеме (рис. 51а) приточный воздух поршнем вы-
давливает весь внутренний загрязнённый воздух в сторону вытяжного
отверстия (или вытяжной воздухопроницаемой стены). Воздух движет-
ся единым фронтом от одной стены к другой без перемешиваний возду-
ха, причём движется через точки выделения примесей (вредных и неже-
лательных факторов или, наоборот, полезных и желательных). При этом
возникают лишь локальные области загрязнений, например, в виде рас-
ширяющейся струи, как это имеет место при выбросе дыма из дымовой
трубы в движущийся воздух (ветер). Ясно, что в некоторых зонах воздух
может сохраняться чистым, но зато в других зонах 5 концентрации при-
месей будут повышенными. Именно этот режим наиболее удобен для па-
рения веником: человек, располагаясь в комфортной неутомительной об-
становке, лишь эпизодически при возникновении желания может
направить на себя веником поток воздуха из высоковлажной зоны 5 (или
может переместиться всем телом в зону высоковлажного воздуха).
При правильном размещении загрязняющих источников эффективность
вытеснительной схемы в гражданском строительстве может оказаться
в 5--10 раз более высокой, чем в смесительной, а в отдельных областях
индустрии (микроэлектронике, микробиологии, медицине и т. п.) в сот-
ни и тысячи раз выше. Более подробно с бытовой концепцией вытесни-
тельной вентиляции можно познакомиться в книге Р.Н. Яковлева «Но-
вые методы строительства», М.: Аделант, 2003 г. с одним лишь
замечанием, что хорошие избы «дышат» (вопреки мнению автора) от-
нюдь не за счёт воздухопроницаемости бревенчатых стен, а за счёт паро-
проницаемости и гигроскопичности древесины.
В литературе очень часто утверждается, что русская бревенчатая ба-
ня, мол, очень комфортна именно за счёт проветривания через «дыша-
щие» брёвна стен, и поэтому «пар» в ней «лёгкий». К сожалению, ни дре-
весина, ни тщательно проконопаченные пазы (швы) не пропускают
воздух в заметном количестве. «Лёгкость пара» в бревенчатых банях
обусловлена, как уже отмечалось, совсем другим -- осушкой горячего
воздуха гигроскопичной древесиной. Но щели в полах бани и щели
в плохопроконопаченных стенах действительно могут обеспечить вытес-
нительную «вентиляцию». Однако, такой воздухообмен является нерегу-
лируемым и в ветренную погоду может полностью выстудить баню,
не говоря уже о нежелательном образовании тумана.
Вытеснительная схема с высокой кратностью обмена называется
в быту сквозняком, поскольку в этом случае приточный воздух как ветер
проносится сквозь помещение. Очень часто, а в быту преимущественно,
сквозняк сочетается с зонами смешения, то есть имеет место комбиниро-
ванная схема. В то же время сквозняком может быть очень длинная
174
Дачные бани и печи

(дальнобойная) струя с минимальной турбулентностью. Устранение
сквозняков достигается правильным выбором мест расположения венти-
ляционных отверстий (учитывающим и преимущественное направление
ветра и иных воздушных потоков), уменьшением размеров вентотвер-
стий для уменьшения дальнобойности струй, а также повышением тур-
булентности струй путём установки преград завихрителей.
Высокая эффективность вытеснительной схемы вентиляции объяс-
няет тот хорошо известный факт, что залповые проветривания помеще-
ния бани кратковременным открытием окон или дверей значительно
чаще используются даже в моечных отделениях бань, чем проветривание
через постоянно приоткрытую форточку. Отметим, кроме того, что зал-
повые проветривания более комфортны в банях, чем постоянное провет-
ривание, поскольку даже весьма умеренные, но длительно воздействую-
щие воздушные потоки (0,1--0,3) м/сек, воспринимаемые лицом как
лёгкая приятная свежесть, ощущаются затылком как неприятный сквоз-
няк. Поэтому в банях в любом случае необходимо делать так, чтобы вен-
тиляционный воздух дул в лицо.
В высокоциркуляционных саунах вытеснительная схема вентиляции
невозможна, поскольку мощная циркуляция воздуха всё быстро переме-
шивает. В связи с этим напомним, что любая горячая (даже горизонталь-
ная) поверхность создает над собой восходящий конвективный поток
воздуха (рис. 52). Конвективная струя является турбулентной, причём
ускоренной, поскольку тёплые струи (и горизонтальные, и вертикаль-
ные) в холодном воздухе всплывают, а холодные струи в тёплом воздухе
тонут. Расчёт свободноконвективной струи над компактным тепловым
источником мощностью W=20кВт (например, над нагретой чугунной
печной плитой) показывает, что на высоте 1 м над источником скорость
струи достигает 4 м/сек при температуре до 200°С (И.В. Полушкин и др.,
Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, часть 1, СПб.:
Профессия, 2002 г.).
4.Вентиляционный модуль
175
Рис. 52. Структура конвективной турбу-
лентной струи, создающейся над локальным
тепловым источником мощностью W=20кВт.
Расчётные формулы:
ΔТ(°С)=24.5[W2(кВт)/x5(м)]1/3,
V0x(м/сек)=1.33[W(кВт)/x(м)]1/3, где ΔТ--
превышение температуры воздуха в струе над
температурой подсасываемого из помещения
воздуха, Vx(r) -- продольная составляющая ско-
рости, в том числе V0x=Vx(0) на оси струи.
4
300 200 100
2
V0x, м/сек
V0x
ΔT
ΔT, °C
x,м
x
1
2
r
r
r
Подсос
воздуха
W
Vx(r)
Расчёт для
W=20кВт

Другой особенностью высокоциркуляционных саун является мощ-
ный забор воздуха печью на горение дров (до 100 м3/час и более).
При этом надо иметь в виду, что на воздухозаборных отверстиях печи
развиваются гравитационные перепады давления воздуха до (20--30) Па,
намного большие гравитационных перепадов давления воздуха в самой
бане (2--5)Па. Поэтому естественная вентиляция в бане (в отличие от
принудительной) не может повлиять на работоспособность печи и на её
засасывающую способность.
Даже простейший анализ вентиляционных потоков зачастую может
вызвать затруднения. Многие авторы «рисуют» их «как попало», распола-
гая, например, приточные отверстия выше вытяжных, что возможно,
да и то в неустойчивом режиме, лишь в случае наличия высоких горячих
вытяжных труб (это становится ясным, если вспомнить внутритопочные
процессы в печах). В самом общем случае первичный анализ потоков на-
до вести в предположении ламинарности течений, разделив их на цирку-
ляционные (внутренние) потоки с замкнутыми (круговыми) траекторями
и на вентиляционные (проточные) потоки, замыкающиеся вне помеще-
ния. Каждую из возможных траекторий необходимо проверить на досто-
верность, убеждаясь в меньшем весе колена (правого или левого) восхо-
дящих газов. Окончательный вид течений определяется суммированием
(суперпозицией) циркуляционного и вентиляционного потоков.
Траектория на рисунке 53а рекомендуется финскими производителя-
ми сухих циркуляционных саун: воздух подаётся под металлическую
печь, частично идёт в топливник (при использовании печи на дровах),
частично нагревается в калорифере печи и в виде горячей конвективной
струи устремляется вверх и выходит наружу через вентотверстие в по-
толке или в верхней части стены, противоположной печи. В этой заведо-
мо надёжной схеме (типа «фена») обеспечивается отсутствие холодных
сквозняков по полу, и даже возможен вывод воздуха под полками и даже
через щели в полу. Но в квартирных встроенных саунах подвести воздух
под печь бывает технически трудно. Поэтому финнами рекомендуется
для простейших бань ввод приточного воздуха через отверстие в стене на
расстоянии 500 мм над печью (рис. 53б). Такое решение отчасти напоми-
нает распространённую схему расположения батарей отопления под ок-
нами: холодный приточный воздух сначала «падает» вниз, а затем
«подхватывается» восходящими потоками вверх к верхнему вытяжному
отверстию. На рисунках 53а и 53б очистка воздуха осуществляется под-
мешиванием чистого приточного воздуха к загрязнённому циркуляцион-
ному с последующим выводом части циркуляционного воздуха (то есть
по смесительной схеме). Но это не означает, что воздух можно вывести из
любой точки циркуляционного потока. Так, если в схеме 53б вытяжное
176
Дачные бани и печи

отверстие «волевым решением» опустить под полку, при малейшем нару-
шении режима (при «дуновении ветра») неустойчивые течения воздуха
«опрокидываются»: отверстия под полкой становятся приточными (при
отсутствии дополнительной тяги), а отверстия над печью -- вытяжными.
При проветривании тёплых помещений через протяжённые по высо-
те проёмы окон и дверей (рис 53г) возникают приточный и вытяжной по-
токи одновременно, которые в состоянии при определённых условиях
даже разомкнуть циркуляционную траекторию и превратить её в чисто
вентиляционную. Большой интерес представляет расположение проёма
в потолке (в виде фонаря, продуха), обеспечивающее наличие вентиля-
ции в тёплых замкнутых объёмах воздуха (рис 53в), например, в погре-
бах, шахтах, колодцах зимой, а также в печах при догорании углей при за-
крытых воздухозаборных отверстиях (прикрытом поддувале).
Определённую специфику имеет вентиляция встроенных бань. Также
как и в ванных комнатах, вытяжная вентиляция из бань кратностью не
менее 1 раза в час должна выводиться на улицу, например, через сущест-
вующие вентиляционные стояки здания. Но для упрощения возможен
выброс вытяжного воздуха и в жилое помещение, если в нём имеется об-
щеобменная вентиляция, например, выброс воздуха из минисауны может
осуществляться в ванную комнату, где уже есть вентиляция. Воздух су-
хой сауны имеет низкую абсолютную влажность, а поэтому сложностей
с выбросом нет. Но если используются влажные, а тем более паровые ре-
жимы, то необходимо снижать абсолютную влажность вытяжного возду-
ха до 0,017 кг/м3 и ниже, чтобы предотвратить увлажнение помещения.
4.Вентиляционный модуль
177
Рис. 53. Схема естественных
гравитационных вентиляцион-
ных потоков в бане с экраниро-
ванной металлической печью: а --
подвод приточного воздуха под
печь (в том числе и с экранами,
не имеющими внизу заборов воз-
духа из помещения), б -- подвод
приточного воздуха в отверстие
над печью, в иг-- общеобменная
вентиляция за счёт проёма в по-
толке (фонаря) или в стене (ок-
на). 1 -- печь калориферная, 2 --
циркуляционный поток воздуха
от печи, 3 -- вентиляционная тра-
ектория, 4 -- возможная венти-
ляционная траектория, 5 --
невозможная вентиляционная
траектория.
а)
1
2
2
3
5
4
4
3
3
3
3
2
2
1
1
1
в)
г)
б)

Это можно осуществить либо осушением вытяжного воздуха (например,
конденсацией паров воды на холодных змеевиках, пластинах, трубах),
либо разбавлением вытяжного воздуха потоком сухого воздуха. Иными
словами, во встроенных в квартиру влажных саунах желательно делать
вентиляционную систему двойного назначения:
-- в сухом режиме действует многократная (например, шестикратная)
вентиляция, обеспечивающая сухость воздуха в сауне и сухость вытяж-
ного воздуха;
-- в недолговременных влажном и паровом режимах кратность венти-
ляции временно снижается, например, до одного раза в час и менее,
но начинает «вентилироваться» (например, шестикратно разбавляться)
вытяжной воздух так, чтобы в результате в жилые помещения не попали
воздушные потоки влажностью более 0,017 кг/м3.
Это можно обеспечить схемой с приточным вентилятором
и двуходовым клапаном (рис. 54). Схему можно дополнить конденсаци-
онным осушителем вытяжного воздуха (по аналогии с известным хими-
ческим аппаратом с обратным холодильником -- перегонным кубом).
4.2. Консервирующая вентиляция
Консервирующей вентиляцией будем называть просушку бани после
завершения водных процедур. Если в ванных и душевых комнатах основ-
ную сложность представляет сушка полотенец и напольных ковриков,
178
Дачные бани и печи
Рис. 54. Схема механической вентиляции
квартирной встроенной бани (сауны), работаю-
щей как в сухом режиме, так и в паровом. 1 -- вен-
тилятор приточный, 2 -- приточное отверстие,
3 --двуходовой клапан (вертикальное положе-
ние -- разбавление вытяжного воздуха при паро-
вом режиме, горизонтальное положение -- пода-
ча вентиляционного воздуха в баню при сухом
режиме), 4 -- металлическая печь (электриче-
ская), 5 -- вентиляционный поток, 6 -- вытяжное
отверстие, 7 -- циркуляционный поток, 8 -- осу-
шитель воздуха (конденсатор на холодном змее-
вике), 9 -- поток сухого «приточного» воздуха,
«вентилирующий» (разбавляющий) высоко-
влажный вытяжной воздух из бани, работающей
в паровом (влажном) режиме. Вытяжной воздух из отверстия 6 допустимо направ-
лять в существующий вентиляционный стояк здания лишь при достаточности тяги во
избежание задува пара в соседние квартиры.
1
2
3
4
6
7
8
9
5
5

то в банях традиционного типа наиболее трудно сушить древесину на по-
лах, особенно в щелях.
4.2.1. Принцип нормализации
Если рассматривать проблему широко, то следует говорить не о суш-
ке, а о нормализации бани. Дело в том, что во время процедуры в сухих
высокотемпературных саунах древесина порой вовсе не намокает, а, на-
оборот, пересушивается, а при охлаждении после окончания банной про-
цедуры, вновь увлажняется из за гигроскопичности. В паровых и влаж-
ных банях намокшую древесину надо сушить тоже отнюдь не до
абсолютно сухого состояния, а до определённого уровня влажности
с учётом возможных вредных последствий (коробления, растрескивания,
гниения и т. п.).
Действительно, представим себе, что сауна длительное время про-
стаивает в «совсем сухом» состоянии в квартире с температурой 20°С
и нормальной относительной влажностью воздуха 60% (то есть при абсо-
лютной влажности воздуха 0,01 кг/м3). В соответствии с рисунком 55
равновесная относительная влажность древесины в этих условиях со-
ставляет 12%. Теперь прогреем эту сауну без вентиляции и без увлажне-
ния до температуры 70°С. Из этого же рисунка 55 видим, что нагретая до
70°С древесина влажностью 12% создаёт над собой абсолютную влаж-
ность воздуха 0,14 кг/м3, а при такой влажности воздуха в бане впору
париться с веником! Баня из «сухой» вдруг превратилась в «паровую»,
хотя никто на каменку не поддавал. Откуда в воздухе взялся пар? Древе-
сина при повышении температуры стала сохнуть и увлажнила воздух.
Кстати, именно выходящие из древесины водяные пары «тянут» за собой
«запахи дерева», столь ценимые в квартирных саунах. Очень многие ве-
щества начинают пахнуть только тогда, когда их увлажняют (а тем более
увлажняют с нагревом). Объясняется это образованием азеотропов (ком-
плексов с водой), имеющих пониженную температуру кипения (повы-
шенные давления насыщенных паров). Так что, если вы хотите, чтобы ва-
ша сауна из кедра благоухала, восхищая гостей, смочите потолок сауны
водой.
Но чаще ни запахи, ни повышенная влажность в квартирных саунах
не нужны. Поэтому сауны при прогреве (или после прогрева) вентилиру-
ют «свежим» воздухом из квартиры, имеющим абсолютную влажность
0,01 кг/м3. В результате при температуре воздуха в сауне 70°С и абсолют-
ной влажности воздуха 0,01 кг/м3 древесина сауны рано или поздно мо-
жет высохнуть до относительной влажности древесины 2% (см. рис. 55),
отдав в воздух квартиры весьма большое количество воды. Так, при мас-
4.Вентиляционный модуль
179

Абсолютная влажность
воздуха, кг/м3
180
Дачные бани и печи
а)
б)
в)
г)
Рис. 55. Зависимость равновесной относительной влажности древесины от
температуры и влажности воздуха:а -- цифры у кривых соответствуют различным
температурам1--20°С,2--30°С,3--40°С,4--50°С,5--60°С,6--70°С,7--80°С;б--
цифрами у кривых указаны значения температуры; в -- цифры у кривых
соответствуют различным абсолютным влажностям воздуха: 1 -- 0,005кг/м3, 2 --
0,017кг/м3, 3 -- 0,05кг/м3, 4 -- 0,13кг/м3, 5 -- 0,29кг/м3; г -- цифрами у кривых указаны
значения относительной влажности воздуха. Относительная влажность древесины
равна отношению массы воды в древесине к массе древесины в абсолютно сухом
состянии.

се обшивки потолка и верхних частей стен всего 50 кг может выделиться
5 кг водяных паров, что обеспечит хомотермальный режим (банный) во
всём объёме однокомнатной квартиры! Ясно, что при этом совершенно
необходимо вентилировать целиком всю квартиру. Потом древесина, ох-
ладившись, начнёт увлажняться, осушая воздух в квартире. К счастью
для производителей саун, влажность древесины изменяется медленно
и редко когда достигает равновесных значений. А вот рассыхание и ко-
робление обшивки саун дело привычное.
При нормализации бани надо чётко понимать цель операции. Ясно,
что летом совершенно необходимо в первую очередь сушить полы, чтобы
не сгнили. С другой стороны также ясно, что мокрые протекающие полы
высушить (до влажности древесины в щелях ниже 18%) невозможно да-
же за сутки. Так что без водоотталкивающей и антисептической обработ-
ки не обойтись даже в случае съёмных полов, которые можно вынести
для просушки на солнце. А вот зимой, когда процессы гниения крайне за-
медленны или полностью заторможены, полы можно специально не су-
шить вовсе, но провести уборку и устранить излишнюю внешнюю воду
(лужи) для предотвращения образования наледей (которые, впрочем,
высохнут при последующей очередной протопке бани). В то же время из-
вестно, что древесина с очень высокой влажностью (более 100%) и летом
гниёт крайне медленно из за угнетения деятельности грибов при высо-
ких влажностях. Всем известно, что в болотах грибы не растут. Также из-
вестно, что деревянные сваи в воде сохраняются много лучше, чем над
водой (город Венеция уже веками стоит на деревянных сваях). Во мно-
гих городах деревянные мостовые, уложенные поленьями вертикально,
служили годами и сгнивали лишь в тёплые периоды года при подсуши-
вании. Поэтому и вечно сырые брёвна в глиняном полу чёрных бань гни-
ли медленно. К сожалению, сырые деревянные полы в банях крайне ан-
тигигиеничны и малопригодны в современных условиях.
Так или иначе, консервирующая общеобменная вентиляция может
мыслиться лишь как часть более общей процедуры нормализации бани
и должна неминуемо сочетаться с иными мероприятиями (например,
уборкой, антисептической обработкой и т. п.), также направленными на
предотвращение гниения, запахов, ухудшения внешнего вида (загрязне-
ния, коробления, рассыхания и т. п.) и общесанитарного состояния.
Действительно, трудно ожидать сколько нибудь значительной эффек-
тивности сушки банного пола, если он завален листьями от веников впе-
ремежку с хлопьями мыльных загрязнений. В связи с этим, напомним,
что даже «чистая» питьевая вода при испарении выделяет до 0,5 г/л су-
хого остатка, который постепенно накапливается на деревянных деталях
в виде «водного камня» типа «накипи». Если же в бане используется мы-
4.Вентиляционный модуль
181

ло (натриевая соль жирных кислот) и недостаточно мягкая вода, то при
мытье образуются липкие нерастворимые в воде кальцевые и магниевые
мыла в виде белых творожистых хлопьев, забивающихся в щели. На этих
хлопьях осаждаются также липкие жировые остатки с тела, так что в ре-
зультате уже через год эксплуатации протекающий пол в щелях превра-
щается в никогда не просыхающую «слизь», источник антисанитарии
и гниения.
4.2.2. Механизм испарения воды
Исходным моментом (первичным актом) испарения является явле-
ние газификации воды (парообразование). При этом вода, разлитая по
эмалированной поверхности душевого поддона, или вода, впитавшаяся
вглубь древесины, газифицируется точно так же, как вода, налитая в ван-
ну или распределённая на коже человека. Наиболее быстрые молекулы
воды, преодолевая энергетический барьер, равный скрытой теплоте ис-
парения (конденсации) 539 ккал/кг, вылетают с поверхности компакт-
ной (жидкой) воды и могут безвозвратно удалиться (например, в вакуу-
ме), если их не заставят возвратиться назад в жидкость столкновения
с молекулами в газовой фазе (рис. 56а). Массовые скорости газификации
воды могут быть очень большими -- несколько килограммов в секунду
с1м2 при температуре 40°С (то есть тонны воды в час с 1м2 поверхно-
сти!) и возрастают с температурой экспоненциально (точнее, пропорци-
онально d0(Т)1/2). Вместе с тем, давление водяных паров рп (а по сущест-
ву концентрация молекул воды) у поверхности воды крайне мало,
поскольку все молекулы воды тут же улетают от поверхности. При высо-
ких скоростях газификации компактная вода, естественно, сильно
охлаждается, поскольку из неё вылетают наиболее энергичные молеку-
лы, и средняя энергия оставшихся молекул в воде (как раз и характери-
зующаяся понятием температуры) уменьшается. Это явление хорошо из-
вестно и широко используется, например, при сублимационной сушке,
когда вода из за охлаждения превращается в лёд.
Если же газификация происходит в воздушной среде (именно этот
случай реализуется в банях), то требуется учёт обратного процесса --
ожижения паров воды, поступающих из воздуха на поверхность компакт-
ной воды. То есть молекулы воды из воздуха (представляющие собой во-
дяной пар в воздухе) «влетают» в поверхность воды и «застревают» там
в результате «прилипания» к другим молекулам воды, находящимся
в «слипшемся» (жидком) состоянии за счёт действия межмолекулярных
сил. В результате процесс газификации ожижения усложняется: вылета-
ющие молекулы воды начинают сталкиваться с молекулами воздуха, ску-
182
Дачные бани и печи

чиваются вблизи поверхности воды,
«влетают» в неё и при некоторой концен-
трации молекул воды в воздухе получа-
ется баланс -- сколько молекул воды га-
зифицируется, столько же молекул
и ожижается. Иными словами, давление паров воды в воздухе у поверх-
ности воды (или абсолютная влажность воздуха) равно равновесному
(или плотности насыщенного пара), и процессы газификации и ожиже-
ния взаимно уравновешиваю друг друга (рис. 56б). Но если вдали от по-
верхности воды давление водяных паров в воздухе понижается (напри-
мер, вследствие вентиляции), то в воздушной зоне возникает перепад
концентрации водяных паров, а молекулы воды начинают диффундиро-
вать в среде молекул воздуха от поверхности воды -- наступает дисба-
ланс. Этот дисбаланс в реальных условиях бани очень мал: если в целом
в бане газифицируются (тотчас ожижаясь) тонны воды в час, то уходят
в результате диффузии лишь граммы или сотни грамм водяных паров
в час. Результирующий эффект дисбаланса между газификацией и ожи-
жением называется испарением (если количество компактной воды убы-
вает) или конденсацией (если количество воды возрастает за счёт ожи-
жения водяных паров).
Таким образом, можно отметить два предельных характерных режима
сушки. Во первых, если плотность воздуха, препятствующего движению
молекул воды, мала, то скорость испарения близка к скорости газифика-
ции (рис. 56а). Этот режим называется кинетическим. Он реализуется не
только при очень быстрой вакуумной сублимационной сушке, но и при
очень медленной сушке в том случае, если скорость газификации очень
мала по сравнению со скоростью диффузии, например, в случае газифи-
4.Вентиляционный модуль
183
Рис. 56. Режимы испарения с поверхности
чистой воды: а -- кинетический режим, при ко-
тором скорость испарения равна скорости гази-
фикации, б -- диффузионный режим, при кото-
ром скорость испарения определяется
скоростью диффузии молекул воды в воздухе,
в -- режим кипения (факельный режим),
при котором пары воды удаляются газодинами-
чески (потоком -- струей пара). рп -- парциаль-
ное давление паров воды, рв -- давление воздуха
(сухой части), р -- суммарное давление воздуха
и водяных паров, V -- перенос масс воздуха с во-
дяными парами (ветер).
а)
х
х
х
р
р
рв=р
рп<<рв
рп
V
V
рп
рв
рв
б)
в)
Молекулы воды (пара)
Молекулы воздуха

кации высококипящих масел. В этом режиме давление паров воды у по-
верхности воды очень мало (практически равно нулю). Во вторых, если
воздух уже оказывает существенное противодействие перемещающимся
молекулам воды, реализуется так называемый диффузионный режим ис-
парения (или конденсации). В этом режиме давление паров воды у по-
верхности воды близко к равновесному. Если вдали от поверхности воды
давление водяных паров в воздухе отличается от равновесного, то возни-
кает диффузионный поток паров воды в воздухе (рис. 56б). Процессы ис-
парения воды с кожи человека как раз и являются диффузионными, а хо-
мотермальный режим является частным случаем диффузионного
режима в условиях полного отсутствия перепадов давления водяных па-
ров в воздухе и, соответственно, полного отсутствия потоков водяных па-
ров (отсутствия испарений и конденаций).
Таким образом, увеличить скорость испарения воды в диффузионном
режиме можно увеличив температуру воды или тел, содержащих внутри
себя или на своей поверхности воду (и тем самым увеличив давление па-
ров воды у сохнущей поверхности) и/или снизив давление паров воды
в воздухе. Температура воздуха в бане на скорость испарения воды (и на
скорость сушки) не влияет. Увеличить скорость сушки, кроме того, мож-
но ещё в большей степени, организовав обдув поверхности потоком
осушённого воздуха, поскольку при этом потоком сухого воздуха «сдува-
ются» от поверхности воды те молекулы воды, которые раньше конден-
сировались.
При всей своей очевидности, сделанные выводы могут стать неожи-
данными для многих дачников, предполагающих, что полы лучше всего
сушить горячим банным воздухом, увлекаемым принудительной венти-
ляцией в подполье. Но мы ведь уже неоднократно отмечали, что воздух
в бане у полов охлаждается и осушается, то есть. нагревая полы, банный
воздух в то же время увлажняет их. Воздух из бани (даже как бы «су-
хой») никогда нельзя выводить в подполье во избежание дополнительно-
го увлажнения полов.
Всё дело в том, что для эффективной сушки нужно иметь горячие по-
верхности полов, а не любой горячий воздух. Конечно, горячий воздух
греет полы, но пока они нагреваются, они будут увлажняться, если точка
росы горячего воздуха выше температуры полов. Ещё более важным фак-
тором для эффективной сушки является низкая абсолютная влажность
воздуха, а она достигается именно при низкой температуре воздуха. Са-
мо собой разумеется, полы в этом случае охлаждаются (как за счёт испа-
рения воды, так и за счёт низкой температуры воздуха) и их надо греть,
например, инфракрасным излучением от печи. С горячей поверхности
вода испаряется даже в очень холодный воздух: только при этом испа-
184
Дачные бани и печи

рившаяся вода может затем конденсироваться в туман с эффектом появ-
ления «клубов пара» вокруг поверхности. Конечно же, самым идеальным
случаем была бы сушка полов в горячем состоянии горячим сухим возду-
хом, что может быть достигнуто применением специальных тепловозду-
ходувок (фенов) и забором воздуха с улицы.
Для специалистов может представлять интерес анализ процессов
сушки с помощью конденсационных кривых -- теоретических зависимо-
стей относительных влажностей воздуха от температуры воздуха при
фиксированных абсолютных влажностях воздуха (то есть при фиксиро-
ванных точках росы). Эти конденсационные кривые -- полный аналог хо-
мотермальной кривой, но построенные для других точек росы. Так, на-
пример, построив конденсационные кривые для точек росы 20 и 40°С
(отвечающим характерным температурам пола и полка соответственно),
легко видеть, что банный воздух с температурой 40°С и относительной
влажностью 60% сушит полок, но увлажняет пол (рис. 57). Это значит,
что при сушке бани надо поддерживать повышенную температуру имен-
но пола, а не просто всей бани в целом.
Механизм испарения воды изменяется, если на поверхности воды на-
ходится плёнка плохорастворимой (например, жировой) примеси. Пло-
хая растворимость воды в жире означает, что давление насыщенных па-
ров воды над жировой плёнкой мало. Лишь очень немногие молекулы
воды, «выскочившие» из воды, способны пройти через жировую плёнку,
а затем и газифицироваться. Режим испарения становится кинетиче-
ским, поскольку скорость испарения определяется скоростью газифика-
4.Вентиляционный модуль
185
Рис. 57. Теоретические зави-
симости относительной влаж-
ности воздуха от температуры
воздуха при фиксированных аб-
солютных влажностях воздуха
(то есть при фиксированных точ-
ках росы), называемые конден-
сационными кривыми. Построе-
ны для точек росы 20°С и 40°С
и характеризуют, в частности,
пол с температурой 20°С и полок
с температурой 40°С. Если метео-
точка воздуха (например, 40°С
и относительная влажность 60%)
находится ниже кривой, то воз-
дух сушит, а если выше -- увлаж-
няет.
30
20
40
60
80
По1лок 40°С
Испарения
Пол 20°С
Конден
сация
405060
Температура воздуха, °С
Относительная влажность воздуха, %

ции. Характерной чертой кинетического режима является то, что ско-
рость испарения не зависит ни от влажности воздуха, ни от скорости об-
дува. Всем известно, что пережиренная грязная кожа очень плохо испа-
ряет пот даже в сухом воздухе, обдувающем тело, но стоит только
намочить грязную вспотевшую кожу водой, человек тотчас почувствует
повышенное охлаждение тела за счёт испарения искусственно нанесён-
ной чистой воды. Точно также плохо испаряется вода с засаленных бан-
ных листьев и белёсых хлопьев нерастворимых мыл.
Но испарить воду, конечно же, можно при сколь угодно толстой
плёнке нерастворимой примеси. Для этого надо нагреть воду до темпе-
ратуры кипения. В таком случае давление пара возрастает до атмосфер-
ного (и выше) и просто «прорвёт» плёнку примеси точно так, как «про-
булькивает» пар в кастрюле через слой жира на поверхности супа
(рис. 56в). Отметим при этом, что парциальное давление воздуха рв
(равное давлению в бане за минусом давления водяных паров) у поверх-
ности воды уменьшается, вследствие чего неминуемо возникает диффу-
зионный поток молекул воздуха к поверхности, повышающий общее
давление р у поверхности. В результате возникает «ветер», обозначен-
ный на рисунках 56б и 56в стрелками с индексом V, дующий от поверх-
ности и уносящий диффундирующие молекулы воздуха (а вместе с ни-
ми и пары воды) от поверхности воды. Этот «ветер» можно увидеть по
движению (колебанию) тумана над «парящей» поверхностью воды.
Кстати, забегая вперёд, отметим, что поступление кислорода к тлею-
щим дровам в печи происходит именно в диффузионном режиме. Если
подуть на тлеющие дрова, то скорость испарения летучих из дров увели-
чивается, и возникает пламя (факел), представляющее собой ветер поток
летучих, сгорающих в диффундирующем к поверхности дров воздухе
(см. раздел 5.6). Именно этот «ветер», дующий от поверхности дров,
и «спасает» древесину от немедленного перегрева и «взрывного» разру-
шения в раскалённой печи, даёт возможность дровам сгорать постепенно.
В любом случае испарение (будь то испарение воды или испарение лету-
чих веществ из нагретой древесины) охлаждает поверхность, вследствие
чего для поддержания испарения необходим постоянный подвод тепла
к поверхности.
Ярко выраженные потоки влажного воздуха при сушке могут иметь
место в банях лишь на горячих специально увлажняемых потолках саун,
а также на раскалённых камнях каменки при поддаче на них воды.
При больших скоростях испарения воды на камнях (при «сушке» мок-
рых раскалённых камней) скорость ветра приближается или даже начи-
нает превосходить скорость звука, вследствие чего возникает знамени-
тый звук -- хлопок при поддаче.
186
Дачные бани и печи

4.2.3. Сушка древесины
Древесина является пористым материалом, а вследствие открытости
пор способна (при отсутствии водоотталкивающей обработки) впиты-
вать воду, поглощать влагу из воздуха и пропускать через себя водяной
пар и воздух (см. раздел 3). Если древесина может увлажняться как ком-
пактной водой, так и водяным паром, то высушиваться (в отличие от не-
пористых поверхностей) она может только путём удаления из неё водя-
ных паров.
Процесс высушивания древесины происходит в несколько стадий.
Сначала испаряется вода на поверхности древесины, потом испаряется
свободная вода в крупных капиллярах межклеточных и внутриклеточ-
ных пространств, затем испаряется вода в мелких капиллярах клеточных
стенок. Испарение в мелких капиллярах связано с гигроскопичностью
и может контролироваться лишь в условиях постоянно отапливаемых
помещений. Поэтому для консервирующей вентиляции особенно акту-
ально высушивание поверхности древесины и крупных капилляров, от-
вечающих за увлажнение древесины на уровне относительной влажности
(25--100)%.
Вода, заполняющая поры, испаряется в диффузионном режиме, при-
чём диффузия паров воды крайне затруднена, но не только столкновени-
ями с молекулами воздуха, а извилистостью и большой длиной капилля-
ров. Хотя древесина содержит 50--90% пустот, извилистость пор
приводит к тому, что реальный путь удаляющихся молекул воды может
в десятки раз превышать характерные размеры (толщину) изделия (дос-
ки). Так, если паропроницаемость воздуха составляет 0,6 мг/м.час.Па,
то паропроницаемость древесины равна 0,06 мг/м.час.Па поперёк воло-
кон и 0,3 мг/м.час.Па вдоль волокон. Это значит, что вода из древесины
будет удаляться долго, и исчезновение компактной воды с поверхности
древесины фактически означает лишь начало сушки.
4.2.4. Сушка поверхностей
Сушка мокрых поверхностей по сути эквивалентна процессу испаре-
ния с поверхности компактной воды. Учитывая, что тепловой поток qисп,
связанный с испарением или конденсацией, равен скорости испарения
(конденсации), умноженной на теплоту испарения, нетрудно получить
выражение для скорости испарения воды со свободной поверхности
Gп(мг/м2.час)=(159+297.V)Δрп, где V -- скорость движения воздуха
в м/сек, Δрп -- перепад парциального давления водяных паров в Па, рав-
ный разности парциаьных давлений водяных паров непосредственно
4.Вентиляционный модуль
187

у мокрой поверхности и в воздухе бани. С другой стороны
Gп(мг/м2.час)=0,6Δрп/δ, где 0,6 мг/м2.час -- паропроницаемость воздуха,
δ(м) -- толщина пограничного слоя, то есть характерное расстояние,
на котором реализуется перепад парциального давления Δрп вблизи по-
верхности. Сопоставляя эти соотношения, можно заключить, что толщи-
на пограничного слоя в отсутствие движений воздуха составляет 4 мм,
а при скорости движения воздуха 1 м/сек сокращается до 1,3 мм. Иными
словами, когда мы говорили в предыдущем разделе о «сдуве» с поверхно-
сти воды газифицировавшихся молекул воды потоком обдувающего воз-
духа, то фактически имели в виду, что сухой воздух при обдуве мокрой
поверхности (в том числе и кожи, и пола) всё больше «приближается»
к поверхности испарения с увеличением скорости обдува. Это значит,
что в зазорах (щелях, полостях) толщиной менее 4 мм сушка поверхнос-
тей будет усложнена.
Приведённые толщины пограничного слоя, конечно же, весьма при-
близительны и сильно зависят от методики расчёта. В этой книге для
единообразия используются теоретические соотношения для тепловых
потоков, принятые для расчёта бассейнов (см. БАНБАС, периодический
журнал «Бани и бассейны», 5(23), 2002, стр. 96), базирующиеся на не-
которых экспериментальных константах. Более точные и сложные фор-
мулы можно найти в научно технической литературе по теплообмену.
Отметим однако, что все расчётные методики обладают большой погреш-
ностью, поэтому на практике предпочитают экспериментальные исследо-
вания. В частности, расчёт тепломассообмена сталкивается с наибольши-
ми трудностями (иногда непреодолимыми) именно в части нахождения
месторасположения границ переноса тепла и массы у поверхности испа-
ряющейся (и одновременно охлаждающейся) воды, то есть в части опре-
деления фактической величины δ.
Так или иначе, используемые соотношения для бассейнов экспери-
ментально подтверждаются и свидетельствуют о значительной зависи-
мости скорости испарения с поверхности воды от скорости движения
воздуха в бане. В частности, в специализированной литературе
(И.В. Кречетов. Сушка древесины, М.: Бриз, 2004 г.) предлагается
формула для расчёта скорости испарения воды со свободной поверхно-
сти Gп(мг/м2.час)=(170+130.V)Δрп (где V в м/сек, Δрп в Па) при парал-
лельном движении воздуха к испаряющейся поверхности и
Gп(мг/м2.час)=(170+260.V)Δрп при перпендикулярном движении возду-
ха к испаряющейся водной поверхности (то есть при набегающем ветре).
Указанные соотношения очень близки к используемым нами.
Выражая соотношение скорости испарения Gп через более привыч-
ные для понимания абсолютные влажности d (кг/м3) получаем
188
Дачные бани и печи

Gп(кг/м2.час)=(22,4+41,8V)Δd, где Δd (кг/м3) -- перепад абсолютных
влажностей воздуха (разность абсолютных влажностей непосредствен-
но у поверхности воды и в воздухе бани). Так, при температурах и полов
и воздуха 20°С и относительной влажности воздуха в бане 50% перепад
абсолютных влажностей составит 0,008 кг/м3, а скорость испарения
(0,18+0,33V) кг/м2.час. Если, например, вода разлита по поверхности
деревянного пола слоем 1 мм, то количество воды составит 1 кг на 1 м2
пола. Вода при этом испариться за 5 часов при отсутствии движений
воздуха и за 2 часа при скорости движения воздуха 1 м/сек. Испарение
воды влечёт за собой охлаждение пола, и для поддержания температуры
пола на уровне 20°С требуется нагрев пола (например, лучистым теп-
лом) мощностью 0,12 кВт/м2 при отсутствии движений воздуха
и 0,34 кВт/м2 при скорости воздуха у пола 1 м/сек.
Если же пол бани, имеющий температуру 20°С, обдувать горячим
воздухом из бани с температурой 40°С и относительной влажностью
50%, то перепад абсолютных влажностей у пола и в воздухе бани соста-
вит всё те же 0,008 кг/м3, но со знаком минус. То есть пол будет не сох-
нуть, а увлажняться со скоростью 0,51 кг/м3.час при скорости движения
воздуха 1 м/сек, что повлечёт за собой и нагрев пола мощностью
0,34 кВт/м2. При ещё более высоких температурах обдувающего возду-
ха скорость увлажнения полов может быть ещё выше.
В целом ситуационная картина сушки мокрых поверхностей в бане
(полов, стен, полков) абсолютно та же, что и при испарении воды с ко-
жи человека с одним единственным (порой очень существенным) заме-
чанием, что температура кожи человека не может изменяться в сколь
угодно широких пределах.
4.2.5. Сушка пор
Теория сушки древесины в порах по И.В. Кречетову включает три са-
мостоятельных механизма. Во первых, при высоких влажностях древе-
сины (более 100%), когда есть поры, полностью заполненные водой
(влагой), свободная влага движется как вода в трубе под действием сил
тяжести (в крупных капиллярах), перепадов давления (в том числе во-
дяного пара при температурах выше 100°С). Фактически вода газифи-
цируется на поверхности древесины, и её потери на поверхности ком-
пенсируются подтеканием воды из глубины пор. Древесину высокой
влажности можно сушить в какой то степени даже протиранием (прома-
киванием) её поверхности мягкой хлопчатобумажной тканью, впитыва-
ющей влагу из крупных пор древесины. Действительный механизм яв-
ления не вполне ясен, но известно, что скорость влагопроводности
4.Вентиляционный модуль
189

в этом режиме очень велика. Во вторых, при влажностях древесины
30--100% (представляющих наибольший интерес для полов бань) име-
ются поры полностью заполненные водой (ультракапилляры), а есть бо-
лее крупные капилляры (размером более 1--10 нм), в которых вода лишь
смачивает стенки каналов, а сам объём каналов заполнен воздухом, при-
чём неподвижным. Поэтому открывается возможность газификации во-
ды уже внутри древесины в воздух пор с последующей диффузией водя-
ных паров в воздухе пор на поверхность древесины. Так что влага
внутри древесины при этих влажностях может перемещаться за счёт ка-
пиллярных сил в ультракапиллярах, за счёт растекаемости воды по стен-
кам крупных пор, а также за счёт диффузии пара. В третьих, при влаж-
ностях ниже 30% влага сохраняется лишь в стенках клеток (то есть
в ультракапиллярах), а крупные поры (трахеиды) заполнены сплошь
воздухом. В этом случае влага сочится из микрокапилляров в крупные
поры, там газифицируется и удаляется диффузией в воздухе.
К механизмам сушки мы ещё вернёмся в последующем разделе 5.6.2.
Пока лишь подчеркнём, что главным процессом при сушке древесины
является движение молекул воды в воздухе древесных пор, точно такое
же, как при рассматривавшемся раньше процессе прохождения водяного
пара через строительные изолирующие конструкции. В таком случае
скорость сушки пор древесины можно оценить по величине диффузион-
ного потока пара через древесину Gп(мг/м2.час)=0,06Δр/δ=8500Δd/δ, где
Δр (Па) -- перепад парциальных давлений водяных паров в воздухе дре-
весины, Δd(кг/м3) -- перепад абсолютных влажностей воздуха в древеси-
не, δ(м) -- характерный размер деревянного изделия (например, толщина
доски). Так, при температуре полов и воздуха в бане 20°С и относитель-
ной влажности воздуха в бане 50% перепад абсолютной влажности равен
0,008 кг/м3. При толщине досок пола бани 40 мм скорость сушки древе-
сины в порах будет равна приблизительно 1,7 г/м2.час, то есть вода из пор
столь толстого слоя древесины испаряется в 100 раз медленнее, чем с по-
верхности. В то же время древесина способна содержать много воды,
в частности, до 2 кг/м2 даже при незначительном увлажнении полов с по-
вышением относительной влажности древесины с 30% всего лишь до
40% (при массе полов 20 кг/м2). Это значит, что пол в рассматривающих-
ся условиях будет сохнуть не менее 1000 часов (около месяца). Если до-
ски будут иметь толщину 25 мм и будут сохнуть с обеих сторон, то про-
должительность сушки снизится до 10--15 дней, что согласуется
с данными по сушке древесины в штабелях (см. раздел 5.6.2).
Так что дачник, увидев, что вода на полах бани через 2--3 часа исчезла
и доски стали вроде бы «сухими», должен понимать, что в действитель-
ности сушка (для предотвращения гниения) будет продолжаться, не пре-
190
Дачные бани и печи

кращаясь, фактически вплоть до следующей протопки бани. Визуально
отличить в бане сухую древесину пола с влажностью 10% от увлажнён-
ной до влажности 30--50% практически невозможно.
4.2.6. Сушка в полостях
В наиболее неблагоприятных условиях находятся массивные дере-
вянные изделия (балки, лаги, столбы, стропила и т. п.), расположенные
в плохопроветриваемых условиях. Например, проблемы в банях возни-
кают с балками протекающих полов. Если в элитных представительских
банях вопрос с сушкой подполья можно решить с помощью электровоз-
духонагревателей, то в рядовых любительских банях единственным
фактором эффективного высушивания остаётся продуваемость подпо-
лья наружным атмосферным воздухом. И именно в этом вопросе дачни-
ки чаще всего делают упущения, ошибочно считая, что главное в под-
полье -- отвести воду, а продуваемость подполья -- вредный фактор,
выхолаживающий банные полы. В действительности же всё наоборот: ес-
ли подполье свободно продувается, то вода на земле и мокрый грунт не
представляют никакой угрозы конструкциям полового перекрытия бани.
Необходимое количество и размер вентиляционных отверстий в цо-
коле бани определяется скоростью ветра, на которую дачник повлиять не
может. Поэтому вентотверстия необходимо делать как можно крупнее
и располагать с наветренной и подветренной сторон так, чтобы сквозня-
ки были максимальными. Если есть возможность (в первую очередь де-
коративная), то цокольную часть лучше вообще оставлять открытой вет-
ру, а забирки (при необходимости) делать декоративными лишь со
стороны входа в баню. Всё это в полной мере относится и к мокрым на-
польным решёткам: если нет возможности их нагревать и обдувать сухим
воздухом, то их следует выносить на свежий ветер.
Протекающий пол -- это, конечно, анахронизм, но в любительских ба-
нях, пожалуй, одно из ценнейших достоинств, поскольку ходить босиком
по мокрому деревянному полу очень приятно, домовито и достойно. Поэто-
му любители бань порой вполне сознательно идут на столь недолговечное
техническое решение. В древних банях бревенчатый (дощатый) пол прямо
по глинистому грунту отнюдь не был самым ненадёжным элементом бань,
в том числе и чёрных, поскольку при чрезмерной влажности древесины раз-
витие грибов тоже затруднено. В древности преобладали увлажнения по-
толков и стен за счёт тривиальных протечек кровли, поскольку дешевые ка-
чественные кровельные материалы (в первую очередь, толь и шифер)
появились лишь в XX веке. Бревенчатые, тёсовые, драночные, соломенные,
камышёвые и земляные крыши при неисправностях пропускали на пото-
4.Вентиляционный модуль
191

лок и стены десятки литров дождевой воды, и говорить о какой либо воз-
можности регулярного (периодического) просушивания бани не приходи-
лось. Как сейчас, так и тогда задача была простой -- не допустить самих про-
течек, но если уж они случались, то стены должны были иметь возможность
рано или поздно, но обязательно просохнуть. Как и во всех деревянных
строениях это достигалось организацией продухов, зазоров и щелей, проду-
ваемых наружным атмосферным воздухом. Фактически задача консерви-
рующей сушки бань очень близка к проблеме сушки дров в поленницах
и пиломатериалов в штабелях, также подвергающихся воздействию осад-
ков. В сушильных производствах считают, что продолжительность сушки
древесины пропорциональна а3/2, где а -- толщина материала при толщине
прокладок (зазоров, продухов) 25--40 мм. Так что увлажняемые конструк-
ции должны изготавливаться тонкими.
Продухи (для сквозного проветривания бревенчатых бань) делают
в стенах в виде отверстий (или застеклённых окошек), открывающихся
при сушке бани, на чердаках во фронтонах и под карнизами (постоянно
открытые), в дощатых потолках (бревенчатых накатах) в виде горизон-
тальных каналов под слоем мха (стружек) с глиной, а также в цоколях.
Роль продухов (и их количество) увеличивается при обивке сруба вагон-
кой или облицовке кирпичом. Ещё бо1льшую роль приобретают продухи
в каркасных и кирпичных (газопенобетонных) банях. В таких строениях
вентиляционные каналы для устранения аварийных увлажнений выпол-
няют одновременно и функции постоянного вывода пара из стен во вре-
мя длительной (постоянной) работы бань.
Вообще говоря, вентилируемые воздушные прослойки для предот-
вращения выпадения конденсата в паропроницаемых стенах и продухи
консервирующей вентиляции не одно и то же. Действительно, первые
устраиваются лишь при наличии паробарьеров. Например, если бревен-
чатую баню обшить кровельным железом, то пар, диффундируя через
бревенчатые стены, будет конденсироваться на холодном железе, если не
будет предусмотрено постоянное во время банной процедуры вентили-
рование зазора между железом и брёвнами наружным атмосферным воз-
духом (концепция вентилируемого фасада). Но можно сделать так, что-
бы зазор всё таки увлажнился за счёт конденсации пара, и только потом
(после приёма банной процедуры) открыть каналы вентилирования за-
зора наружным атмосферным воздухом (концепция консервирующей
вентиляции). Если концепция вентилируемого фасада требует гаранти-
рованного, заведомо достаточного вентилирования (толщины воздушно-
го зазора не менее 60 мм и наружных вентотверстий из расчёта 75 см2 на
20 м2 площади стен по СП 23 101 2000 для капитальных постоянно оби-
таемых строений), то концепция консервирующей вентиляции допуска-
192
Дачные бани и печи

ет очень длительное просушивание (несколько суток) и может быть обес-
печена даже за счёт щелей в обивке.
Скорость движения воздуха в каналах продухов полностью определя-
ется ветровым напором и не может превышать во входном отверстии
(щели) скорость ветра (см. раздел 4.1.5). При малых скоростях смены
воздуха в продухах (в воздушных прослойках, полостях) в процессе про-
сушивания примыкающих к продухам конструкций могут образоваться
повышенные влажности воздуха, препятствующие дальнейшему просу-
шиванию: прослойки воздуха «задыхаются», «запариваются». Поэтому
проходные сечения продухов не должны быть слишком маленькими:
часовой расход влаги, выносимой вентвоздухом, должен быть больше
диффузионного потока через просушивающиеся конструкции
3600.а2Vd ≥μ.L.4ad/δ, где а -- поперечный размер продуха, V -- скорость
ветра, d -- плотность насыщенного пара при температуре стены, μ -- паро-
проницаемость конструкции, L -- длина продуха, δ -- расстояние от про-
духа до высушиваемой конструкции. Отсюда следует, что калибр канала
продуха (равный поперечному размеру, делённому на длину) должен
быть больше a/L ≥ 10 4/δV. Чем больше скорость ветра и чем больше рас-
стояние от продуха до центра высушивания конструкции, тем меньше
может быть калибр продуха. Так, если продух расположен вдоль одной из
балок пола толщиной 0,1 м, имеет длину 3 м и скорость воздуха в нём,
предположим, равна (0,1--1)м/сек, то поперечный размер продуха дол-
жен быть порядка (1--10) мм, что вполне обеспечивается неточностями
4.Вентиляционный модуль
193
Рис. 58. Модельные примеры
продухов (вентиляционных ка-
налов) балок пола бани: а -- ма-
лая площадь контакта внешнего
канала с балкой, продолжитель-
ность сушки с 40% до 30% ной
влажности 1 год, б -- полный ох-
ват балки вентканалом, продол-
жительность сушки 0,5 месяца,
в -- вентканал расположен внут-
ри балки, продолжительность
сушки 1 месяц. 1 -- деревянная
балка сечением 10×10 см2 и длиной 3 м (вид вдоль балки), 2 и 3 -- клеёная (сколочен-
ная) балка из двух досок 2 и двух вставок 3 с образованием продольного (осевого)
продуха 4 сечением 1×1 см2, 4 -- вентиляционный канал (продух, зазор) общим сече-
нием 1 см2 с возможной закладкой нагревательного электрокабеля для сушки, 5 -- бес-
контактная листовая гидроизоляция (из рубероида, пергамина, кровельной стали,
алюминиевой фольги и т. п.) с образованием зазора 4 вокруг всей балки, 6 -- контакт-
ная гидроизоляция балки (битумная мастика, масляная краска), 7 -- кровельная гид-
роизоляция (зонтик из рубероида, стали, фольги) от потоков воды сверху, 8 -- прижим
(замок) охватывающей гидроизоляции.
а)
б)
100
100
в)
1
1
234
4
4
7
7
7
8
6
6
6
5

механической обработки древесины и сборки конструкций. Так что даже
очень небольшие щели достаточны для вывода того пара, который выхо-
дит из древесины при сушке. Но беда как раз в том, что пар выходит из
древесины в обычных условиях очень медленно. Так, вышерассмотрен-
 ная пароизолированная балка толщиной 0,1 м будет сохнуть через непо-
средственно примыкающий канальный продух 1×1 см2 (см. рис. 58а) от
влажности 40% до 30% при температуре 20°С в течение 104 часов (более
года!). Но если продух охватывает всю балку (в виде щели), то продол-
жительность сушки сократиться до 500 часов (рис. 58б). Как раз поэтому
в начале этого раздела рекомендовалось организовать беспрепятственное
проветривание всего подполья в целом. Ускоренно сохнут также балки
с внутренними полостями каналами (продольными и поперечными, рас-
сверленные, продолбленные или сколоченные), не ухудшающие механи-
ческие свойства балок на изгиб (рис. 58в). Все эти чисто теоретические
модельные соображения в первую очередь относятся к «гидроизо-
лированным» (например, битумной мастикой или масляной краской)
и пароизолированным конструкциям, которые даже при незначительных
повреждениях покрытия способны впитать много воды, но потом не спо-
собны высохнуть (из за наличия паробарьера) очень длительное время
(см. раздел 3). Отсюда следует высокая перспективность микроперфори-
рованных гидроизолирующих материалов («дышащих» типа «Тайвек»)
для защиты и консервирующей вентиляции балок банных полов. На
практике гидроизоляцию 5 или 6 лучше не применять вообще.
В заключение в качестве иного примера рассмотрим целесообраз-
ность организации зазора в стенах бани между пароизоляцией и декора-
тивной облицовкой, в частности, вагонкой (рис. 59). Если пароизоляция
194
Дачные бани и печи
Рис. 59. Модельные варианты
взаимного монтажа пароизоля-
ции и обшивки (вагонки). 1 -- от-
крываемые продухи консервиру-
ющей вентиляции, 2 -- потоки
вентиляционного воздуха (вет-
ра), 3 -- ветроизоляция (картон,
пергамин, микроперфорирован-
ная плёнка), 4 -- утеплитель, 5 --
отражающая
пароизоляция
(алюминиевая бумага. полиро-
ванная фольга), 6 -- рейка кре-
пёжная (прокладка, штапик), 7 --
ветроизоляция (супердиффузионная мембрана), 8 -- плотноуложенная вагонка, 9 --
неотражающая пароизоляция (неполированная фольга, полиэтиленовая плёнка), 10 --
вагонка, уложенная со щелями.
а)
б)в)г)д)
1
2
2
3456
99
9
9
10 10
6
6
7888

изготавливается из блестящей (полированной) алюминиевой фольги,
алюминиевой бумаги или ткани, и её планируют использовать не только
как пароизоляцию, но и тепловую отражательную изоляцию, то вопрос
ясен-- зазор необходим, причём в виде воздухонепродуваемой воздушной
прослойки. В случае, если облицовка (вагонка) в ходе банной процедуры
(или в результате протечек) увлажняется (то ли водой, то ли паровым
конденсатом), то необходимо предусматривать влагостойкость ветроизо-
ляции 7 и вентилируемость зазора по окончании банной процедуры
(рис. 59а).
Если же пароизоляция не является отражательной (пергамин, поли-
этиленовая плёнка, обычная алюминиевая фольга), то в случае гаранти-
рованного отсутствия увлажнений пригодны любые решения: либо ва-
гонка набивается прямо на пароизоляцию (именно так чаще всего
изготавливаются российские сандвич панели разборных домиков для су-
хих саун (рис. 59б)), либо на пароизоляцию сначала набивают рейки для
организации зазора, а потом на рейки набивается вагонка (рис. 59в). Кон-
сервирующая вентиляция заведомо сухих зазоров, естественно, не требу-
ется. Поэтому зазор лучше делать герметичным (непродуваемым) и ис-
пользовать в качестве утепляющей воздушной прослойки.
Если же вагонка заведомо увлажняется при мытье, а тем более увлаж-
няется полость зазора, то есть две возможности. Во первых, можно сде-
лать облицовку из вагонки полностью продуваемой, то есть в виде деко-
ративной решётки или многощелевого щита (рис. 59г, д). При этом
фактически безразлично, есть ли зазор или нет -- область примыкания
вагонки к пароизоляции находится в непосредственной близости к вен-
тилируемым продухам между досками (но лучше, конечно, если бы зазор
всё таки был, хотя бы в виде щели или каналов пропилов). Ни о какой
теплоизолирующей способности зазора или слоя вагонки в этом случае
говорить не приходится. Во вторых, можно сделать зазор так, чтобы он
сохранял теплоизолирующую способность как прослойка неподвижного
воздуха. В таком случае он должен быть, как минимум, ветроизолирован-
ным, но паропроницаемым, а лучше продуваемым после окончания бан-
ной процедуры (рис. 59а).
Отметим, что консервирующая сушка зазоров за счёт влажного бан-
ного воздуха малоэффективна, поэтому в зазор целесообразно вводить
сухой наружный воздух. Это существенно усложняет конструкцию бан-
ных стен, поскольку необходимо каким то образом проходить через слои
ветропароизоляции (рис. 59а). Всё это говорит о том, что все проблемные
строения лучше оставлять между протопками открытыми ветровым на-
порам, более того, делать их особопродуваемыми так, чтобы можно было
бы сушить стены через вентотверстия во внутренних сторонах стен, в том
4.Вентиляционный модуль
195

числе, предназначенные для общеобменной вентиляции. Очень удобны-
ми для организации проветривания воздушных зазоров и полостей (про-
слоек), в том числе заполняемых утеплителем, могут оказаться полые
клеёные (и/или стянутые саморезами) слабодеформирующиеся дере-
вянные стойки (короба), балки, лаги с внутренними продольными (осе-
выми) каналами, продуваемыми ветром (рис. 60). Можно просверливать
по месту отверстия в полых стойках, в том числе, непосредственно через
изоляционные и декоративные слои. Пустотелые стойки и балки легко
изготавливаются современным инструментом из строганных досок или
брусков с выбранными четвертями и после нанесения водостойкого клея
стягиваются струбцинами. Попутно отметим, что, к сожалению, весь
накопленный финнами опыт работы с элитной древесиной для современ-
ных сухих саун явно недостаточен для создания надёжных консервирую-
щих систем автономных каркасных паровых бань с протекающими пола-
ми и переувлажняемыми стенами. Достаточно отметить, что даже в части
деревянной банной мебели (полков, лавок, табуретов и т.п.) до сих пор
нет общепринятых быстропросыхающих (или ненамокаемх) конструк-
ций, особенно в местах соприкосновения элементов (например, досок
плашмя), в том числе в узлах крепления к стенам (не говоря уже о проте-
кающих полах).
Приступая к конструированию системы каналов консервирующей
вентиляцией дачник должен чётко сформулировать для себя вопрос:
нужна ли ему эта вентиляция, а если нужна, то для чего. Подавляющее
большинство дачников вообще её не предусматривает, кто по незнанию,
кто, надеясь на надёжность кровли и пароизоляции, на качественность
антисептической обработки, кто заранее планируя перебрать мебель, по-
лы и обшивку при появлении признаков гниения. Кое кто ради своего
спокойствия просто напросто приобретёт вместо обычного рубероида
и полиэтиленовой плёнки современные материалы, в первую очередь ги-
196
Дачные бани и печи
Рис. 60. Модельный пример быстропросу-
шивающегося каркаса на основе полых стоек
(балок). 1 -- клеёный, а также, может быть,
стянутый саморезами (шурупами, болтовыми
соединениями) брус с внутренней продоль-
ной полостью (каналом), собранный из четы-
рёх брусков с выбранными четвертями, 2 -- то
же, но собранный из двух брусков с выемкой,
3 -- изоляционные слои, 4 -- прокладки (в том
числе попеременно с разных сторон вентканала), 5 -- прижимные планки, 6 -- сквоз-
ной вентканал, 7 -- распределительные каналы. Стрелками показаны направления
движения вентиляционного воздуха. Вентканалы 6 могут соединяться и заглушаться
на время банной процедуры.
2
3
7
3
3
4
4
5
5
5
5
6
6
1

дроизолирующие (но пропускающие
пар) и ветрозащитные (но пропускающие
воздух), для ускоренной просушки за
счёт диффузии и продува. Решений
может быть множество в зависимости от
конструкции самого сооружения («коробки») бани. Но если дачник хо-
чет подольше сохранить достойный интерьер элитной бани и/или быст-
ро устранять последствия намокания полов и полков при мойке или ув-
лажнения стен от протечек, то он должен в первую очередь определить те
элементы строения, которые он будет вентилировать особенно эффек-
тивно, вплоть до обдува электровентиляторами. Так, например, если по-
ставить задачу защитить основополагающие несущие элементы (стойки
каркаса и балки перекрытий), то целесообразно вынести стойки и балки
из изолирующего модуля и сделать их обдуваемыми снаружи ветром
(рис. 61б). Но если баня находится на берегу реки и постоянно затапли-
вается весенними половодьями, то дачнику следует подумать об отказе
от водопоглощающих утеплителей или от самой каркасной (панельной)
конструкции вообще в пользу бревенчатой (брусовой).
В любом случае, дачник не должен забывать, что общеобменная вен-
тиляция базируется в основном на гравитационных перепадах давления,
а консервирующая вентиляция -- в основном на перепадах давления, об-
разованных ветровыми напорами. И если общеобменная вентиляция
способна быстро высушить лужи на полах и полках, то сушка древесины
в порах (внутри досок и балок) протекает очень медленно (а значит за
счёт длительного проветривания) точно так, как сушка дров в поленни-
це -- за счёт легкопродуваемых зазоров (продухов).
4.Вентиляционный модуль
197
Рис. 16. Обычная конструкция многослой-
ной утеплённой стены и конструкция с быст-
ропросушивающимися стойками, балками
(венцами). 1 -- стойки, лаги, балки, 2 -- утепли-
тель, 3 -- облицовка внешняя, 4 -- ветрозащита,
5 -- парозащита, 6 -- рейки, 7 -- внутреняя обли-
цовка.
а)123
4
5
6
7
4
б)

Строитель сначала делает, а потом думает,
а дачник сначала думает, а затем ничего не
делает.
5. Климатический (отопительный) модуль
Климатический модуль -- самый любимый узел знатоков бань. Имен-
но он делает баню «баней», а парилку «парилкой». Климатический мо-
дуль включает в себя отопительный и увлажнительный узлы, порой на-
крепко связанные друг с другом. Причём именно отопительный (печной)
узел чаще всего формирует в народе особые и наиболее устойчивые бан-
ные представления (чаще всего связанные с наличием каменки) и в то же
время рождает трудноразрешимые вопросы (связанные с оптимизацией
конструкции).
5.1. Тепловой баланс строения
Выбор типа отопительного прибора обычно начинается с оценки не-
обходимой мощности теплового источника. Такая оценка, как правило,
производится в быту крайне ориентировочно, интуитивно (то есть на ос-
нове личного опыта или «мнения соседа»), на уровне житейских понятий
«хватит», «достаточно», «маловато». Действительно, редко кто рассчи-
тывает в деталях теплопотери будущей дачной постройки и теплоотдачу
задумываемой печи. Только сауны заводского изготовления порой имеют
хоть какие нибудь паспортные характеристики, да и то с учётом много-
численных поправок с погрешностью порой в два три раза. Чаще всего
обеспеченные дачники принимают решение «с запасом», чтобы потом
«не жалеть», то есть устанавливают печь наиболее крупного размера, ко-
торая бы «влезла и не очень мешала».
Детальные численные расчёты в составе проектов действительно це-
лесообразны лишь в случае ответственных проектов дорогостоящих
бань, особенно создаваемых подрядчиком «под ключ». В случае рядовых
бань достаточно знать лишь приблизительный уровень необходимой
мощности нагрева (для правильной покупки или заказа подходящей мо-

дели печи), а также уметь сопоставить влияние различных конструктив-
ных особенностей на теплофизические свойства печей и зданий.
Ясно, что необходимая мощность печи определяется в первую очередь
характеристиками здания. Примем для оценок объём бани условно рав-
ным 10 м3 при площади ограждающих конструкций S=30 м2 (коробка
2×2×2,5 м). Предположим, что топим баню зимой при температуре наруж-
ного воздуха минус 20°С, а летом -- при температуре плюс 20°С, темпера-
туру внутри бани доводим до 100°С у потолка и до 20°С у пола. Температу-
ра 100°С, может быть, кому нибудь покажется слишком высокой для
паровых бань, но тем не менее она вполне достижима даже при кирпичных
печах с чугунными плитами, более того, вполне характерна для нынешних
дачных бань с металлическими печами. Теплофизические характеристики
здания будут определяться при этом материалом стен, полов и потолков.
Предварительную оценку будем вести крайне ориентировочно по теп-
ловому сопротивлению основного утеплительного материала ограждаю-
щего модуля без учёта пограничных слоёв, то есть будем считать, что тем-
пература поверхности слоя утепляющего материала равна температурам
окружающего их воздуха. После выбора конкретной конструкции (стен,
окон, дверей и т. п.) можно провести более детальный поверочный (про-
верочный) обсчёт для подтверждения правильности (а главное, разумно-
сти) выбранного решения. Настоящая книга содержит все необходимые
для этого сведения,применительно к методике СП 23 101 2000.
Примем для оценок, что кондуктивные теплопотери через элементы
ограждающей конструкции (стены, пол и потолок) в первом приближе-
нии определяются выражением Q=ΣSiλiΔTi/δi, где Si -- площадь, λi -- теп-
лопроводность, ΔTi -- перепад температур, δi -- толщина каждого элемента
5. Климатический (отопительный) модуль
199
Рис. 62. Кондуктивные теп-
лопотери при различных толщи-
нах ограждающих конструкций
площадью 30 м2. 1 -- эффектив-
ный утеплитель (пенопласт,
минвата), 2 -- древесина, 3 -- кир-
пич, 4 -- бетон, А -- интервал теп-
лопотерь обычных дачных стро-
ений (древесина 5--10 см,
кирпич 25--50 см, пенопласт
20--40 мм), В -- интервал тепло-
потерь ограждающих конструк-
ций по СНиП23 02 2003 (древе-
сина не менее 30 см, кирпич не
менее 140 см, пенопласт не ме-
нее 100 мм). Расчет для зимы.
1
2
3
4
Теплопотери, кВт
А
В
2
4
6
8
0,2 0,4 0,6 0,8
Толщина стены, м

ограждающей конструкции. Для упрощения положим, что окон и дверей
даже нет, что толщина и теплопроводность всех элементов ограждающих
конструкций одинакова, то есть полы, потолки и стены бани одинаковы.
В этом случае получаем Q=SλΔT0/δ, где ΔT0 -- средний перепад темпера-
тур на стенах, равный 80°С зимой и 40°С летом. Отсюда следует, что слой
эффективного утеплителя (например, пенопласта) толщиной 100 мм (со-
ответствующий современному отечественному и европейскому, условно
названному нами «В», уровню теплопотерь стен жилых зданий с термиче-
ским сопротивлением не менее 2 м2.град/Вт) заменяет в плане теплоизо-
ляции стену из бруса толщиной 30 см и из кирпича -- 140 см (рис. 62).
При таких стенах, полах и потолках на обогрев бани рассматриваемого
размера потребуется всего порядка 1 кВт даже зимой, что может обеспе-
чить обычный бытовой электровоздухонагреватель. При обычной толщи-
не стен дачных и банных строений, соответствующих условному назва-
нию уровня «А» (утеплитель 40 мм или брус 10 см или кирпич 50 см),
на обогрев бани рассматриваемых размеров потребуется уже 3--4 кВт зи-
мой и 1,5--2 кВт летом.
Помимо кондуктивных теплопотерь через стены имеются конвектив-
ные теплопотери на нагрев вентиляционного воздуха, увеличивающиеся
пропорционально кратности воздухообмена (рис. 63). Количественный
вклад конвективных теплопотерь не зависит от материала стен и уровня
кондуктивных теплопотерь, но относительный вклад в тепловом балансе
увеличивается при утеплении стен. Так, при нормативном термическом
сопротивлении стен по СНиП23 02 2003 вклад конвективной составляю-
щей начинает превышать вклад кондуктивной составляющей теплопо-
терь при кратности теплообмена более 4 раз в час (прямая В). При обыч-
200
Дачные бани и печи
Рис. 63. Сумма кондуктив-
ных и конвективных теплопо-
терь в зависимости от кратности
воздухообмена в бане объёмом
10 м3. 1 -- вклад кондуктивных
теплопотерь, 2 -- вклад конвек-
тивных теплопотерь, А -- сум-
марные теплопотери бань
с обычными дачными стенами
(см. нижнее штрихпунктирное
значение интервала А на
рис. 62), В -- суммарные тепло-
потери бань с утеплёнными сте-
нами по СНиП23 02 2003, пено-
пласт 100 мм (см. верхнее
штрихпунктирное значение ин-
тервала В на рис. 62).
1
2
3
4
А
В
2468
1
2
Теплопотери, кВт
Кратность воздухообмена, 1/час

ных бревенчатых (брусовых) стенах толщиной 10 см вклад конвективной
составляющей численно остаётся тем же, но относительный вклад стано-
вится незначительным (прямая А). Так или иначе, при высокой кратности
воздухообмена мощность нагрева порядка 1 кВт уже окажется явно недо-
статочной даже при сколь угодно хорошо утеплённых стенах и при сколь
угодно сниженных теплопотерях через окна и двери.
В целом, из рисунков 62 и 63 видно, что для поддержания выбранного
температурного режима в бане рассматриваемого размера необходима но-
минальная мощность теплового источника не менее (2--3) кВт в банях
с эффективным утеплителем и (3--5) кВт в брусовых банях. Такой уро-
вень мощности нагрева труднодостижим с помощью цельнокирпичных
печей (см. раздел 5.3).
Что касается иных размеров бань, то необходимо отметить следующую
важную закономерность (рис. 64). Кондуктивные теплопотери через сте-
ны пропорциональны площади ограждающих конструкций, то есть в слу-
чае условно кубической формы строения пропорциональны 6а2λ, где а --
размер грани куба, λ -- коэффициент теплопроводности стен. Конвек-
тивные потери на нагрев вентиляционного воздуха при фиксированной
кратности воздухообмена пропорциональны объёму бани а3. То есть соот-
ношение вкладов конвективной и кондуктивной составляющих теплооб-
мена пропорционально а3/λа2=а/λ. Это значит, что при больших λ и ма-
лых размерах бань (малых
объёмах) всегда преоблада-
5. Климатический (отопительный) модуль
201
Рис. 64. Уровень теплопотерь
в зависимости от характерного
размера строения (а) при фик-
сированной кратности возду-
хообмена 6 раз в час. 1 -- кон-
вективные теплопотери при
фиксированной кратности вен-
тиляции, пропорциональные
объёму строения а3, 2 и 3 -- кон-
дуктивные теплопотери через
стены из пенопласта (2) и бруса
(3) толщиной 100 мм, пропорци-
ональные площади ограждаю-
щих конструкций 6а2. Сверху
слева показан качественный ха-
рактер хода кривых х=а2 и х=а3
(отвечающих ходу кондуктивных и конвективных теплопотерь), имеющих точку пе-
ресечения (обозначенную большой чёрной точкой) Прямая 4 отвечает конвективным
теплопотерям, отвечающим фиксированной скорости вентиляции 200 м3/час.
1
234
4
1
182764
конвективные
кондуктивные
Характерный размер строения, м
Характерный объём строения, м3
Теплопотери, кВт
2
3
4
8
12
16 а2
а3

ют кондуктивные теплопотери, а при λ малых и больших размерах бань --
конвективные.
Так, если кратность воздухообмена составляет 6 час 1 и если стены
утеплены в соответствии со СНиП23 02 2003, то конвективные теплопо-
тери начинают преобладать при объёмах бани уже 2--3 м3 и выше
(рис. 64). Это значит, что при очень «тёплых стенах» мощность теплового
источника должна быть пропорциональна объёму помещения, что и реко-
мендуется финскими компаниями для сухих саун (с некоторыми поправ-
ками). Но если стены не очень «тёплые» (например, изготовлены из бру-
са толщиной 10 см), то конвективные теплопотери начинают преобладать
лишь при очень больших объёмах бань более 100 м3. То есть, если стены
не очень «тёплые», то мощность теплового источника должна быть про-
порциональна площади ограждающих конструкций бани.
Конечно, фиксированная кратность воздухообмена на уровне
(5--6) час 1 в случае бань большого размера оправдана лишь для сухих
многоместных саун с высокой «производительностью» по потоку людей
ис«плотной установкой» людей в сауне из расчёта (3--5) м3 на одного че-
ловека. В представительских саунах для немногочисленных посетителей
достаточна вентиляция (20--30) м3/час на одного человека. В этом случае
ситуация изменяется в корне: при фиксированном проходном сечении
вентотверстий, то есть при фиксированной скорости воздухообмена (на-
пример, 200 м3/час на семь десять человек) в маленьких банях получает-
ся высокая кратность вентиляции, а в больших -- малая (кривая 4 на
рис. 64). Вклад конвективной составляющей при этом может стать преоб-
ладающим лишь при малых размерах бань. Этот факт используется в рус-
ских паровых банях: паровой режим легко реализуется в крупных банных
помещениях (объёмом более 50 м3), а в малых банных помещениях (объ-
ёмом 10 м3 и менее) легче реализуется сухой режим.
В то же время если закрыть вентиляционные отверстия вообще, то
паровой режим легче получить как раз в малых банях. Все эти
«противоречия», естественно, вызваны неоправданной фиксацией /при
численном анализе/ того или иного параметра вентиляции и часто
приводят к путанице в популярной банной литературе.
5.2. Тепловая инерция строения
В предыдущем разделе мы оценили основные теплопотери при уже
протопленной бане. Но ведь затапливают баню в холодном состоянии,
и чтобы её нагреть, необходимы теплозатраты, которые также обеспечива-
202
Дачные бани и печи

ются отопительным прибором (печью). Учитывая теплоёмкости различ-
ных материалов, оценим, сколько надо тепла, чтобы прогреть 30 м2 стен
с условными уровнями теплозащиты А иВ(см. рис. 62):
Уровень теплозащиты
Материал стен
Теплозатраты,
кВт×час
Обычный
Кирпич 500 мм
258
уровень («А»)
Брус 100 мм
38
с теплопотерями
Утеплитель 40 мм:
(4--6) кВт через
-- без облицовки
1,8
ограждающие
-- облицовка сталью 0,55 мм 3,2
конструкции 30 м2
-- облицовка вагонкой 10 мм 9,4
-- облицовка вагонкой 20 мм 17,0
Перспективный
Кирпич 1400 мм
722
уровень («В»)
Брус 300 мм
114
с теплопотерями
Утеплитель 100 мм:
(0,5--1,0) кВт
-- без облицовки
4,5
-- облицовка сталью 0,55
5,9
-- облицовка вагонкой 10 мм 12,1
-- облицовка вагонкой 20 мм 19,7
Для удобства оценок теплозатраты представлены в единицах кВт×час.
Если мощность теплового источника составляет, например, 1 кВт (уро-
вень обычного бытового электрообогревателя), то «коробка» рассматри-
ваемого размера, обитая изнутри утеплителем 40 мм и вагонкой 10 мм, на-
греется за 10 часов. Во первых, бросается в глаза весьма неожиданный
результат: чем теплее здание из кирпича (или бруса), тем больше тепла
требуется на его протопку. Действительно, чем толще стены, тем они бо-
лее тёплые (в смысле малости кондуктивных потерь за счёт теплопровод-
ности), но в то же время они более массивные и потому требуют больше
тепла на первичный прогрев. Если имеется возможность долгого (днями
и даже неделями) постепенного прогрева помещения с толстыми стенами
(например, землянки), то потом для поддержания высокой температуры
в прогретой бане потребуется совсем немного тепла (как, например, в пе-
щерах, землянках, метро). Так что для постоянно отапливаемых жилых
зданий высокая теплоёмкость стен скорее является плюсом, чем минусом,
поскольку никак не влияет на теплозатраты, но обеспечивает инерцион-
ную стабильность температуры в помещениях. В периодически или эпи-
зодически протапливаемых банях более удобны малотеплоёмкие стены,
позволяющие быстро прогревать помещение.
5. Климатический (отопительный) модуль
203

Во вторых, из этих данных можно было бы предположить, что совре-
менный утеплитель позволяет совершенно по революционному подойти
к проблеме дачных бань именно из за рекордно низкой удельной тепло-
ёмкости стен из утеплителя с тонкой облицовкой и одновременно низкой
теплопроводностью. Тем не менее это не так. К сожалению, теплоёмкость
стен даже на столь низком уровне (2--20) кВт.час является весьма высо-
кой в том смысле, что тепловые затраты на нагрев воды для мытья всё рав-
но остаются меньшими, чем теплозатраты на нагрев помещения:
Таблица 14
Нагреваемый объект
Теплозатраты,
кВт×час
Кирпичная печь среднего размера 1000 кг до 400°С
внутри и до 100°С снаружи
60
Металлическая печь 25 кг до 400°С
1,3
Каменная засыпка 100 кг до 400°С
10
Воздух в бане 12 кг до 100°С наверху и до 20°С внизу 0,27
Вода 10 литров до 100°С
1,2
Вода 200 литров до 40°С
9
По существу, в таблицах 14 и 15 таится вся трагедия мытных бань.
Действительно, проще, экономичней и быстрей нагреть 200 литров воды
для ванны, установленной в жилом помещении, чем специально прогре-
вать помещение белой бани, затратив 40 кВт.час для нагрева бревенчатых
стен, 60 кВт.час для нагрева самой кирпичной печи, 1 кВт.час для нагрева
минимально необходимых для мытья одного человека 10 литров воды.
Даже в случае современных малотеплоёмких хорошо утеплённых бань,
но с обычной облицовкой (сталь, дерево), и малотеплоёмких стальных пе-
чей, картина хоть и существенно улучшается, но остаётся качественно
примерно той же. Другое дело, если моется большая семья одновременно,
как раньше в деревнях, тогда энергозатраты и затраты времени будут ча-
стично оправданы. Но сейчас моются индивидуально и тогда, когда захо-
чется или потребуется. Иными словами, мытная баня в том прежнем виде
может сохраниться как массовый объект лишь там, где технически невоз-
можно греть достаточные для ванны и душа количества воды, или в том
случае, если банные помещения очень хорошо утепляются или строятся
с очень толстыми стенами и постоянно поддерживаются при высокой
температуре. Справедливости ради, следует отметить выдающиеся досто-
инства бань в части удобства и качественности мытья, но здесь мы пока
затрагиваем лишь энергетические аспекты.
204
Дачные бани и печи

5. Климатический (отопительный) модуль
205
Энергетическая картина может революционно измениться в будущем
лишь в случае внедрения ультралёгких утеплителей с плотностью ниже
(0,05--0,1) кг/м3 с ультралёгкой малотеплоёмкой облицовкой, например,
пластиковой термостойкой, тонкой металлической или стеклянной. Если
теплозатраты на разогрев банной «коробки» не будут превышать
(0,5--1,0) кВт.час, то в этом случае можно будет прогреть «коробку», за-
тратив лишь незначительное количество той горячей воды, которая необ-
ходима для мытья. К сожалению, такая ситуация возникает сейчас пока
лишь в условиях малоразмерных (тесных) пластиковых пародушевых ка-
бин, и именно поэтому они пользуются успехом, несмотря на значитель-
ный расход воды на мытьё под душем.
При постройке зимней бани необходимо иметь в виду, что теплозатра-
ты на протопку высокотеплоёмкой белой бани (с толстыми брусовыми
стенами без утеплителя, с кирпичной печью каменкой) могут превысить
теплозатраты на летнюю протопку вдвое при принятой выше температу-
ре потолка 100°С, а если эта температура ниже, то и втрое, и вчетверо. По-
этому зимние бани часто утепляют эффективным утеплителем (минва-
той, пенопластом) с облицовкой вагонкой. Стены при этом становятся
многослойными. Их расчёт не представляет сложностей, но ввиду много-
численности конструкций стен дачнику придётся обсчитывать их самому:
ранее в разделе 3 были приведены все необходимые для оценок данные.
Отметим лишь, что если плита утеплителя (или утепляющая обивка ва-
гонкой) расположена по наружным поверхностям стен, то теплоёмкость
бревенчатых (или кирпичных) стен увеличивается, причём чуть ли не
вдвое. Это обусловлено тем, что прогревать придётся уже весь массив дре-
весины до утеплителя, а не только ту часть (половину), которая примыка-
ет к отапливаемому помещению (по причине исчезновения в брёвнах
перепада температуры). Если же утеплитель укладывается по внутрен-
ним поверхностям стен, то теплоёмкость, наоборот, резко уменьшается,
и на прогрев требуется намного меньше тепла (см. раздел 3).
Вместе с тем, суммарная теплопроводность многослойной стены не за-
висит от порядкового расположения слоёв, то есть не зависит от того, сна-
ружи ли стен или изнутри расположен утеплитель. Так что в полностью
прогретой бане теплопотери не будут зависеть от местоположения утеп-
лителя. Но если в процессе эксплуатации будут возможны охлаждения
протапливаемой бани (например, будут открываться окна и двери), то ус-
тойчивость температурного режима (так называемая «теплоустойчивость
помещения» по СП23 101 2000) в бане будет определяться материалом
внутренних поверхностей стен, а именно коэффициентом теплоусвоения
этого материала, равным S=0,27(λρСp)1/2 (при периоде 24 часа), приве-

206
Дачные бани и печи
Таблица 15
Сравнительное сопоставление времени протопки и мощности металлических дровяных печей для утеплённых саун
Производитель Объём Мощность, Габариты Вес печи, Вес камней, Диаметр Продолжи Тепло
страна, марка
сауны, м3 кВт
внешние, см
кг
кг
дымохода, тельность
ёмкость
мм
протопки
каменки
сауны
расчётная
номиналь (кВт´час)
ная, мин
при
темпера
туре(Т°С)
12
3
4
5
6
7
8
9
Harvia,Финляндия:
-- Harvia16
6--16 16
73´43´51
45
40
115
30--40
4(400)
-- Harvia20
8--20 18
76´43´51
60
40
115
30--40
4(400)
-- Harvia26
10--26 22
81´43´51
65
40
115
30--40
4(400)
-- Harvia36
14--36 30
81´51´51
80
60
115
30--40
6(400)
Tylo Kastor,Швеция:
-- К 007
3--7 7
60´43´33
32
25
104
40--60
2,5(400)
-- KL 16
9--16 15
71´49´44
48
40
104
40--60
4(400)
-- KL 20
18
28
78´50´65
62
60
104
40--60
6(400)
-- KL 37
23--35 30
92´58´67
118
75
129
40--60
7,5(400)
Saunatec, Финляндия
-- Helo16
6--16 16
73´41´48
50
35
115
60
3,5(400)
-- Helo18
8--18 18
74´42´48
55
35
115
60
3,5(400)
-- Helo25
12--28 25
86´46´70
65
60
115
60
6(400)

12
34
5
67
8
9
-- Ukkotonttu
8--22
20
60´45´45
--
60
115
60
6(400)
ВВД, Россия:
-- Сударушка
18
--
120´40´50
120
40
110
--
4(400)
Вулканкомплект,
Россия:
-- ВулканВ16У01 16
15
85´50´70
100
100
110
60--90
5(200)
-- ВулканВ22У04 22
20
85´50´70
110
125
110
60--90
6(200)
-- ВулканВ30У06 30
27
85´60´90
125
150
110
60--90
7(200)
Прокк Энерготекс,
Россия:
-- Малый
«Буллерьян»
15
--
86´67´77
100
80
120
--
4(200)
-- Большой
«Буллерьян»
25
--
86´67´91
120
120
120
--
6(200)
ЭЛЕКТиР,
Россия:
-- АТБ5 4 20  20 8--18
20
103´50´50
192
50
125
--
5(400)
-- Карелия
АТБ С 20
8--18
20
76´45´52
70
50
125
--
5(400)
5.Климатический (отопительный) модуль
207

дённом в таблице 4, где λ, ρ иСp -- теплопроводность, плотность и удель-
ная теплоёмкость материала внутренних поверхностей стен.
В заключение отметим, что при всей технической очевидности факта
высокой теплоёмкости бревенчатых стен по сравнению с каркасно утеп-
лёнными, большое число дачников (особенно женщин) тем не менее
искренне убеждены в том, что именно бревенчатые (брусовые) бани наи-
более «тёплые» и наиболее быстро прогреваются, что только бревенчатые
бани можно считать зимними, а каркасно утеплённые годятся лишь для
лета. Вторым частым заблуждением горожан дачников является искрен-
нее убеждение в том, что жаркая баня может быть только с кирпичной пе-
чью каменкой, хотя в действительности всё обстоит как раз наоборот.
5.3. Особенности ввода тепла в баню
Ранее мы молчаливо предполагали, что вводимое в баню тепло тут же
потребляется всей баней целиком, и вследствие этого все элементы бани
нагреваются равномерно. Но ведь ясно, что ведро с водой закипит на пли-
те через один час, а ведро с водой на полу (или даже на банном полке у по-
толка) не закипит никогда. То есть одни элементы бани прогреваются бы-
стро и, может быть, чрезмерно, а другие -- крайне недостаточно.
Картину распределения тепла в бане определяет в первую очередь са-
ма система отопления. Напомним, что системы отопления в самом общем
случае состоят из следующих конструктивных элементов:
-- теплового источника (теплонагревателя, печи, котла и т. п.);
-- теплопроводов, перемещающих тепло, в том числе с помощью тепло-
носителей (дымовых газов, воздуха, воды, лучистого тепла и т. п.) от теп-
лового источника к отопительным приборам;
-- отопительных приборов (теплообменников), передающих тепло
в помещение (в воздух, в стены, в воду и т. п.).
Если все три конструктивных элемента отопительной системы распо-
ложены в пределах одного помещения (комнаты), то такая отопительная
система называется местной. Если тепловой источник обслуживает груп-
пу помещений, то отопительная система называется центральной, а теп-
ловой источник -- тепловым центром (тепловым пунктом, тепловой стан-
цией, ТЭЦ). Если центральная система обслуживает группу зданий,
то она называется районной (городской, зональной, магистральной, квар-
тальной, заводской и т. п.). Наиболее перспективны центральные системы
отопления. Современные модели таких систем могут обеспечивать поми-
мо отопления и работу стандартных ванных и душевых комнат. Однако,
к сожалению, далеко не каждая центральная система способна обеспечить
208
Дачные бани и печи

по температурным параметрам работу внутридомового (квартирного)
банного помещения, и это несомненно является главным неблагоприят-
ным фактором для развития квартирного банного дела.
До сих пор в дачных банях используются исключительно местные си-
стемы отопления, чаще всего печи на твёрдом топливе или электрические.
Наиболее дешёвый вариант -- локальный, совмещающий в одной про-
странственной точке и нагрев воздуха, и воды, и теплоаккумулирующего
устройства. В этом случае равномерного и одновременного прогрева всех
элементов бани ожидать не приходится.
Для наглядного анализа используем чисто иллюстративную схему мо-
дельных отопительных узлов (рис. 65). За исходную точку условно при-
мем цельнокирпичную отопительную печь произвольной конструкции
(рис. 65д). При вводе тепла в такую печь (например, за счёт сжигания топ-
лива или нагрева токоведущих элементов) сначала прогревается кирпич-
ная кладка и только после этого от тёплых стенок печи начинает прогре-
ваться воздух, а затем тёплый воздух сможет нагреть стены бани.
Предположим, что в печи сжигается 10 кг дров в час, и в топке при этом
выделяется 20 кВт тепла (при коэффициенте полезного действия 50%).
Тогда печь массой 1000 кг, требующая для своего прогрева 60 кВт×час теп-
ла (см. раздел 5.2), нагреется за 3 часа. Только после этого печь станет
5. Климатический (отопительный) модуль
209
Рис. 65. Типы отопительных
узлов: а -- кирпичная печь с от-
крытой каменкой, б -- дымный
открытый очаг каменка, в -- очаг
с металлической жаровней, г --
очаг (жаровня), обложенный ва-
лунами, д -- кирпичная печь
(«голландка»), в том числе в ва-
риантах: с варочной плитой
(«шведка»), с каменной засып-
кой в дымовом канале («камен-
ка»), с дымовыми каналами,
переключаемыми на калорифер-
ный режим, е -- отопительно ва-
рочная плита, ж -- цельнометал-
лическая печь («буржуйка»), з --
цельнометаллическая печь экра-
нированная (калориферная), и -- подвальная печь в термах и хаммамах («гипокауст»),
к -- пароводяная или электрокабельная система нагрева пола и стен, л -- радиационные
панели (инфракрасные обогреватели), м -- электровоздухонагреватель. Двойными
стрелками связаны узлы, имеющие аналогии. Прямые стрелки -- конвективные пото-
ки тепла, волнистые стрелки -- потоки лучистой энергии, спиральные стрелки -- пото-
ки пара при поддачах.
а)
б)
е)
ж)
з)
и) к)
л)
м)
в)
г)
д)

греть воздух, но кирпичная кладка может пропустить через себя лишь
ограниченный тепловой поток. Так, если внутренние стенки топливника
нагреваются до максимально возможного уровня (до температуры пламе-
ни 900°С), то тепловой поток через стенки полностью прогретого топлив-
ника составит Q=(900°С--20°С)/R=3кВт/м2, где R=(1/α)+(δ/λ) -- терми-
ческое сопротивление, α=10 Вт/м2.град -- коэффициент теплоотдачи от
внешних стенок топливника в воздух помещения, δ=0,12 м -- толщина
стенки топливника, λ=0,6Вт/м.град -- коэффициент теплопроводности
кирпича. Внешние стенки топливника нагреваются при этом до расчётного
(но недопустимого) уровня 300°С. Это значит, что при площади поверхно-
сти топливника порядка 1 м2, печь сможет отдать в воздух лишь до 3 кВт
из выделяющихся 20 кВт, а остальные 17 кВт будут вылетать из топливни-
ка и греть дымообороты и дымовую трубу, а когда нагреются и они, то теп-
ло будет вылетать через дымовую трубу в атмосферу, снижая КПД печи
и уже никак не влияя на баню. В реальности же, теплопередача печи (теп-
ловые потоки через кирпичную кладку) ещё меньше и не превышают
1 кВт/м2 даже при использовании огнеупорного шамотного кирпича,
авсреднем по всей поверхности печи составляет обычно 0,3--0,5 кВт/м2
при температуре наружной поверхности печи 90--120°С. Это означает, что
мощность кирпичной печи (скорость выделения тепла в топливнике, рав-
ная, к примеру, 20 кВт) весьма условно связана с теплоотдачей печи (ско-
ростью отвода тепла через кирпичные стенки в воздух бани, равной, к при-
меру, 2 кВт при площади внешних стенок печи 4--5 м2), причём мощность
кирпичной печи всегда намного больше теплоотдачи печи.
Таким образом, создаётся впечатление, что кирпичная печь крайне не-
эффективна как отопительное устройство. Действительно, с помощью на-
гретых наружных стенок кирпичных печей нагреть баню до необходимой
температуры невозможно. Но есть одно замечание. Дело в том, что тепло,
выделяющееся в печи при её прогреве, никуда не пропадает, а накаплива-
ется в кирпиче и, значит, может быть выделено в помещение. Так, напри-
мер, в средневековых замках Европы протопкой дров в печи нагревали
многочисленные дымовые каналы (трубы) в многоэтажных стенах, а за-
тем печь гасили, и открывали многочисленные отверстия в дымовых
каналах так, чтобы поднимающийся вверх тёплый, нагревающийся в ды-
мовых каналах печи воздух, поступал в жилые помещения. Именно
этот воздушный способ отопления был использован в первых ирландских
банях в дополнение к способу повышения эффективности кирпичных
(каменных) печей за счёт увеличения площади их стен, а именно путём
совмещения печных стенок со стенами и полами банного помещения
(рис. 65и). Но особенно эффективным методом извлечения тепла из вну-
тренних зон кирпичных печей является испарительно конденсационный
210
Дачные бани и печи

(паровой). Он основан на большой теплоте испарения воды, подаваемой
внутрь печи, и выделении тепла при конденсации пара на теле человека
и на стенах внутри помещения. Напомним, что если бы у воды теплота ис-
парения (равная теплоте конденсации) была бы мала (например, как
у керосина), то на поддачу (с целью нагрева, а не увлажнения) потребова-
лось бы в 6 раз больше воды (теплоты испарения воды и керосина состав-
ляют 539 и 93 кал/г соответственно). Если же для извлечения тепла из ка-
менки использовать воздух, то вместо каждого литра поддаваемой воды
надо было бы продувать через каменку 20 м3 воздуха.
При использовании парового метода происходит также и увлажнение
воздуха в бане, что даёт добавочный эффект уменьшения теплопотерь с те-
ла человека за счёт снижения скорости испарения влаги с кожи. Вместе
с тем, именно по этой причине использовать испарительно конденсацион-
ный метод в жилых помещениях невозможно. Поэтому испарительно кон-
денсационный метод является исключительно банным и в качестве тако-
вого приобрёл в народе особый таинственный ореол, какой то глубинный
житейский смысл. Чтобы не разрушать кирпичную кладку от резких смен
температуры при поливании водой, внутрь печи закладывают специаль-
ный термостойкий высокотеплоёмкий балласт -- засыпку из кусков камня
(каменку) или металла (чугунку, которую будем называть также условно
каменкой), на которую и льют воду («поддают»). Кирпичные печи со спе-
циальной высокотеплоёмкой термостойкой засыпкой называются печа-
ми каменками. Теплоёмкость обычных дачных каменок не столь уж вели-
ка: как мы уже оценили в предыдущем разделе, порядка 10 кВт.час при
массе каменки 100 кг. Но этого достаточно для испарения 12 литров воды,
причём, если испарить все 12 литров воды за 5 минут, то мощность нагре-
ва помещения за эти 5 минут составит 110 кВт, а если испарить за 1 мину-
ту -- то мощность превысит 500 кВт, причём всё это тепло будет выделено
преимущественно на потолке. Это очень большие тепловые нагрузки,
и они могут быть достигнуты только длительной предварительной акку-
муляцией тепла. Поэтому каменки безусловно являются очень важным
элементом бань. Однако надо со всей определённостью отметить, что прак-
тически все современные каменки (например, в металлических и кирпич-
ных печах с плитами) служат лишь для увлажнения воздуха (в том числе
и до сверххомотермального уровня), поскольку и без каменок эти совре-
менные тепловые источники обеспечивают своей теплоотдачей прогрев
бани до необходимого температурного уровня. А вот раньше в отдельных
чёрных банях и во всех без исключения белых паровых банях с цельнокир-
пичными печами каменками (без плит) паровой прогрев помещений был
определяющим, и вследствие этого массы каменок достигали громадных
величин -- (50--100) кг камней на 1 м3 бани (парилки).
5. Климатический (отопительный) модуль
211

С появлением чугунных печных листов (настилов), так называемых
плит (в том числе варочных), стало возможным создавать открытые ка-
менки (рис. 65а), которые одновременно обеспечивают повышенную теп-
лопередачу с поверхности печи, дают возможность увлажнять воздух пу-
тём испарения воды и, кроме того, испускают лучистое тепло. Такие
«бездымные» открытые каменки максимально имитируют в плане отоп-
ления открытые очаги (костры) чёрных бань (рис. 65б, в, г). Чугунные ли-
сты (настилы) в своё время дали возможность создавать кирпичные ото-
пительно варочные плиты (рис. 65е) с резко усиленной теплоотдачей во
время топки. Развитие кирпичных печей с плитами в направлении всё бо-
лее широкого применения металла привело к появлению цельночугунных
литых и цельностальных сварных печей, имеющих рекордно низкие теп-
лоёмкости (рис. 65ж). В комплекте с открытыми каменками они также
максимально имитируют (в плане тепловых потоков) очаги чёрных бань
и лаконикумов (рис. 65в). Тем не менее, финны выбрали для своих сухих
саун с целью имитации дымных саун (в бездымном варианте) экраниро-
ванные металлические печи с максимально ограниченным уровнем ин-
фракрасного излучения (рис. 65з), в том числе и с открытыми каменками.
Металлические печи как огонь: только затопил -- тотчас тепло, пога-
сил -- сразу холодно. Чугунные печи очень долговечны, в том числе за счёт
высокой коррозионной стойкости чугуна, хотя к качеству металла (наличие
раковин, трещин, неровностей, наплывов) нарекания были всегда. Чугун
малотехнологичен, не прокатывается, плохо сваривается. Поэтому чугун-
ные изделия изготавливают методом литья, технология которого широко
использовалась веками, отработана в массовом масштабе, дешева, но уже
морально устарела, в первую очередь, ввиду неустойчивого качества и вы-
сокой металлоёмкости (хотя в последнее время за рубежом освоены новые
методы такого литья бытовых печей и каминов). Стенки чугунных печей
и водонагревательных котлов имеют среднюю толщину с учётом рёбер жё-
сткости 5--15 мм, вследствие чего изделия очень тяжелые и прогреваются
при мощности в топливнике 20 кВт за 15--30 минут. Для дачников факти-
чески приемлемы только разборные чугунные печи, состоящие из отдель-
ных литых деталей. При толщине стенок чугунных плит в среднем 10 мм
тепловой поток 20 кВт/м2 проходит при перепаде температур на плите все-
го 4--5°С (при теплопроводности чугуна 58 Вт/м.град). Это означает, что
теплопередача чугунных печей может быть сопоставима с их мощностью
в топливнике, определяемой из часового расхода дров с учётом коэффици-
ента полезного действия по ГОСТ 9817 95.
Стальные печи имеют толщину стенок 2--5 мм, а печи из нержавею-
щей стали 1--2 мм. Прогреваются они за 5--15 минут, а перепад темпера-
тур на стенках не превышает 1--2°С (при теплопроводности стали
212
Дачные бани и печи

50 Вт/м.град). Сталь не столь коррозионностойка, а при температурах
выше 500°С теряет механическую прочность на изгиб. При нагреве силь-
но расширяется, причём при неравномерном нагреве коробится, а при
охлаждении образует складки и трескается. Так что стальные печи в ос-
новном топятся дровами. Но ввиду высокой технологичности стали,
сварные печи в виде аппаратов с водяным контуром (котлы, водонагре-
ватели, водогрейные колонки) нашли широчайшее распространение,
в том числе работающие на электричестве.
Ясно, что в энергетическом смысле бане абсолютно безразлична фи-
зическая природа выделяемого в печи тепла. Баня «не знает», что горит
в печи: дрова ли, торф, уголь, газ или жидкое топливо. А вот дачник зна-
ет, и ему не безразлично, что использовать в качестве энергоресурса.
Чаще всего его больше всего устраивают либо дрова, либо электричество.
Причём опыт работы с дровяными печами подсказывает банные способы
использования электронагревателей. Так, различного рода тёплые элек-
трообогреваемые полы и стены, широко используемые ныне в городских
квартирах, имитируют условия хаммамов (рис. 65к). При этом может ис-
пользоваться и промежуточный теплоноситель -- вода, текущая по тру-
бам в стенах или по батареям. Радиационные панели (инфракрасные обо-
греватели) имитируют условия чёрных бань (рис. 65л). Различного рода
электронагреватели потоков воздуха (тепловентиляторы, фены, тепло-
вые воздушные завесы, тёплый вентиляционный приток с электрокало-
рифером, обогревающие кондиционеры и др.) имитируют финскую
сухую сауну (рис. 65м). Если у дачника есть ограничения по употребля-
емой электрической мощности, то единственным способом использова-
ния электрической энергии в банях остаётся теплоаккумулирующий,
в том числе использующий банную каменку.
Особый интерес представляют известные, но непривычные пока для ря-
дового российского дачника способы обогрева помещений за счёт тёплых
полов, стен и потолков. Дело в том, что характерным видом обогрева поме-
щений в России раньше был печной, а сейчас водяной (за счёт батарей ра-
диаторов или конвекторов). Приборы отопления при этом являются ло-
кальными и отдают тепло преимущественно кондуктивно конвективным
образом, причём отдают тепло воздуху. Вследствие этого воздух имеет бо-
лее высокую температуру, чем стены. Более того, стены греются именно за
счёт тёплого воздуха помещения. Это даёт возможность чётко определить
чисто бытовым приёмом, тёплый ли у вас дом или нет. Если внутренняя по-
верхность наружных стен (обращённая внутрь помещения) тёплая, причём
зимой, то и дом тёплый. Некоторые дачники оценивают «теплоту» стен
прикосновением к ним ладонью, при этом естественно получается так, что
каменная поверхность всегда холодная, а деревянная или, например, пено-
5. Климатический (отопительный) модуль
213

полимерная -- всегда тёплая. Поэтому такие дачники обычно уверены, что
кирпичный дом холодней деревянного всегда, и в этом их переубедить бы-
вает очень трудно. В действительности же, ощущение тепла при прикосно-
вении руки к поверхности предмета формируется не только температурой
поверхности, а скорее теплопроводностью и теплоёмкостью поверхности
тела. Это значит, что надо измерять температуру поверхности стен помеще-
ния термометром. Если температура стены (то есть поверхности внутрен-
ней стороны наружной стены) ниже температуры воздуха в помещении не
более, чем на 4°С, то такое помещение считается тёплым и пригодным для
проживания (СНиП23 02 2003). А если стена холодней воздуха на 12°С
и более, то такое помещение не пригодно даже для производственных нужд
с постоянным пребыванием людей, поскольку, во первых, наблюдается
постоянное выделение конденсата на стенах, а во вторых, человек испыты-
вает озноб из за больших лучистых теплопотерь. Действительно, при нор-
мальной температуре воздуха зимой внутри помещения 20°С и относитель-
ной влажности воздуха 60% абсолютная влажность воздуха составляет
0,01 кг/м3, а точка росы соответственно 12°С. Если стена холодней воздуха
на 12°С, то температура стены составит 8°С, то есть ниже точки росы 12°С,
и на стене будет выделяться роса (конденсат). Всем известны явления
увлажнения и даже промерзания углов дачных домов зимой. Это значит,
что относительную влажность воздуха в этом помещении надо снизить, на-
пример, до уровня 45% и ниже. Низкая температура стен приводит к допол-
нительному охлаждению тела человека. Так, в нормальном жилом помеще-
нии с температурой воздуха 20°С и температурой стен 16°С теплопотери
человека с температурой открытых частей тела 24°С составят
αк(24°С--20°С)+αл(24°С--16°С)=96 Вт/м2. А в помещении с холодными сте-
нами 8°С и температурой воздуха 20°С теплопотери составят
αк(24°С--20°С)+αл(24°С--8°С)=152 Вт/м2, где αк=10 Вт/м2.град и αл=
=7 Вт/м2.град коэффициенты кондуктивной и лучистой теплопередач. Эти
выводы качественно абсолютно привычны в бытовых условиях. В полном
соответствии с этими представлениями СП23 101 2000 нормирует точку
росы в жилых помещениях (не ниже 10,7°С). Аналогично, разница темпера-
тур стен и воздуха численно связана с термическим сопротивлением стен,
также нормируемым в СП23 101 2000.
Совершенно иная ситуация возникает при обогреве помещения тёп-
лыми ограждающими конструкциями. Стены помещения имеют более
высокие температуры, чем воздух, и выпадение росы на стенах просто не-
мыслимо. Ощущение комфорта у одетого человека при температуре стен,
например, 22°С обеспечивается уже не при 20°С, а при 18°С и ниже. Так-
же как и при обычном российском отоплении, комфортная температура
воздуха снижается при наличии физической нагрузки: при лёгкой рабо-
214
Дачные бани и печи

те 16°С, при умеренной работе 14°С, при тяжёлой работе 10--12°С. В то
же время экспериментально установлено, что температуру стен в жилых
помещениях нельзя повышать до сколь угодно высоких уровней: голова
человека при отсутствии воздушных потоков должна терять излучением
11,6 Вт/м2 (А.Н. Сканави, Отопление, М.: АСВ, 2002 г.).
Если температура ограждающих конструкций выше температуры воз-
духа в помещении, то этот способ отопления жилых и производственных
помещений называется лучистым. Средняя температура стен называется
радиационной температурой. Это означает терминологически, что лучи-
стое отопление имеет место при условии, если радиационная температу-
ра стен превышает температуру воздуха в помещении.
В банных условиях отопление называется лучистым, если радиацион-
ная температура превысит 40°С, поскольку в энергетическом балансе че-
ловека появится дополнительный положительный источник тепла.
За счёт этого радиационного тепла могут быть снижены температура воз-
духа в бане (иногда даже до уровня ниже 40°С) и абсолютная влажность
воздуха. Это оказывается особо полезным при наличии мощной общеоб-
менной вентиляции в бане. Всё это в совокупности позволяет предпола-
гать, что именно лучистое отопление лучше всего подходит для квартир-
ных бань будущего. При этом комфортное лучистое отопление может
быть достигнуто разными коструктивными приёмами. Дело в том, что ин-
фракрасные источники подразделяются в зависимости от температуры
излучателя на низкотемпературные (ниже 70°С), среднетемпературные
(с «умеренной» температурой от 70 до 250°С), высокотемпературные (до
900°С), осветительные (до 2500°С) и высокоинтенсивные (свыше
2500°С). Ясно, что чем выше температура источника, тем меньше должна
быть его площадь для получения той же мощности излучения (как инте-
гральной по спектру, так и спектрально фиксированной). Но чем меньше
площадь теплового источника, тем больше неоднородность поля темпера-
тур в помещении. Поэтому при высокой температуре источника его надо
дробить на большое число источников меньшей мощности, и равномерно
распределять их на всей поверхности ограждающих конструкций. Более
того, каждый локальный источник желательно «размазывать» с помощью
рассеивающих отражателей. Единичные локальные мощные лучистые
высокотемпературные источники были характерны для самых первых
бань примитивного типа -- чёрных (лаконикумов и курных мытных изб).
Для хаммамов характерны пространственно распределённые низкотемпе-
ратурные лучистые источники в виде тёплых стен и полов. Распределён-
ные по всей площади высокотемпературные источники могут быть созда-
ны только на электрической основе.
5. Климатический (отопительный) модуль
215

5.4. Аккумуляция тепла
Принцип аккумуляции тепла является определяющим для правильно-
го понимания конструкций и древних бань, и ультрасовременных. Когда
мы говорили в разделе 5.2 о тепловой инерции строения и отопительного
узла в целом, то фактически имели в виду аккумуляцию тепла в бане.
Напомним, что тёплые (то есть с малыми тепловыми потерями в разо-
гретом состоянии) бани могут энергетически мыслиться в следующих про-
тивоположных по теплоёмкости предельных вариантах (рис. 66). Во пер-
вых, это особо высокотеплоёмкие бани (с высокотеплоёмкими стенами
и печами), например, так называемые белые бревенчатые (рубленые) бани
с цельнокирпичной печью (рис. 66а). В таких банях либо вынужденно ис-
пользуют пар для эпизодического или периодического вывода тепла из
массива печи (из каменки) для подогрева помещения, либо очень долго то-
пят печь (днями и неделями), а потому используют (поддерживают при
высокой температуре) постоянно. К этому классу относятся усадебные ба-
ни, термы, хаммамы, городские непрерывно работающие коммунальные
бани. Характерной чертой всех этих бань является долгое остывание, в ча-
стности, устойчивость температурного (именно температурного, но не
влажностного) режима при залповых проветриваниях.
Во вторых, это особо низкотеплоёмкие бани (с низкотеплоёмкими
стенами и печами), например, утеплённые изнутри эффективным утеп-
лителем и обогреваемые цельнометаллическими печами (рис. 66б). Та-
кие бани в народе сейчас называются условно «саунами» в отличие от
«русских» бань с кирпичными печами (рис. 66а), хотя такие сауны вовсе
не обязаны быть по фински сухими, в них можно даже очень удобно
мыться. Характерной чертой саун является очень быстрое остывание при
проветриваниях, поэтому печь в них горит преимущественно постоянно
во время всей банной процедуры.
В третьих, это промежуточный вариант бани с высокотеплоёмкими
стенами с низкотеплоёмким (начинающим быстро выделять тепло, при-
чём с высокой теплоотдачей, сопоставимой с мощностью) тепловым ис-
216
Дачные бани и печи
Рис. 66. Предельные энергетические схемы
бань: а -- высокотеплоёмкая (кирпичная) печь
с высокотеплоёмкими рублеными стенами, б --
низкотеплоёмкая (стальная) печь с низкотепло-
ёмкими каркасно утеплёнными стенами, в -- вы-
сокотеплоёмкий теплоаккумулятор и низкотеп-
лоёмкие стены, г -- низкотеплоёмкий дымный
очаг (или металлическая печь) и и высокотеп-
лоёмкие стены (чёрная баня).
а)
б)
в)
г)

точником, например, открытым костром (рис. 66г). Это, пожалуй, самые
«настоящие» бани (русские чёрные мытейные избы, финские дымные са-
уны), достаточно быстро прогреваемые, причём до весьма высоких тем-
ператур (у потолка до 100--200°С). Никакого пара для прогрева не требу-
ется, жаркое помещение может лишь увлажняться паром или
использоваться как «пещера с костром». Чтобы этот тепляк стал баней,
нужна тёплая вода, неминуемо создающая высокую влажность, неприем-
лемую для жилых помещений. Для получения горячей воды использова-
ли валуны, укладываемые внутрь костра или вокруг костра и формирую-
щие место для костра (очаг). Горячие валуны погружались в воду,
нагревая её, либо вода лилась на камни, испарялась, затем пары воды
конденсировались на теле человека, увлажняя кожу и веник. Так что
в схеме на рис. 66а пар просто необходим, а в схеме на рис. 66г не обяза-
телен (если уже есть горячая вода, нагретая в закрытых котлах). Дейст-
вительно, в бревенчатой бане с помощью цельнокирпичной печи поднять
температуру выше 40--50°С удаётся лишь после нескольких дней протоп-
ки, и прогреть обычно прохладное помещение такой бани (парилки) без
пара просто немыслимо. А входя в чёрную баню вы встречаете столь
мощное тепло с потолка и порой настолько чрезмерное излучение от ку-
чи камней очага, что думать о каком либо паре не приходится. Пар в та-
кой бане, бывает, просто «сворачивает» уши. Именно высокая теплоём-
кость потолка, стен и очага позволяет проветривать (а затем
«опаривать») баню после прогорания дров. Никакой чёрной бани в низ-
котеплоёмком помещении создать невозможно: как ни топи костром ба-
ню, низкотеплоёмкие очаг, потолки и стены тотчас остынут при провет-
ривании от дыма.
В качестве малотеплоёмкого теплового источника на рисунке 66г
можно использовать не только костёр, но цельнометаллическую дровя-
ную или электрическую печь. В этом случае бревенчатая баня будет мак-
симально имитировать чёрную баню в бездымном варианте, особенно
при наличии теплоёмкой открытой каменки (являющейся частью бани,
а не теплового источника). Таким образом, мы видим, что сауна (баня
с металлической печью) в бревенчатом варианте безусловно сильно от-
личается от саун в каркасно утеплённом исполнении, в первую очередь
потому, что может использоваться с потушенной печью, а значит и с ма-
лыми аэродинамическими потоками. В литературе и быту схемы на ри-
сунках 66а, б и г часто не могут различить и чётко разделить по энергети-
ческой сути, что приводит к известной путанице понятий и ошибочности
заключений и технических решений. Так одни, не сообразуясь с типом
бани, советуют делать каменку из расчёта 60 кг на 1 м3 бани, а другие --
лишь 2 кг на 1 м3 бани, а третьи считают, что камни не нужны вовсе. Од-
5. Климатический (отопительный) модуль
217

ни ошибочно считают, что чёрные бани прогреваются паром, другие
столь же ошибочно считают, что в белых банях главное -- хорошее пере-
мешивание пара с воздухом, хотя в действительности в белых банях пар
должен греть потолок и стены за счёт конденсации, а не смешиваться
с воздухом. А вот в бревенчатых саунах действительно важно хорошо пе-
ремешивать увлажняющий пар с воздухом. Ну, наконец, по глубинной
сути в корне неверным является бытующее у русских мнение, что рус-
ские паровые бани и финские сухие сауны отличаются лишь температу-
рой и влажностью воздуха: в действительности же, они отличаются
фактически всем (и сущностью процедуры, и конструкцией, и назначе-
нием, и энергетикой, и скоростью прогрева, и температурной устойчиво-
стью и т. д.).
В четвёртых, имеется возможность создать высокотеплоёмкий тепло-
вой источник в низкотеплоёмком помещении (рис. 66в). В дачном быту
такой вариант используется довольно часто в рядовых (бедняцких) ис-
полнениях: дешёвая кирпичная печь каменка в дешёвом каркасно утеп-
лённом строении. Перспективность таких конструкций вовсе не очевид-
на. Более того, это направление считается устаревшим и никогда не
обсуждается ни в быту, ни в литературе. Тем не менее именно с этим на-
правлением связано всё будущее гигиенических бань, в то время как пре-
дыдущие варианты (рис. 66а, б, г) останутся в основе досуговых бань.
Суть решения (рис. 66в) состоит в том, что высокотеплоёмкий тепло-
вой источник аккумулирует внутри себя столь большое количество теп-
ла, что если его вывести в помещение, то низкотеплоёмкие холодные сте-
ны быстро нагреются до необходимой температуры. Ситуация в чём то
сходна с технологией прогрева помещения острым паром, образующим-
ся при поддаче на каменку кирпичной печи (рис. 66а). Но с одним заме-
чанием: если в случае прогрева высокотеплоёмких стен необходима
очень большая мощность, которая может быть обеспечена только паром,
то в случае низкотеплоёмких стен эта мощность может быть снижена до
столь низкого уровня, что вполне достаточно воздушное выведение теп-
ла за счёт продува воздухом внутренностей печи. В результате помеще-
ние бани не увлажняется и потому может быть размещено в жилой зоне.
Например, трубчатый электрический нагреватель (ТЭН), пусть с очень
низкой мощностью, но долго, нагревает большую каменку, заложенную
в очень хорошо утеплённый корпус в виде ящика с крышкой. При необ-
ходимости быстрой протопки бани, дачник просто напросто открывает
крышку ящика или продувает каменку пылесосом. За счёт нагрева возду-
ха от камней нагреваются и стены бани. Ясно, что даже самые обычные
в быту электрические мощности порядка 1 кВт могут накопить за неде-
218
Дачные бани и печи

лю в камнях 150 Квт.час тепла, что теоретически вполне достаточно для
протопки даже бревенчатой бани.
Эффективность указанной схемы повышается с увеличением тепло-
ёмкости теплового источника и уменьшением теплоёмкости стен. При-
ведём для справки теплоёмкости ряда теплоаккумулирующих материа-
лов (для песка в насыпном состоянии).
Материал Удельная теплоёмкость
Удельная теплоёмкость
массовая
объёмная
кДж/кг.град Квт.час/тонна.град кДж/дм3.град кВт.час/м3.град
Базальт
0,88
0,24
2,4
0,67
Магнезит 1,05
0,29
4,1
1,13
Корунд
0,88
0,24
3,3
0,91
Песок
0,88
0,24
1,2
0,33
Бетон
0,84
0,23
2,0
0,55
Кирпич
0,88
0,24
1,6
0,44
Древесина
(сосна) 2,3
0,64
1,1
0,31
Сталь, чугун 0,48
0,13
3,7
1,02
Вода
4,2
1,16
4,2
1,16
Наиболее просто использовать для теплоаккумуляции металл и ка-
мень, которые можно нагреть до очень высоких температур порядка
1000°С, и запасать тем самым много тепла, тем более, что соответствую-
щие теплоизоляционные материалы имеются (перлит, шамот, базальтовая
и каолиновая вата и т. п.). Но камень или металл в виде единого сплошно-
го блока (монолита) использовать сложно: необходимы способы ввода
и вывода тепла из монолитного камня или металла -- испарительно кон-
денсационные (как при поддачах) или вентиляционные (продувом возду-
ха). Поэтому каменные и металлические материалы чаще используются
в виде кусков: камней неправильной формы или блоков (кирпичей) для
более плотной упаковки.В банях такие теплоаккумуляторы известны
в форме каменок -- каменных засыпок. Появились и первые бытовые на-
польные теплонакопители (внешне похожие на электрические масляные
обогреватели), потребляющие энергию только ночью (когда стоимость
электроэнергии минимальна), а днём только отдающие накопленное теп-
ло в жилые помещения. Начат выпуск теплонакопителей для саун в виде
дровяной печки термоса с 60 кг камней, а также в виде электрической
печи аккумулятора со 100 кг камней, постоянно работающей в режиме
ожидания с малой электрической мощностью. Появились первые разра-
ботки банных печей с вращающимся теплоёмким контейнером или моно-
литным камнем (С.И. Несов, Патент РФ 49191, 2004 г.).
5. Климатический (отопительный) модуль
219

Вода как теплоаккумулирующий агент имеет очень существенные
достоинства перед твёрдыми материалами. Она жидкая и может легко
подаваться в различного рода теплообменники (радиаторы). Нагрев
и длительное сохранение воды в горячем состоянии уже давно хорошо
освоено, в том числе и в быту. Широко известные бойлеры -- накопи-
тельные водонагреватели по существу являются как раз такими тепло-
аккумуляторами. Все современные ванны и души основаны на предва-
рительной аккумуляции тепла в заранее подогреваемой воде, и нет
доводов, что баня в современном исполнении должна базироваться не-
пременно на ином теплоаккумулирующем агенте. Тысячи городских
теплоцентралей днём и ночью непрерывно греют воду «про запас», что-
бы любой горожанин в любую секунду мог воспользоваться этой горя-
чей водой для нагрева и мытья. Недостатком воды является невозмож-
ность её нагрева выше 100°С (из за опасности высоких давлений пара
в быту), что снижает её теплоаккумулирующие и нагревающие способ-
ности. Тем не менее, этот недостаток во многом компенсируется уни-
кально высоким значением удельной теплоёмкости и возможностями
работать с очень большими объёмами воды.
В отличие от камней и металлов вода является жидким теплоаккуму-
лирующим агентом, а потому не требует использования воздуха или па-
ра как теплопередающих агентов (теплоносителей) для нагрева стен.
Например, если у дачника есть теплоизолированный бойлер с горячей
водой (подогреваемой, может быть, очень долго электрокипятильником
малой мощности), то для нагрева стен достаточно перелить эту горячую
воду в полости (обечайки) внутри малотеплоёмкой (и теплоизолиро-
ванной с внешней стороны) стены бани. Ещё удобней просто облить
этой горячей водой внутреннюю поверхность малотеплоёмкой стены.
В качестве высокотеплоёмкого нагревателя воздуха могут выступать
и сами стены, постоянно поддерживаемые в нагретом состоянии источ-
ником тепла малой мощности. Например, горячая стена может быть от-
делена от помещения теплозащитной облицовкой, и в случае необходи-
мости нагрев помещения осуществляется распахиванием дверок
в облицовке (открытием «обогревающих» стенных шкафов). Этот, в об-
щем то, тривиальный случай полностью аналогичен нагреву воздуха
после залпового проветривания бани (рис. 67). До прогрева стен темпе-
ратура воздуха в бане была равна температуре наружного воздуха Т1
(рис. 67а). Во время протопки источником большой мощности темпера-
тура воздуха повышается до Т2 (рис. 67б). После выключения источни-
ка нагрева температура воздуха в бане тотчас снижается до температуры
внутренних поверхностей стен Т3. В результате залпового проветрива-
ния температура в бане снижается с Т3 до Т1 (рис. 67в). После залпово-
220
Дачные бани и печи

го проветривания воздух в бане
нагревается до Т4 за счёт горячих стен.
Стены при этом охлаждаются (с Т3 до Т4
на внутренней поверхности), причём при
большой теплоёмкости стен снижение
температуры ΔТ=Т3--Т4 оказывается не-
значительным. Таким образом, рисунок
67в отвечает случаю нагрева малотепло-
ёмкой бани (то есть воздуха) высокотеп-
лоёмким тепловым источником (массив-
ными горячими стенами).
Процесс нагрева воздуха от горячих стен на рисунке 67в определяется
не только теплоёмкостью стен, но и их теплопроводностью. Действитель-
но, если теплопроводность стен очень мала (по крайней мере, меньше теп-
лопередачи через воздушный пристеночный пограничный слой), то поток
тепла изнутри стен к внутренней поверхности стен будет очень малым,
и нагрев воздуха от стен будет очень медленным. Точно так же будет мед-
ленным нагрев глубинных зон стен горячим воздухом на рисунке 67б.
Иными словами, эффективность стен как теплоаккумулирующих нагре-
вателей определяется произведением удельной теплоёмкости (объёмной)
и коэффициента теплопроводности стен, то есть теплоусвоением стен.
При обсуждении рисунка 66 применялись понятия малой и большой
теплоёмкости стен и теплового источника. При этом не просто сравнива-
лись численные величины теплоёмкостей стен и источников. Полагают,
что высокотеплоёмкость источника означает высокую длительность про-
грева корпуса теплового прибора, то есть предполагают малость мощнос-
ти теплового источника по сравнению с его теплоёмкостью. При этом счи-
тают, что специальные теплоаккумулирующие узлы (например, каменки
или баки с водой) на этапе прогрева не входят в состав теплового источ-
ника, а являются частью бани, повышая её теплоёмкость. Но потом эти
теплоаккумуляторы могут стать самостоятельными тепловыми источни-
кам, причём, в нашем понимании, малотеплоёмкими, поскольку способны
тотчас выдавать тепло в воздух.
5. Климатический (отопительный) модуль
221
Рис. 67. Модельные распределения темпера-
туры в бане: Т1 -- до протопки, Т2 -- после про-
топки с горящей печью, Т3 -- после протопки
с погашенной печью, Т1 на рис. в -- в протоплен-
ной бане сразу после залпового проветривания,
Т4 -- установившаяся температура после прове-
тривания и после нагрева воздуха от стен.
а)
б)
Т1
стены
помещение
Т1
Т2
Т3
Т3 Т4
Т1
Т1
в)

При постройке обычных бань дачник самостоятельно выбирает энер-
гетический тип бани (по рис. 66), как правило, интуитивно. Так, предста-
вительские бани создаются предпочтительно по схемам 66а и 66г, рядовые
дачные по схеме 66б, гигиенические бани будущего, способные конкури-
ровать с ваннами и душами, могут мыслиться, как мы уже отмечали, толь-
ко по схеме 66в, причём желательно с применением воды как энергоёмко-
го теплоаккумулирующего агента.
5.5. Каменки
Работать с горячей водой в древности не умели. Поэтому традицион-
ными теплоаккумулирующими устройствами древнейших бань являлись
всевозможные каменки -- кучи (насыпи, засыпки, навалы, обваловки)
камней: крупных окатаных валунов, окатаных среднего размера булыж-
ников, крупных ломаных глыб, более мелких кусков, в том числе нату-
рального гравия и искусственно долблёного щебня, вплоть до крошки
и песка.
В популярной литературе обычно различают каменки закрытые (рас-
полагаемые внутри печи) и открытые (располагаемые вне печи). Поня-
тие закрытых каменок относится преимущественно к цельнокирпичным
печам и означает, что камни расположены в атмосфере дымовых газов
печи (в топке, в дымовой трубе или её расширении) так, чтобы пламя и
дымовые газы нагревали слой камней (рис. 68б). Такие каменки могут
быть использованы лишь после протопки печи и поэтому называются
иногда в банном деле более научно -- каменками периодического (эпизо-
дического) действия. Понятие открытых каменок относится к печам бо-
лее современным, имеющими металлические теплопередающие поверх-
ности -- жаровые плиты или разного рода контейнеры для нагрева
камней (рис. 68в, г). Такие каменки не соприкасаются с дымовыми газа-
ми, могут использоваться для получения пара в любой желаемый мо-
мент и называются поэтому каменками непрерывного действия. Такая
классификация удобна для анализа бань, но не энегетики печи, поскольку
непонятно, как категорировать каменки чёрных бань и многочисленные
222
Дачные бани и печи
Рис. 68. Виды каменок: а --
камни нагреваются в открытом
очаге, б -- камни в потоке дымо-
вых газов, в -- камни на раскалён-
ной металлической плите, г --
камни в раскалённом металличе-
ском углублении (сосуде, ящике).
а) б)
в)
г)

конструкции открытых каме-
нок в закрытом исполнении.
В дальнейшем мы будем раз-
делять типы каменок по технологическому принципу нагрева -- каменки
фильтрующие (продуваемые) и нефильтрующие (непродуваемые дымо-
выми газами).
В открытых (дымных) очагах камни нагревались преимущественно
лучистым теплом от углей костра (рис. 68а справа). В стремлении повы-
сить эффективность нагрева камней (которые использовались не только
для аккумуляции тепла, но и для нагрева воды, и для получения пара) об-
валовку старались делать повыше (в первую очередь у стен для одновре-
менной защиты их от огня), выбирая более плоские камни и пытаясь да-
же перекрыть свод (рис. 68а слева). Теплоотдача «от дыма» стала доми-
нирующей в фильтрующих насыпных каменках чёрных и белых бань
(рис. 68б). Такие фильтрующие каменки стали родоначальником широ-
чайшего класса промышленных технологических аппаратов насыпным
зернистым слоем, подробно изучавшихся в самых разных областях тех-
ники и для сжигания топлива, и для сушки, и для проведения химичес-
ких реакций (М.Э. Аэров, О.М. Тодес, Гидравлические и тепловые осно-
вы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем,
Ленинград: Химия, 1968 г.).
Фильтрующие каменки («камни в огне») сейчас преимущественно
используются лишь в элитных общественных и любительских дачных
банях, имеют сложные особые конструкции (М.А.Соколов). Чугунные
решётки при высоких температурах могут коробиться, поэтому камни
лучше укладывать на дырчатый свод из огнеупорного кирпича.Разогре-
5. Климатический (отопительный) модуль
223
Рис. 69. Температурные за-
висимости свойств разных газов
(удельной объёмной теплоём-
кости ср, теплопроводности λ,
кинематической вязкости ν,
плотности ρ): 1 -- воздух, 2 -- ды-
мовые газы стандартного соста-
ва (76% N2+13% CO2+
11% H2O), 3 -- водяной пар, 4 --
углекислый газ (А.Л. Бергауз и
др. Справочник конструктора
печей прокатного производства,
М.: Металлургия, 1970 г.).
Данные по теплоемкости
требуют уточнения.
1
1,2
1,2
1,2
1,2
1
2
32
3
2,2 Ср, кДж/м3.град
λ, Вт/м.град
ν, см2/сек
ρ, кг/м3
0,12
0,10
0,08
0,06
0,02
0,04
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
2,0
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2 400
400
400
400
800
800
800
800
Т, °С
Т, °С
Т, °С
Т, °С
1,2
0,8
0,4
0
1,6
3
3
3
4
4
4
4
4

тые дымовые газы имеют
высокую
вязкость
(рис. 69). С целью
снижения сопротивления,
нижние слои фильтрующей каменки, контактирующие с высоковязкими
газами, выкладываются из более крупных камней, чтобы каналы между
камнями были наиболее широкими. Как мы уже отмечали, газодинами-
ческое сопротивление одного широкого отверстия (канала) намного
меньше, чем сопротивление множества мелких отверстий (каналов) даже
в том случае, если общее проходное сечение остаётся неизменным. Ни-
жние камни и подвергаются наибольшей тепловой нагрузке, поэтому их
большой размер предупреждает их быстрый перегрев (благодаря высо-
кой тепловой инерции таких камней и повышенному коэффициенту лу-
чистой теплопроводности каменки из таких камней). Напомним к тому
ж
е
,
что нагревающиеся камни, уложеные в распор, при термическом расши-
рении способны разрушить корпус каменки.
С целью сохранения чистоты камней в современных банных печах ка-
менку греют через разделительную металлическую нагревательную, ото-
пительную, жаровую плиту (рис. 68в). В этом случае дымовым газам не
приходится проходить через камни, и вопрос о необходимости снижения
газодинамического сопротивления каменки не возникает. Если над сво-
бодной от камней металлической плитой образуется мощный конвектив-
ный воздушный поток -- вертикальная струя (рис. 52), то насыпка кам-
ней гасит перемещения воздуха, особенно при высоких температурах,
когда вязкость воздуха велика (рис. 69). Для более эффективного нагре-
ва камней их зачастую заключают в ёмкость из стали, которая со всех сто-
рон омывается дымовыми газами (рис. 68г). Такая конструкция каменки
уже может оснащаться теплозащитной крышкой.
Самым горячим элементом каменки является её дно (дно металли-
ческого контейнера для камней). В связи с этим, напомним, что тепло-
224
Дачные бани и печи
Рис. 70. Температурные
зависимости коэффициента
теплопроводности и удельной
теплоёмкости стали: 1 -- угле-
родистой стали Ст 3, 2 -- жа-
ростойкой хромистой стали
(11--13% хрома), 3 -- нержа-
веющей стали 1Х18Н10Т
(15--22% хрома, 8--15% ни-
келя).
1
0,9
40
30
20
10
400
800
Т, °С
0,8
0,7
0,6
3
3
1
2
2
Коэффициент теплопроводности, Вт/м.град
Удельная теплоёмкость, кДж/кг.град

проводность металлов очень высока: в 10
раз выше теплопроводности камней
ив1000 раз выше теплопроводности воз-
духа. С увеличением температуры тепло-
проводность металлов снижается, но не-
значительно, а теплоёмкость возрастает
до уровня теплоёмкости камней (рис. 70). Это значит, что массивное дно
контейнера каменки может обладать существенной долей теплоаккуму-
лирующей способности всей каменки в целом. Более того, каменка, на-
бранная из стальных пластин или выполненная в виде единого стально-
го сердечника, погружённого в пламя, является самой
легкопрогреваемой и самой теплоёмкой из всех возможных каменок того
же объёма.
Металлическое дно контейнера каменки (плита, поддон) нагревается
под камнями до более высоких температур, чем свободное (без камней),
так что корпус контейнера каменки должен изготавливаться из
жаростойких металлов, причём с достаточной толщиной для предотвра-
щения прогибов под тяжестью каменки при высоких температурах
(И.Ф.Курин, Патент РФ  30420). В связи с этим отметим, что все сталь-
ные изделия теряют прочностные свойства при высоких температурах
(размягчаются, «плывут»), что наряду с термическим расширением ис-
пользуется в металлообработке, в частности, в кузнечных производствах.
Факт уменьшения прочности (сопротивления) наиболее ярко проявляет-
ся в случае термически упрочненных (закаленных) сталей (в частности,
арматурной), претерпевающих при 200--550°С отпуск, а при 850°С отжиг
(рис. 71). Поскольку сварка легированных жаростойких (в первую оче-
редь, хромистых) сталей возможна лишь в заводских условиях, в быту са-
мостоятельно изготавливаются печи из горячекатаной стали Ст. 3, надёж-
но работающей лишь до 400°С. При этом, если свободные от нагрузки
стенки печи из стали Ст. 3 вполне надёжны при разогреве докрасна даже
при толщинах 2 мм, то дно крупной каменки во избежание прогибов сле-
дует делать толщиной не менее 5 мм (лучше 10 мм или усиливать рёбра-
ми жёсткости).
5. Климатический (отопительный) модуль
225
Рис. 71. Снижение предела текучести ста-
лей в зависимости от температуры их нагрева
в напряжённом состоянии: 1 -- сталь горячека-
танная Ст. 3 по ГОСТ 5521 76, 2 -- сталь горяче-
катанная Ст.5, 3 -- сталь горячекатанная Ст. 5,
упрочненная вытяжкой, 4 -- обыкновенная за-
калённая арматурная проволока класса В I.
1
2
3
4
4
500
R, МПа
500 600 Т, °С
400
400
300
200
300
100

Прогибы стали за счёт её размягчения наносят намного больший вред,
чем коррозия (прогары), но ещё опасней коробления за счёт термическо-
го расширения стали. Этот вопрос важен и для контейнеров каменок,
и для стенок топливника. Каждый, кто имел дело с газовой или электри-
ческой сваркой, знает, что металл при нагреве «ведёт». Так, направляя
пламя газовой горелки в центр стального листа, можно видеть, как ме-
талл, расширяясь, выгибается «горкой». Если металл охладить строго
в той же последовательности, в которой он был нагрет, то он «сядет» без
деформации. Но если при охлаждении последовательность не соблюдена
(а это случается практически всегда, например, при проходе сварочной
газовой горелкой шва или при прогорании рядом с металлом полена от
одного конца до другого), то металлический лист коробится, становится
волнистым. Особо неприятны последствия с образованием резких изло-
мов (как при смятии бумаги), поскольку из за хрупкости металла могут
образоваться сквозные трещины, которые со временем в процессе экс-
плуатации только расширяются, в том числе и за счёт прогорания метал-
ла. Чем тоньше лист металла, тем более неоднородно он может быть на-
грет, а затем охлаждён. При толщине листа металла, например 1 мм,
топливник или близко расположенный к углям контейнер для камней
наверняка рано или поздно искорёжится и треснет, даже если металл бу-
дет выбран жаростойкий, например, хромистая с (11--13)%Сr или хромо-
никелевая с (15--22)% Сr и (8--15)% Ni (в частности, известная нержаве-
ющая сталь 1Х18Н10Т). При толщине металла 2 мм коробление металла
будет наблюдаться наверняка, но трещин можно избежать, а при толщи-
не металла 3 мм и более состояние металлических стенок топливника
печи может оставаться удовлетворительным, особенно если стенки будут
сварены с рёбрами жёсткости.
Куча (слой) камней является неоднородным теплопередающим мате-
риалом, состоящим из разных фаз -- твёрдой и газовой. Поэтому понятие
коэффициента теплопроводности, строго говоря, можно ввести лишь при
условии малости размера камней по сравнению с характерным размером
всей каменки в целом и по сравнению с характерными расстояниями су-
щественных изменений температуры в каменке. Тем не менее, понятие
теплопроводности складывается из суммы единичных актов теплопере-
дачи, и может помочь при анализе любой каменки.
В отличие от другого материала -- минеральной ваты, каменка как на-
полнитель содержит много твёрдой фазы: средняя пористость каменок
(соотношение объёма пустот к общему объёму) составляет 50%, в то время
как пористость минеральных ват достигает 98%. Поэтому, если в мине-
ральной вате твёрдая фаза (нити камня или стекла) создаёт лишь «мости-
ки холода», пропускающие примерно столько же тепла, сколько и воздух,
226
Дачные бани и печи

то в каменке твёрдая фаза (куски камней) являются основной средой теп-
лопередачи, пропускающей в сто раз больше тепла, чем воздух. Действи-
тельно, многочисленные экспериментальные измерения теплопередачи
через зернистые слои в химических аппаратах показали, что вакуумирова-
ние (удаление воздуха) практически не влияет на величину теплового по-
тока через зернистый слой. Это означает, что тепловой поток осуществля-
ется в основном кондуктивно через точки контакта зёрен (см. прямые
сплошные стрелки на рис. 72а). Ситуация аналогична теплопередаче
в сплошную кладку (монолит) через столбики, удерживающие своды
(рис. 72б). Бытовым доказательством передачи тепла преимущественно
через точки контакта является неоднородность подгорания пищи в ка-
стрюлях с тонким дном: локальный тепловой поток через точку касания
дна кастрюли с плитой вызывает вскипание воды именно в этой точке с по-
5. Климатический (отопительный) модуль
227
Рис. 72. Частные варианты
теплообменивающихся объектов:
а -- куча камней (каменка) на на-
гретой металлической плите,
прямые сплошные стрелки --
кондуктивные потоки тепла
через точки контакта, пунктир-
ные -- потоки лучистого тепла,
б -- каменная (кирпичная)
сплошная кладка со сводами (по-
лостями), в -- кастрюля с водой
на раскалённой металлической
плите, слева -- тонкое дно, спра-
ва -- толстое дно, г -- кастрюля
с водой в водяной бане (слева)
или в сухой песчаной бане (спра-
ва), д -- каменка, заложенная
между жаровой трубой и утеп-
лённым корпусом, е -- каменка,
нагреваемая лучистым теплом от
костра. 1 -- камни, 2 -- мелкие
камни, 3 -- отражающая поверх-
ность, 4 -- теплоизоляция, 5 -- мо-
нолитная кладка, 6 -- кастрюля
с водой, 7 -- толстое дно кастрю-
ли (или алюминиевое дно), 8 --
сосуд (контейнер) для водяной
или песчаной бани, 9 -- водяная
баня (вода как теплопередающий
агент), 10 -- песчаная баня (песок сухой как теплопередающий агент), 11 -- раскалён-
ная металлическая плита (конфорка электроплиты), Q -- тепловой поток от пламени
или ТЭНа для разогрева плиты, 12 -- дымовые газы, 13 -- жаровая труба.
а)
б)
1
2
4
5
6
7
6
4
8
9
3
11
11
11
12
13 11
10
10
Q
Q
Q
Q
Q
Q
в)
г)
д)
е)

следующим обезвоживанием пищи и подгоранием (рис. 72в). Чтобы
уменьшить локальность теплового потока, дно кастрюли следует делать
высокотеплопроводным, дабы предотвратить повышение температуры дна
кастрюли в какой нибудь одной локальной точке и «размазать» тепловой
поток равномерно по всему дну. Это достигается использованием высоко-
теплопроводного алюминия для изготовления кастрюль (например, для
кипячения молока), толстых донышек стальных и стеклянных кастрюль,
водяной или песчаной бани (рис. 72г). Напомним, что в химической техно-
логии банями называют устройства для однородного нагрева.
С повышением температуры плиты выше 100°С начинают играть роль
лучистые потоки тепла. Так, при 700°С конфорка электроплиты со стан-
дартным диаметром 0,19 м излучает 1,4 кВт тепла при удельной мощно-
сти излучения 50 кВт/м2. Но стоит поставить на такую раскалённую до-
красна конфорку кастрюлю с холодной водой, тотчас температура
конфорки резко снизится, что видно визуально по исчезновению красно-
го свечения конфорки под кастрюлей. Поскольку дно кастрюли не может
повысить лучистые потери конфорки, понижение температуры конфор-
ки можно объяснить лишь резким увеличением кондуктивных теплопо-
терь за счёт контакта раскалённой конфорки с холодным дном кастрюли.
Действительно, несмотря на крайне низкую теплопроводность непо-
движного воздуха 0,024 Вт/м.град, перепад температур 700°С в зазоре
0,1 мм обеспечивает кондуктивный поток тепла через воздух 168 кВт/м2,
что намного превышает лучистый поток тепла 50 кВт/м2. Аналогичная
картина возникает в случае холодных камней на раскалённой плите, при-
чём чем плотней прижимаются к плите холодные камни, тем сильней, ес-
тественно, они отбирают тепло у плиты (рис. 72а). Вместе с тем, отобрать
у плиты тепло с мощностью 50--100 кВт/м2 камень может только за счёт
накопления этого тепла внутри себя (то есть за счёт подъёма своей тем-
пературы), поскольку пропустить через себя такой тепловой поток ка-
мень способен лишь при перепадах температур внутри себя несколько
сот градусов при размере камней 3--5 см. Другими словами, не только вся
каменка постепенно прогревается слой за слоем, но и сами камни при
больших тепловых потоках 50--100 кВт/м2 прогреваются внутри себя
слой за слоем. Пока камни нагреваются, они способны поглотить мощ-
ный тепловой поток от плиты за счёт собственного теплонакопления,
но когда камни нагреются, они уже будут играть роль теплоизолятора.
При этом, металлическая плита под каменкой рано или поздно может на-
греться до более высоких температур, чем в том случае, если камней на
ней совсем не было бы, поскольку насыпка камней может проводить
меньше тепла, чем восходящая конвективная струя над каменкой. Таким
образом, если на раскалённую плиту, нагреваемую снизу пламенем до
228
Дачные бани и печи

температуры Т0, набросать камни,
то плита сначала охладится, а затем,
по мере прогрева камней, нагреется до температур, может быть, даже зна-
чительно более высоких, чем исходная температура плиты Т0. Собствен-
но, в этом заключается вся суть назначения каменки -- накопить поболь-
ше тепла и удерживать его до момента поддачи, когда вновь возникает
нестационарный режим, но уже не нагрева, а охлаждения каменки за счёт
испарения воды (см. ниже).
Таким образом, динамика нагрева (или охлаждения) раскалённой
плиты под каменкой будет определяться в каждый конкретный момент
соотношением теплопритока снизу (от пламени) и теплооттока вверх че-
рез каменку в помещение. Методики подобных нестационарных расчётов
сложны и доступны лишь для упрощённых моделей. В банной практике
численные оценки никогда не используются, тем более в дачных банях,
хотя бы потому, что каменки всё больше превращаются ныне из техноло-
гических узлов в чисто украшательный элемент бань и самих печей. В ря-
довых условиях дачник пользуется интуитивными понятиями,
например, соображениями, что чем более плотно прижаты между собой
камни, тем быстрее прогревается весь объём каменки в контейнере (на
плите), в отличие от фильтрующей каменки, где камни должны быть уло-
жены как можно более рыхло для свободного прохода дымовых газов.
Дачник чаще всего непосредственно обращается к каменке лишь при
поддачах, когда каменка уже полностью разогрета. Поэтому дачника
больше интересуют не особенности её прогрева во времени, а сведения
о её возможном конечном температурном состоянии в условиях её пол-
ного прогрева. Такая стационарная задача намного проще для оценок
и более наглядна для понимания, чем нестационарная: достаточно знать
единственный параметр -- коэффициент теплопроводности каменки.
При низких температурах до 100--200°С, когда роль лучистого тепло-
переноса не является определяющей или существенной, кондуктивная
теплопроводность зернистого слоя определяется пористостью (порозно-
стью) слоя ε (отношением объёма пустот в слое к общему объёму слоя).
5. Климатический (отопительный) модуль
229
Рис. 73. Коэффициент кондуктивной теп-
лопроводности зернистого (песчаного, куско-
вого каменного или металлического) слоя λ
в зависимости от коэффициентов теплопровод-
ности материала твёрдых зёрен (кусков) λт
и газа λг при различных пористостях слоя ε,
равных отношению объёма пустот (объёма га-
зовой фазы) к общему объёму слоя (сумме объ-
ёмов твёрдой и газовой фаз).
ε=0
10
10
100
100
ε =0,2
λ/λг
λт/λг
ε =0,4
ε =0,6

При обычной пористости слоя ε =0,5
(объём пустот составляет 50%) теплопро-
водность слоя камней составляет примерно 10% от теплопроводности
камней (2--4) Вт/м.град (рис. 73), то есть равна примерно теплопровод-
ности древесины (0,2--0,4) Вт/м.град (рис. 74). Если в качестве камней
использовать металлические куски (болванки, чушки, шары и т. п.), име-
ющие теплопроводность в 10 раз большую, чем камни, то теплопровод-
ность слоя кусков металла составит примерно (0,3--0,5) Вт/м.град
(рис. 74), что соответствует теплопроводности пустотного кирпича. Яс-
но, что такие каменки являются фактически теплоизоляторами, внешни-
ми утепляющими облицовками печи, повышающими температуру метал-
лической стенки печи, к которой они прикасаются.
Пористость каменок на уровне ε=0,5 является наиболее типичной.
Но при специальной форме элементов (зёрен) каменки пористость может
быть уменьшена теоретически до нуля, и теплопроводность каменки в та-
ком случае была бы равна теплопроводности материала элементов (зё-
рен) каменки. Например, если камни для каменки изготовить из металла
в виде одинаковых кубиков, то аккуратной послойной укладкой или тща-
тельной утряской можно получить плотную упаковку, именно теплопро-
водность на уровне монолитного металла. Такая технология используется
в ряде технологических аппаратов, в частности при заполнении ядерных
реакторов графитовыми блоками (кирпичами). Можно использовать так-
же плотную упаковку сферических элементов, применяемую, в частности,
в ТВЭЛах (тепловыделяющих элементах) ядерных реакторов или рецеп-
турах ракетных топлив. Напомним, что шарики одинакового размера ут-
ряской упаковываются с пористостью (пустотностью) на уровне 0,24. Ес-
ли в пустоты между шариками поместить шарики меньшего размера,
то пористость ещё больше уменьшится. Подобрав таким способом необхо-
димый фракционный состав шариков, можно теоретически добиться
230
Дачные бани и печи
Рис. 74. Температурные зависимости коэф-
фициента теплопроводности зернистого слоя
с пористостью ε=0,5: 1 -- кондуктивная тепло-
проводность каменки из кусков базальта, 2 --
кондуктивная теплопроводность каменки из ку-
сков углеродистой стали, 3--6 -- лучистые тепло-
проводности каменки из кусков материала лю-
бой породы (со степенью черноты, равной
единице) с размером кусков (зёрен) 0,5 см (кри-
вая 3), 1 см (кривая 4), 2 см (кривая 5), 5 см
(кривая 6). Истинная теплопроводность слоя
складывается из кондуктивной и лучистой со-
ставляющих.
200 400 600 Т, °С
2
3
4
5
6
0,8
Коэффициент теплопроводности, Вт/м.град
0,6
0,4
0,2
1

очень низкой пористости засыпки, высокой её теплоёмкости и теплопро-
водности. Впрочем, останавливаемся мы здесь на этом в чисто постано-
вочном плане, чтобы показать, что технология каменок для бань может со-
вершенствоваться (при необходимости) бесконечно.
При высоких температурах плиты (выше 100--200°С) всё большую
роль начинает играть лучистый теплоперенос. Обычно каменки состоят
из камней со степенью черноты, близкой к единице в ИК области (хотя
мыслимы каменки и из блестящих полированных металлических «кам-
ней»). В таком случае тепловой поток лучистой энергии внутри каменки
от слоя с температурой Т1 к слою с близкой температурой Т2 равен
qлуч=σТ14--σТ24=σT13(Т1--T2)=σТ13aΔT/Δx=λлучΔТ/Δx, где а -- характер-
ная длина пробега излучения, принимаемая условно равной среднему ли-
нейному размеру пустот между камнями в каменке, λлуч=σТ3a -- коэффи-
циент лучистой теплопроводности. Чем более плотно упакованы камни,
тем меньше коэффициент лучистой теплопроводности, тем меньше лучи-
стые потоки (но тем больше теплопроводность -- кондуктивные потоки
тепла внутри каменки), так что в рыхлых слоях лучистый поток максима-
лен. При ломаной форме камней и пористости каменки на уровне ε=0,5
размер пустот примерно равен размеру камней. Сопоставление лучистой
и конвективной составляющих (рис. 74) показывает, что при пористости
каменки ε=0,5 коэффициенты кондуктивной и лучистой теплопроводно-
сти при температуре 600°С сравниваются при размере камней 0,5 см, а при
более крупных камнях доля лучистого теплопереноса становится преоб-
ладающей. Так, при размере камней 5 см лучистая теплопроводность при
600°С сравнивается с теплопроводностью материала камней (то есть
с теплопроводностью каменки максимально плотной упаковки).
Оптимальные свойства нефильтрующих каменок достигаются при вы-
сокой теплопроводности внутренних глубинных слоёв (что обеспечивает
равномерность температурного поля внутри каменки) и при низкой теп-
лопроводности внешних слоёв (что обеспечивает теплоизоляцию камен-
ки). Поэтому внутренние слои нефильтрующих каменок должны иметь
максимальную упаковку и изготавливаться из металлических чушек (или
с применением металлических чушек). Если высокая степень упаковки
достигнута быть не может, например, из за ломаной формы камней,
то внутренние слои каменки должны состоять из крупных камней, чтобы
выровнять температурное поле за счёт высокой лучистой теплопроводно-
сти. Внешние слои каменки следует выкладывать как можно более рыхло,
причём из камней как можно более мелкого размера, чтобы уменьшить
и кондуктивные, и лучевые теплопотери открытой каменки. Дальнейшее
снижение теплопотерь возможно с применением отражающих (рис. 72а)
и утеплённых (рис. 72б) крышек (а также контейнеров термосов). Наи-
5. Климатический (отопительный) модуль
231

лучшие теоретические ре-
зультаты по теплоизоляции
можно было бы получить за-
сыпкой сверху всей каменки
песком (лучше лёгким, типа перлита или вспученного вермикулита),
но удержание этой песочной засыпки при поддачах требует использова-
ния сложных фильтрующих пар систем. Всё это относится и к каменкам,
нагреваемым от вертикальной стенки (рис. 72д, е). При этом нагрев кам-
ней, лежащих на плите 11, в отличие от нагрева воды и воздуха, начинает-
ся не сверху (где накапливается горячая вода или тёплый воздух), а сни-
зу, поскольку конвективные движения воздуха в каменке затруднены.
Системы подачи воды в каменки могут мыслиться совершенно по раз-
ному. Наиболее распространён ручной метод полива камней из ковша
(рис. 75а), в том числе «забросом» воды в дверку закрытой каменки (75б).
В крупные каменки городских бань вода могла подаваться из водопрово-
да через душевой рассекатель (рис. 75в). Подача воды через погружённую
трубку внутрь или даже на дно каменки сопровождается газодинамичес-
кими ударами (выбросами воды через трубку), поэтому должно прово-
диться под давлением в водопадающей магистрали или ручным мембран-
ным (поршневым) насосом (рис. 75г), в том числе и через распылитель
(форсунку). При поддаче фактически протекают два последовательных
процесса: сначала при вскипании воды образуется водяной пар с темпера-
турой 100°С, а затем этот пар нагревается (перегревается) при атмосфер-
ном давлении до повышенных температур (100--700)°С при фильтрации
232
Дачные бани и печи
Рис. 75. Приёмы подачи во-
ды в каменку: а -- полив из ков-
ша, б -- заброс воды взмахом ков-
ша, в -- полив из душевого
рассекателя, г -- подача струёй
внутрь (или на дно) каменки, д --
кипячение воды в металличе-
ском стакане, погружённом
в каменку, с получением пара
(вариант, распространённый
в электрокаменках для саун), е --
подогрев водяного пара в камен-
ке. 1 -- потоки пара (спиральные
стрелки), 2 -- дымовые газы, 3 --
дозированный ввод воды под
давлением, 4 -- ввод пара, 5 -- вы-
вод подогретого и осушённого
пара, 6 -- жаровая труба.
а)
б)
1
1
4
5
6
Q
2
2
3
1
1
в)
г)
д)
е)

через слой раскалённых камней. Поэтому могут мыслиться два отдельных
аппарата: водяной кипятильник (парогенератор), погружённый в каменку
(рис. 75д), и подогреватель пара (рис. 75е). Подогреватель пара может за-
питываться от отдельной магистрали сжатого пара от специального паро-
вого котла и выполнять при этом роль осушителя пара в смысле удаления
из него конденсата (брызг кипятка и тумана).
Передача тепла из камня в компактную воду или в газообразный водя-
ной пар в любом случае происходит за счёт охлаждения камня. Но ско-
рость нагрева воды, равная скорости охлаждения камня, может быть раз-
ной. Вода в стакане (рис. 75д) кипит значительно менее интенсивно, чем
при поливе камней (75а). Все знают о «хлопке» пара при поддачах на хо-
рошо раскалённые камни, и конечно же, получить такие хлопки при по-
гружении сосуда с водой в каменку невозможно. Причина этого факта
становится ясной, если представить, что сосуд с водой (рис. 75д) пред-
ставляет собой по существу один из камней каменки. В таком случае ско-
рость испарения воды в сосуде будет определяться скоростью передачи
тепла от камня к камню (от горячего к холодному), или от горячего кам-
ня к холодной поверхности плиты, или от горячей поверхности плиты
(конфорки) к холодному камню. При температуре 700°С эта теплопереда-
ча имеет мощность порядка (50--100) кВт/м2 (см. выше). При поливе же
камня водой скорость испарения воды будет определяться скоростью пе-
редачи тепла внутри камня, которая может составлять гигантские величи-
ны (сотни мВт/м2), особенно в первые мгновения.
Охлаждение в воде отдельного камня определяется известным диффе-
ренциальным уравнением в частных производных нестационарной тепло-
проводности dT/dt=ad2T/dx2, где а=λ/ρсp -- коэффициент температуро-
проводности тела. Решения этого пораболического уравнения
в простейших случаях (пластина, цилиндр, шар) приводятся во всех учеб-
никах по теплообмену. Напомним, что темп охлаждения тела является экс-
поненциальным Т=Т0ехр(--аt/R2), причём скорость охлаждения быстро
увеличивается с ростом коэффициента теплопроводности тела λ и умень-
шением размера тела R. То есть чем меньше по размеру камни, тем быстрее
они охлаждаются, а значит, и быстрее отдают тепло на испарение воды.
Мелкие камни, а также камни с большой теплопроводностью, взрывным
образом испаряют попавшую на них воду, но и быстро охлаждаются. Круп-
ные камни, а также камни с малой теплопроводностью, медленно («мяг-
ко») испаряют воду, но зато долго. В русских паровых банях предпочитают
взрывное испарение (с хлопком -- ударной волной), а в современных фин-
ских саунах зачастую предпочитают мягкий пар с камнями с малой тепло-
проводностью (талькохлоритами).
5. Климатический (отопительный) модуль
233

Взрывные испарения воды можно получить и на крупных камнях,
но тогда надо использовать малые поддачи (плещут воду по чуть чуть).
Дело в том, что для получения больших скоростей испарения вовсе не
обязательно быстро охлаждать камни целиком. Можно охлаждать лишь
внешние слои, создавая в них большие градиенты температуры. Прост-
ранственное распределение температуры внутри камня определяется
в первую очередь критерием Био Bi=αR/λ, где α -- коэффициент тепло-
передачи от камня во внешнюю среду (в том числе и других камней), R --
размер камня, λ -- коэффициент теплопроводности материала камня. Ко-
эффициент теплопередачи определяется из соотношения Q=α(Tк--T0),
где Q -- тепловой поток из камня, Tк иT0 -- температуры поверхности
камня и окружающей (внешней) среды. В случае воздуха
α=10 Вт/м2.град (см. раздел 5.3), и критерий Био для охлаждающихся
в воздухе камней всегда много меньше единицы. В случае воды
α=1000--10000 Вт/м2.град, и критерий Био для охлаждающихся в воде
камней всегда много больше единицы. При охлаждении раскалённых
камней в воде фактически имеем закалку изделия в жидкости, когда теп-
ловые потоки достигают миллионов Вт/м2 вплоть до наступления кризи-
са пузырькового кипения. В этих условиях температура поверхности
камней мгновенно снижается с сотен градусов Цельсия до температуры
воды и затем остаётся постоянной и равной температуре кипения воды.
Критерий Био представляет собой отношение коэффициентов внешней
и внутренней теплопередач. При больших Bi перепады (градиенты) темпе-
ратуры внутри камня большие, при малых Bi перепады температуры в кам-
не маленькие (рис. 76). При больших Bi происходит быстрое охлаждение
поверхностных слоёв камня и их термическое сжатие, вследствие чего мо-
234
Дачные бани и печи
Рис. 76. Временно1й ход изме-
нения поля температур в камне
(в форме шара) при различных
скоростях охлаждения: а -- при
очень малых значениях крите-
рия Био, б -- при критерии Био
порядка единицы, в -- при очень
больших значениях критерия
Био, г -- сопоставление внутрен-
него и внешнего распределения
температур в шаре, падение тем-
пературы вне шара определяет
коэффициент внешней теплопе-
редачи α, t0 -- начальный момент
времени, t1, t2 иt3 --последова-
тельные моменты времени, R --
радиус шара.
а)
б)
в)
t0
t0
t0
t0
r
0
R
R
r
T
T
T
T
t1
t1
t1
t1
t2
t2
t3
t3
t2
t3
г)

жет наступить хрупкое разрушение внешних слоёв с растрескиванием и да-
же с разлётом осколков. В то же время из рисунка 76в видно, что наиболь-
шие градиенты температуры наблюдаются лишь в первые мгновения ох-
лаждения. Поэтому для образования хлопков (по крайней мере на крупных
камнях) поддачи должны быть по возможности малыми (при количествах
воды не более 0,1% от массы каменки). После быстрого выравнивания поля
температуры в камне поддача может быть вновь повторена.
Массив каменки обычно содержит именно крупные камни, обладаю-
щие, как мы установили, меньшей скоростью охлаждения в воде, чем мел-
кие камни (песок). Поэтому для обеспечения высокой скорости
парообразования крупные камни располагают внизу (в основании) камен-
ки, чтобы они прогревались до более высоких температур и запасали боль-
ше тепла. Кроме того, ломаная форма камней создаёт условия повышенной
теплоотдачи с острых граней, а также, из за повышенной площади поверх-
ности теплообмена. Ломаная форма камней (и особенно металлических
чешуек) приводит с одной стороны к уменьшению общего теплосодержа-
ния каменки из за повышенной пористости (порозности, пустотности)
слоя, а с другой стороны к повышению мощности теплоотдачи.
Пониженная скорость парообразования на крупных камнях может
быть пояснена простейшими житейскими представлениями. Ясно, что
1 кг раскалённого песка, высыпанного в таз с холодной водой, остынет
мгновенно и тут же отдаст своё тепло в воду. А если в таз с холодной во-
дой опустить раскалённый булыжник с той же массой 1 кг и с той же тем-
пературой, то он будет остывать долго. В этом можно убедиться, ощупы-
вая булыжник рукой под водой. А это значит, что одно и то же
количество тепла поглощается водой за разное время, то есть с разной
мощностью (интенсивностью). Аналогично, крупный кусок мяса прогре-
ется (прожарится) на сковороде медленнее, чем мелкие кусочки, Всё это
обусловлено тем, что с ростом размера тела R объём тела (то есть масса)
растёт как R3, а поверхность тела (то есть площадь теплопередачи) лишь
как R2 (значительно медленнее).
Моделировать поведение воды на поверхности камней можно столь
же житейски, наблюдая, что происходит с водой на обезжиренной сково-
родке. Если сковородка холодная, то капля воды стремится смочить по-
верхность сковородки, растечься. Если сковородка горячая, то капля ки-
пит (шипит) неподвижной каплей. Если сковородка раскалённая,
то наступает кризис кипения, капля с хлопком касается сковородки, а за-
тем с шипением разбрасывая брызги, начинает «бегать» по сковородке
отталкиваясь от неё паром (паровой подушкой). Точно так же вода, лью-
щаяся на раскалённую каменку, разбрызгиваясь в капли и струи, стре-
мится «проскочить» вниз и зачастую, особенно в электрокаменках с ТЭ-
5. Климатический (отопительный) модуль
235

Нами, «проваливается» через всю каменку на пол или дно контейнера.
Если же каменка состоит из раскалённых мелких камней (песка), то кап-
ля с хлопком «забрав» тепло из комка песка, тотчас охлаждает весь комок
и смачивает его, после чего этот мокрый комок как единая частица (агре-
гат) медленно подсыхает, забирая тепло из соседних песчинок. Так что
ивраскалённом состоянии песок выполняет роль впитывающего агента.
В быту часто встречается расхожее мнение, что пар из каменки состо-
ит (складывается) из «свежего жгучего» пара от хорошо раскалённых
камней и из «душного холодного» пара от камней недостаточно горячих,
причём от последнего надо избавляться. Конечно же, пар из двух паров
состоять не может. В каменке при вскипании воды в любом случае снача-
ла образуется пар с температурой 100°С, а затем этот пар в процессе филь-
трации через горячие камни может нагреваться до температур выше
100°С, перемешивается, усредняется и с единой температурой поступает
в парилку. Так что этот пар может быть либо «мягким», либо «крутым», но
«душным» он может стать лишь в объёме бани при «неудачном» смеше-
нии с воздухом, когда, не успев достигнуть потолка, конденсируется по
пути в туман.
В качестве камней в каменках используются натуральные камни, син-
тетические спечёные материалы и металлические тела. В рядовых банях
используют булыжник (окатанные камни округлой формы среднего раз-
мера), чаще всего отбираемые из песчано гравийных слоёв, в том числе
речных. Сразу отбраковывают светлые камни осадочных пород (мрамор,
известняки, фосфаты и др.), особенно пористые -- они рассыпаются
(с выделением воды, углекислого газа и др.) при температурах
400--700°С. Нежелательны твёрдые хрупкие с явными сколами тёмные
(кремни) и крупнокристаллические (граниты) камни, хрупко разрушаю-
щиеся при резком охлаждении (в том числе с разлётом осколков). Отоб-
ранные камни нагревают в костре и в раскалённом состоянии проверяют
на термостойкость обливанием водой из ведра. Выдержавшие резкое ох-
лаждение камни проверяют затем уже в составе каменки.
В последнее время рядовому покупателю стали доступны колотые
камни вулканических пород (базальты, диабазы, габбродиабазы и др.) из
отечественных каменоломен по цене (0,2--0,5) дол. США за 1 кг, а также
схожие по составу и свойствам вулканиты из Финляндии по цене поряд-
ка 1 дол. США за 1 кг. Для представительских бань предлагаются термо-
стойкие с температурой плавления 1060--1100°С, выдерживающие
быстрые охлаждения, очень твёрдые (родственные нефриту) жадеиты
(пироксены) серо зелёного цвета по цене (5--8) дол. США за 1 кг для
«взрывного» испарения воды и мягкие, жирные на ощупь, малотеплопро-
водные талькохлориты (по фински «туликиви» или «везукиви» -- гор-
236
Дачные бани и печи

шечные камни) для «мягкого» испарения воды. К сожалению, как часто
бывает, рекламные предложения не всегда соответствуют свойствам про-
даваемых природных камней, сильно разнящихся от партии к партии,
например, по твёрдости при резании:
Материал Плотность, Удельная теплоёмкость, Коэффициент Источник
кг/м3
кДж/кг.град
теплопроводно
сти, Вт/м.град
Гранит, гнейс
и базальт
2800
0,88
3,49
СП23 101 2000
Жадеит
NaAl
[Si2O6]
3200--3500
0,88
2,3--3,6
ЗАО «Хакас
интерсервис»
Талькохлорит 2980
0,98
6(!)
ООО «Тули
(тальк 40-50%,
киви»
хлорит 5-8%, 2800--3000 0,85--1,2
4--1
ООО
магнезит
(50--400°С) (20--1000°С) «Энерго
40-50%)
ресурс»
2900
1,1
0,58
ООО «ТУ-
ЛИКАНО»
Кварц
плавленный
(SiO2)
2200
0,73
1,01
Сертификат
Талькохлориты имеют слоистую структуру (как графит и тальк), что
и обуславливает их «жирность». Теплопроводность талькохлорита вдоль
слоёв намного превышает теплопроводность поперёк слоёв, входящих в
состав талькохлорита светло серый тальк Mg3 [Si4O10][OH]2 также явля-
ется очень мягким (твёрдость равна единице), жирным на ощупь матери-
алом. Плотный природный тальк называется жировиком или стеатитом,
используется для изготовления точёных каменных изделий. Хлориты --
слюдоподобные минералы серобурозелёного цвета. При 500°С магнезит
MgСО3 превращается в периклаз MgО, а при 800°С тальк теряет связан-
ную воду: талькохлорит превращается из мягкого зеленоватого в твёр-
дый бурый камень (иногда расслаивающийся) с температурой плавления
около 1600°С.
5. Климатический (отопительный) модуль
237

Значительно более качественными как по физико химическим свой-
ствам, так и по стабильности качества являются синтетические камни.
В основном это высокоглинозёмистые Al2O3 и кремнезёмные SiO2 спе-
чённые материалы (керамические огнеупоры), издавна имевшие в нашей
стране промышленную базу, но специально для бань не производившие-
ся. Среди дачников это наиболее ходовой материал для каменок в виде
обломков кварцевых или корундовых изделий и особенно в виде высоко-
вольтных фарфоровых электроизоляторов или их обломков. Основной
недостаток спечённых материалов -- сравнительно низкая плотность
(из за пористости) и, как следствие, сравнительно низкая удельная объ-
ёмная теплоёмкость и теплопроводность, что более подходит для «мягко-
го» парообразования.
Для мощного взрывного образования пара наиболее пригодны метал-
лические тела -- чушки, лом, обрезки проката (лучше прутка), мелкие де-
тали, шары и ролики подшипников и т. п. В литературе часто утвержда-
ется, что металлические каменки имеют малую теплоёмкость, имея
в виду, видимо, массовую удельную теплоёмкость, в то время как для ка-
менок важна объёмная удельная теплоёмкость, как раз наибольшая у ме-
таллов. Основной недостаток раскалённых металлов (да и камней
тоже) -- образование брызг горячей воды при поддачах, так что надо заго-
раживаться экраном или засыпать металл мелкими камнями. Второй не-
достаток металлов -- низкая коррозионная стойкость (окисление, ржав-
ление). Поэтому наиболее распространено применение чугуна в виде
чушек, лома колосниковых решёток, деталей крепежа железнодорожных
рельсов и т. п. Ещё во времена Петра I в банях применяли чугунные ядра
и разный чугунный бой (лом) (бани чугунки). Чугун достаточно стоек,
выдерживает несколько сот поддач, после чего чугун постепенно растре-
скивается, расширяется с образованием трещиноватых каверн за счёт вы-
сокотемпературного взаимодействия углерода, в том числе связанного (в
виде фазы карбида железа), с водяным паром.
5.6. Древесина как топливо
Дрова всё ещё остаются основным видом топлива для дачных бань,
авлюбительских банях являются непременным элементом антуража.
Дрова достаточно экологичны: в отличие от каменного угля и нефти дре-
весина при сжигании не образует сернистых соединений, но по сравнению
с газом, дрова дают много дымовых выбросов, особенно при растопке.
Требования к качеству дров для отопления стандартизованы по ГОСТ
3243 88. Однако для бань требования более жёсткие. По крайней мере
238
Дачные бани и печи

в чёрных банях выбор дров всегда имел определяющее значение. Дрова
должны были быть малосмолистыми -- из древесины лиственных пород --
ольхи, берёзы, осины, дуба, липы (чтобы поменьше дымили), тщательно
высушенными (чтобы не дымили, не давали больших языков пламени и ос-
тавляли большое количество углей), достаточно крупными (чтобы равно-
мерно прогревали, оставляли большое количество углей), и во всяком слу-
чае не хворост (сушёные ветки), не дровяные отходы по ГОСТ 23827 79 и
не тонкомер (горбыль) ГОСТ 18288 87. Лучше всего подходит для чёрных
бань предварительно заготовленный крупнокусковой древесный уголь
(или породы древесины для пиролиза и углежжения по ГОСТ 24260 80).
В белых банях с закрытой каменкой требования к дровам несколько
менее жёсткие. Так, влажные мелкоколотые дрова даже лучше прогрева-
ют фильтрующую каменку в дымовой трубе ввиду большого выхода ле-
тучих при газификации углей. После полного обугливания дров жела-
тельно бросить в печь мокрое осиновое полено или несушёные
картофельные очистки, чтобы образовавшийся пар смог хотя бы частич-
но газифицировать сажу с камней. Чем горячей камни, тем более опасной
является сажа при поддачах (температура начала газификации угля во-
дой начинается при 600--700°С). Некоторые дачники предпочитают на-
оборот, не газифицировать, а выжигать сажу с камней, для чего под конец
5. Климатический (отопительный) модуль
239
Рис. 77. Принципиальная схе-
ма клеточного строения древеси-
ны: а -- вертикальный срез слоя
годичного прироста древесины
сосны с трахеидами (количество
трахеид в годичном слое на ри-
сунке сокращено), б -- вертикаль-
ный срез слоя годичного прироста
древесины берёзы с мелкими тра-
хеидами и крупными трахеями
(сосудами), в -- горизонтальный
срез растительной клетки (трахе-
иды), г -- поперечный срез стенки
клетки. 1 -- годичный слой, прира-
стающий вправо, 2 -- ранняя (ве-
сенняя) трахеида, 3 -- поздняя
(осенняя прошлого года) трахеи-
да, 4 -- сосуд с лестничной перфо-
рацией, 5 -- сосуд с простой пер-
форацией, 6 -- окаймлённая пора, 7 -- паренхима (сердцевидные лучи, смоляные ходы
и т. п.), 8 -- оболочка стенки клетки, 9 -- срединная пластинка, общая для двух клеток,
10 -- цитоплазма, 11 -- вакуоли, 12 -- ядро, 13 -- сквозные отверстия, поры, перфорации,
14 -- первичная оболочка, 15, 16 и 17 -- трёхслойная вторичная оболочка с наиболее
мощным средним слоем, состоящая из фибрил.
а)
б)
2
2
2
3
3
8
10
13
13
14
15
16
17
11
12
9
9
А
А--А
8
4
3
1
6
6
7
7
5
1
в)
г)

топки бросают сухую осину или высушенные картофельные очистки.
В нефильтрующихся каменках требования к дровам минимальные.
5.6.1. Структура древесины
Древесина представляет собой очень неоднородное по своему составу
и пространственной структуре образование. Располагаясь между корой
и сердцевиной, древесина прирастает, утолщая ствол, из так называемого
камбия -- особой образовательной ткани, очень тонкой, не видимой гла-
зом, располагаемой между древесиной и лубом (корой). В камбии путём
деления клеток рождаются новые живые сильно удлинённые вдоль ство-
ла клетки (прозенхимные, то есть волокноподобные) длиной в среднем
3,5 мм и толщиной 0,05 мм у сосны и длиной 1,2 мм и толщиной 0,02 мм
у берёзы. Эти клетки содержат (как и все клетки растений) внутри себя
жидкую цитоплазму с ядрами, вакуолями, митохондриями, хлоропласта-
ми и т. д. (рис. 77). По мере нарастания новых внешних слоёв клеток,
клетки во внутренних слоях постепенно умирают из за образования в их
стенках за счёт химического действия ферментов громадного количества
пор (перфораций) и тем самым превращаются в так называемые трахеи-
ды -- элементы вертикальных сквозных каналов, способных проводить
через себя питательные водные растворы по стволу из корней в крону де-
рева. В процессе эволюции у многих деревьев (в частности, у берёзы)
возник новый тип проводящих элементов -- трахеи (сосуды), образован-
ные из множества члеников длиной (0,2--0,5) мм, подобных трахеидам,
но перфорированных на концах для улучшения водопроведения. Соеди-
няясь между собой, тысячи члеников образуют сквозную вытянутую
вверх трубку с диаметром обычно много больше диаметра трахеид. Хвой-
ные породы состоят только из трахеид, лиственные же породы деревьев
состоят из очень многочисленных мелких трахеид и малочисленных , но
крупных сосудов (трахей). Помимо прозенхимных (удлиненных и обыч-
но мёртвых) клеток древесина содержит значительное (до 5% в хвойных
и до 10% в лиственных породах) количество паренхимных (живых неуд-
линенных, обычных) клеток, обладающих свойствами синтеза, накопле-
ния и потребления (белков, смол, терпенов, эфирных масел) и образую-
щих сердцевинные лучи, смоляные ходы и т. п.
Максимальная активность камбия наблюдается весной во время соко-
движения. Клетки при этом образуются крупные (иными словами, ран-
ние трахеиды имеют большое поперечное сечение). После образования
листьев деятельность камбия затухает, а к осени прекращается. Поэтому
осенние (поздние) трахеиды мелкие, имеют на срез более тёмный вид
и поэтому часто отчётливо видимы глазом как концентрические окруж-
240
Дачные бани и печи

ности -- годичные кольца (слои прироста). По количеству годичных ко-
лец определяют возраст дерева. В тропических регионах, где зима и лето
не отличаются по температуре, годичные кольца на деревьях отсутству-
ют. Наличие годичных колец, их извилистость, отличие на южной и се-
верной сторонах ствола являются ценнейшим декоративным свойством
древесины. На топливные же свойства годичная структура не влияет, ва-
жен лишь диаметр трахеид и сосудов. Если трахеиды мелкие -- древеси-
на плотная, тяжёлая, легко колется (берёза, дуб, лиственница, бук, ясень,
граб). Если трахеиды крупные -- древесина рыхлая, лёгкая, вязкая при
распиле и расколе (сосна, ель, осина, пихта, липа).
Высушенная древесина состоит преимущественно из стенок прозен-
химных клеток трахеид и сосудов (составляющих по массе 93% у сосны
и 65% у берёзы) и некоторой доли паренхимы в виде смол и пахучих ве-
ществ. Именно стенки клеток трахеид (как конструкционный скелет)
представляют собой дрова как топливо. Напомним, что стенки прозен-
химных клеток состоят из срединной пластинки и примыкающих к ней
с обеих сторон первичных оболочек, состоящих из микрофибрилл (ми-
целл) -- пучков из 30--40 полимерных молекул целлюлозы, каждая из ко-
торых состоит по длине из тысяч звеньев (колец) мономера. Микро-
фибрилла представляет собой набухающее в воде лентоподобное
образование длиной несколько микрометров (тысячных долей милли-
метра) и длиной несколько нанометров (миллионных долей миллимет-
ра). Вторичная оболочка состоит из трёх слоёв, образованных фибрилла-
ми -- пучками микрофибрилл. Фибриллы имеют поперечные размеры
около 400 нанометров. Зазоры между фибриллами и между микрофиб-
риллами очень маленькие (менее 1 нм), что и обуславливает гигроско-
пичность древесины (Лесная энциклопедия, М.: СЭ, 1985 г.).
По мере взросления клетки её стенки пропитываются лигнином, и на-
ступает её одревеснение -- повышение плотности, твёрдости, снижение пла-
стичности. Лигнин -- природный полимер с плотностью 1250-- 1450 кг/м3,
аморфное вещество жёлто корчневого цвета, образующееся в результате
полимеризации различных ароматических спиртов, нерастворимое в воде
и органических растворителях, но переводимое в растворимое состояние
в растворах гидросульфита (технология получения целлюлозы сульфит-
ным методом). Лигнин осаждается между микрофибриллами целлюлозы
и схватывает их в каркас. Аналогичную роль играют гемицеллюлозные лег-
когидролизуемые полисахариды, также цементирующие клеточную стенку.
Так что, если живой ветке (или стволу) дерева придать принудительно ка-
кую либо фиксированную форму изгибом (например, круга или зигзага),
то по мере роста этой ветки в деформированном состоянии, она одеревене-
ет (то есть стенки клеток пропитаются лигнином и гемицеллюлозами) и со-
5. Климатический (отопительный) модуль
241

хранит эту заданную форму навсегда, что может быть положено в основу
технологии деревообработки (изготовление фигурных изделий).
В реальной древесине всегда содержится вода -- так называемая сво-
бодная внутри полостей клеток (трахеид, сосудов) и так называемая свя-
занная в стенках клеток (в набухших микрофибриллах). Количество свя-
занной воды составляет обычно 30% от массы абсолютно сухой
древесины. При удалении влаги из стенок клеток (при влажности древе-
сины менее 30%) стенки клеток начинают усыхать -- сжиматься и дефор-
мируются. В результате древесина даёт усушку (усадку) с уменьшением
линейных размеров в основном поперёк волокон (трахеид).
5.6.2. Физико химические свойства древесины
Элементный химический состав абсолютно сухой древесины всех по-
род практически одинаков: углерод 49--50%, кислород 42--44%, водород
6--7%, азот 0,1--0,7%, неорганическая часть 0,1--2% (зола, состоящая из
окислов калия, кальция, натрия, магния, кремния и т. п.). В абсолютно
сухой древесине содержится 39--58% целлюлозы, 17--34% лигнина,
15--38% гемицеллюлозы и до нескольких процентов восков, смол, танни-
нов, жиров, эфирных масел. Плотность древесного вещества (материала
абсолютно сухих клеточных стенок) не зависит от породы и равна
1530 кг/м3. В то же время плотность абсолютно сухой древесины из за
наличия внутриклеточных пустот колеблется для разных пород в широ-
ких пределах от 100 кг/м3 (бальса) до 1300 кг/м3 (гваякум). Теплота сго-
рания абсолютно сухой древесины всех пород одинакова и составляет
4500 ккал/кг=18800 кДж/кг=5,2 кВт.час/кг. Это значение соответствует
присутствию воды в продуктах сгорания в виде водяных паров. Именно
это значение используется во всех энергетических расчётах печей, по-
скольку водяные пары в топливнике и дымоходах никогда не конденси-
руются. Если же водяные пары в дымовых газах всё же сконденсировать,
то теплота сгорания повысится до 4700--4900 ккал/кг, то есть на 4--8%.
Этот процесс реализуется в ультрасовременных, так называемых «кон-
денсирующих» теплогенераторах (см. далее рис. 102в), полностью
охлаждающих дымовые газы с конденсацией водяных паров и полезно
использующих дополнительно снимаемое тепло. Тяга теплогенератора
при этом уже не может создаваться дымовой трубой и обеспечивается
электрическим вытяжным вентилятором. Коэффициент полезного дей-
ствия конденсирующих теплогенераторов может достигать 106--108%
(считая за 100% идеальный теплогенератор без конденсации пара и без
охлаждения дымовых газов).
242
Дачные бани и печи

Всё это относится к абсолютно
сухой древесине. В реальности
древесина всегда влажная, и даже
абсолютно высушенная древесина
увлажняется в реальном воздухе.
В промышленности влажность
древесины может определяться
по разному. В этой книге (см. рис.
55) относительная влажность дре-
весины w определена как процентное отношение массы воды в древеси-
не (влаги) к массе абсолютно сухой древесины. Такое определение при-
нято в деревообрабатывающей индустрии. Но можно ввести понятие
относительной влажности древесины W и как процентного отношения
массы воды в древесине (влаги) к массе реальной влажной древесины.
Это определение используется при категорировании древесины как топ-
лива в энергетике, причём древесину в методике измерения сушат при
температуре 103±2°С до постоянного веса (до абсолютно сухого состоя-
ния). Пересчёт влажностей ведут по таблице:
W,%0510152025304050607580100
w,% 0 5,3 11,1 17,725 33,342,966,7 100 150 300 400 ∝
При малых значениях W и w близки между собой. Как и ранее, в даль-
нейшем будем использовать понятие влажности w (понимая под этим от-
носительную влажность w).
Для характеристики степени влажности древесины применяют следу-
ющие условные термины:
-- мокрая древесина с влажностью более 100%, а при непосредствен-
ном контакте с водой до 260% (топляк),
5. Климатический (отопительный) модуль
243
Рис. 78. Динамика реальной сушки
берёзовых дров, распиленных, расколо-
тых (10×10 см), сложенных в поленицу
под навес в апреле.
468
24
10 12
20
40
60
80
первый год сушки
Порядковый номер месяца
Влажность дров, %
июнь
август
октябрь
декабрь
февраль
второй год сушки
Рис. 79. Динамика атмосферной сушки
хвойных пиломатериалов мягких пород тол-
щиной 25 мм в штабеле с навесом в районе
г. Санкт Петербурга в течение года. 1 -- кри-
вые снижения влажности досок, заложенные
в разные месяцы года, 2 -- равновесная влаж-
ность древесины в текущий период (средняя
за месяц). При увеличении толщины досок
в 2 раза время сушки возрастает примерно то-
жев2раза.
911
11
30%
Влажность древесины, %
15%
20
40
1
1
2
3579
Номер месяца

-- сырая древесина с влажностью более 30%, в том числе свежесруб-
ленная (влажная) с влажностью 50--100%,
-- воздушно сухая (атмосферно сухая, товарная) древесина с влажно-
стью 15--30%, в том числе высушенная на атмосферном воздухе под наве-
сом в течение года и не увлажнённая осадками 15--20%; значение влаж-
ности 22% считается пределом биостойкости,
-- комнатно сухая (строительно сухая) древесина с влажностью
8--15%, длительно находящаяся в отапливаемом помещении, в том числе
в виде изделий и мебели,
-- древесина мебельно сухая (камерной сушки) с влажностью менее
4--8%, специально сушёная в сушильных камерах при температуре
70--100°С, в том числе в банях,
-- абсолютно сухая древесина с влажностью менее 4%, практически
полностью лишённая влаги в результате длительной сушки в сухом воз-
духе при температуре выше 100°С.
Ввиду гигроскопичности даже абсолютно сухая древесина (особенно
в измельчённом состоянии) увлажняется в реальном воздухе до вполне
определённой влажности, называемой гигроскопически равновесной
(см. рис. 55). В зависимости от строения древесина высушивается нерав-
номерно: сначала относительно быстро испаряется свободная влага (ле-
том за 1--3 месяца) с получением воздушно сухой древесины, которая
и используется в качестве дров. Затем уже более медленно испаряется
связанная влага (рис. 78).
Более наглядно процесс сушки дров иллюстрируется примером суш-
ки сосновых досок толщиной 25 мм в штабеле (рис. 79). Видно, что летом
просушка древесины сосны уже фактически завершается через месяц по-
сле закладки, а зимой сушка идёт медленно.
Для оперативного измерения относительной влажности древесины
используется метод электропроводности древесины. Абсолютно сухая
древесина является диэлектриком. Но с увеличением влажности древе-
244
Дачные бани и печи
Рис. 80. Зависимость
электропроводности древе-
сины (в логарифмической
шкале) от влажности древе-
сины (а) и прибор для изме-
рения влажности древесины
(б): 1 -- деревянное изделие,
2 -- иглы, установленные на
фиксированном расстоянии
друг от друга, 3 -- измери-
тельный прибор (мегометр).
1
2
3
а)
 9
80
40
 7 5 3
Логарифм электропроводности
Влажность
древесины, %
б)

сины её электропроводность быстро растёт (рис. 80). По достижении
предела гигроскопичности (30% ной влажности) темп роста электропро-
водности замедляется, а при влажности выше 80--100% электропровод-
ность уже практически не изменяется. Электропроводность древесины
в радиальном и тангенциальном (относительно сердцевины ствола) на-
правлениях примерно одинакова, а вдоль волокон примерно в 2 раза
больше (так же теплопроводность и паропроницаемость). На этих явле-
ниях сконструированы промышленные влагометры для пиломатериалов,
например, электровлагомер ЭВ 2К с двумя диапазонами измерения
влажности 7--22% и 22--60%, а также переносный влагомер ИВ 1. Этот
же метод может быть использован для контроля увлажнения деревянных
потолков любительских бань при поддачах. Например, можно воткнуть
две иглы на глубину 3--5 мм (в промышленной методике на глубину
0,2 от толщины доски) так, чтобы электрический ток шёл вдоль волокон,
а расстояние между игл было минимальным 5--10 мм. Затем взять любой
покупной мегометр со шкалой с пределом более 1000 Ком (или бытовой
тестер мультиметр, любой из массы продающихся сейчас в розничной
торговле) и присоединить разъёмы прибора к иглам. В качестве игл удоб-
но использовать ввинчиваемые в потолок саморезы, шурупы, анкеры или
даже болты с гайками (заранее устанавливаемые в вагонке потолка). Та-
кой самодельный влагометр можно при желании откалибровать по об-
разцам древесины разной влажности. Для специалистов отметим, что
этот «прибор» является фактически также и гигрометром (при соответ-
ствующем пересчёте или калибровке). Этот «прибор» можно использо-
вать и для контроля влажности деревянных несущих конструкций
(например, балок пола) в труднодоступных местах строения бани, и для
контроля момента появления пота на коже человека, и для оценки содер-
жания солей в пресной воде, поте и т. п.
При попадании на сухие дрова воды (дождя), влажность дров возрас-
тает (рис. 81), но по другим количественным закономерностям, нежели
5. Климатический (отопительный) модуль
245
Рис. 81. Динамика увлажне-
ния сосновых досок сечением
30×110 мм с влагоизолированны-
ми торцами в горячей воде 96°С
(1), в среде насыщенного пара
над кипящей водой при атмо-
сферном давелии (2) и в холод-
ной воде (3). Под влажностью
древесины здесь понимается от-
ношение массы воды во всей доске в целом к массе доски в абсолютно сухом состо-
янии, то есть усреднённая величина локальных относительных влажностей всех
зон доски (внутренних и внешних).
1
1
2
3
300
Продолжительность увлажнения, мин
Влажность древесины, %
200
50
10
40
30
20
15
10
8
100

уменьшение влажности по сушке. Это объясняется тем, что сушка сопро-
вождается перемещением в капиллярах паров воды, а при увлажнении
вода перемещается по капиллярам в виде жидкости. Относительно мед-
ленное увлажнение древесины на рисунке 81 объясняется не столько
плохой смачиваемостью поверхности древесины водой (что также имеет
место), сколько низкой скоростью просачивания воды в капиллярах.
При этом в первые часы контакта сухой древесины с водой происходит
сильное увлажнение (до 50--100%) внешних зон древесины, хотя цент-
ральные (внутренние) зоны древесины ещё долго остаются сухими.
Неоднородное распределение относительной влажности древесины
в объёме доски или полена является обычным явлением. Так, даже све-
жесрубленная древесина хвойных пород имеет в центральной сердцевин-
ной части ствола влажность 35--40%, а в периферийных зонах 100--140%
(при средней влажности по стволу в целом 90%). Неоднородность влаж-
ности внутри древесины может возникнуть и при сушке влажной
(и увлажнении сухой) древесины. Действительно, дифференциальное
уравнение нестационарного перераспределения влаги имеет вид
dw/dt=Dd2w/dx2, абсолютно аналогичный дифференциальному уравне-
нию нестационарной теплопроводности (см. раздел 5.5). Точно так же
как и на рисунке 76, распределения функ-
ции (теперь уже относительной влажнос-
ти древесины w, а не температуры Т) из-
меняются по времени по разному
в зависимости от скорости сушки или ув-
лажнения (в зависимости от параметра,
аналогичного Био).
246
Дачные бани и печи
Рис. 82. Временной ход
распределения относительной
влажности древесины w в тол-
щине доски толщиной х0: а -- при
высушивании с очень малой ско-
ростью, б -- при высушивании
с большой скоростью (в среде го-
рячего сухого воздуха), в -- при
увлажнении водой или водяным
паром, t0 -- начальный момент
времени, t1, t2, t3, t4 -- последова-
тельные моменты времени.
t0
W(x)
W(x)
W(x)
--x0/2 0 +x0/2
а)
б)
в) t4
t0
t0
t1
t1
t1
t2
t2
t2
t3
t3
t3
Рис. 83. Зависимость усреднённого коэф-
фициента древесины бука поперёк волокон от
относительной влажности древесины при тем-
пературе 50°С.
20
1,5
диффузионная
капиллярная
осмотическая
м2/час
Коэффициент влагопроводности D.106,
1,0
0,5
Влажность древесины, %
406080100

При низкой скорости сушки (напри-
мер, при сушке в холодном воздухе)
влажность внутри древесины успевает
выравниваться, то есть выпуклость w(х)
в моменты времени t1, t2 иt3 крайне низкая (рис. 82а). При большой ско-
рости сушки кривая распределения влажности имеет вид косинусоиды,
в начальные моменты t1 «урезанной» (рис. 82б). В последующие момен-
ты косинусоида может иметь изломы, показывающие, что коэффициент
влагопроводности D при влажностях выше 30%, может быть ниже, чем
в условиях гигроскопичности (при влажности ниже 30%). Это указывает
на то, что распространение гигроскопической влаги происходит легче,
чем распространение воды в крупных порах (вопреки бытующему мне-
нию). Однако распространение остаточных количеств гигроскопической
влаги происходит неминуемо при низких градиентах влажности внутри
древесины, а значит медленно.
Экспериментальная зависимость коэффициента влагопроводности D
от влажности древесины действительно имеет немонотонный характер
(рис. 83). Влагопроводность вдоль волокон в 10--20 раз больше, чем по-
перёк волокон. При этом в радиальном направлении влагопроводность
в 1,1--1,7 раз больше, чем в тангенциальном (вдоль окружности годичных
колец). На рисунках 83 и 84 приведены усреднённые значения по радиу-
су и по окружности.
При высоких влажностях древесины (выше 100%) влагопроводность
очень высока, этот режим отвечает течению свободной воды в крупных
порах (см. первый механизм в разделе 4.2.5). В литературе этот режим
называется по разному (водопроводным, осмотическим, молярным
и т. п.), что обусловлено недостаточной изученностью процесса. Также
сложным для анализа является второй механизм (при влажностях древе-
сины 30--100%), называемый условно капиллярным, но имеющим, види-
мо, в своей основе явление растекания воды по поверхности пор.
При влажностях древесины ниже 30% (то есть в условиях гигроскопич-
ности) крупные поры свободны от воды и заполнены воздухом, вследст-
вие чего механизм переноса влаги является однозначно диффузионным.
На рисунке 84 представлена экспериментальная зависимость диффузи-
5. Климатический (отопительный) модуль
247
Рис. 84. Зависимость усреднённого коэф-
фициента диффузионной влагопроводности
древесины поперёк волокон от температуры
при относительной влажности древесины ниже
30% (в условиях гигроскопичности): 1 -- сосна,
2--ель,3--берёза,4--бук,5--лиственница,6--
дуб.
1
30
Температура древесины, °С
10
20
40
60
80
100
3
1,0
Коэффициент диффузионный
влагопроводности, Dд.106, см2/сек
0,3
2
3
456

онной влагопроводности Dд, ко-
торая должна быть расчётным
образом связана с коэффициен-
том паропроницаемости древе-
сины (см. таблицу 4). Чем выше
температура древесины, тем
больше коэффициент диффуз-
ной влагопроводности, тем быс-
трее удаляется влага из древеси-
ны.Действительно, массовый по-
ток пара через древесину опреде-
лялся
нами ранее
как
qп=μп(dpп/dх) (см. раздел 3), где
μп -- паропроницаемость древеси-
ны по таблице 4.С другой стороны
тот же массовый поток пара в других терминах равен
qп=Dдd(ρw)/dx=Dдρ×(dwгигр/dpп)(dpп/dx), поскольку массовое содержа-
ние влаги в единице объёма древесины равно ρw (где ρ иw-- плотность
и относительная влажность древесины соответственно), относительная
влажность древесины как правило равна гигроскопически равновесному
значению при равновесном давлении пара pп внутри древесины при тем-
пературе Тд. Отсюда следует, что диффузионная составляющая Dд коэф-
фициента влагопроводности D равна Dд=μп/ρ×(dwгигр/dpп). Поскольку
с ростом температуры (dwгигр/dpп) быстро уменьшается (см. наклон кри-
вых на рис 55), то Dд, соответственно, с ростом температуры быстро рас-
тёт (рис. 84).
В теории сушки древесины коэффициент влагопроводности
представляют в виде суммы диффузионной, капиллярной и
осмотической составляющих. При увлажнении древесины (рис. 82в) оп-
ределяющую роль играет осмотическая составляющая влагопроводнос-
ти, часто называемая водопроводностью, описывающая течение воды
в капилляре со скоростью v=πr4Δp/8μl (где r и l -- радиус и длина капил-
ляра, Δp -- перепад гидродинамического давления, μ -- динамическая вяз-
кость воды, см. подробнее ниже в разделе 5.7), в частности, под действи-
ем капиллярного перепада давления Δp=2σ/r, где σ -- коэффициент
поверхностного натяжения воды. Поскольку вязкость воды с ростом тем-
пературы уменьшается (рис. 85), то коэффициент осмотической
влагопроводности и скорость увлажнения с ростом температуры растут
(рис. 81). Приведённые данные помогут дачнику оценить не только дина-
248
Дачные бани и печи
Рис. 85. Температурные зависимости
свойств дистиллированной воды в ком-
пактном (жидком) состоянии.
0,99
1,6
ρ
σ
μ=νρ
1,2
0,8
0,4
20 40
Температура воды, °С
Поверхностное натяжение σ, 10 1Дж/м2
Вязкость воды μ, 10 2г/см.сек
60 80
0,98
0,97
0,96
Плотность воды ρ, г/см3

мику сушки дров, но и динамику сушки и увлажнения потолка паровой
бани при поддачах.
Многие методики в древесиноведении стандартизованы в большой
группе стандартов, в том числе определения плотности ГОСТ16483.1 84,
водопоглощения ГОСТ 16483.20 72,
влагопоглощения
ГОСТ16483.19 72, водопроницаемости ГОСТ 16483.15 72, газопроница-
емости ГОСТ 16483.34 77, гигроскопичности ГОСТ 16483.32 77 и т. д.
Напомним попутно, что аналогичные процессы распространения влаги
в пористых материалах рассматриваются в теории керамики, в теории
грунтов и т. п. Причём и там пористые материалы при сушке усыхают,
сжимаются («садятся»).
При высоких скоростях сушки периферийные зоны высушиваются
намного быстрей внутренних, особенно в начальные периоды интенсив-
ной сушки в условиях высокой влажности древесины внутри (см. кри-
вую t1 на рисунке 82б). Внешнее кольцо сохнущей древесины усыхает,
то есть сжимается, стягивая влажную сердцевину бревна (доски, полена).
При этом во внешних слоях возникают большие упругие напряжения,
стремящиеся «разорвать» сжимающуюся внешнюю «корку» сохнущей
древесины (рис. 86). В результате интенсивной сушки дрова и пиломате-
риалы обычно сильно растрескиваются (рассыхаются) и коробятся.
5. Климатический (отопительный) модуль
249

Под действием силовых нагрузок дре-
весина способна не только упруго дефор-
мироваться и трескаться, но также и пла-
стично деформироваться («течь», «плыть»
растягиваясь или сжимаясь и сохраняя по-
том новую форму) и тем самым снимать внутренние механические нагруз-
ки. Всем известно, что при заколачивании гвоздя древесина «раздвигает-
ся» и при этом как упругая резина «зажимает» гвоздь, а затем по
прошествии времени гвоздь порой может быть легко извлечён из древеси-
ны даже рукой. Иными словами, древесина сначала ведёт себя как обычная
резина -- при сжатии сжимается, готовая тотчас упруго вернуться в преж-
нее несжатое состояние. Но потом, оставаясь в сжатом состоянии, она по-
степенно теряет упругие свойства, принимает новую форму и размеры
(как жевательная резинка или пластилин) и при снятии нагрузки в преж-
нюю форму и размеры не возвращается. Это объясняется тем, что микро-
фибриллы в стенках клеток (трахеид) под действием механической на-
грузки сжимаются и смещаются, сдавливая имеющуюся между ними
влагу. Затем под действием сжатия влага из зазоров между микрофибрил-
лами постепенно перетекает в другие зоны древесины или испаряется. Ми-
крофибрилла «расслабляется», теряет упругие свойства, сохраняет новую
форму даже без нагрузки. При последующем распаривании влага может
вновь впитаться в зазоры между микрофибриллами, вследствие чего дре-
весина разбухнет и вновь может приобрести упругие свойства (зажав, на-
пример, гвоздь или расперев доски бочки). Но если древесина высушена
в какой то фиксированной форме, например, в виде дуги (обруча) или
«пропеллера», то она будет эту форму сохранять до распаривания и ново-
го гнутья. Сжатие древесины при сушке называется усушкой, а противопо-
ложный эффект расширения при увлажнении -- набуханием.
5. Климатический (отопительный) модуль
249
Рис. 86. Явления коробления и растрески-
вания при свободной сушке древесины: а --
растрескивание бревна из за усушки внешнего
слоя (1 -- кора, 2 -- высыхающийся, сжимаю-
щийся и растрескивающийся слой, 3 -- трещи-
на радиальная, 4 -- искусственный пропил для
фиксации трещины, 5 -- трещина в виде расши-
рения пропила, 6 -- годичные слои), б -- уклад-
ка брёвен в срубе трещинами вниз, в -- короб-
ление досок, вырезанных в разных зонах
бревна (вид с торца бревна), г -- радиальная (1)
и обычная тангенциальная (2) распиловка
бревна на доски, имеющие широкую поверх-
ность -- пласт (3) и узкую кромку (4).
а)
б)
1
2
6
3
4
1
2
3
4
5
в)
г)

Рассмотрим очень важный в практическом отношении вопрос короб-
ления и растрескивания пиломатериалов. Для конкретности возьмём до-
щечку, выпиленную из свежесрубленной древесины, имеющую с торца
вид прямоугольника 1 (рис. 87). Сушка ведётся потоками горячего возду-
ха или инфракрасного излучения, направленными справа и слева на по-
верхности (пласты) дощечки так, что профиль относительной влажности
древесины внутри дощечки приобретает вид 5 и монотонно изменяется
в последовательные моменты времени t1, t2, t3 иt4. При снижении отно-
сительной влажности древесины ниже предела гигроскопичности
wп.г.=30%, древесина начинает усыхать (сжиматься). Это сжатие начина-
ется на внешних поверхностях дощечки. Поэтому, если расколоть дощеч-
ку топором в момент времени t1, то половинки дощечки выгнутся жоло-
бом (вдоль и поперёк) под действием сжавшегося внешнего слоя.
Но если дощечку в момент t1 не раскалывать, то с течением последу-
ющего времени сохнущие внешние слои не смогут усыхать (сжиматься)
в полной мере, поскольку им это не позволяют пока не усыхающие (но
чуть чуть пластично сжимающиеся) внутренние слои. Для этого явления
есть специальный термин: усушку в условиях сопротивления (противо-
действия) других (не усыхающих) зон называют усадкой. Усушка -- это
250
Дачные бани и печи
Рис. 87. Возникновение ко-
роблений и растрескиваний при
сушке зажатой доски: а -- рапре-
деление относительной влажнос-
ти древесины по толщине доски
в ходе сушки в последовательные
моменты времени t1, t2, t3 иt4.
б -- эпюры упругих напряжений,
возникающих при сушке и сни-
мающихся пластической дефор-
мацией, в терминах сил растяже-
ния Fраст в зонах сушки и сил
сжатия Fсжат в зонах, где сушка
ещё не началась или уже закон-
чилась, в -- вид половинок доски,
полученных раскалыванием об-
разца в последовательные мо-
менты времени, 1 -- вид доски
с торца (вдоль волокон), 2 -- де-
формированные половинки дос-
ки, 3 -- внутренние трещины, 4 --
внешние трещины, идущие вдоль доски, 5 -- графики относительной влажности дре-
весины w внутри доски, 6-- пласт доски, 7 -- кромка доски, 8 -- концентрические годич-
ные слои древесины (иллюстративно).
1
1
5
w
t1
t2
wп.г.
t3
t4
8
6
7
2
3
4
а)
б)
Fраст
Fсжат
в)

максимально возможная усадка древесины. Усадка, как и усушка, есть не
что иное, как сжатие при высушивании древесины (и не только древеси-
ны, но и глины, и кожи и т. п.). Но усушка -- это гипотетический процесс,
когда древесине ничто не мешает сжиматься, а усадка -- это реальный
процесс в условиях возможных противодействий со стороны других зон
древесины или внешних воздействий. Так, например, если кожу крупно-
го рогатого скота сушить в свободном состоянии, то она сильно усохнет
(«сядет»), сожмётся, покоробится и сморщится. А если кожу наклеить на
полированную металлическую поверхность (барабан) и сушить нагревом
этой металлической поверхности, то кожа не сможет усохнуть (сжаться).
Она сможет лишь дать лёгкую усадку, после чего натягивается на бараба-
не и превращается в «выглаженный» идеально ровный товар. Так и в слу-
чае древесины: к моменту времени t2 внешние слои дадут лишь лёгкую
усадку и, с силой растягиваясь за счёт сопротивления снутренних слоёв,
высохнут, зафиксировав свои размеры. Но если подсушенная древесина
имеет малую прочность на разрыв, то она может растрескаться снаружи
(порваться, лопнуть, разорваться), как и внешние слои бревна (полена)
на рисунке 86. Возможность образования трещин становится ясной, если
учесть, что нам надо по существу выпрямить согнувшиеся половинки до-
щечки 2. Так или иначе, если расколоть дощечку в некий момент време-
ни t2, то обе половинки дощечки будут ровными.
В последующие моменты времени начнёт усыхать внутренняя зона до-
щечки, пытаясь сжаться. Если расколоть дощечку в момент времени t3, то
половинки выгнутся уже в другую сторону под действием сжавшихся
внутренних слоёв. Но если дощечку не раскалывать, то внешние сухие не-
сжимаемые (не имеющие пластичности) слои не дадут сжаться сохнущим
внутренним слоям, так что после высушивания в момент времени t4 до-
щечка сохранит (пусть уменьшенную в размерах), но явно прямоуголь-
ную форму торца. При этом величина усадки дощечки будет меньше той
гипотетической усушки, которая была бы при очень медленной сушке
очень тонких образцов древесины. Именно этот факт является причиной
возможного образования новых трещин, в том числе внутренних.
Величины усушки, измеряемые по ГОСТ16483.35 88 на образцах
20´20´30 мм по процентному уменьшению длин относительно влажного
состояния, у разных пород древесины разные (см. таблицу 16). Вдоль во-
локон усушка всех пород очень мала (менее 1%). В тангенциальном (тан-
гентальном) направлении (по окружности вокруг сердцевины) величина
усушки 8--12% значительно больше, чем в радиальном направлении
4--8%. Большая величина тангенциальной усушки указывает на склон-
ность брёвен к растрескиванию, особенно при быстрой усушке, в том чис-
ле и при быстром нагреве древесины при горении.
5. Климатический (отопительный) модуль
251

252
Дачные бани и печи
Таблица 16
Свойства древесины при стандартной влажности 12%
Порода Плотность, Необхо Усушка*, %, Максималь Прочность Прочность Прочность Прочность Твёрдость
абсолютно димая
тангенциаль но воз
на сжатие, при растя при стати на скалы древесины,
сухой
продолжи ная/ради можная МПа, про жение, МПа, ческом из вание Н/мм2, на
древесины тельность альная при относитель дольная/ продольная/ гибе, МПа (сдвиг) поверхно
кг/м3
сушки
снижении ная влаж радиальная/ радиальная/
вдоль во стях:
отн. ед. влажности ность, % тангенц.
тангенц.
локон,
торцовая/
с30%до0%
МПа,
радиал./
радиал./ тангенц.
тангенц.
Лист 660
4,0
11,7/6,0 123
62/4,3/6,1 124/5,6/5,2
109 9,8/9,1 42/31/33
венница
Пихта 400
0,8
8,7/4,5
250
40/2,1/2,4 66/4,0/2,9
68 5,9/5,7 27/15/14
Сосна 500
1,0
9,3/5,4
180
46/5,1/7,5 109/5,4/3,5
85 7,4/7,2 28/22/23
Ель
450
0,9
9,3/5,1
200
45/--/-- 101/5,0/3,2
79
6,8/6,7 25/17/18
Берёза 630
1,3
10,2/8,4 131
54/--/-- 137/11,1/6,5 110 9,0/10,9 46/36/32
Осина 500
1,0
9,0/4,5
180
43/5,4/3,5 121/7,1/4,6
77
6,2/8,4 26/19/20
Липа 500
1,0
9,9/6,9
180
46/5,5/5,1 117/8,3/5,0
86
8,4/8,0 25/17/18
Ольха 520
1,1
9,0/5,1
170
45/6,7/3,7 97/7,2/5,9
79
8,0/9,8 39/27/28
Бук
660
4,0
10,5/5,4 123
53/6,1/6,3 124/12,5/8,5 104 12,1/14,0 65/53/50
Дуб
700
5,3
8,7/5,7
117
57/--/--
_--/8,0/6,5
103 9,9/11,8 66/55/48
Граб 790
9,8
10,5/7,2 96
61/6,5/6,0 129/13,3/8,4 128 14,7/18,5 88/76/78
Кедр 440
0,9
8,4/4,5
210
40/--/-- 89/4,2/2,8
69
6,4/6,4 22/15/16

Общеизвестно, что поленья при горении (в том числе и брёвна строе-
ний при пожарах) шипят, трещат, щёлкают, «стреляют» и даже взрыва-
ются. Причин для подобных акустических явлений много, и было бы
странным, если бы дрова при горении вообще «молчали». Акустические
шумы при горении можно разделить на непрерывные и разовые (эпизо-
дические). Непрерывные шумы проявляются в виде шипений (при тур-
булентном истечении водяных паров и газообразных продуктов пироли-
за из пор древесины) и в виде гула (от турбулентного пламенного
горения). К условно непрерывным шумам относятся также всем извест-
ные потрескивания древесины при горении, обусловленные хрупкими
растрескиваниями древесного угля поперёк волокон, так что характер-
ные потрескивания возникают только после появления обугливающего-
ся слоя и однозначно свидетельствуют о начавшемся горении (а не про-
сто быстрой сушке). Эпизодические щелчки вызываются отскоками
фрагментов (чешуек) обугливающегося слоя. При этом любое коробле-
ние приводит к хрупкому растрескиванию угольного слоя. Так даже го-
рящая бумага начинает «шелестеть» лишь после обугливания и при обя-
зательных съёживаниях и изгибаниях горячего углеродного остатка.
А при короблениях массивных поленьев возможны резкие расколы не
только обугленного слоя, но и древесины, в том числе за счёт давлений
паров воды и газов пиролиза в глубине древесины. Выбросы горячих га-
зов при этом сопровождаются хлопками и взрывами при пожарах. Одна-
ко причины треска древесины при горении до конца не ясны. Так, одни
считают, что ошкуренная берёза при горении трещит намного меньше,
чем осина, потому, что у берёзы наименьшая разность тангенциальной
и радиальной усушек (потому и не коробится), а у осины -- наибольшая.
В то же время, бук с высокой разностью усушек вообще не трещит при го-
рении. Поэтому другие считают, что чем твёрже древесина (и чем выше
прочность на разрыв), тем меньше она трещит (см. таблицу 16). Во вся-
ком случае малопрочная пихта трещит при горении очень сильно. Разо-
браться и найти истинную связь треска при горении с растрескиванием
трудно. Так, породы для художественной резьбы разделяются на сильно-
растрескивающиеся (граб, ясень, клён, бук) и слаборастрескивающиеся
(ель, сосна, пихта, кедр, лиственница).
Крайне противоречивой древесиной в народе считается осина. Если
дрова из ясеня и берёзы горят даже сырыми, то свежесрубленная «осина
не горит без керосина». Осину редко заготавливают для дров, поскольку
(как и сосну) используют для строительства (в частности срубов для
бань). Считается, что осина «неваркая», даёт «мало жару», в сухом состо-
янии быстро горит и выжигает сажу из дымоходов. Осина мало коптит,
из неё издавна «щипали лучину» для освещения, а сейчас делают спички.
5. Климатический (отопительный) модуль
253

При горении осина потрескивает («искрит», «мелко» трещит) в отличие
от сосны, например, издающей треск редко, но зато мощно («стреляет»).
Древесина любых пород способна пластично (как пластилин) медлен-
но деформироваться, но только во влажном состоянии, причём тёплом.
Так, хорошо распаренная для гнутья дрань (лучина) для плетения коро-
бов (например, в виде палочек для мороженого «эскимо» толщиной
1--2 мм) с относительной влажностью 25--30% при температуре 100°С
способна пластично (не ломаясь) сжиматься вдоль волокон на 30% и рас-
тягиваться на 2--5%, а в поперечном направлении сжиматься и растяги-
ваться ещё сильней. Это особенно отчётливо проявляется в случае ли-
стов шпона, которые можно скрутить во влажном состоянии в рулон
и так высушить с последующим сохранением сухой древесиной своей но-
вой формы. Подобные процессы были хорошо отработаны, в частности,
в эпоху фанерного авиастроения, но сейчас забываются.
Идеология предотвращения коробления проще идеологии предотвраще-
ния растрескивания при сушке. Если доски сохнут в зажатом выровненном
состоянии, то это предотвращает искривления «жёлобом» (рис. 86), «саб-
лей», «пропеллером». Причём. если выровнять (или, наоборот, согнуть) до-
ску бывает трудно, то удержать доску в фиксированной форме потом при
сушке не представляет труда. Если же доска всё же покоробится, то в прин-
ципе её можно вновь увлажнить (распарить) и придать ей иную форму.
Но если доска треснула, то устранить трещину, конечно же, невозможно. Да-
же при медленной сушке в тени торцы поленьев обычно растрескиваются.
Если древесина используется для резьбы по дереву, то растрескавшиеся тор-
цы поленьнев обрезают: в глубине полена трещин может и не быть. Для пре-
дотвращения пересушивания и растрескивания торцов они при сушке зама-
зываются олифой, битумом или забиваются рубероидом, фанерой. В случае
берёзы паронепроницаемую кору надрезают. Для предотвращения коробле-
ний и растрескиваний в промышленности рекомендуются длительные суш-
ки пиломатериалов в распаренном состоянии (несколько суток) при высо-
ких температурах 80--100°С перегретым паром. Однако, такие пропарки
приводят к значительному ухудшения прочностных свойств древесины.
В частности, распаренная древесина становится впоследствии хрупкой
(ломкой) и даже супучей при резании стамеской (ножом, топором) и строга-
нии рубанком. Причины разрушения древесины при паровой обработке
примерно те же, что и при варке картофеля, состоящего из крахмала (поли-
сахарида, подобного целлюлозе). Наиболее заметные коробления имеют ме-
сто при распиловках искривлённых стволов деревьев. При этом извилис-
тость досок после сушки в свободном состоянии определяется
разнонаклонностью волокон в доске. Так, слабокоробящаяся в коротких
брусках берёза тем не менее очень сильно коробится в длинных досках.
254
Дачные бани и печи

В реальных условиях бань древесина
постоянно то увлажняется (и набухает), то сохнет (и усыхает), в резуль-
тате чего обшивка бань постепенно растрескивается (рассыхается) осо-
бенно при быстрых сушках и набуханиях. В пределах хомотермальной
кривой в интервале температур 40--120°С равновесная влажность древе-
сины колеблется в пределах 0,5--28%, то есть во всём диапазоне гигроско-
пичности (рис. 88). Напомним, что стандартные климатические условия
жилых помещений (температура 20°±2°С, относительная влажность воз-
духа 65±5%), принятые при испытаниях древесины в деревообрабатыва-
ющей промышленности, соответствуют значению равновесной относи-
тельной влажности древесины 12%, вследствие чего такая влажность
древесины называется нормализованной и отвечает требованиям мебель-
ного производства.
Наличие свободной и связанной влаги в древесине влияет на все свой-
ства древесины, поэтому приводить цифровой материал по древесине без
указания её влажности бессмысленно. Так, плотность древесины при ув-
лажнении может возрастать в 2--3 раза
(рис. 89), коэффициент теплопровод-
ности повыситься в 4-- 5 раз (рис. 90),
а теплота сгорания снизиться почти в
2 раза (рис. 91). Так, если теплота сгора-
ния абсолютно сухой древесины со-
ставляет 4500 ккал/кг, то каждый 1%
5. Климатический (отопительный) модуль
255
Рис. 88. Температурные зависимости равно-
весной относительной влажности воздуха над
древесиной любой породы, но разной влажнос-
ти. Над кривыми приведены значения относи-
тельных влажностей древесины в процентах.
Пунктирная кривая -- хомотермальная кривая
для точки росы 40°С. Точки пересечения хомо-
термальной кривой с кривыми влажности ука-
зывают на влажность древесины в банных усло-
виях.
20 p>1атм
10
531
160
120
100
80
80
60
40
20
040
Температура, °С
Относительная влажность воздуха, %
Рис. 89. Зависимость плотности древеси-
ны от относительной влажности древесины.
Прямые имеют излом при влажности 30%
ввиду усадки древесины при удалении гигро-
скопичности -- связанной влаги. 1 -- пихта, 2 --
ель, 3 -- сосна, 4 -- берёза, 5 -- граб, 6 -- самшит,
7 -- максимально достижимые значения плот-
ности и относительной влажности древесины.
1
2
3
4
5
6
1100
900
700
500
300
1300
7
240
200
160
120
80
40
30%
Плотность древесины, кг/м3
Относительная влажность древесины, %

влажности
приводит
к снижению теплоты сго-
рания на 7 ккал/кг за счёт
необходимости нагрева
и испарения воды и ещё на
45 ккал/кг за счёт сниже-
ния доли сухой древесины
в дровах. Для практичес-
ких расчётов пожарная
оборона рекомендует ис-
пользовать нормативное
значение минимальной теплотворной способности древесины
3300 ккал/кг по ГОСТ 12.1.044 89 «Положения безопасности. Общие тре-
бования». Вместе с тем, энергетики рекомендуют ориентироваться на нор-
мативное значение минимальной теплотворной способности дров
2400 ккал/кг по ГОСТ 9817 95 «Аппараты бытовые, работающие на твёр-
дом топливе».
Важным моментом является то, что
даже абсолютно сухая древесина даёт
при сгорании очень много воды, намно-
го больше, чем обычно содержится во-
ды в самих реальных дровах. Поэтому,
влажность древесины, очень сильно
влияющая на теплотворную способ-
256
Дачные бани и печи
Рис. 90. Свойства древеси-
ны: а -- температурная зависи-
мость теплопроводности дре-
весины берёзы поперёк
волокон при различных отно-
сительных влажностях древе-
сины, указанных у кривых
в процентах, б -- предел проч-
ности берёзы при растяжении
в тангенциальном направле-
нии при различных темпера-
турах древесины, указанных
у кривых в градусах Цельсия.
а)
70
20°С
40°С
60°С
80°С
100°С
70
100% 100%
50
30
4
2
8
16
24
100
80
60
40
20
0
 20
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
20
50
30
100
б) Температура древесины, °С
Теплопроводность, Вт/м.град
Влажность древесины, %
Предел прочности, МПа
Рис. 91. Зависимость теплотворной спо-
собности дров от относительной влажности
древесины (жирная сплошная кривая), гори-
зонтальные пунктирные прямые -- значения
по ГОСТ.
4000
ГОСТ 12.1.044 89
ГОСТ 9817 95
3000
2000
1000
100
80
60
40
20
0
Относительная влажность древесины, %
Теплотворная способность дров, ккал/кг

ность дров, тем не менее на влажность дымовых газов влияет слабо. Так,
переход с дров влажностью 10% на дрова влажностью 20% повышает влаж-
ность дымовых газов отнюдь не в два раза, а всего лишь на 15--20%.
5.6.3. Пиролиз древесины
Воспламенение и горение древесины есть следствие её нагрева до высо-
ких температур в воздухе. В холодном состоянии древесина воздухом не
окисляется. При нагреве древесина термически разрушается с образовани-
ем легкогорючих веществ, которые могут воспламеняться и поддерживать
дальнейшее горение древесины. Поэтому для правильного понимания про-
цессов горения необходимо знать как термически разрушается древесина.
Первичное термическое разрушение древесины происходит внутри
полена, а значит без доступа воздуха (ввиду слабой газопроницаемости
древесины). Термическое разрушение древесины в инертной среде (без
доступа кислорода воздуха или иных окислителей) называется термиче-
ской деструкцией, термическим разложением или пиролизом. В даль-
нейшем мы будем для краткости пользоваться термином «пиролиз», хо-
тя сразу оговоримся, что «pyr» по гречески означает огонь, и поэтому
точнее было бы понимать под термином «пиролиз» разрушение в огне
(то есть при горении в кислороде), а не разрушение в инертном газе. Так,
например, в лесоведении «пирологией» называют науку о лесных пожа-
рах и и вызываемых ими изменениях в лесу.
При нагревании древесины без доступа воздуха (такой процесс называ-
ется «сухой перегонкой») сначала при температурах 100--150°С происходит
полное испарение всей свободной и связанной (гигроскопической) воды,
затем при 150--275°С происходит начальный пиролиз с потреблением теп-
лоты. При температурах 275--450°С происходят главные реакции распада
веществ древесины, причём с бурным выделением тепла (с саморазогревом
древесины). Наконец, при 450--550°С происходит последняя стадия пиро-
лиза, требующая подвода теплоты извне и заканчивающаяся образованием
древесного угля,сохраняющего анатомическое строение древесины. Про-
мышленный древесный уголь по ГОСТ 7657 84 имеет «кажущуюся» (в во-
де) плотность 370 кг/м3, насыпную плотность после размола 210 кг/м3, тем-
пературу воспламенения 340°С, НКПВ пыли 128 г/м3, ПДК пыли 6 мг/м3.
Древесный уголь в форме реальных «углей» (в виде обугленного слоя на
древесине) имеет плотность 190 кг/м3, насыпную плотность
(104--180) кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,074 Вт/м.град. В ре-
зультате всего цикла пиролиза образуется древесный уголь, жижка и горю-
чие газы. Жижка при отстаивании разделяется на два слоя -- верхний вод-
ный и нижний смоляной. Из водного слоя впоследствии выделяют
5. Климатический (отопительный) модуль
257

уксусную кислоту, метило-
вый спирт, ацетон и другие
продукты. Из смоляной час-
ти выделяют дёготь, жидкие
топлива, антисептик креозот,
которым пропитывают же-
лезнодорожные шпалы. Вы-
ход углей, жижки и газов
составляет по массе соответ-
ственно 33%, 52% и 15% для
берёзы и 38%, 44% и 18% для сосны (Б.Н. Уголев, Двевесиноведение, М.:
Академия, 2004 г.)..
Древесина состоит из трёх типов натуральных полимеров -- длинноцеп-
ной целлюлозы, короткоцепных гемицеллюлоз (пентоз из пятичленных
колец и гексоз из шестичленных колец) и лигнина, состоящего из бензоль-
ных колец (рис. 92). Пиролиз любых органических соединений идёт через
разукрупнение (дробление, деление, разрыв, крекинг) молекул (и цепей
молекул) с отделением кислородных соединений углерода, летучих угле-
водородов, молекул водорода и воды. Одновременно идёт агрегация угле-
водородных остатков в углерод через формирование бензольных колец
С6Н6 (рис. 92), которые объединяются в двойные бензольные кольца (на-
фталиновые), затем в тройные (антраценовые) и так далее вплоть до сеток
колец (микрокристаллов графита, а также высших непредельных углево-
дородов СnНm). При пиролизе твёрдых углеводородов образуется кокс
(в случае каменного угля) или древесный уголь (в случае древесины).
При пиролизе углеводородных газов (метана, пропана и т. п.) и паров угле-
водородных жидкостей (бензина, керосина, бензола и т. п.) образуется га-
зовзвесь мелких углеродных частиц (чёрный дым), при осаждении дающая
сажу (копоть). В любом случае образуется углерод в так называемой
аморфной форме -- в виде микрокристаллического (рентгеноаморфного)
графита, имеющего связи с С--Н, а потому легковоспламеняющегося. Наи-
большее дымление даёт лигнин (которого очень много в коре берёзы), но
лигнин даёт и в 1,5 раза больше тепла при сгорании, чем целлюлоза.
258
Дачные бани и печи
Рис. 92. Химическая струк-
тура древесины и некоторых
продуктов пиролиза (исходные
и конечные продукты пиролиза
древесины). Состав гимицеллю-
лозы приведён для гексозной ча-
сти (пентозная часть содержит
в кольце 5 углеродных атомов).
исходные
целлюлоза
лигнин
гемицеллюлоза
окись углерода
фенол
угли
формальдегид
метиловый
спирт
конечные

5. Климатический (отопительный) модуль
259
Считается, что пиролиз начинается с пентозной части гемицеллюлоз
и лигнина. Наибольшую вероятность обугливания имеет лигнин, по-
скольку он уже содержит в своём составе бензольные кольца (рис. 92).
В этом легко убедиться. Достаточно положить на разогревающуюся чу-
гунную плиту дровяной печи (или комфорку кухонной электроплиты)
оразец древесины (например, обычную осиновую спичку без головки)
и образец материала из практически чистой целлюлозы -- хлопка, льна,
бумаги (непроклееных сортов, например, туалетной). Хлопок (в виде ва-
ты или марли) начинает буреть при 220--240°С (именно поэтому макси-
мальная стандартная температура утюгов устанавливается равной
220°С). Выделяющихся горячих газов глазами не видно, поскольку они
абсолютно прозрачны и бесцветны (как воздух) вплоть до плазменных
температур 5000--7000°С, а химических реакций горения, которые могли
бы окрасить газ, пока нет (температуры самовоспламенения газов превы-
шают 450°С). При температурах 320--340°С хлопок начинает чернеть
и комкуется (сжимается), над хлопком появляется белый дымок -- это
пары выделяющихся труднокипящих жидкостей конденсируются в хо-
лодном воздухе, превращаясь в туман. Самовоспламенение в виде появ-
ления тления обугленного остатка наблюдается при температуре выше
440°С. Древесина (осиновая спичка) начинает буреть уже при температу-
рах 180--190°С, начинает выделяться белый дымок (туман жидкостей)
при 230--250°С, а при 300°С становится абсолютно чёрной с полным со-
хранением исходной формы спички. Это указывает, что сажа от разложе-
ния лигнина оседает на каркасе целлюлозы. Поскольку именно лигнин
вызывает раннее выделение горючих газов и сажи, удаление лигнина
гидролизом снижает пожароопасность и дымление древесины. Так. из-
вестно, что некоторые народы в древности для обогрева курных помеще-
ний использовали именно вымоченный в реке, а затем тщательно высу-
шенный хворост.
Процессы пиролиза, как правило, завершаются при нагреве древеси-
ны до 500--600°С. Но если продукты пиролиза заключить в герметичную
ёмкость (бомбу) и нагреть их до более высоких температур, то состав
продуктов пиролиза изменится. Этот факт очень важен для анализа про-
цессов горения, поэтому вкратце остановимся на основных особенностях
вторичного пиролиза. Во первых, жидкие и газообразные продукты пер-
вичного пиролиза разрушаются до простейших соединений (Н2О,СО2,
СО, Н2 и т. п.) и добавочного количества углерода как в форме древесно-
го угля, так и в виде сажи (в том числе и в виде дыма). При этом даже
метан образует сажу именно через бензольные кольца. Во вторых, дре-
весный уголь (углерод) начинает газифицироваться -- реагировать с во-
дяными парами С+Н2О СО+Н2. Количество воды в продуктах пиро-

лиза очень велико, что видно хотя бы из того, что балансовую химиче-
скую формулу целлюлозы и гемицеллюлозы (С6Н10О5) можно предста-
вить в виде [С6(Н2О)5]n, то есть комбинации (смеси) углерода и воды
(поэтому целлюлозу называют углеводом). Приведём расчётный состав
продуктов реакции газификации углерода в синтез газ С+Н2О  СО+Н2
в условиях атмосферного давления газовой фазы р0=р(Н2О)+
+р(СО)+р(Н2)=1 атм, где р(Н2О), р(СО) и р(Н2) -- парциальные давле-
ния водяных паров, окиси углерода (угарного газа) и водорода соответст-
венно (Н.В. Лавров, А.П. Шурыгин, Введение в теорию горения и гази-
фикации топлива, М.: АН СССР, 1962 г.):
Температура, °С
700 800 900
1000 1100
Температура, °К
973 1073 1173 1273 1373
р(Н2О) в % об. (10 2 атм) 90,66 65,94 29,38 8,1
2,08
р(СО) в % об. (10 2 атм) 4,67 17,03 35,31 45,95 48,96
р(Н2) в % об. (10 2 атм) 4,67 17,03 35,31 45,95 48,96
Приведённые численные данные могут быть легко персчитаны на
другие давления газовой среды р0, исходя из соотношений равновесия
р(С).р(Н2О)=К1(Т).р(СО).р(Н2О), где р(С) -- давление паров углерода
(зависит только от температуры), К1(Т) -- коэффициент равновесия ре-
акции (зависит только от температуры), р(СО)=р(Н2О). При этом мож-
но показать, что р(Н2О)/р(СО)=А1(f1(Т)р0)1/2, где f1(Т)=К1(Т)/р(С),
А1 -- коэффициент пропорциональности. Таким образом, снижение дав-
ления р0 (то есть уменьшение количества воды) приводит к сдвигу реак-
ции вправо (то есть к более высокому преобразованию Н2О в СО).
В третьих, древесный уголь (углерод) начинает газифицироваться в
ходе реакции С+СО2 2СО. Приведём расчётный состав продуктов
реакции при давлении газовой среды р0=р(СО2)+(СО)=1 атм:
Температура, °С
600 700 800 900 1000 1100 1200
Температура, °К
873 973 1073 1173 1273 1373 1473
р(СО2) в % об. (10 2 атм) 99,86 98,38 90,05 64,7 27,2 82
р(СО) в % об. (10 2 атм) 0,14 1,62 9,95 35,3 72,8 92 98
Пересчёт на другие давления ведётся по соотношениям р(С)р(СО2)=
=К2(Т)р2(СО), f2(Т)=К2(Т)/р(С). При этом р(СО2)/р(СО)=
=А2(f2(Т)р0)1/2, то есть снижение давления р0 сдвигает реакцию вправо.
В целом, реакция углерода с СО2 (углекислым газом) начинается пример-
но при температурах на 100°С выше, чем реакция с Н2О (водой), а учиты-
вая, что воды в продуктах пиролиза намного больше, чем углекислого газа,
то реакция газификации водой является ведущей.
260
Дачные бани и печи

Продукты высокотемпературного «вторичного» пиролиза, состоящие
преимущественно из СО и Н2, называются синтез газом или газогенера-
торными газами. Такие газы вырабатывались в первой половине XX века
в огромных масштабах для лесохимических производств, отопления,
а также для использования в качестве топлива в двигателях внутреннего
сгорания. До сих пор часто вспоминают довоенные советские грузови-
ки полуторки с бортовыми газогенераторами, вырабатывавшими для
своего двигателя горючий синтез газ из древесных чурок длиной санти-
метров десять, которые по государственному план заказу (разнарядке)
заготавливались колхозами в огромных количествах.
Характер термического разрушения древесины при температурах ни-
же 300--350°С практически не зависит от того, в инертной среде или воз-
душной ведётся нагрев древесины. При более высоких температурах уже
возможны процессы дополнительного окисления свободным кислоро-
дом СnНmОk +О2 ® СО2+Н2О, в том числе аморфного углерода по реак-
ции С+О2 ® СО2. Пиролиз называется окислительным в том случае, ког-
да количество вводимого кислорода настолько мало, что теплота
окисления остаётся намного меньшей, чем подвод тепла для пиролиза
извне. Если же количество подводимого кислорода уже начинает обеспе-
чивать большую величину теплового эффекта окисления, то окислитель-
ный пиролиз приобретает название горения.
В заключение напомним, что сухая безводная окись углерода СО
(угарный газ) практически не реагирует с кислородом О2 до температуры
700°С. Выше 700°С протекает медленная гетерогенная реакция, то есть ре-
акция идёт не в объёме, а с первоначальной сорбцией СО на поверхности
твёрдых материалов. Причём некоторые вещества способны существенно
снизить температуру окисленияСО (например, в составе катализаторов
для очистки выхлопных газов автомобилей от угарного газа). На скорость
окисления углерода сильно влияет присутствие даже небольших коли-
честв водяного пара или водорода, при этом реакция может стать даже го-
могенной (в объёме) вне поверхностей твёрдых материалов.
5.6.4. Пламенное горение горючих газов
Образуюшиеся при пиролизе древесины угли и горючие газы сгорают
на воздухе по разному, причём и горючие газы сгорают по разному в
зависимости от того, смешаны ли они с воздухом предварительно в
горючую смесь (гомогенные пламена) или не смешаны или частично
смешаны (гетерогенные диффузные пламена).
Метан через жиклёр 1 подаётся в модельную горелку 2, где струйно
смешивается с подсасываемым через отверстия 3 «первичным» возду-
5. Климатический (отопительный) модуль
261

хом, а затем сгорает во «вторичном» воз-
духе над горелкой в виде известного го-
лубого прозрачного пламени 4 (рис. 93).
Процесс горения является самоподдер-
живающимся процессом: в зону пламени
4 поступает метан изнутри, а кислород
воздуха снаружи (см. раздел 5.7.11). Ме-
тан в смеси с подмешанным воздухом сначала прогревается за счёт теп-
лопроводности от фронта горения, затем начинает термически разлагать-
ся (как при пиролизе). Образующиеся активные радикалы при наличии
кислорода тотчас вступают в первичные реакции окисления (с выделе-
нием тепла СН4+О2 → СН2+Н2+О2 → СО*+ Н2О +Н2 и т. д.), а затем всё
это догорает во внешнем («вторичном») воздухе 10.
Развивающиеся температуры горения метана обычно не превышают
1200--1500°С, а при таких температурах газы ещё не светятся и остаются
невидимыми. Поэтому горение метана было бы невидимым, если бы во-
лею природы во всех процессах горения углеводородных топлив не обра-
зовывался бы в следовых количествах радикал С2 (молекула их двух
атомов углерода), излучающий на длинах волнах 5000--5200 А
интенсивный свет синего цвета (так называемые спектральные полосы
Свана), а также радикал СН, слабо излучающий на длине волны 4300 А.
Однако, если не обращать внимания на лёгкое синее свечение (в самом
начале процесса горения), можно сказать, что пламя горелки с предвари-
тельным смешением газа с воздухом, является практически не светящим-
ся. Это оказалось удобным, например, для нагрева предметов в пламени
без копоти (в частности, кухонных кастрюль). Немецкий химик Бунзен,
придумавший такую горелку в середине XIX века и впервые
получивший прозрачные пламена, успешно использовал её для спект-
262
Дачные бани и печи
Рис. 93. Принципиальная схема модельной
бунзеновской горелки на природном газе -- ме-
тане: 1 -- труба с жиклёром для подачи метана,
2 -- корпус горелки как смесительного устрой-
ства, 3 -- воздухоподающие отверстия, 4 -- голу-
бая полоска прозрачного пламени, 5 -- трубка
для ввода дополнительного метана, 6 -- сажис-
тые частицы, образующиеся в результате пиро-
лиза, 7 -- светящееся светло жёлтое пламя, со-
стоящее из раскалённых сажистых частиц, 8 --
стабилизатор пламени (застойная зона), 9 --
клубы дыма (копоть), 10 -- «вторичный» воз-
дух, подмешивающийся в светящееся пламя
и окисляющий сажистые частицы.
1
2
3
4
О2
О2
О2
СН4
СН4
10
6
7
8
9
5

рального анализа соединений металлов. Так, оказалось, что соли натрия
(поваренная пищевая соль, в частности) окрашивают пламя в жёлтый
цвет, меди -- в зелёный, кальций -- в малиновый, кадмий -- в красный
и т. п.). Издавна окраска пламени свечением атомов металлов широко ис-
пользовалась для производства сигнальных ракет, салютов, цветных фа-
келов и т. п. Этот эффект можно использовать и в представительских
курных банях для декоративной окраски пламени очага, например, путём
замачивания дров в рассолах с последующей восстановительной сушкой.
Теперь введём в голубое пламя бунзеновской горелки дополнитель-
ный метан по специальной трубке 5 (рис. 93). Поскольку эта струйка ме-
тана не смешана предварительно с воздухом, то она будет сначала нагре-
ваться в пламени фактически в отсутствии кислорода внутри себя и
будет претерпевать обычный пиролиз (может быть частично окислитель-
ный пиролиз, но явно в условиях дефицита кислорода). В таком случае
метан разложится (через множество стадий химического превращения)
на водород и сажу (чёрный дым) СН4 → СnНm+2Н2. Сажистые частицы,
раскалившись, будут излучать свет, в частности, при температуре 1200°С
светло жёлтого цвета. Такое привычное пламя с раскалёнными сажисты-
ми частицами называется светящимся. Такие пламена использовались
раньше в XIX веке в газовых фонарях для освещения улиц крупных го-
родов. Используются они для освещения в свечах, керосиновых освети-
тельных лампах, факелах, лучинах. Именно такие пламена в виде светя-
щихся «языков» пламени возникают и в печах при горении дров.
Образовавшиеся в результате пиролиза сажистые частицы и водород
постепенно сгорают по мере поступления (подмешивания) воздуха
в струю. Если сажистые частицы СnНm по какой либо причине не дого-
рают до конца (слишком крупные частицы сажи, мало воздуха, захола-
живание струи), то они укрупняются (агрегируются, поликонденсируют-
ся), превращаются из светящихся языков пламени в чёрный дым 9 или
копоть на поверхностях. Важно подчеркнуть, что в осветительных прибо-
рах (например, газовых уличных фонарях) хоть и специально создают са-
жу( для свечения), но специально её потом и дожигают (для чистоты стё-
кол фонаря).
Получить светящееся пламя можно не только подачей дополнитель-
ного метана по трубке 5, но и уменьшением (или прекращением) подачи
воздуха через отверстия 3. То есть при недостатке воздуха прозрачное го-
лубое пламя начинает светить, а может быть и коптить.
В прозрачное голубое пламя можно погрузить массивную металличе-
скую ложку (или, например, дно металлической кастрюли), и ложка не
закоптится. Если же пламя светится (даже если внешнего дымления 9 не
наблюдается), то ложка в верхней части пламени покрывается копотью в
5. Климатический (отопительный) модуль
263

виде «сухой» легкостираемой сажи (порошка углерода), а в более низких
зонах пламени -- липкой или твёрдой копотью в виде плёнки «креозота».
В голубой части пламени свечи касание ложки не вызывает дымления.
Выше мы рассмотрели в качестве модельного горючего газа -- метан.
Однако, качественные результаты не изменятся, если вместо метана ис-
пользовать любые иные горючие газы (или пары жидкостей). При этом
процессы горения и пиролиза идут параллельно, и количество дыма
зависит от типа газа и количества кислорода. Горение газообразных
продуктов пиролиза древесины сопровождается появлением большого
количества сажистых частиц, ввиду лёгкости сажеобразования из арома-
тических фрагментов лигнина (уже имеющих в своём составе бензоль-
ные кольца) с высокой летучестью (температуры кипения бензола 80°С,
толуола 110°С, ксилола 144°С, стирола 145°С, нафталина 218°С).
Особенностью древесины как топлива является невозможность под-
вода воздуха к каждой точке поверхности каждого полена в печи, вслед-
ствие чего газообразные продукты пиролиза невозможно сразу же сме-
шать с воздухом перед подачей в зону пламенного горения. Поэтому
пламена древесины в печах неминуемо являются светящимися и коптя-
щими. Если смотреть на горящую спичку с торца, то отчётливо видна
прозрачная, как будто бы ничем не заполненная зона вокруг остова спич-
ки 4 (рис. 94). В ней поток невидимых глазом газообразных продуктов
пиролиза устремляется наружу и «отталкивает» голубую зону горения от
поверхности спички, в ней же поток тепла идёт от зоны горения на по-
верхности древесины и обеспечивает её пиролиз. Если голубая зона при-
ближается к древесине, то поток тепла на древесину становится больше,
образование газообразных продуктов пиролиза увеличивается, и голубая
зона «отталкивается» от древесины. Иными словами, процесс горения
является саморегулирующимся. Ввиду нехватки кислорода в голубой зо-
не горения образуются раскалённые сажистые частицы, которые и обра-
264
Дачные бани и печи
Рис. 94. Схема пламени спички: 1 -- остов
спички (осиновая палочка), 2 -- обгоревший ос-
тов, 3 -- потоки конвективного воздуха, 4 -- про-
зрачная зона, заполненная невидимыми газоо-
бразующими продуктами пиролиза древесины,
5 -- голубая полоска прозрачного пламени, 6 --
светящееся светло жёлтое пламя, 7 -- копоть, 8 --
«вторичный» воздух, 9 -- голубое пламя, не со-
провождающееся жёлтым пламенем, обусловле-
но выходом наиболее насыщенных кислородом
газообразных продуктов пиролиза (формальдегида, спиртов и т. п.) и подсосом возду-
ха по направлению 10, смешивающегося с газами пиролиза перед подачей в пламя.
Напомним, что остов спички пропитан веществами, предотвращающим горение (тле-
ние) угольного остатка 2 в противопожарных целях.
2
3
3
4
8
7
4
1
910
5
8
6
5
6
7
1

зуют светящееся пламя 6 в виде языка светло жёлтого цвета, называемое
в народе огнём. Динамика изменения вида пламени вдоль спички справа
налево фактически представляет собой временную развёртку процесса
пламенного горения дровяного полена в печи.
Вклад теплоты сгорания сажистых частиц обычно весьма невелик
(доли процента), и поэтому дожигать их какими то специальными доро-
гостоящими методами энергетически невыгодно (если это не связано
с необходимостью чистоты аппаратуры посуды или с экологическими
соображениями). Сгорающие сажистые частицы в большинстве случаев
не нагревают продукты сгорания, а охлаждают их за счёт лучистой тепло-
передачи. Но излучение тепла с обычных бытовых пламён невелико. Так,
например, спичка или свечка обычной мощности 50 Вт отдаёт в виде из-
лучения не более 6--10 Вт тепла. В то же время, если посчитать теорети-
чески возможный лучистый поток со свечи обычного размера и темпера-
турой 1000°С , то в предположении абсолютно чёрного тела он
приблизится к полной мощности свечи 50 Вт. Значит, жёлтое пламя све-
чи прозрачное, в чём легко убедиться с помощью фонарика или лазерной
указки (см. раздел 5.7.11).
5.6.5. Воспламенение и горение дров
Для простейшего качественного анализа возьмём деревянную дощеч-
ку и положим её плашмя на тлеющие угли очага (рис. 95). Ясно, что дос-
ка должна нагреваться снизу, а значит и дрова в кострах и в печах вспы-
хивают и горят снизу. Поминутно перевёртывая дощечку для осмотра
нагревающейся стороной вверх, можно заметить, что сначала обуглива-
5. Климатический (отопительный) модуль
265
Рис. 95. Воспламенение
и горение деревянной до-
щечки, закладываемой на
угли (пламя) в печи: 1 -- де-
ревянная дощечка (вид
с торца), 2 -- угли (пламя)
в печи, 3 -- заусеница, вос-
пламеняющаяся в первую
очередь, 4 -- пористый газо-
проницаемый обугливаю-
щийся слой, 5 -- газообраз-
ные горючие продукты пиролиза (летучие), сгорающие в обугливающемся слое
в режиме тления, 6 -- распределение температуры при тлеющем горении, 7 -- летучие,
сгорающие вне древесины в форме пламени, 8 -- распределение температуры при пла-
менном горении, 9 -- пламя (факел), охватывающее нижнюю пласть (сторону) доски
и вырывающееся вверх за кромкой доски, 10 -- годичные слои древесины (иллюстра-
тивно).
1
2
3
4
5
6
7
8
10
1000°С
Т
газы
О2
9

ются и начинают тлеть заусеницы (ворсинки) на поверхности доски 3.
Поэтому для облегчения загорания дров, перед растопкой на поленьях
иногда делают топором крупные насечки (заусенцы, заструги). И наобо-
рот, для предотвращения преждевременного воспламенения, доски об-
жигают паяльной лампой (газовой горелкой, факелом, лучиной) для уда-
ления ворсистости поверхности древесины, например, на потолке курной
бани (см. раздел 5.7.18).
Конечно, воспламенившиеся заусенцы в виде микроугольков могут
поджечь дощечку лишь в том случае, если она уже вся в своей массе пред-
варительно нагрета до температуры воспламенения. Наша же дощечка
в эксперименте пока холодная, так что воспламенившиеся заусеницы по-
ка не могут воспламенить массив дощечки.
Продолжая нагревать дощечку на раскалённых углях, мы замечаем,
что поверхность нижней пласти (широкой стороны) дощечки начинает
постепенно буреть, а затем и чернеть (обугливаться). Однако, при пере-
вёртывании доски ни тления, ни устойчивого пламени на её горячей сто-
роне пока нет. Лишь местами видны ленивые голубые прозрачные вспо-
лохи (см. поз. 9 на рис. 94), похожие на горение метана в кухонной плите
или спирта в медицинской спиртовке. Это указывает на то, что из доски
начинают выделяться горючие газы, причём, видимо, простейшие
вещества (типа спиртов, альдегидов, кетонов, окиси углерода и т. п.) в не-
значительном количестве и в виде смеси с воздухом. Все эти соединения
имеют высокую подвижность в порах древесины (особенно в продольном
направлении) ввиду высоких коэффициентов диффузии в воздухе
Dт=D0(Т/273)n, где Т -- температура в градусах Кельвина (П.А. Долин,
Справочник по технике безопасности, М.: Энергоатомиздат, 1984 г.):
Вещество, продукт
D0 ,см2/сек
n
Водород
0,660
1,70
Формальдегид
0,146
1,81
Метиловый спирт
0,129
2,08
Вода
0,216
1,80
Окись углерода
0,149
1,72
Двуокись углерода
0,138
1,80
Метан
0,196
1,76
Бензол, фенол
0,077
1,86
Нафталин
0,062
1,89
Бензин
0,061
2
Керосин
0,046
2
Уайт спирит
0,050
2
Масла автотракторные
0,035
2
266
Дачные бани и печи

При дальнейшем прогреве дощечки обугливающийся слой на нижней
пласти (на широкой стороне) начинает тлеть (то есть гореть без пламе-
ни). При этом из дощечки (причём преимущественно с торцов) начинает
выделяться белый (бурый) дым. Это конденсат (роса, туман) жижки,
выходящей из пор древесины в виде газа (паров) сначала диффузионно,
а затем и под напором (струями). Наконец, на границе с кромкой (узкой
стороной) белый дым воспламеняется, возникает светло жёлтое пламя,
впоследствие охватывающее всю нижнюю пласть. Это означает, что дос-
ка воспламенилась, и если её извлечь из очага, она может гореть на воз-
духе самостоятельно.
Горение может попеременно переходить то в тлеющий режим,
то в пламенный (факельный, огневой). Оба режима тесно связаны между
собой общей природой, но отличаются химизмом и кинетикой. В режиме
тления главным (ведущим) процессом является горение твёрдых про-
дуктов пиролиза (углей). В режиме пламенного горения ведущим явля-
ется горение газообразных продуктов пиролиза. В режиме тления газооб-
разные продукты выделяются медленно (столь же медленно, как горит
обугленный слой древесины), не могут воспламеняться из за малой кон-
центрации паров и при охлаждении конденсируются, давая обильный бе-
лый дым.
Таким образом, горение древесины обычно начинается с тления -- вос-
пламенения углей обугленного слоя (а не воспламенения горючих газов).
При увеличении толщины первичного обугленного слоя до 1--3 мм и по-
вышении температуры обугленного слоя (до 300--350°С для берёзы
и 350--400°С для сосны) поверхность углей самовоспламеняется в возду-
хе. Это означает, что угли на поверхности вступили в реакцию окисления
С+О2 ® СО2 с выделением энергии и нагревом поверхности углей до
1000--1200°С, в результате чего поверхность начинает светиться и «ис-
тлевать» (разрушаться). При этом возникает повышенный тепловой по-
ток внутрь древесины (за счёт теплопроводности от горячей поверхно-
сти). За счёт разогрева начинается пиролиз глубинных слоёв древесины.
Газообразные продукты пиролиза (так называемые летучие) либо сгора-
ют в обугленном слое, либо выходят через холодные части поверхности
древесины в виде белого дыма.
Скорость сгорания углей в режиме тления ограничивается скоростью
диффузии молекул кислорода в воздухе к поверхности обугленного слоя
и внутрь него (навстречу диффундирующим от поверхности молекулам
углекислого газа), то есть механизм окисления в режиме тления являет-
ся диффузионным (по аналогии с процессами испарения, см. разел 4.2.2).
Если тлеющую поверхность обдуть потоком воздуха, то она начнёт
разгораться. Тлеющая поверхность получает всё большее (может быть да-
5. Климатический (отопительный) модуль
267

же чрезмерное) количество кислорода. Скорость потребления кислорода
теперь уже ограничивается скоростью самой реакции окисления (кинети-
кой реакции). Поэтому режим разгорания называется кинетическим.
Скорость реакции окисления очень быстро (экспоненциально) растёт
с температурой, так что по мере разогрева поверхности растёт темп нагре-
ва, и реакция идёт в разгон. Скорость выхода газообразных продуктов пи-
ролиза становится столь большой, что они уже не успевают сгореть ни
внутри, ни на поверхности обугленного слоя, выходят наружу и сгорают
в виде пламени (факела). Поверхность обугленного слоя целиком оказы-
вается в атмосфере газов пиролиза, которые сплошным потоком продува-
ют обугленную поверхность, оттесняя с поверхности углей воздух. По-
скольку продукты пиролиза не содержат свободного кислорода,
обугленный слой перестаёт окисляться. Тем не менее, поверхность
обугленного слоя остаётся раскалённой, но теперь уже не за счёт горения
углей, а за счёт нагрева от пламени.
Толщина обугленного слоя постепенно увеличивается вплоть до пол-
ного преобразования полена в куски древесного угля (в угли). При этом
выход газообразных продуктов пиролиза прекращается. Раскалённая по-
верхность древесного угля оказывается в атмосфере воздуха и начинает
гореть самостоятельно, без пламени. Этот режим интенсивного горения
углей внешне похож на тление, но в древнем быту назывался «жаром»
в отличие от тления, которое поддерживает огонь как бы подспудно,
в скрытом виде («тлеют как под пеплом головёшки»). Пламенное горение
называли пылом. Горение полностью обугленного полена (крупного куска
углей) происходит в диффузионном режиме, точно так же, как и в слу-
чае тления древесины. Поэтому, если подуть на горящие угли воздухом,
то они начинают светиться ярче, но в отличие от тления древесины пла-
мя, естественно, не возникает, поскольку газообразным горючим про-
дуктам взяться уже не из чего.
Возвращаясь к углям (к обугленному слою) на повехности тлеющей
древесины, поясним, что обдув тлеющей древесины может перевести тле-
ние в пламенное горение, а может и потушить тлеющую древесину. Дело
в том, что поток воздуха не только увеличивает подачу кислорода к тлею-
щим углям, но захолаживает сами угли за счёт конвективной составляю-
щей теплообмена. Поэтому для надёжного перевода режима тления в ре-
жим пламенного горения необходимо плавно повышать скорость
воздушного потока («раздувать» тлеющую древесину) так, чтобы темпе-
ратура поверхности углей непрерывно повышалась. Собственно, абсо-
лютно такая же ситуация возникает и при «раздуве» дров, горящих пла-
менным горением. В любом случае при достижении кинетического
режима дальнейшее увеличение концентрации кислорода уже не способ-
268
Дачные бани и печи

5. Климатический (отопительный) модуль
269
но ускорить реакцию окисления: необходимо повышение температуры
углей. Отметим попутно, что все эти соображения объясняют и факт пе-
рехода пламенного горения в тлеющее при снижении парциального дав-
ления кислорода в топке.
Смены режимов горения дров, казалось бы, осуществляются легко.
Например, в печи открыли воздухозаборные отверстия топливника --
появилось пламя, прикрыли -- пламя увяло, дрова стали тлеть. На самом
деле ситуация более сложная. Изменение скорости подачи кислорода --
это лишь одна сторона процесса, обуславливающая изменение скорости
тепловыделения и, как следствие, изменение скорости пиролиза.
Но скорость пиролиза (действительно являющуюся основным отличи-
ем между тлением и пламенным горением) можно регулировать не толь-
ко изменением тепловыделения, но и изменением теплопотерь. Напри-
мер, лежит полено и тлеет. Можно подуть в зону тления, количество
кислорода у раскалённой обугленной поверхности увеличится, скорость
окисления возрастёт, и бревно загорится пламенем. Но можно положить
рядом с тлеющим поленом ещё одно тлеющее полено так, чтобы тепло-
вое излучение тлеющей поверхности одного полена грело тлеющую по-
верхность другого полена. В таком случае теплопотери на излучение
уменьшаются, температуры обугливающихся слоёв обоих поленьев воз-
растают, и между тлеющими поленьями возникает пламя. Подобный
приём используется повсеместно и называется костром (рис. 96). Выход
летучих облегчается в крупных щелях поленьев и особенно брёвен при
пожарах: языки пламени рвутся в первую очередь из щелей. Подогре-
вать тлеющую поверхность можно и внешним инфраскасным источни-
ком («отражательные» панели в пламенных печах), и пламенем другого
полена или другого участка полена, что в принципе и обуславливает рас-
пространение огня по дровам. Так, вертикально расположенная спичка
(полено) схватывается огнём лучше, если первичное пламя расположе-
Рис. 96. Костры: а -- колотые
поленья уложены шатром (дву-
скатным или конусным), поджи-
гаемые снизу лучинами, б -- три
бревна на общей подкладке со
сближенными концами, поджи-
гаемые вспомогательным кост-
ром или керосином, горят до 6--8
часов, в -- три бревна диаметром 25--30 см, глубоко насечённые топором, уложенные
отёсаными сторонами друг к другу с прокладкой из щепы и стружек от тёса, разжига-
емой по всей длине брёвен, горят 9--10 часов.
а)
б)
в)

но снизу. Вместе с тем, в режиме увядания тления (при прекращении по-
дачи воздуха или при охлаждении) именно щели и промежутки между
поленьями становятся источниками дымления, поскольку в них дольше
всего сохраняется высокая температура и высокая скорость пиролиза,
хотя кислорода для сгорания горючих газов именно в них в первую оче-
редь уже не хватает. Поэтому дольше всего дымят при тлении глубоко
«изъеденные» расщелины (трещины) в обугленном слое древесины
(обычно расположенные поперёк полена), причём дымление происхо-
дит белым дымом и чёрным (чадом) одновременно. Особенно долго ды-
мят так называемые «головёшки» -- витиеватые сучки древесины.
Переход от интенсивного пламенного горения к тлению часто проис-
ходит отнюдь не просто: при сокращении скорости подачи воздуха
в печь, пламя вовсе не увядает, переходя в тление, а наоборот, сначала
неожиданно удлинняется, языки пламени «растут», охватывая весь топ-
ливник и «залезая» даже в дымоход. Пламя начинает «реветь», возника-
ет обманчивое ощущение огромной мощности пламени. Печь «трясётся
от огня», но стенки печи при этом вовсе не разогреваются, а остывают,
поскольку мощность тепловыделения всё таки определяется скоростью
подачи воздуха. Причина явления в том, что массивные долго остываю-
щие поленья продолжают выделять горючие газы, но те из за нехватки
кислорода не могут быстро сгореть, «мечутся» по топливнику в те сто-
роны, куда ещё проникает (или сохраняется) кислород (за счёт воспла-
менений случайно образующихся горючих смесей).
При наблюдениях за работой печей часто возникает вопрос, почему
цвет пламени не столь уж сильно зависит от количества подаваемого
воздуха. Казалось бы, сажистые частицы должны были бы гореть (све-
титься) при полностью открытых заслонках печи значительно ярче,
вплоть до белого цвета (впрочем, также и угли). Ну, во первых, чем
меньше размер горящей в воздухе частицы, тем меньше её температура
может отличаться от температуры воздуха. Это закон природы, следую-
щий из уравнения теплопроводности для частицы, горящей в воздухе.
Поэтому горящие сажистые частицы, имея размеры 1 мкм и меньше,
всегда имеют точно такую же температуру, как и окружающий их газ.
Если мелкие частицы, не успев сгореть в пламени, попадают в холодный
воздух, то тотчас охлаждаются, поликонденсируются и превращаются
в чёрный дым (или сизый дымок). А вот крупные частицы могут сильно
отличаться по температуре от окружающей газовой среды, могут ярко
и долго гореть даже в очень холодном воздухе в виде известных «горя-
щих искр» от костра. По той же причине крупные капли душа медленно
остывают в воздухе, мелкие же капли тонкораспылённого душа тотчас
остывают, нагревая воздух.
270
Дачные бани и печи

Во вторых, пламя над древесиной (так же как над парафиновой све-
чёй) образуется в месте контакта объёма горючего газа с окружающим
воздухом (в оболочке языков пламени). В зону (плёнку, слой) горения
с одной стороны непрерывно диффундируют молекулы горючего газа,
с другой стороны -- молекулы кислорода; продукты горения (молекулы
воды и двуокиси углерода) столь же непрерывно удаляются диффузией
навстречу кислороду и горючему газу (А.Г. Гейдон, Спектроскопия и те-
ория горения, М.: ИЛ, 1950 г.; А.Г. Гейдон, Х.Г. Вольфгард, Пламя, его
структура, излучение и температура, М.: Металлургиздат, 1959 г.;
Р.М. Фристром, А.А. Вестенберг, Структура пламени, М.: Металлургия,
1969 г.). Не углубляясь в теорию диффузионного горения, напомним,
что пламя при этом может потреблять лишь ограниченное количество
кислорода, лимитируемое не кинетикой химреакции, а скоростью
диффузии кислорода (определяющейся парциальным давлением кисло-
рода в воздухе, а также температурой и давлением воздуха в топливни-
ке). Если при изменении расхода воздуха через печь эти параметры из-
меняются, то только тогда изменяется и температура пламени (то есть
скорость реакции и температура газа в зоне горения), а значит, и цвет из-
лучения сажистых частиц, имеющих ту же температуру, что и газ.
Если факт появления сажистых частиц обусловлен плохим смешени-
ем, то цвет их свечения и степень дымления особенно сильно изменяют-
ся при нехватке кислорода. Действительно, стехиометрический режим
характерен именно тем, что в результате горения в топке потребляется
абсолютно весь кислород. Но это же значит, что на заключительных ста-
диях горения и диффундировать в зону горения практически нечему.
Это ведёт к росту времён сгорания (с удлиннением пламен и появлени-
ем дымления) и к «разбуханию» (диффузионному) языков пламени.
Поэтому, когда мы погружаем в пламя парафиновой свечи металличе-
скую чайную ложку, то снижение температуры пламени и появление
дымления обусловлено не только прямым контактным охлаждением,
но и ограничением поступления кислорода в пламя.
В заключение отметим, что понятия температур воспламенения и са-
мовоспламенения древесины весьма неопределены и даже более услов-
ны, чем в случае жидкостей, поскольку при воспламенении древесины
мы имеем дело со взаимодействием воздуха сразу с тремя фазами: твёр-
дой, жидкой и газообразной. Наиболее простой случай для анализа яв-
лений воспламенений--смесь горючего газа с воздухом. Для каждого го-
рючего газа имеется вполне определённая область концентрации газа
в воздухе, когда смесь может воспламениться. Эта область концентра-
ции называется концентрационными пределами распространения пла-
мени (КПР по ГОСТ 12.1.044 89) или, как говорили раньше, концентра-
5. Климатический (отопительный) модуль
271

ционными пределами воспламенения (КПВ). Если концентрация (со-
держание) горючего газа в смеси ниже нижнего концентрационного пре-
дела воспламенения (взрываемости) НКПВ, то смесь не может воспла-
мениться (с выделением пламени и с существенным повышением
температуры). В концентрационных пределах воспламенения смесь са-
мопроизвольно вспыхивает при определённой температуре самовоспла-
менения (как в дизеле). Температуры воспламенения (то есть такой тем-
пературы, при которой смесь можно зажечь внешним поджигающим
устройством) как таковой нет (вернее, она очень низкая) -- достаточно
нагреть внешним высокотемпературным источником некую минималь-
ную зону смеси до температуры самовоспламенения. Для ориентировки
укажем, что НКПВ для нафталина составляет 0,44% об., для бензола
1,43% об., для водорода 4,09% об., окиси углерода 12,5% об., генератор-
ного газа (синтез газа) 20,0% об., скипидара 0,73% об. Температуры са-
мовоспламенения могут быть весьма низкими: наинизшие значения
у кислородосодержащих углеводородов -- эфиров 160--200°С, спиртов
200--300°С, скипидара 300°С. Ясно, что основной преградой к воспламе-
нению горючих газов пиролиза древесины (с появлением пламени) яв-
ляется их низкая концентрация в воздухе над древесиной. Причём
воспламеняются в первую очередь сложные соединения, но отнюдь не
водород и окись углерода.
У горючих жидкостей в соответствии с ГОСТ 12.1.004 76 различают
температуру вспышки (при которой над поверхностью жидкости дости-
гается НКПВ паров и возможна кратковременная вспышка от внешнего
источника зажигания, но поддержание горения оказывается в дальней-
шем невозможным из за малой скорости поступления паров из жидкости
в воздух), температуру воспламенения (при которой пары воспламеня-
ются от внешнего источника и продолжают гореть) и температуру само-
воспламенения (при которой пары воспламеняются и горят самостоя-
тельно без внешнего источника воспламенения). Температуры вспышки
очень низки и составляют Твсп=0,736Ткип (эмпирическая формула Ор-
манди Грэвена), где Твсп иТкип -- температуры вспышки и кипения жид-
кости в градусах Кельвина Т=273+t, где t в градусах Цельсия. Так, темпе-
ратура вспышки скипидара всего 34°С, но никаких вспышек паров над
тёплой древесиной от внешнего источника (например, спички) никогда
не наблюдалось. Это означает, что скипидар в древесине находится в со-
единениях, разрушающихся лишь при пиролизе.
У горючей же древесины обычно различают температуру воспламене-
ния летучих (газообразных продуктов пиролиза) и температуру самовос-
пламенения обугленного слоя (твёрдых продуктов пиролиза). Темпера-
тура самовоспламенения летучих интереса не представляет, так как
272
Дачные бани и печи

температура самовоспламенения угля обычно ниже температуры само-
воспламенения летучих. Считается, что температура воспламенения ле-
тучих (газообразных продуктов пиролиза) составляет 270--300°С в том
смысле, что при нагреве древесины до такой температуры можно добить-
ся по крайней мере кратковременной вспышки газообразных продуктов
пиролиза от внешнего источника зажигания. Температура самовоспламе-
нения обугленного слоя (и фактически древесины, поскольку древесина
при температурах самовоспламенения уже имеет обугленный слой), бо-
лее информативна, поскольку определяет пожарную опасность древеси-
ны как конструкционного материала и лёгкость зажигания древесины
как топлива. Считается, что древесный уголь древесины разных пород
самовоспламеняется на воздухе при 300--470°С, однако при очень дли-
тельном нагреве древесины в связи с возможностью образования ультра-
мелкой сажи на поверхности древесины (пирофорного угля) может на-
блюдаться самовоспламенение уже при 140°С. Так или иначе, финские
специалисты полагают, что деревянные потолки в саунах в принципе
способны самовоспламеняться при 140°С (при поддержании сухой сау-
ны в квартире в разогретом виде, может быть, и годами). Поэтому на эле-
ктрокаменках рекомендуется устанавливать термовыключатели, сраба-
тывающие при температурах потолка 140°С. Что касается пожарников,
то они в нашей стране полагают, что температуры самовоспламенения
древесины превышают 320°С, в связи с чем максимальная температура
внешних поверхностей металлических печей по НПБ 252 98 установле-
на 320°С (в помещениях с временным пребыванием людей).
5.7. Дровяные печи
Понятие «печи» в современном русском языке стало не вполне опре-
делённым (так же как и понятие «бани»). Так, в древности под печью по-
нимали (в отличие от костра) не просто огонь, а то тепло, которое сохра-
нялось в камне (кирпичах, глине) после прогорания огня. Русская печь
грела и пекла не во время горения огня, а после. Печёная еда -- это не жа-
ренная на огне или углях и не варёная в кастрюле на кухонной плите, а
приготовленная при помощи лучистого тепла от раскалённого свода пе-
чи. Фактически можно сказать, что и в чёрной бане люди «пекутся» на
«вольном жаре» от раскалённых валунов, стен и потолков.
Сейчас же печами называют и отопительно варочные печи (металличе-
ские и кирпичные, с духовками и без духовок), и промышленные тех-
нологические (доменные, мартеновские, тигельные, муфельные, конвер-
терные и т. п.), обогреваемые и дровами, и углём, и мазутом, и газом,
5. Климатический (отопительный) модуль
273

и электрическвом, и даже солнечным излучением. Понятие печи сейчас не-
посредственно примыкает к понятиям нагревателей и теплогенераторов
при отсутствии чётких критериев разграничения. Так, в промышленности
печными агрегатами называют обычно аппараты с кирпичной или иной ог-
неупорной кладкой. Порой печами называют даже чугунные котлы, хотя
под печами в СНиП 41 01 2003 невнятно подразумевают только теплоём-
кие печи, требующие не более 2 топок в сутки. В быту же люди однознач-
но называют самые обычные «буржуйки» тоже печами. Техническая ин-
вентаризация зданий понимает под печным отоплением
децентрализованный обогрев каждого помещения (одного, двух или,
в крайнем случае, трёх) индивидуальным местным нагревателем на твёр-
дом топливе (в отличие от центрального обогрева всего здания единым
отопительным агрегатом в здании или в населённом пункте). Пожарники
в НПБ 252 98 под печью понимают любое устройство, в котором горит
топливо и выделяется тепло для отопления или иных целей. В англий-
ском техническом языке достаточно чётко отличают печи (очаги, горны) в
смысле «топки» (furnace), кирпичные печи кухонные и отопительные
(stove), нагревающие (heater), обжигающие (kiln), хлебные (oven) и т. п.
5.7.1. Устройства для сжигания дров
Простейшим обогревающим устройством является костёр, представ-
ляющий собой совокупность двух или более поленьев, греющих друг
друга. Костёр является величайшим изобретением человечества. Чёр-
ные (курные) бани -- это фактически сочетание костра и воды.
Пустоты между поленьями костра практически представляют собой
множество микротопок с горящими деревянными «стенками». Скорость
горения «стенок» может целенаправленно изменяться подбором разме-
ра и порядком укладки поленьев, их шуровкой, увлажнением, продув-
кой воздуха и т. п. В этом отличие костров от лесных и бытовых пожа-
ров, которые «управляемы» весьма условно (в части тушения).
Но, конечно, теория локальных костров лежит в основе теории распро-
страняющихся пожаров.
Первичными отличиями костра от полена являются: во первых, воз-
можность подогрева поленьев (для сушки, воспламенения и горения)
другими уже горящими поленьями и во вторых, возможно затруднён-
ный доступ кислорода к месту горения. Если воздух подавать во все про-
межутки между поленьями в достаточном количестве, то пламя костра
низкое (сосредоточено в закладке дров). Но если воздуха в закладке
дров не хватает, то летучие продукты пиролиза вырываются из межпо-
ленных промежутков и догорают над костром в виде «столба огня».
274
Дачные бани и печи

Костёр согревает людей за счёт лучистого тепла от горящих углей
и от раскалённых сажистых частиц (пламени). Горячие дымовые газы
(продукты сгорания) поднимаются вверх и не оказывают влияния на че-
ловека, если только не нагревают, скажем, потолок или радиационную
панель (жаровню). Ясно, что если огонь разводится в нижней зоне тол-
стого слоя дров, то пламя фактически «завалено» поленьями, которые
вначале долго дымят «белым дымом», поглощая всё тепло источника
горения. Если же огонь разводится поверх дров, то пламя и угли с само-
го начала эффективно прогревают стены помещения лучистым потоком
иктому же подавляют дымление за счет сгорания сажи в пламени. Это
означает,что костры в помещениях целесообразно поддерживать посто-
янным подбрасыванием мелких поленьев на кучу раскалённых углей.
Чтобы горящие поленья грели друг друга и в то же время выпускали из
костра побольше лучистого тепла, применяют рыхлые укладки полень-
ев (рис. 97а), но это затрудняет распространение пламени.
Языки пламени -- это контуры потоков горючих продуктов пиролиза,
визуально очерченные поверхностными оболочками зон горения. Эти
языки пламени устремляются вверх (порой отрываясь), объединяются в
единую ускоряющуюся струю огня, переходящую в столб дыма,
выполняющий роль дымовой трубы для создания тяги.
Столб дымовых газов постепенно взвихривается и приобретает
обычную форму расширяющейся затопленной струи (рис. 52). При этом
на больших высотах столб дымовых газов ведёт себя точно так же, как
струя над любым тепловым источником той же мощности. Под мощно-
стью при этом имеется в виду мощность конвективной струи, в случае
костра равная общей мощности горения минус теплопотери на излуче-
ние. То есть, чем больше будут лучистые потери (от углей и пламени),
нагревающие людей, чем больше тепла мы отберём от костра или пламе-
5. Климатический (отопительный) модуль
275
Рис. 97. Костры с повышен-
ной лучистой теплоотдачей: а --
рыхлая укладка поленьев, б --
подкладка поленьев на горящие
угли, в -- костёр с подкладкой
дров с металлическим наве-
сом гасителем высоты пламени
и отражателем теплового излуче-
ния. 1 -- основание (грунт, огне-
стойкая площадка), 2 -- горящие
угли, 3 -- постоянно подкладыва-
емые поленья, 4 -- дым (копоть,
сажа), 5 -- геометрия тепловой конвективной струи (столба пламени и дымовых га-
зов), 6 -- металлический навес грибок.
а)
б)
в)
12
2
3
3
4
4
5
6

ни, тем холодней будут дымовые газы, тем меньше будет тяга, но тем бо-
лее безопасным станет костёр как источник столба горячих газов, к тому
имеющих внутри себя «искры» -- крупные горящие частицы древесины
и сажи. При этом охлаждение именно дымовых газов ( то есть смеси
продуктов сгорания с избыточными количествами воздуха) вовсе не
означает непременное снижение температуры горения горючих газов
пиролиза (оболочек -- контуров пламени) с появлением чёрного дыма.
Зоны горения всегда горячей дымовых газов и охладить их можно лишь
нехваткой воздуха для горения (см. ниже). Поэтому размещая в зоне
пламени теплоёмкие элементы, мы снижаем температуру дымовых газов
точно так же, как кастрюля на газовой плите снижает нагрев кухонного
помещения от горячих потоков сгоревшего газа. Точно такой же эффект
охлаждения дымовых газов будут оказывать и малотеплоёмкие сильно-
разогревающиеся в пламени элементы (в частности, сажистые частицы),
но уже за счёт собственного излучения.Так, например, металлический
зонтик грибок, защищающий костёр от дождя, нагреваясь, может вы-
полнять роль жаровни, отводящей тепло из зоны пламени за счёт своего
инфракрасного излучения (рис. 97в).
В помещениях костры разжигались на специальных огнестойких ло-
жах, называвшихся у греков и римлян каминами, у славян -- топками,
у турок -- очагами и т. д. Чаще всего это были каменные (кирпичные)
площадки с ограждениями (рис. 98). Впоследствии огонь стали ограни-
чивать сводами, называвшимися у римлян камерами, а у славян печами.
После прогорания огня в теплоёмкой печи можно было печь еду (хлеб,
лепёшки), то есть готовить не на огне (пламени), называвшемся пылом,
а на лучистом тепле (жаре от углей или «вольном тепле» от раскалённо-
го свода) или на раскалённом поде (или своде).
276
Дачные бани и печи
Рис. 98. Открытые очаги: а --
ограждённая бетонная или кир-
пичная площадка, б -- площадка
с ограждением навесом из согну-
того листа металла, в -- площадка
с ограждением в виде металличе-
ской бочки, открытой сверху. 1 --
металлический лист жаровня,
подвешенный над пламенем для
повышения лучистого потока,
2 -- цепи, опущенные в пламя,
для повышения лучистого потока, 3 -- металлический навес ограждение, 4 -- металли-
ческая бочка без дна, 5 -- отверстие в верхнем торце бочки, 6 -- подъёмное устройство
для поднимания бочки после окончания пламенного горения, 7 -- воздухозаборное от-
верстие.
а)
б)
1
2
3
4
5
6
7
в)

Огнестойкие ложа для огня изготавливались и в виде переносных
жаровен, например, тачек или носилок на ножках, футерованных кирпи-
чём, или крупных металлических (или глиняных) поддонов (ящиков)
на ножках, аналогичных современным мангалам, грилям, шашлычни-
цам. Жаровни могли огораживаться с боков и сверху металлическими
листами, также называемыми жаровнями (грилями), которые, нагрев-
шись. испускали добавочное лучистое тепло. Иногда переносные жаров-
ни разжигались на открытом воздухе и вносились в помещение, когда в
них оставались одни угли (и/или раскаленные камни).
Дымовые газы из открытых очагов выводились через отверстия в по-
толках, расположенных либо непосредственно над очагом (как в чумах,
юртах, лаконикумах и т. п.), либо со сдвигом, когда дымовые газы рас-
стилаются по потолку и выходят через дымник в потолке и волоковое
отверстие вверху стен. Для предотвращения загрязнений и пожаров
в XII веке в Европе стали использовать вытяжные зонты 4 (рис. 99а).
давшие жизнь современным каминам. Такие зонты стали первыми про-
образами дымовых труб. Так, нетрудно заметить, что русская подовая
печь представляет собой камеру (горнило) с одним отверстием (жерлом
для закладки дров и вывода дыма), над которым смонтирован кирпич-
ный зонт.
Высокорасположенные вытяжные зонты должны иметь высокую
производительность по дымовым газам 10, поскольку горячая конвек-
тивная струя дымовых газов над костром турбулентно подсасывает
большие массы холодного незадымлённого воздуха (в сотни раз превы-
шающие количество исходных дымовых газов), и всю эту массу смеси
необходимо вывести в атмосферу (см. рис. 52). Однако, увеличение
диаметра вытяжного воздуховода приводит к появлению нисходящих
5. Климатический (отопительный) модуль
277
Рис. 99. Вытяжные зонты над
открытыми очагами: а -- высоко-
расположенный зонт, б -- низко-
расположенный зонт, в -- зонт ка-
минного типа. 1 -- огнестойкая
площадка, платформа (очаг), 2 --
ограждение очага, 3 -- траектория
дымовой струи, 4 -- вытяжной
зонт металлический, 5 -- потолок,
крыша, перекрытие, 6 -- нисходя-
щий поток холодного воздуха,
проникающий в вытяжную (ды-
мовую) трубу сверху, 7 -- зонт,
охватывающий весь очаг (обе-
чайка), 8 -- продухи (шанцы), 9 -- подача воздуха для горения дров, 10 -- дымовые га-
зы, 11 -- карниз, задвижка, 12 -- приямок для сбора золы, 13 -- топочный проём.
а)
б)
в)
1
1
2
2
3
4
4
9
9
9
5
5
5
10
10
10
11
12
13
6
6
6
7
8

потоков холодного воздуха 6, просто напросто «утопающих» в тёплом
воздухе 10 и разносящих дым по всему помещению. Поэтому вытяжной
зонт с целью повышения тяги (за счёт снижения количества подсасыва-
емого воздуха) целесообразно опускать пониже (рис. 99б) и даже совме-
щать с охватывающей обечайкой 7 (рис. 98в и рис. 99в). Такие решения
уже непосредственно смыкаются с конструкциями каминов (рис. 100).
Так же как в каминах, в вытяжных воздуховодах низко опущенных зон-
тов бывают целесообразными карнизы 11 в виде задвижек или «дымо-
вых зубов», расположенных у стенки воздуховода, наиболее удалённой
от топочного проёма 13. Карниз 11 стимулирует, во первых, спуск нис-
ходящих потоков холодного воздуха 6 именно в этой зоне и, во вторых,
предотвращает около себя постоянное метание (колыхание из стороны
в сторону) восходящего потока дымовых газов. В результате, восходя-
щий поток дымовых газов 10 упорядоченно подхватывает разворачива-
ющийся поток холодных нисходящих масс воздуха 6 (рис. 99в).
Характер движения газов в холодных дымовых трубах может быть
весьма сложным и обескураживает порой даже опытного печника. Вме-
сте с тем струи газа в трубах ведут себя более упорядоченно, чем затоп-
ленные струи под вытяжными зонтами, особенно, если эти струи газа го-
рячие. Горячая струя, являясь вязкой и ламинарной, ведёт себя в трубе
как шнур, окружённый холодными медленно текущими (даже зачастую
вниз) низковязкими турбулентными потоками. При прогреве трубы те-
чения в ней становятся однородней.
Так же как в каминах и печах, в очагах могут изготавливаться золь-
ники приямки для сбора и накопления золы 12 (с перекрывающей ре-
шёткой или без, с подводом воздуха снизу как в поддувалах или без до-
ступа воздуха, но чаще все же с плотной верхней крышкой для
предотвращения дымлений и распространений пыли и запахов). В ниж-
ней части очагов могут организовываться сквозные каналы продухи
(шанцы) 8 для отвода тепла из платформы очага 1 как для обогрева воз-
духа, так и для предотвращения воспламенения досок пола (если очаг
выкладывается на полу). Продухи под печами зародились на Руси дав-
но, ещё в русских глинобитных печах, а в XVI веке уже широко приме-
нялись в кремлёвских кирпичных печах. В последние годы шанцы в пе-
чах стали заменять «системами нижнего прогрева», пропуская через
прикрытые продухи дымовые газы.
Камины относятся к древним (допечным) типам европейских обогре-
вательных приборов и родились в попытках «загнать» дым от костра в ка-
менный вытяжной зонт (трубу). Нагрев помещения при этом стал
осуществляться исключительно лучистым теплом от углей, пламени и
разогретых стенок камина, поэтому камины приобрели большую площадь
278
Дачные бани и печи

проёма и небольшую глубину топочного пространства. Задние стенки
стали делать усиленно прогреваемыми (наклонными). Камины
имеют низкий коэффициент полезного действия не выше 0,2 и большой
коэффициент избытка воздуха на уровне 30, вследствие чего температура
вытяжных газов (смеси дыма и воздуха, подсасываемого через проём
камина непосредственно в дымовую трубу) не превышает 100°С ( см.
например, В.М.Колеватов, Печи и камины, СПб.: Диамант, 1997 г.). Тяга
вытяжных труб каминов высотой Н составляет при таких температурах
Δр(Па)=2,5Н(м), то есть низка и сопоставима с тягой при вентилировании
бань. Поэтому топка камина в ветренную погоду может повлечь
опрокидывание тяги.
Для вывода больших объемов вытяжных газов (порядка 150 м3/час при
непрерывном сжигании дров 1 кг/час и при полезной мощности камина
0,8 кВт) требуются большие поперечные сечения вытяжной трубы. Так,
нормы пожарной безопасности НПБ 252 98 требуют (и, как многие счита-
ют, не обоснованно), чтобы скорость в дымовых каналах находилась в пре-
делах от 0,15 до 0,6 м/сек. Это значит, что сечение дымовой трубы даже
маломощного камина должно составлять 0,1 м2. Столь большие сечения на
практике никогда не встречаются (см. таблицу 17).
Таблица 17
Стандартные размеры бытовых каминов (в см)
(Ю.П. Соснин, Е.Н. Бухаркин, Отопление и горячее водоснабжение
индивидуального дома, М.: Стройиздат, 1991 г.)
Площадь помещения, м2 Портал
Топливник Сечение
ширина высота глубина
дымохода
12
50
45
30
14×14
16
60
50
32
14×27
22
70
56
35
14×27
30
80
60
37
27×27
35
90
70
40
27×27
40
100 75
45
27×27
Камины с вытяжными трубами (дымоходами) поперечным
проходным сечением «в полкирпича» сейчас на дачах уже не
применяют, поскольку они дымят при растопке. Сечение вытяжной
трубы (высотой порядка 5 м) обычно выбирают величиной не менее
одной седьмой от площади проёма портала (или одной десятой в случае
строго вертикальной гладкой металлической трубы). В аэродинамичес-
ком отношении основным недостатком каминов английского типа
5. Климатический (отопительный) модуль
279

(рис. 100а) является возможность появления дымления из проёма
портала (топочного отверстия) на этапе растопки при холодной трубе.
Этот недостаток устраняется не только дымовым зубом (уступом, кар-
низом) 2, но и специальной дымовой камерой - системой свободных
проточных емкостей большого объема до и после дымового зуба.
Начальный дым, поднимаясь в такие крупные емкости, охлаждается
холодными стенками не так сильно, как в узкой вытяжной трубе,
накапливается и создает начальный импульс тяги. Кроме того в быту ча-
сто прибегают к временной установке на этапе разгорания огня заслонок
(штор) на портал - металлических щитков, сеток, цепей в проёме камина
или, по крайней мере, в верхней части проёма. В последние годы стали
широко применять заслонки в проёме в виде стеклянных дверок,
распахивающихся или сдвигающихся (рис. 100в). Стёкла подбирают тер-
мостойкими (кварцевыми, боросиликатными-увиолевыми) и макси-
мально прозрачными в инфракрасной области спектра. Камин может
быть оборудован также колосниковой решёткой и поддувалом, что ещё
больше приближает схему (рис. 100в) к печной конструкции. Для повы-
280
Дачные бани и печи
Рис. 100. Камины: а -- английский камин
(вид сбоку), б -- английский камин (вид спе-
реди), в -- современный камин застеклённый
с поддувалом, г -- чугунный камин сердцеви-
на застеклённый с конвективным контуром,
д -- траектории входа воздуха в английский
камин (цифры в точках -- линейные скорости
воздуха в м/сек). 1 -- несгораемая стена, 2 --
огнестойкая кладка с дымовым зубом, 3 --
нисходящий поток в дымоходе, 4 -- основной
(восходящий) поток дымовых газов, 5 -- про-
ём камина (топочное отверстие), 6 -- деко-
ративное обрамление проёма (портал), 7 --
огнестойкая кладка, 8 -- зольник с колосни-
ковой решёткой и поддувалом, 9 -- термо-
стойкое (боросиликатное) стекло, 10 -- кар-
кас рама с застеклёнными дверками, 11 --
корпус литого чугунного камина сердцеви-
ны, 12 -- стеклянные дверцы, 13 -- зольная ко-
робка с поддувальным отверстием, образую-
щимся при выдвижении вперёд коробки, 14 --
приточное отверстие для ввода холодного
воздуха в конвективно калориферную систе-
му, 15 -- отверстие для вывода нагретого воз-
духа, 16 -- конвективный поток воздуха, 17 --
система рапределённой подачи воздуха для
обдува стеклянного окна в целях предупреж-
дения осаждения сажи.
а)
б)
1
1
7
8
2
3
4
4
4
9
10
5
6
6
15
11
11
14
16
0,8 0,8
0,9
1,4
2,3
1,8
1,7
2,3 1,3
2,9
0,9
1,1
17
12
13
в)
г)
д)

шения коэффициента полезного действия, стенки камина стали делать
прогреваемыми и обдуваемыми снаружи. Наиболее эффективно сделать
это с применением металлического корпуса (рис. 100г), часто называемо-
го кассетой или каминой сердцевиной. Такой чугунный или стальной
корпус («еврокамин») можно вмонтировать в кирпичный, бетонный,
каменный или даже гипсокартонный (огнезащищенный со стороны
кассеты минватой) декоративный кожух ( В.Н. Глухих, Камины, СПб.:
Профикс, 2003 г.; Ш.К. Афанасьев, Камины. Современный взгляд, М.:
Аделант, 2006 г.). В настоящее время камины воспринимаются, скорее,
как декоративные очаги эпизодического использования, создающие уют
от вида огня.
Если камины использовались скорее для отопления, то в печах уже
можно было готовить пищу. Печи представляют собой герметично огоро-
женные со всех сторон (глинобитными, кирпичными, каменными, метал-
лическими стенками) топки, имеющие специальные отверстия для за-
кладки дров, ввода воздуха и вывода дыма. Первые печи имели круглую
куполообразную глинобитную топку и всего одно отверстие -- устье
(жерло), через которое закладывали дрова и выводили дым в помещение
(А.И. Орлов, Русская отопительно вентиляционная техника, М.: Строй-
5. Климатический (отопительный) модуль
281
Рис. 101. Печи: а -- отопи-
тельная печь («голландка»)
с вертикальными дымооборота-
ми, б -- эпюра разницы статиче-
ских давлений вне печи и внут-
ри печи (разрежения) при
отсутствии потока дымовых га-
зов при закрытом поддувале
(буквы соответствуют местора-
сположению реперных точек на
левой схеме печи, стрелки ука-
зывают, что воздух всюду «вса-
сывается» в печь при закрытом
поддувале), в -- отопитель-
но варочная печь («шведка»)
с обогревательным щитком с вертикальными дымооборотами. 1 -- топливник (камера
сгорания, топка), 2 -- дверка (крышка, заслонка) проёма (жерла) для закладки дров,
3 -- воздухозаборное отверстие с заслонкой (задвижкой. затычкой), 4 -- металлическая
плита (чугунная, стальная) теплообменная (варочная), 5 -- возможные местоположе-
ния растопочных задвижек (летних дымоходов), 6 -- основной поток дымовых газов,
7 -- внутренние стенки дымооборотов (рассечки), 8 -- верхнее отверстие в рассечке --
перевал, 9 -- нижнее отверстие в рассечке -- подвертка, 10 -- нисходящий дымовой ка-
нал, часто состоящий из нескольких каналов для уменьшения сопротивления, 11 --
нижний канал,очень ценный тем, что в нём скапливается основная доля сажи и кон-
денсатных спёков (в то же время его легко очистить), 12 -- нисходящий поток
тяжёлого холодного воздуха в дымовой трубе.
а)
б)
1
1
2
2
3
3
45
5
5
5
6
6
C
C
A
AΔp
D
EE
B
B
7
7
7
10
11
8
9
в)

издат, 1950 г.). Такие печи были известны в германских племенах еще в
VII веке как кухонные и назывались как-то типа «бак» или «баг» (backen
нем., bage дат., baka швед., bake норв. - во всех языках «запекать еду»), а
затем были занесены варягами в Новгород («багровые» - раскаленные до
красна) и, видимо, дали название отапливаемым курным срубам - избам
(«избаг» - то, что вокруг печи по аналогии с «изгородью»).
Затем топку (горнило) в печи стали делать тоннельной -- арочной (уг-
лублённой), а над открытым устьем стали устанавливать вертикальную
вытяжную трубу (дымник, впоследствии оборудованный расширением-
зонтом), выводящую продукты сгорания в атмосферу, минуя помещение.
282
Дачные бани и печи
Рис. 102. Котлы: а -- котёл па-
ровой машины на примере паро-
воза, б -- бытовой водогрейный
котёл отопительный, набранный
из отдельных литых чугунных
секций, стянутых шпильками
(вид сбоку в разрезе и вид спере-
ди), в -- двухконтурный котёл
бытовой стальной (с с возмож-
ным подключением конденсато-
ра теплообменника, конденсиру-
ющего пары воды из дымовых
газов), г -- котёл водогрейный
с промежуточным теплоносите-
лем конденсационный. 1 -- двер-
ка топки, 2 -- топка чугунная
водоохлаждаемая (огневая ко-
робка), 3 -- кожухотрубный теп-
лообменник (жаровые трубы), 4 -- поверхность кипящей воды, 5 -- брызгоотделитель
(сухопарник), 6 -- дымовая труба, 7 -- дымовая коробка, 8 -- паровая машина (цилиндр,
поршень, золотник), 9 -- зольник (многобункерный ящик) для сбора и накопления
шлака с колосниковой решёткой и поддувальными отверстиями, 10 -- тендерная ём-
кость с запасом воды, 11 -- тендерный ящик с запасом угля, 12 -- паровая магистраль,
13 -- выброс отработанного пара с увеличением тяги топочных газов, 14 -- кривошип-
но шатунный механизм (поршни, ползунки, шатуны, дышла ведущие и сцепные, ко-
лёсные пары), 15 -- патрубок вывода горячей воды, 16 -- дверка для прочистки дымо-
хода, 17 -- дверка для загрузки твёрдого топлива (дров, угля), 18 -- дополнительные
теплообменные трубы (перемычки чугунных секций), 19 -- дымовой канал (дымоход),
20 -- комбинированная дверка для розжига топлива, чистки и подачи воздуха, 21 --
поддувальная решётка с водоохлаждаемыми и неохлаждаемыми колосниками, 22 --
наборные чугунные секции, 23 -- патрубок ввода холодной воды, 24 -- дверка дополни-
тельная для подачи воздуха, чистки зольника и шуровки колосниковой решётки, 25 --
водоохлаждаемый корпус, 26 -- трубчатый теплосъёмный элемент, 27 -- конденсирую-
щее устройство для рекуперации тепла, 28 -- поверхность кипящей воды, 29 -- трубча-
тый конденсатор -- нагреватель воды, 30 -- предохранительный клапан.
а)12345
6
7
10
11
12
13
14
15
15
16
16
171819
20212223232420
25
26
27 3029
28
8
9
б)
в)
г)

Такие «белые» печи были распространеныны в Центральной Европе ещё
в XI веке, но до XX века сохранились только в России (благодаря нали-
чию лежанки и из за отсутствия в деревнях металлической посуды) и
стали называться «русскими» (духовыми).
Русские печи топились разжиганием огня (костра) на глухом поде
при открытом устье печи, поэтому подсасывали (как и камины) в
дымовую трубу большие избыточные массы воздуха. Впоследствие
входные проёмы печей стали прикрываться листовой железной
заслонкой. В результате дозирования воздуха в топливнике появилось
разрежение за счет тяги дымовой трубы, что позволило создать
дымооборотные печи.
Отопительные печи с дымооборотами в народном жаргоне стали
условно называться «голландками» в память об изобретённых в Гол-
ландии в XV веке канальных печах, которые (в отличие от ранее
использовавшихся каминов и печей русского типа) могли многократно
возвращать дым вниз по многооборотным дымоходам. «Голландки» были
неудобны в крестьянском быту («ни лечь, ни спечь») и считались
барскими (усадебными). В отличие от отопительных «голландок» отопи-
тельно варочные печи с плитами и дымооборотами были условно назва-
ны в народе «шведками» (рис. 101).
Логическим развитием кирпичных печей стало появление металличе-
ских печей. Мощнейший толчок этому направлению дали топки паровых
котлов высокого давления (для паровых двигателей в промышленности,
в судостроении, в железнодорожном транспорте), а затем водогрейных
котлов для централизованного отопления зданий (рис. 102).
5.7.2. Особенности сжигания дров в печи
Теория топочных процессов включает вопросы газодинамики струй
и течений, кинетики химических реакций горения. теплообмена с поверх-
ностями топки и каналов (Г.Ф. Кнорре, Топочные процессы, М.; Л.: Гос-
энергоиздат, 1959 г.; М.А. Глинков, Основы общей теории печей, М.: Ме-
таллургиздат, 1962 г.). Многочисленность факторов делает оптимизацию
топок весьма сложной задачей даже для специалистов.
Настоящая книга не ставит задач по анализу и систематизации тех
миллиардов различных конкретных конструкций печных устройств, ко-
торые были разработаны человечеством в ходе эволюции, тем более, что
толковому печнику психологически и технически проще придумать
сотню новых конструкций, чем довести одну единственную
(А.И. Рязанкин, Секреты печного мастерства, М.: Народное творчество ,
2004 г.). Мы остановимся только на одном, но самом главном, с нашей
5. Климатический (отопительный) модуль
283

точки зрения, моменте: взаимосвязи процесса горения каждого индиви-
дуального полена с процессами работы всей печи в целом.
Дело в том, что дрова это не газ и не мазут, не угольная пыль и не дре-
весные опилки, которые можно непрерывно подавать в топку с фиксиро-
ванным расходом, сжигать их постоянным факелом и тем самым поддер-
живать стабильность температурных условий в зоне горения. Дрова (как
и уголь) подают в топку дискретными порциями поленьями (кусками),
и каждая порция сгорает сначала с выделением газообразных продуктов
пиролиза (так называемых «летучих», образующих при горении пламя),
а затем остаток сгорает в виде угля (кокса) без пламени с образованием
твёрдых нелетучих остатков -- золы (шлака). Поленья разного размера
(разного поперечного сечения) горят по разному. Тонкие поленья (спич-
ки, щепа, лучина) могут гореть самостоятельно в одиночку в холодной
топке, и поэтому используются как растопка. Но крупное полено бревно
в одиночку самостоятельно без внешнего подогрева не сгорит. Например,
сухой вертикальный телеграфный столб, зажжённый снизу керосином,
может весь обгореть, затем весь истлеть (как в Булерьяне). но пламенем
(как спичка) сгореть не может. Причина в том, что тепловыделение от
пламени растёт пропорционально «диаметру» полена, а затраты на про-
284
Дачные бани и печи
Рис. 103. Типы печей: а -- печь
с верхним горением дров, б --
печь с нижним горением дров, в --
печь с нижним горением, поджи-
гаемая с помощью вспомогатель-
ной топки, г -- печь с передним
(боковым) горением. 1 -- способы
загрузки дров (белые стрелки),
2 -- бункер с клапаном мигалкой
для подачи дров, 3 -- люк с дверкой для подачи дров, 4 -- люк с крышкой для подачи
дров, 5 -- полено, 6 -- угли, 7 -- зольник (поддувало), 8 -- направление движения возду-
ха из поддувального отверстия в решётку, 9 -- дверка зольника с поддувальным отвер-
стием, 10 -- дверка топки для загрузки дров и ворошения дров и углей (шуровка), 11 --
дверка комбинированная, 12 -- дверка вспомогательной топки для загрузки и розжига
растопки, 13 -- вспомогательная топка для начального разведения огня, 14 -- клапан
для вывода дымовых газов из вспомогательной топки, 15 -- огнеупорное дно (под),
16 -- горизонтальный металлический лист, образующий дымооборот и камеру для за-
кладки дров для переднего горения, 17 -- воздухоподающие отверстия для первично-
го воздуха, 18 -- воздухоподающие отверстия для вторичного воздуха, 19 -- дымоход,
20 -- лучистый поток, 21 -- вторичный воздух, 22 -- отверстие в дверке для вторичного
воздуха, 23 -- канал из зольника в верхнюю часть топки для подачи вторичного возду-
ха, 24 -- решётка, 25 -- поток воздуха через оголённый участок решётки (вторичный
воздух), 26 -- внутреняя решётчатая дверца топливника для удержания дров, 27 -- люк
в комбинированной дверке для подачи воздуха в поддувало и решётчатую дверцу.
а) б)
в) г)
10
11
26
22
23 21
11
18
17
24
25
27
19
19 19
19
12
13
14
15
1
2
3
4
56
7
7
8
9
9
16
20

грев полена растут пропорционально квадрату «диаметра» полена (то
есть значительно быстрее). Толстые поленья могут гореть пламенем
только в костре (в закладке). Порции дров могут постепенно накладыва-
ются друг на друга, формируя установившийся режим горения. Но чаще
всего используется одна единственная порция (закладка).
В дачном быту мало кто всерьёз задаётся вопросом, как лучше заклады-
вать в печь дрова -- как ни забрось, всё равно сгорят и дадут тепло. Это
раньше в подовых русских печах и особенно в открытых очагах курных изб
и бань как то старались управлять горением дров выбором породы, подбо-
ром размеров и изменением их укладки (см. раздел 5.7.1). Поэтому напом-
ним, что дрова в топливнике (как и в костре) могут гореть верхним горени-
ем (сверху), нижним горением (снизу) и боковым (или передним).
При верхнем горении (рис. 103а) поленья забрасываются поодиночке
на слой горящих углей 6 через загрузочный люк (с клапаном 2 или с двер-
цей 3). Одиночные поленья 5 не загораживают основную массу раскалён-
ных углей, поэтому этот режим характеризуется мощными лучистыми по-
токами 20 от углей к стенкам. Такой режим очень хорош для печей всех
типов, кроме кирпичных без огнеупорной кладки топливника (поскольку
роль дымооборотов в этом режиме сведена к минимуму, и нагревается
в основном топливник). Если воздух подаётся снизу через решётку из
зольника, то весь кислород потребляется нижним горящим слоем углей.
Полено 5 нагревается фактически в инертной среде, и выходящие из по-
лена летучие претерпевают пиролиз с образованием чёрного дыма и горю-
чих газов. Поэтому стандартная система подачи воздуха через поддувало
(зольник) и решётку вовсе не является самодостаточной: необходим под-
вод дополнительного (так называемого «вторичного») воздуха 21 в про-
странство над дровами, например, , через отверстие в дверке топки 10 или
через специальный канал из зольника 23.
В случае нижнего горения (рис. 103б) угли и пламя буквально завале-
ны холодными поленьями, которые прогреваясь, дымят белым (бурым)
дымом (продуктами пиролиза). Вторичный воздух 23 белого дыма не
устраняет. Белое дымление ослабевает по мере того, как пламя
охватывает всю закладку дров, и постепенно заменяется чёрным
дымлением. Официальная процедура организации нижнего горения пре-
дусматривает розжиг растопки (лучины) на решётке, после чего через
люк 3 набрасываются поленья 1 на две трети высоты топки, чтобы оста-
вить треть высоты топки якобы для пламени. Ясно, что если пламя нахо-
дится в нижней части кучи дров, то температура топливника, а тем более
дымовой трубы, растёт медленно, в то время как поленья разогреваются
быстро и одно за другим начинают вспыхивать. Но если температура ды-
мовой трубы вначале мала (рис. 104а), то и расход воздуха через трубу
5. Климатический (отопительный) модуль
285

Gтр (а значит и через топ-
ливник) также мал, по-
скольку тяга создаётся за счёт высокой температуры трубы. А быстрое
распространение огня вверх по закладке дров означает, что потребное ко-
личество воздуха для горения дров Gд быстро растёт (рис. 104б). В ре-
зультате коэффициент избытка воздуха α=Gтр/Gд в начальных этапах
топки мал (рис. 104б), а это свидетельствует о недогаре летучих, иными
словами, о дымлении. В конце топки труба уже прогрелась, а угли, остав-
шиеся от кучи дров, начинают догорать и требуют всё меньше воздуха.
Это значит, что коэффициент избытка воздуха в конце топки намного
больше единицы и дымление отсутствует.
Задача оптимизации печей заключается в стремлении к стехиометри-
ческому режиму горения α=1 хотя бы на период наиболее интенсивного
горения дров. Это может быть достигнуто применением низкотеплоём-
ких быстропрогреваемых (утеплённых) дымовых труб или предвари-
тельно прогреваемых (например, зимой за счёт тепла помещения). Опре-
делённой оптимизации можно добиться разумным регулированием
подачи воздуха в процессе прогорания дров. Но в том то и дело, что ре-
жим нижнего горения нравится населению именно тем, что ничего не на-
до регулировать -- загрузил дрова и всё. Оптимально ли горение или нет,
хватает ли воздуха или нет, есть ли дымление или нет -- это рядового дач-
ника не волнует, он даже порой в печь лишний раз не заглянет.
Режим нижнего горения рекомендуется для единичных разовых про-
топок многими организациями: и всеми финскими банными фирмами,
и разработчиками бытовых отопительных печей шахтного типа
286
Дачные бани и печи
Рис. 104. Качественный ход
последовательных изменений
параметров печи с нижним горе-
нием: а -- при прогреве холодной
дымовой трубы в ходе топки, б --
при предварительно прогретой
дымовой трубе, Ттоп -- темпера-
тура топки (топливника, камеры
сгорания), Ттр -- температура ды-
мовой трубы, Gд -- потребный
поток воздуха (как окислителя)
для полного сгорания дров,
Gтр -- поток воздуха, создавае-
мый дымовой трубой, α=
=Gтр/Gд -- коэффициент избыт-
ка воздуха.
а)
б)
Т, °С
t, отн. ед.
G, отн. ед.
G, отн. ед.
t, отн. ед.
t, отн. ед.
t, отн. ед.
Ттоп
Ттоп
Ттр
Gтр
Gд
Gд
Gтр
1
1
1
2
2
2
3
3
3
4
4
4
α
α
α
α
α
α
Ттр
Т, °С

5. Климатический (отопительный) модуль
287
(рис. 103в), и даже разработчиками
государственного стандарта ГОСТ
9817 95. Во многом эта опрометчи-
вость объясняется ложными убежде-
ниями в том, что современные печи
немыслимы, якобы, без колоснико-
вых решёток, что только колоснико-
вые решётки дают возможность под-
нять коэффициент полезного действия до 70%, в то время как подовые
печи имеют коэффициент полезного действия не более 35% (А.Н. Скана-
ви, Л.М. Махов, Отопление, М.: АСВ, 2002 г.). А колосниковые решётки
как раз и рождают, к сожалению, радужные настроения в пользу нижне-
го горения толстых слоёв топлива.
На самом деле коэффициент полезного действия даже русских подовых
печей может превышать 70% (Л.А. Семёнов, Журнал «Отопление и венти-
ляция», 6, 12, 1941 г.), несмотря на невозможность строгого регулирова-
ния подачи воздуха заслонкой жерла. Причина пониженного коэффициента
полезного действия во многих русских печах кроется вовсе не в отсутствии
колосниковой решётки, а в неминуемо высоких коэффициентах избытка
воздуха в условиях горения дров в печи при открытом жерле (проёме) печи,
а также в отсутствии дымооборотов. Действительно, теоретическая темпера-
тура продуктов сгорания дров очень сильно зависит от коэффициента из-
бытка воздуха, причём значительно сильней, чем от влажности древесины
(рис. 105). Так, если 1 кг абсолютно сухих дров (с относительной влажно-
стью равной нулю) сжечь строго с 4,61 м3 (5,96 кг) воздуха, то температура
всей совокупности дымовых газов превысит 2000°С. Величина 4,61 м3/кг на-
зывается стехиометрическим коэффициентом для абсолютно сухой древе-
сины по отношению к воздуху и соответствует количеству воздуха, необхо-
димому для полного сгорания дров, то есть тому количеству воздуха,
при котором в процессе горения окисляются все компоненты древесины. Ес-
ли взять большее количество воздуха, то избытку воздуха (сверх 4,61 м3/кг)
уже не достанется дров. Никак не будет реагировать (химически) избыток
воздуха и с продуктами сгорания, просто разбавит их и тем самым снизит их
температуру. Например, если взять воздуха в три раза больше, чем мини-
мально необходимо (то есть 13,83 м3/кг), то температура продуктов сгора-
ния составит уже не 2000°С, а всего лишь 900°С.
Рис. 105. Зависимость расчётной темпе-
ратуры продуктов сгорания древесины (ды-
мовых газов) от влажности дров при раз-
личных коэффициентах избытка воздуха,
указанных цифрами у кривых.
1,5
20406080
Относительная влажность дров, %
Температура продуктов сгорания, °С
1600
1200
800
400
α=1,0
2
3
5

Если взглянуть на пламя дров, которое постоянно мечется из стороны
в сторону, то становится ясным, что вполне возможна ситуация, когда
в одной зоне горения временно содержится намного меньше воздуха, чем
нужно для полного сгорания летучих, а в другой -- временно намного
больше. Надёжное сгорание в этих условиях мыслимо лишь при сущест-
венном избытке воздуха (чтобы везде воздуха хватало), но при этом тем-
пература продуктов сгорания оказывается неминуемо ниже стехиомет-
рического уровня 2000°С. Поэтому стремление повысить температуру
продуктов сгорания приходит в противоречие со стремлением снизить
дымность продуктов сгорания (и повысить КПД). Дымление паровозов
и пароходов показывает, что топки их котлов специально работают при
недостатке воздуха. Лишь для обеспечения скрытности боевые паровые
суда применяли режим повышенного расхода воздуха, который дожига-
ет летучие, но снижает температуру продуктов сгорания и мощность па-
ровой установки. Также и в ракетных двигателях (например, ракет носи-
телей космической техники) коэффициент избытка окислителя
выбирается меньшим единицы. Напомним, что двукратное снижение ко-
эффициента избытка воздуха с 1,0 до 0,5 приведёт примерно к такому же
снижению температуры продуктов сгорания, как повышение коэффици-
ента избытка воздуха с 1,0 до 1,2. То есть нехватка воздуха не столь уж
сильно сказывается на температуре продуктов сгорания, но сильно повы-
шает дымность дымовых газов (и загрязнение дымоходов).
Конечно, снижение температуры продуктов сгорания за счёт повыше-
ния расхода воздуха не снижает общего теплосодержания продуктов
сгорания: газы становятся холодней, но объём газов увеличивается. Если
бы печь располагала очень эффективными теплообменниками (напри-
мер, очень длинными дымооборотами), то можно было бы уловить всё
тепло продуктов сгорания. Но дымообороты имеют ограниченную длину,
и чем ниже температура продуктов сгорания, тем меньше теплоотдача
в стенки дымооборотов, тем больше тепла сбрасывается через дымовую
трубу (несмотря на возможно очень низкую температуру дымовых газов
на срезе дымовой трубы).
Вышеприведённые рассуждения относятся к идеальному случаю,
не учитывающему, что в реальности сначала преимущественно прогора-
ют летучие, а затем выгорают угли, составляющие примерно 34% от мас-
сы абсолютно сухих дров. Картина такова, что из 4500 ккал/кг тепла, об-
разующегося от сгорания 1 кг абсолютно сухих дров, не менее
1800 ккал/кг выделяется при сгорании летучих, а до 2700 ккал/кг при
сгорании углей. При этом из 5,96 кг/кг воздуха, потребляемого на стехи-
ометрическое горение 1 кг дров, не менее 2,05 кг/кг потребляется при
сгорании летучих, а до 3,91 кг/кг при сгорании углей. Теплота сгорания
288
Дачные бани и печи

древесного угля составляет 8100 ккал/кг при стехиометрическом рас-
ходе воздуха 11,5 кг/кг на 1 кг углей. Стехиометрические температуры
продуктов сгорания летучих и углей примерно одинаковы 2000°С.
Стехиометрический расход воздуха для сжигания дров влажно-
стью25% составляет 4,77 кг/кг или 3,7 м3/кг. При реальных избытках
воздуха в печах. достигающих α=2--3, расход воздуха через печь можно
условно принять для оценок 12 кг/кг, то есть 10 м3 воздуха в нормальном
состоянии (1 атм, 20°С) на 1 кг дров влажностью 25%.
Далее под «воздухом» мы будем понимать исходный атмосферный
воздух с натуральным содержанием кислорода 21% об. Это значит, что
дрова в печи (по крайней мере, в условиях развитого горения) горят во-
все не в воздухе, а в дымовых газах того или иного состава. Это особен-
но очевидно при наличии на решётке сплошного слоя горящих углей,
которые, как нетрудно подсчитать, должны были бы пропускать не ме-
нее 35% исходного кислорода для обеспечения сжигания летучих, выде-
ляющихся из дров, горящих на углях (рис. 103а).
Способность слоя раскалённых углей пропускать кислород может
быть обусловлена тонкостью угольного слоя и/или большой скоростью
продува и/или низкой температурой угольного слоя (и соответственно
медленностью реакции углерода с кислородом воздуха). Эти условия вза-
имосвязаны: большая скорость продува сокращает время реакции кисло-
рода воздуха с углями, обуславливает «проскок» непрореагировавшего
воздуха через слой углей, «проскок воздуха» фактически означает повы-
шение коэффициента избытка воздуха в реакции с углями, что приводит
к снижению температуры горящих углей и т. д. В этих условиях добиться
гарантированного проникновения «воздуха» через слой углей для сжига-
ния летучих весьма затруднительно, что подтверждает необходимость
введения вторичного воздуха для сжигания летучих по индивидуальному
каналу. Принимая пористость угольного слоя на уровне 0,4 и повышен-
ную вязкость воздуха при высоких температурах (рис. 69), для обеспече-
ния поступления 35% воздуха мимо угольного слоя необходимо исполь-
зовать площадь проходного сечения индивидуального канала для
вторичного воздуха на уровне 5% от площади колосниковой решётки.
Вместе с тем, газопроницаемость слоя углей на колосниковой решёт-
ке остаётся весьма неопределённой величиной, что делает решётку не
столь уж удобным устройством для управляемого сжигания не только
летучих, но и древесного угля. Так, например, удивительно, но факт, что
слой пепла в подовой печи порой пропускает воздух под дрова ничуть не
хуже, чем слой углей на колосниковой решётке. В связи с этим, напом-
ним, что колосниковые решётки были изобретены вначале вовсе не для
подачи воздуха, а для непрерывного вывода шлака от каменного угля
5. Климатический (отопительный) модуль
289

(или золы от дров) из топки парового котла. Горящую смесь шлака и уг-
ля шуровали (перемешивали, ворошили) специальной кочергой (шуров-
кой) так, чтобы более мелкий шлак проскальзывал в ячейки решётки.
Чтобы легче было шуровать (движениями взад и вперёд), горизонталь-
ные прутья решётки стали располагать только вдоль топки и изготавли-
вать в виде стержней, имеющих поперечное сечение в виде треугольника
(колоса), направленного острием (острым углом) вниз (рис. 106а). Такая
форма прутьев предотвращала заклинивание кусков шлака в промежут-
ках решётки, поскольку если кусок проходил через верхние узкие щели
решётки, то впоследствии он уже не мог застрять в расширяющихся вни-
зу щелях. В крупных топках ремонтноспособные решётки стали наби-
рать из отдельных сменных прутьев колосников, что в свою очередь дало
возможность делать колосники подвижными во время топки. Так, в судо-
вых пароходных топках кочегар имел возможность периодически пово-
290
Дачные бани и печи
Рис. 106. Схемы воздухоподающих
узлов: а -- с чугунной колосниковой
решёткой, б -- со стальной решёткой из
цилиндрических прутьев, в -- с возду-
хоподающим отверстием (в корпусе
или дверце) с фиксированным направ-
лением подачи воздуха на под, г --
с воздухоподающим патрубком, изме-
няющим направление подачи воздуха
на под, д -- схематическое строение
слоя углей на решётке (слева), прост-
ранственное распределение темпера-
туры в слое и концентрация кислоро-
да, окиси и двуокиси углерода
(справа) по книге В.В. Померанцева
«Основы практической теории горе-
ния», Ленинград: Энергия, 1973 г.. 1 --
корпус топливника, 2 -- дымовой пат-
рубок (хайло), выпускающий дым
в дымообороты или дымоход, 3 -- по-
ленья, 4 -- угли, 5 -- чугунные колосни-
ки решётки, 6 -- зола в зольнике, 7 --
стальные цилиндрические прутья
(в том числе арматурные) решётки, 8 -- дверка топки, 9 -- поток вторичного воздуха,
10 -- дверка зольника, 11 -- поток первичного воздуха, 12 -- огнеупорный под, 13 -- ци-
линдрическая или прямоугольная дверка топки, 14 -- воздухоподающее отверстие
с фиксированным направлением воздушного отверстия и регулированием проходно-
го (живого) сечения дверкой, клапаном, задвижкой , глазком, краном и т. п., 15 -- воз-
духоподающее отверстие с вращающимся патрубком, изменяющим направление вхо-
дящего воздушного потока, 16 -- застеклённая дверца, 17 -- глазок для контроля
горения (желательно со съёмным стеклом), 18 -- циркулирующий дым.
а)
б)
в)
г)
1
2
8
8
11
10
15
16
СО
Т
h (высота над решёткой)
СО2
О2
11
18
13
14
12
17
9
9
3456
7
7
4
д)

рачивать все колосники разом вокруг своей оси на угол не менее 45°С
с помощью рычагов, расположенных в зольнике. Спекшийся шлаковый
слой при этом взламывался и проваливался через решётку. В современ-
ных бытовых дровяных печах колосниковые стержни не имеют сущест-
венных преимуществ перед цилиндрическими прутьями (рис. 106б), по-
скольку если древесные угли и застрянут в решётке, то всё равно
выгорят. Поэтому в быту одинаково часто применяют и самодельные
сварные решётки из арматурной стали и покупные колосниковые решёт-
ки из литого чугуна, причём из чугуна можно лить решётки только в ли-
тьевые формы с канавками, зауживающимися к низу, то есть с получени-
ем решётки колосникового типа. Для сжигания древесины щели решётки
делают более узкими (5--7 мм), чем для сжигания угля. Направление ще-
лей решётки особого значения не имеет: шуровать в маленьких печах
удобно и из стороны в сторону, и взад и перёд. Возможны и многослой-
ные решётки -- сверху крупная для дров, снизу мелкая для углей.
Решётки выносят потоком воздуха часть пепла в дымоходы.
Достоинства решёток в плане непрерывного отвода шлаков и пепла из
топки в зольник не могут быть поставлены под сомнение, поскольку подо-
вые топливники для длительной непрерывной работы (сутки, недели, меся-
цы) вообще не пригодны. Но при эпизодической топке глухой под особых
проблем не создаёт и не выносит пепел в каменку. Слой пепла до 5 см ещё
не затрудняет полного сгорания дров и даже создаёт благоприятные усло-
вия для горения в части ограничения тепловых потерь вниз из зоны горе-
ния за счёт высоких теплоизоляционных свойств пепла. Слой пепла до 5 см
создаётся после 3--7 разовых протопок. Если возникают бытовые проблемы
с хлопотностью частой чистки печи, можно оборудовать специальный на-
копитель пепла в виде колодца (в том числе и с решёткой), в который ссы-
пается скребком пепел после каждой протопки.
Что касается подачи воздуха для горения дров, к колосниковым ре-
шёткам возникает масса вопросов. Во всяком случае даже в отопительных
кирпичных печах в деревенском и сельском быту очень часто используют
глухой под и воздухоподающие отверстия в дверке топки. Вопреки расхо-
жему в литературе мнению, колосниковая решётка вовсе не всегда обеспе-
чивает доступ воздуха во все зоны закладки дров в печи. И причиной это-
го является наличие на всей решётке сплошного слоя горящих углей,
забирающих весь кислород из воздуха так, что вышележащие поленья уже
не горят, а просто нагреваются в потоке дымовых газов и претерпевают
пиролиз. Реально процесс ещё более сложный, поскольку образовавшая-
ся в результате горения углей в кислороде двуокись углерода С+О2 →
→СО2 сама начинает реагировать с верхними слоями углей с образовани-
ем окиси углерода С+СО2 → 2СО (рис. 106д). Так что даже в случае сжи-
5. Климатический (отопительный) модуль
291

гания древесного угля процесс на ре-
шётке как минимум трёхстадиен: сначала образуется СО2, затем СО, а по-
том СО сгорает до СО2 над углями, но только при подаче дополнительно-
го (так называемого вторичного) воздуха в зону над углями.
Если же на решётке сжигают дрова, то кислород может проникать во
все зоны дров только на этапе растопки печи, пока нет углей. Но воздух
во всей закладке дров в этом случае и не нужен, поскольку он может по-
требиться лишь в отдельных зонах воспламенения дров. Поэтому мето-
дический интерес может представить режим верхнего горения, когда на
решётку 3 загружается порция дров 6 и поджигается растопкой 7 сверху
(рис. 107а). В этом случае дрова играют роль «решётки», в свою очередь
расположенной на решётке 3, и действительно пронизываются потоком
свежего воздуха. Такая схема в быту встречается редко, поскольку про-
цесс развития пламени сверху вниз затруднён, особенно при рыхлых за-
кладках. В печах и кострах обычно используется поджиг вышележащих
поленьев нижележащими. В промышленности известна схема подачи
воздуха сверху вниз на поверхность горящих поленьев (рис. 107б), но
в дачных условиях такая схема неудобна, поскольку требует принуди-
тельной подачи воздуха сверху вниз компрессором и вывода дымовых га-
зов вытяжным вентилятором. Так что процесс верхнего горения на ре-
шётке реален лишь в схеме с постоянной подачей поленьев на слой
горящих углей (рис. 103а), принятой во всех бытовых чугунных отопи-
тельных котлах (рис. 102б).
Имеется ещё одна схема, реализующаяся в кострах, открытых очагах,
каминах, русских печах (рис. 107в). Имеется в виду так называемое боко-
вое горение, когда растопка 7 разжигается с краю костра на наветренной
(передней) стороне. Ветровой поток 5 при этом пронизывает с опреде-
лённой эффективностью все поленья костра, перенося с собой теплоту
сгорания растопки внутрь кучи поленьев. В этой схеме очень важно по-
давать воздух в нужные зоны костра с требуемой скоростью так, чтобы
пламя двигалось фронтом, «не перескакивая» на весь верх костра нерегу-
лируемым образом. В печах этот режим удобно реализовывать при пол-
ном и плотном заполнении топки (или подполочного пространства) по-
292
Дачные бани и печи
Рис. 107. Примеры процессов внеш-
него горения: а -- верхнее горение с по-
дачей воздуха снизу, б -- верхнее горе-
ние с подачей воздуха сверху, в --
боковое (переднее) горение костра. 1 --
корпус топливника, 2 -- дымоход, 3 --
решётка, 4 -- зольник (поддувало), 5 --
подача воздуха под решётку, 6 -- поле-
нья, 7 -- розжиг растопки.
а)
б)
в)
1
1
2
2
7
7
7
5
5
5
5
6
66
3
3
4
4

леньями так, чтобы дрова горели с торцов (рис. 103г). Колосниковая ре-
шётка в этой схеме вообще не предусматривается, воздух для сгорания
углей подаётся из воздухоподающего устройства 17 по дну печи (по по-
ду), которое делается огнетермостойким и теплоёмким для прогрева дров
и устойчивости горения при всех коэффициентах избытка воздуха в пе-
чи. Тепло от горящих углей подогревает вышележащие торцы поленьев,
из которых начинают выделяться летучие, которые сгорают пламенем
в верхней камере над дымооборотом 16 (рис. 103г). Если удаётся органи-
зовать подачу воздуха из отверстия 17 (а точнее, группы отверстий) на-
столько идеальным образом, чтобы воздух равномерно обдувал торцы
всех горящих поленьев, то дрова горят фронтом, распространяющимся
к задней стенке, фактически не оставляя после себя углей. В реальности
преимущественный поток воздуха по поду обуславливает преимущест-
венное выгорание углей снизу, верхние угли обваливаются. В результате
образуется завал долго прогорающих углей на поду и с быстрым распро-
странением пламени по верху закладки дров к задней стенке. Боковое го-
рение (называемое в печах передним) переходит при этом в верхнее.
По физической сути боковое (переднее) и верхнее горение можно объе-
динить понятием внешнего горения закладки дров, в отличие от нижне-
го горения, которое можно считать внутренним.
Режим бокового (переднего) горения очень чувствителен к коэффи-
циенту избытка воздуха и к характеру подачи воздуха в зону горения. Ес-
ли воздух в зону горения подаётся неограниченно через широко раскры-
тые воздухозаборные отверстия, то угли и летучие горят одновременно
и спокойно, как в костре -- пламя от горения летучих невысокое, ленивое
(при высокой закладке дров может быть и дымное). Если доступ воздуха
в зону горения ограничить, то вид пламени будет зависеть от того, как ог-
раничивается доступ воздуха. Если прикрывать нижнее воздухозаборное
отверстие 17, оставляя открытым верхнее воздухозаборное отверстие 18
(рис. 103г), то пламя, оставаясь низким и спокойным, несколько увянет
(дымление дров может немного снизиться). Это происходит потому, что
подача воздуха к углям (за счёт «провала» холодного воздуха вниз) огра-
ничивается, количество летучих снижается, а расход воздуха на догора-
ние летучих остаётся на прежнем высоком (достаточном) уровне.
Если прикрывать верхнее отверстие 18, оставляя открытым нижнее 17,
то высота пламени увеличивается, огненные языки начинают проникать
через хайло в дымовую трубу. Это означает, что в условиях нехватки воз-
духа (кислорода) сажистые частицы в летучих не успевают быстро выго-
реть и даже в дымовой трубе, может быть, так и не найдут достаточного
количества кислорода, чтобы сгореть полностью, затем рано или поздно
охладятся и в виде чёрного дыма выйдут через трубу в атмосферу.
5. Климатический (отопительный) модуль
293

Ещё более разительные перемены произойдут в печи, если при хоро-
шо разгоревшихся углях сначала прикрыть верхнее отверстие 18, а затем
прикрыть и нижнее отверстие 17. Раскалённый топливник и угли не мо-
гут охладиться мгновенно. Поэтому раскалённый топливник при прекра-
щении подачи воздуха превращается в газогенератор, заполняющийся
горючими газообразными продуктами пиролиза. При наличии подсосов
воздуха в печи, в первую очередь в дымоходах, может образоваться взры-
воопасная смесь воздуха с горючими газами пиролиза, при воспламене-
нии которой печь может даже разрушиться (взрывные случаи известны).
Более интересным представляется штатный случай, когда при закрытом
верхнем отверстии 18 нижнее отверстие 17 закрывается постепенно.
При этом огненные языки, устремляющиеся в дымоход, ещё более рас-
ширяются, контуры пламени размываются, пламя превращается в диф-
фузное свечение (призрачно прозрачное), заполняющее весь объём топ-
ливника. Но пламя это «холодное», не излучает лучистого тепла,
поскольку частицы раскалённой сажи очень мелкие (менее 1 мкм), и
пламя прозрачное. При этом в печи появляется гул -- это пламя «в поис-
ках кислорода начинает метаться» по всем углам топливника.
С физической точки зрения гул обусловлен прежде всего тем, что ле-
тучие выделяются в топливнике из зоны раскалённых дров, а воздух по-
ступает в топливник в совсем иные зоны -- пристеночные (или, напри-
мер, в зольник). При этом для горения необходимо, чтобы горючие газы
и воздух пришли в соприкосновение, а ещё лучше, чтобы перемешались
между собой. Поэтому в условиях, когда в топливник в целом поступает
ровно столько воздуха, сколько нужно для горения летучих и углей в рас-
сматриваемый момент, возникает ситуация, когда воздух заполняет,
к примеру, угол топливника, но «жизненно» необходим в совсем иных
точках топливника, а именно в тех, где есть несгоревшие летучие. Приве-
сти горючие газы в контакт с поступающим воздухом можно за счёт быс-
трого перемешивания в топке, то есть за счёт турбулентности. Поэтому
все стехиометрические пламена турбулентны в зоне горения, а значит из-
дают акустические колебания точно так же, как водопроводная труба на-
чинает гудеть при появлении турбулентности водного течения. Но в пе-
чи, в отличие от водопроводной трубы, в ходе обычного перемешивания
происходит ещё процесс образования пространственных микрозон со
взрывоопасной газовоздушной средой -- горючие газы постепенно подме-
шиваются в воздух, локализованный, к примеру, в углу топливника, а по-
сле достижения нижнего концентрационного предела воспламенения
НКПВ (см. раздел 5.6.5) разом возникает фронт движущегося пламени
в углу топливника, воспринимаемый как микрохлопок (местный взрыв
газовоздушной среды в некой ограниченной пространственной области).
294
Дачные бани и печи

Микрохлопки возникают в зонах с недостатком воздуха и с его избыт-
ком, так что в результате микрохлопков, как правило, образуются газооб-
разные продукты сгорания, обогащенные либо воздухом, либо горючими
газами, и процессы перемешивания (в том числе с образованием локаль-
ных взрывоопасных микрозон) продолжаются. Режимы горения с мик-
рохлопками называются разными авторами турбулентными, неустойчи-
выми, пульсационными, колебательными и т. д. Все эти режимы хорошо
известны в технике и обуславливают, в частности, рёв ракетных и реак-
тивных двигателей.
Режим с микрохлопками (рёвом, воем, гулом) может переходить
в пульсирующий режим с мощными периодическими (примерно раз в се-
кунду) хлопками, сопровождающимися выбросами пламени и дыма из
всех щелей печи. Этот режим совершенно недопустимый для печей, по-
скольку задымляет помещение и создаёт пожароопасную ситуацию.
Для выхода из этого режима необходимо как ни удивительно, вовсе не
закрывать, а наоборот, полностью открывать все воздухозаборные отвер-
стия 18 и даже дверцу топливника 11 -- хлопки, гул и длинные пламена
тотчас исчезают, пламя становится обычным, как у костра.
Отметим, что перераспределение подачи воздуха из зоны горения уг-
лей в зону дожигания летучих может быть достигнуто многими техниче-
скими решениями, в том числе простейшими, например, вращением спе-
циальных трубчатых распределителей воздушного потока 15 (рис. 106в).
При этом дрова «не знают», горят ли они в костре, камине или в очаге,
в кирпичной ли печи или металлической. Но тем не менее, им важно
очень многое: и как подаётся на них воздух, откуда (с какой стороны)
искакой скоростью, как удаляются дымовые газы, сколько тепла отби-
рается из зоны горения и сколько тепла извне приходит в зону горения,
причём важно даже в какие именно точки зоны горения подаётся воздух
и дополнительное тепло. Анализируя все эти факторы, дачник может
объяснить, а значит и изменить в своей печи очень многое.
5.7.3. Механизмы теплосъёма в печах
Тепло, выделившееся в результате химической реакции горения дров,
разделяется в печи на две части: на «полезное» тепло, идущее на нагрев
помещения (стен, потолка, пола, воздуха, людей, самой печи и т. п.), и на
тепло, безвозвратно и «бесполезно» выброшенное из дымовой трубы
в атмосферу. Слово «бесполезно» поставлено в кавычки из за того, что
наряду с действительной невозможностью использования тепла дыма,
выброшенного в атмосферу, для нагрева помещения, тем не менее, тепло
дыма было полезно и необходимо, поскольку именно это тепло создава-
5. Климатический (отопительный) модуль
295

ло тягу в трубе для подачи воздуха в печь. Бывает так, что «тепловая» це-
на за тягу оказывается несуразно высокой, и дачник пытается снизить
эту цену. При этом у дачника фактически только два пути: снижать тем-
пературу выбрасываемых дымовых газов или снижать массовый расход
дымовых газов (при одной и той же скорости горения дров). Историчес-
ки на этапе перехода от открытых очагов через камины к печам снижал-
ся массовый расход дымовых газов (или, что одно и то же, расход подава-
емого воздуха). На этапе перехода к многооборотным печам снижалась
температура выбрасываемых дымовых газов. Сейчас, на этапе перехода
к герметичным металлическим печам, стремятся ещё больше снизить
массовый расход дымовых газов.
Доля теплотворной способности дров, «полезно» выделенная (исполь-
зованная) в виде тепла в печи, называется коэффициентом полезного дей-
ствия печи (КПД). Для дровяных печей практический интерес представ-
ляет величина КПД за весь период работы печи, например, КПД в расчёте
на всю зиму. В быту такую оценку КПД производят сельские жители по
фактическому расходу дров. Говорят, например, мол, прежняя печь сжига-
ла «так мало дров, а новая вон сколько». В технике оценку КПД произво-
дят также по фактическим тепловыделениям и фактическому расходу
дров по ГОСТ 9817 95 за один час устоявшегося режима горения печи
или по ГОСТ 2127 47 и ГОСТ 3000 45 за одну единичную протопку или
за межпротопочный период, например, за одни сутки. Кроме того, сейчас
КПД дифференцируют по отдельным целевым назначениям нагрева, на-
пример, КПД по нагреву воды, КПД по варочной плоскости, КПД по ка-
менке, КПД по нагреву воздуха и т. п. Дифференцированные значения
КПД особенно ценны и информативны именно в случае банных печей,
причём само понятие «полезности» действия в банных печах может отли-
чаться от «полезности» в бытовых отопительных печах. Это обусловлено
тем, что сам по себе нагрев печи (тем более внутренних зон) не тождест-
венен полезному результату -- нагреву помещения (ГОСТ 3000 45). Так,
в частности, тепло от нагретых до 40°С участков внешней стороны кир-
пичной печи, «полезное» для отопления жилого помещения, абсолютно
«бесполезно» для высокотемпературной сауны: более того, такие участки
печи лишь захолаживают воздух. Иногда пользуются некорректным по-
нятием «КПД топливника» (ГОСТ 2127 47), понимая под этим полноту
сгорания топлива в печи, никак не связанную с процессами теплоотдачи
ни в сам топливник, ни в печь в целом.
Ещё больше тонкостей придётся учитывать при анализе временного
хода изменения КПД в ходе протопки. Такой «минутный» или даже «се-
кундный» КПД (то есть КПД, усреднённый по короткому промежутку
времени, например, за минуту или секунду, а фактически равный мгно-
296
Дачные бани и печи

венному значению величины) будет сложным образом изменяться во
времени. Причём совершенно ясно, что в идеальном оптимальном режи-
ме КПД кирпичной печи в период растопки печи должен быть как мож-
но ниже, поскольку всё тепло в начале растопки должно идти на разогрев
дымовой трубы и на создание тяги. В реальности же КПД в начале про-
топки максимален и только потом сокращается во времени, поскольку
внутренности печи (топливника и дымооборотов) разогреваются, и ды-
мовые газы начинают выходить из трубы более горячими. А вот в водо-
грейных котлах внутренние стенки существенно не нагреваются и оста-
ются относительно холодными с постоянной во времени температурой.
Только знание КПД именно на том или ином этапе протопки может дать
правильный путь к оптимизации печи. А банная печь, как мы уже отме-
чали, фактически не имеет устоявшегося режима -- сначала она всё вре-
мя разгорается, а потом она долго тухнет. И время горения металличес-
кой печи в большинстве случаев не превышает одного двух часов.
Тепло от продуктов сгорания отбирается теплосъёмными элементами
(в том числе стенками топливника и дымоходов) за счёт кондуктив-
но конвективного теплообмена и за счёт лучистого, причём соотношение
вкладов этих каналов теплопередачи во время горения разовой закладки
дров меняется. При растопке любой печи вначале преобладает кондук-
тивно конвективный механизм теплопередачи, роль которого постепен-
но по мере прогрева печи снижается в пользу лучистого.
Кондуктивный поток тепла определяется разностью температуры ды-
мовых газов Т и температуры стенки теплосъёмного элемента Тт и со-
ставляет α(Т--Тт), где α=10 Вт/м2.град -- коэффициент кондуктивной
теплопередачи (в реальности колеблется в пределах (7--12) Вт/м2.град,
в зависимости от ориентации поверхности). Если дымовые газы движут-
ся со скоростями до V=4 м/сек, то коэффициент кондуктивно конвек-
тивной теплопередачи (суммарный кондуктивный и конвективный) мо-
жет локально возрастать до α=10+6V, где V в м/сек .
В металлических водогрейных котлах водоохлаждаемые стенки не на-
греваются выше 100--150°С, вследствие чего локальные значения кондук-
тивно конвективных тепловых потоков от дымовых газов с температурой
700--900°С на стенки котла достигают 30 кВт/м2. В кирпичных печах
стенки топливника постепенно нагреваются вслед за разгоранием дров
вплоть до 600--1000°С, вследствие чего локальное значение кондуктив-
но конвективных тепловых потоков постепенно снижается с 30 кВт/м2 до
5кВт/м2. Дымовые газы, не способные охладиться в топливнике, выносят
своё тепло в дымообороты.
Кондуктивно конвективный теплообмен среде печников традиционно
(и безосновательно) считатется основным (преобладающим) в топках,
5. Климатический (отопительный) модуль
297

вследствие чего удлинение дымооборотов с увеличением их поверхности
часто рассматривается как наиболее эффективное средство повышения
КПД печей, по крайней мере, кирпичных (рис. 108). Даже в области ме-
таллических бытовых отопительных печей очень часто ошибочно
полагают, что известные способы, интенсификации конвективного
теплообмена (турбулизацией газа или повышением площади внутренних
стенок топливника) могут существенно повысить теплоотдачу печи.
На самом деле, языки пламени, касаясь стенок топливника, передают
тепло в стенки не только контактным кондуктивно конвективным спосо-
бом, но и за счёт лучистого тепла. Лучистые потоки тепла в топках дости-
гают уровня 40--100 кВт/м2. Их появление и перераспределение имеют
в печах свои особенности.
Во первых, горячие дымовые газы способны нагревать различные по-
верхности (жаровни), и уже те в свою очередь начинают излучать до
100 кВт/м2 при температуре 1000°С. Ясно, например, что газ на оси ды-
мового канала не может отдавать своё тепло стенкам канала кондуктив-
но конвективной теплопередачей, но если на оси дымового канала поме-
стить металлическую пластинку, то она будет нагреваться и излучать
тепло на стенки канала (рис. 109а). Дымовые газы на оси при этом ох-
лаждаются. Или, например, можно утеплить потолок дымового колпака
(перекрыши) так, чтобы дымовые газы не нагревали кирпичную кладку
верха печи, а нагревали бы только поверхность колпака, которая в свою
очередь, разогревшись, направит тепло своего излучения в нижние зоны
колпака (вниз на нижние слои кладки печи), что более полезно для на-
298
Дачные бани и печи
Рис. 108. Принципиальная схема быто-
вой отопительной печи с горизонтальными
дымооборотами. 1 -- поток воздуха через ре-
шётку и горячие угли, 2 -- поток воздуха че-
рез оголённый участок решётки для сжига-
ния летучих (вторичный воздух), 3 --
кирпичная кладка печи, 4 -- циркуляцион-
ные траектории дымовых газов, 5 -- вытяж-
ная траектория дымовых газов, 6 -- цирку-
ляционные траектории дымовых газов
в дымооборотах, 7 -- нисходящий поток воз-
духа в дымовой трубе, 8 -- возможный выход
циркуляционного потока дымовых газов
в открытую дверку топливника, вызываю-
щий дымление печи в помещение, 9 -- двер-
ки для прочистки, 10 -- возможные местора-
сположения растопочных задвижек (летних
дымоходов).
1
2
3
4
4
5
5
10
5
7
8
9
9
5
6

грева воздуха в помещении (рис. 109б). Даже внутренние стенки дымо-
оборотов можно рассматривать как жаровни, нагревающиеся дымовыми
газами и излучающие тепло на внешние стенки дымооборотов
(рис. 109в). Эффективность жаровен возрастает с увеличением их пло-
щади. Отметим, в частности, что широкоизвестные винтовые завихрите-
ли (в виде стальных продольных пластин, скрученных в винт и плотно
вставленных в цилиндрические жаровые трубы) газовых котлов, работа-
ют больше как излучающие элементы (жаровни), нежели как просто за-
вихрители воздуха, якобы существенно повышающие конвективную со-
ставляющую теплообмена за счёт турбулизации потоков дымовых газов.
5. Климатический (отопительный) модуль
299
Рис. 109. Жаровые элементы
в дымоходах (газоходах, дымооборо-
тах, дымовых трубах), нагревающие-
ся в потоке горячих газов (отбирая
от них тепло и охлаждая их) и излу-
чающих лучистое тепло на стенки
каналов дымоходов: а -- безобо-
ротный дымоход (канал), б -- беска-
нальный колпаковый дымоход, в --
многооборотный дымоход, г -- тем-
пературная зависимость степени
черноты εco2 газового слоя углекис-
лого газа, д -- температурная зависи-
мость степени черноты εн2o газового
слоя водяного пара (цифры при
кривых на рис. «г» и «д» соответст-
вуют произведениям р(СО2)×l
и р(Н2О)×l, где р(СО2) и р(Н2О) --
парциальные давления углекислого
газа и водяных паров в кПа
(1 атм=100 кПа), l --толщина слоя
в метрах), е -- спектры поглощения
СО2 иН
2О (штриховые зоны), из-
лучения Солнца и абсолютно чёр-
ных тел (а. ч. т.). 1 -- стенки каналов
дымоходов (кирпичные, керамичес-
кие, металлические), 2 -- металличе-
ский жаровой элемент, расположен-
ный в дымовом канале (пластина, в том числе вытянутая, свёрнутая в трубу, согнутая
волной, скрученная винтом спиралью и т. п., цепи, тросы, проволоки продольные), 3 --
направление движения дымовых газов, 4 -- направление лучистых потоков с жаровых
элементов, 5 -- жаровой элемент в виде утеплённого верха (потолка) колпака в дымо-
ходе, 6 -- рассечки стенки дымооборотов (кирпичные, стальные), выполняющие роль
жаровых элементов, 7 -- зона «перевала» -- разворота газов сверху вниз, 8 -- зона «под-
вёртки» -- разворота газов снизу вверх.
а)
б)
в)
1
1
1
66
7
8
2
3
3
3
3
3
3
4
4
4
4
5
г)1
0
468101214
2Длина волны излучения, мкм
εCO2
εH2O
1
0,1
0,1
0,01
0,01
100
100
100 10
0,1
0,1
1
1
10
100
Т, °С
Н2О
СО2
Солнце
1,4 кВт/м2
а.ч.т. 100°С 1,1 кВт/м2
а.ч.т. 30°С 0,5 кВт/м2
Т, °С
500
500
900
900
1300
1300
д)
е)

Во вторых, любой даже абсолютно не задымлённый газ излучает (а так-
же и поглощает) свет в виде отдельных спектральных линий, отвечающих
квантовым переходам атомов и молекул. Спектральные линии молекул
сгруппированы в ансамбли (полосы), поскольку любой электронный уро-
вень молекулы (в отличие от электронных уровней атомов) расщеплен на
многочисленные колебательные, вращательные и деформационные поду-
ровни. Молекулы азота и кислорода в спектральной области (0,5--25) мкм
практически не излучают и не поглощают. Поэтому воздух и дымовые га-
зы излучают и поглощают только из за наличия трёхатомных молекул уг-
лекислого газа (0,03% об. в свежем воздухе, до 1% об. в банях, до 20% об.
в дымовых газах) и водяных паров (1% об. в свежем воздухе, до 10% об.
в банях, до 50% об. в дымовых газах). В тонких слоях интенсивность излу-
чения (и степень поглощения) газа растёт линейно с увеличением толщи-
ны слоя l и с повышением парциального давления (объёмного содержа-
ния) примесей углекислого газа р(СО2) и водяных паров р(Н2О), то есть
с увеличением произведения р×l. При этом спектральные линии, сохраняя
свою форму, лишь растут по амплитуде. С ростом толщины слоя интенсив-
ность излучения в центрах спектральных линий может достичь интенсив-
ности излучения абсолютно чёрного тела при той же длине волны излуче-
ния и при той же температуре газа. При этом центр спектральных линий
уже не можут далее возрастать по своей амплитуде и с увеличением тол-
щины слоя и остаются на постоянном уровне излучения (насыщаются).
Но интенсивность излучения в крыльях спектральных линий продолжает
расти с увеличением толщины слоя газа. В результате интенсивность ли-
нейчатого излучения в тонких слоях пропорционально р×l, а в толстых
слоях пропорционально (р×l)1/2. Интенсивность же сплошного (по спект-
ру) излучения (серого) растёт экспоненциально [1 ехр( р×l)].
Напомним, что пары воды имеют полосы поглощения (1,5--1,75) мкм,
(2,5--3,0) мкм, (4,8--8,0) мкм, (8,0--9,5) мкм и (12,5--25,0) мкм, а углекис-
лый газ (2,4--3,0) мкм, (4,0--4,8) мкм и (12,5--16,5) мкм. При сжигании ка-
менного угля и нефти возможно появление полос поглощения двуокиси
серы SО2 (3,8--4,0) мкм, (4,1--4,6) мкм, (6,9--9,5) мкм и (15,8--23,2) мкм.
Так, например, наличием в атмосфере Земли углекислого газа объясняют
парниковый эффект атмосферы. Излучение Солнца, достигающее Земли
с интенсивностью 1,4 кВт/м2, имеет спектральный максимум в видимой
области спектра на сине зелёных длинах волн 0,4--0,5 мкм, где газовая со-
ставляющая атмосферы прозрачна (но может поглощать пыль в атмосфе-
ре). Поэтому излучение Солнца достигает поверхности Земли и нагрева-
ет её. В свою очередь нагретая поверхность Земли излучает тепло
в космос. Ввиду низкой средней температуры поверхности Земли 30°С,
максимум теплового излучения приходится на длину волны 10 мкм. Та-
300
Дачные бани и печи

кое излучение с мощностью порядка 0,5 кВт/м2 (в предположении
«а.ч.т.» -- абсолютно чёрного тела) может частично поглощаться водяны-
ми парами и углекислым газом, содержащимися в атмосфере, и в космос
не удаляться, а нагревать атмосферу (см. рис. 109е). Чем больше в атмо-
сфере углекислого газа, тем выше температура атмосферы. Так, например,
подсчитано, что при увеличении объёмного содержания углекислого газа
СО2 в атмосфере с обычного уровня (0,03--0,04)% об. вдвое до 0,08% об.
средняя температура земной поверхности повысилась бы на 4 градуса, что
привело бы к катастрофическому климатическому эффекту -- усиленно-
му таянию льдов и повышению уровня мирового океана.
Таблица 18
Расчётный состав дымовых газов при давлении 1 атм (0,1 МПа)
(парциальные давления компонентов в кПа, то есть объёмные доли
компонентов в процентах)
Топливо
α
СО2 Н2ОN
2
О2
Дрова сухие w=0
1
17
14
69
0
Дрова сухие w=0
365 76
13
Дрова сырые w=200% 1
11
43
46
0
Дрова сырые w=200% 3520
64
11
Углерод (угли)
1
21
0
79
0
Метан СН4
1918
73
0
Октан С8Н18
1
12
13
75
0
Бензол С6Н6
1
15
8
77
0
Дизельное топливо
(условный стандарт
дымовых газов)
1
13
11
76
0
Примечание. Снижение концентрации СО2 до 4% по ГОСТ 9817 95 или
до 3% по НПБ 252 98 считается завершением горения.
Значения степеней черноты ε слоёв газа, содержащих водяные пары
или углекислый газ, приведены на рис. 109г и д. Цифрами у кривых ука-
заны произведения р×l, где р -- парциальные давления водяных паров
и углекислого газа в кПа (см. табл. 18), а l -- толщина слоя (средняя) в ме-
трах (А.Л. Бергауз и др., Справочник конструктора печей прокатного
производства, под ред. В.М. Тымчака, т. 1 и 2, М.: Металлургия, 1970 г.).
Степени черноты слоёв газа определяются из соотношения εσT4=∫кλвλdλ,
где σ -- постоянная Стефана Больцмана, Т -- абсолютная температура,
кλ -- коэффициент поглощения слоя газа на длине волны λ (в профиле
5. Климатический (отопительный) модуль
301

спектральных линий), вλ -- спектральная мощность излучения абсолют-
но чёрного тела (кривая Планка). Таким образом, слои прозрачных ды-
мовых газов толщиной 0,5 м имеют степени черноты 0,1--0,2 и способны
излучать тепло с мощностью до 20 кВт/м2 при температуре 1000°С.
В третьих, дымовые газы обычно оказываются задымлёнными, то есть
содержат раскалённые частицы сажи, имеющие температуру, равную тем-
пературе дымовых газов (см. раздел 5.7.11). Степени черноты дымового
пламени бывают разными, иногда приближаясь даже к единице, так что
мощности излучения факелов при 1000°С могут достигать 100 кВт/м2. От-
метим, что теплопередача от факела, заполняющего весь топливник или
дымоход (при коэффициенте избытка воздуха, близком к единице), опре-
деляется площадью внутренней поверхности топливника точно так же, как
и кондуктивно конвективная теплопередача. Поэтому в развитом факель-
ном режиме увеличение площади внутренней поверхности топливника
(или иных теплосъёмных элементов) путём гофрирования (изломанно-
сти) даёт увеличение теплосъёма с дымовых газов (см. раздел 5.7.13).
В четвёртых, очень большой вклад в тепловой баланс топливника да-
ёт излучение раскалённых углей, особенно на завершающем этапе топки,
когда на решётке остаются только древесные угли, сгорающие беспла-
менным образом. Если вся решётка завалена углями, то проскок кисло-
рода через угли маловероятен, коэффициент избытка воздуха близок
к единице, дымовые газы и горящие угли должны иметь высокую темпе-
ратуру. Однако, температура продуктов сгорания Т вовсе не равна
2000°С. Дело в том, что теплота сгорания углей преобразуется не только
в теплосодержание раскалённых дымовых газов, но ивтепловое излуче-
ние углей qу=QуGу=Sу.σT4+(1+11,5)Cр.Gу.ΔT, где Qу=8100 ккал/кг -- теп-
лота сгорания углерода (углей), Gу (кг/сек) -- скорость сгорания углей,
Sу -- площадь слоя углей, Cр=0,32 ккал/кг.град -- средняя теплоёмкость
дымовых газов, величина 11,5 в скобках является стехиометрическим ко-
эффициентом углерода по воздуху (для сжигания 1 кг углерода требует-
ся 11,5 кг воздуха). Так, в соответствии с расчётом по указанному соотно-
шению при площади слоя углей 20×20 см при скорости сгорания углей
1,2 кг/час (мощность горения 11,3 кВт) слой углей имеет температуру
900°С и излучает 4,7 кВт лучистого тепла, а при скорости сгорания углей
4,7 кг/час (мощности горения 44 кВт) слой углей имеет температуру
1200°С и излучает 11,5 кВт лучистого тепла. Таким образом, при увели-
чении расхода воздуха мощность излучения слоя углей на решётке по-
стоянной площади растёт количественно, но относительная доля излуче-
ния в тепловом балансе топливника снижается. Аналогично,
при уменьшении площади слоя угля при неизменном расходе воздуха
температура слоя растёт, но доля излучения падает. Поэтому, если дач-
302
Дачные бани и печи

ник хочет, чтобы его металлическая печь выдала всё тепло от горения уг-
лей в стенки топливника (причём в виде излучения), то надо делать ре-
шётку побольше и угли распределять на большую площадь, а скорость
подачи воздуха сделать минимально необходимой. Такой режим очень
выгоден для поддержания тепла в бане после протопки. Если же угли бы-
стро выжечь большим потоком воздуха, как часто рекомендуется в лите-
ратуре, то всё тепло вылетит в трубу, и при отсутствии дымооборотов без-
возвратно потеряется без пользы для бани.
Вообще говоря, лучистый теплообмен играет бо1льшую роль (нежели
кондуктивно конвективный) при малой разнице температур дымовых
газов и стенок теплосъёмных элементов, поскольку (Т4--Тт4) более чувст-
вительно к температуре, нежели (Т--Тт). А чем выше Тт тем более эффек-
тивна печь для нагрева воздуха. Поэтому попытки анализа и конструк-
торских расчётов топливников и дымооборотов банных печей без учёта
вклада лучистого теплопереноса могут приводить к существенной
погрешности. Также и стремление придать топливникам какую либо хи-
трую специальную форму с множеством изломов для увеличения площа-
ди контакта дымовых газов с корпусом часто не приводит к ожидаемому
повышению теплоотдачи, поскольку лучистая теплоотдача вообще не за-
висит от формы топливника, а конвективная теплоотдача при горячих
стенках (и кирпичных, и металлических) весьма мала. Фигурность топ-
ливника оправдана в случае строго холодных (менее 100°С) стенок водо-
грейных котлов и змеевиков, где добиваются теплосъёма конвекцией на
уровне 0,5 от теплоты сгорания дров, а радиацией до 0,4 (общий коэффи-
циент полезного действия достигает 0,9). В отопительных металлических
печах теплосъём конвекцией не превышает 0,2, а радиацией до 0,4 (об-
щий коэффициент полезного действия до 0,6); наибольший КПД дости-
гается при минимально возможных скоростях подачи воздуха. Поэтому
и режимы длительного горения в условиях тления дров при малых
скоростях подачи воздуха также имеют весьма высокие коэффициенты
полезного действия -- в металлических печах не ниже 0,6.
В заключение вспомним принципы некогда общепринятого расчёта
отопительных печей, который рассматривает процесс горения дров в пе-
чах крайне усреднённо (в предположении сгорания углей и летучих од-
новременно) и не углубляется в детали вышерассмотренных особенно-
стей процесса горения (ГОСТ 2127 47 «Печи отопительные теплоёмкие.
Нормы проектирования», отменённый с 01.01.76 без замены). Тепловой
расчёт кирпичного топливника выполняется для «основного периода ин-
тенсивного горения топлива» без учёта излучения для разовой закладки
дров исходя из неких «нормативных» показателей (закладываемых
в расчёт догматически) в следующей последовательности:
5. Климатический (отопительный) модуль
303

-- исходя из требуемой теплоотдачи печи по нормируемой продолжи-
тельности топки m=1--2 часа, срока остывания (времени теплоотдачи)
печи, нормируемому коэффициенту полезного действия КПД=0,7 и нор-
мируемой теплоте сгорания дров определяют необходимый расход дров
(топлива) за время одной топки G;
-- исходя из расчётного значения G рассчитывают площадь пода топ-
ливника Sт по плотности дров ρ и нормируемой толщине слоя топлива
hсл по формуле Sт=G/ρ hсл;
-- исходя из расчётного значения G рассчитывают площадь колосни-
ковой решётки по формуле Sр=G/mBр, где B -- нормируемое значение
допустимого удельного напряжения колосниковой решётки, установлен-
ное, видимо, опытным путём без учёта аэродинамического сопротивле-
ния закладки дров и слоя углей;
-- рассчитывают высоту топливника по нормируемому значению
удельного теплового напряжения объёма топливника Qт/Vт (где Qт --
мощность, идущая на стенки топливника, то есть мощность сгорания
дров, умноженная на КПД, Vт -- объём топливника);
-- рассчитывают площадь поддувального отверстия исходя из норми-
руемого практически необходимого расхода воздуха и нормируемой ско-
рости движения воздуха в живом (проходном) сечении поддувального
отверстия, принимаемой равной (1--2) м/сек. Некогда нормирвавшиеся
по ГОСТ 2127 47 параметры топливников приведены в таблице 19.
Таблица 19
Нормативные показатели для расчёта топливников отопительных печей
(А.Н. Сканави, Отопление, М.:АСВ, 2002 г.)
Вид топлива
Дрова влажностью 25%
Теплота сгорания
12600 кдж/кг (3000 ккал/кг)
Плотность топлива
400 кг/м3
Температура горения
1000°С
Удельное напряжение
колосниковой решётки
250 кг/час.м2
Толщина слоя топлива
0,25--0,35 м
Объём воздуха, практически
необходимый для сжигания
1 кг топлива
10 м3/кг
Наименьшая высота над
слоем топлива
0,25--0,45 м
Удельное тепловое напряжение
объёма топливника Qт/Vт
405 кВт/м3
304
Дачные бани и печи

Обращаем внимание, что объём воздуха, заложенный на сгорание
дров, вдвое превышает стехиометрический уровень (см. раздел 5.7.2).
Это значит, что кирпичные печи рассчитывают на коэффициент избытка
воздуха на уровне α=2, и расчётная высота топливника должна соответ-
ствовать высоте пламени в этом режиме. Для режимов с меньшим
α (с высокими пламенами) нормативную величину Qт/Vт следует, види-
мо, существенно снижать. Тем не менее, описанный стандартный расчёт
позволяет хотя бы приблизительно сориентироваться по конструктор-
ским параметрам. Для сведения приведём также некогда нормировавши-
еся параметры для расчёта газоходов (дымоходов) отопительных печей.
Таблица 20
Показатели для расчёта газоходов отопительных печей
(А.Н. Сканави, Отопление, М.: АВС, 2002 г.)
Вид топлива
Дрова влажностью 25%
Топливник:
-- температура
1000°С
-- тепловая нагрузка на стенки
7 кВт/м2
Первый газоход:
-- температура
700°С
-- тепловая нагрузка на стенки
5,2 кВт/м2
-- скорость движения газов
1,5--4,0 м/сек
Второй газоход:
-- температура
500°С
-- тепловая нагрузка на стенки
2,7 кВт/м2
-- скорость движения газов
1,5--2,0 м/сек
Третий газоход:
-- температура
160°С
-- тепловая нагрузка на стенки
2,7 кВт/м2
-- скорость движения газов
1,5--2,0 м/сек
Дымовая труба:
-- температура
130°С
-- скорость движения газов
менее 2 м/сек
Принятые в таблице 20 (ГОСТ 2127 47) скорости движения газов в
дымовых каналах намного превышают установленные и, видимо,
ошибочные противопожарные нормы 0,15-- 0,60 м/сек (НПБ 252 98), от-
вечающие ламинарному течению. Обращаем также внимание на крайне
низкие значения принятых тепловых нагрузок, явно отвечающие чисто
конвективной теплопередаче. Так, при температуре топливника 1000°С
лучистые тепловые потоки при заполнении всего объема топливника
5. Климатический (отопительный) модуль
305

пламенем составили бы на стенке не менее 20 кВт/м2. Это подтверждает,
что принятая в стандартном расчёте концепция отвечает низкопламенно-
му горению в условиях больших избытков воздуха.
В заключение отметим, что оптимальная температура внешних
сторон стенок печи 700С (отвечающая паспортной теплоотдаче 0,5
кВт/м2 ) соответствует температуре внутренних сторон стенок
кирпичной печи (толщиной в полкирпича) всего 170-2000С (что следует
из уравнения теплопроводности для полностью прогретой стенки). Это
зачастую обескураживает дачника. Ведь топят печь, казалось бы, до куда
более высоких температур внутри, по крайней мере, в топливнике. А дело
в том, что за время топки внутренняя сторона стенки успевает
прогреваться изнутри (от огня) на глубину всего 5-7 см (но до высокой
температуры 500-7000С). И только через час после топки тепло изнутри
«выбирается по кирпичу наружу», и за это время внутренняя сторона
стенки постепенно охлаждается до 2000С. Численные оценки по
уравнению нестационарной теплопроводности (стр.233-235)
подсказывают, что кирпичную стенку печи («скорлупу», зачастую
декоративную) вопреки многовековой практике не целесообразно
использовать в качестве теплонакопительной. Специальный
высокотеплоемкий теплонакопительный сердечник (ядро с дымовыми
каналами внутри) лучше изготавливать отдельным узлом из
высокотеплопроводного материала и облицовывать его внешней
декоративной кладкой (или штукатуркой) с зазором. Такая новая
технология изготовления дровяных отопительных печей уже
используется в США и в Финляндии, в России освоена в ООО «Ками»
(С.И.Серегин). При использовании новых материалов такая технология
за счет высокой теплоемкости ядра позволит обеспечить практически
неизменный уровень теплоотдачи печей в межпротопочный период,
отказаться от сложных в изготовлении многооборотных схем
теплосъема, а также перейти к комплектации печей крупными узлами
заводского изготовления.
5.7.4. Внутренняя аэродинамика печей
Часто в быту полагают, что дымовая труба нужна в печи только для
того (или прежде всего для того), чтобы выводить из печи дым так, чтобы
он не попал в помещение. Но ведь печь - это не устройство для
производства дыма, а аппарат для выработки тепла. Так что сам по себе
дым в печи -- это вторичный и второстепенный фактор следствие.
Главное в печи -- это то, что в ней горят дрова. И труба нужна печи в
первую очередь для того, чтобы побуждать (создавать) в печи непрерыв-
306
Дачные бани и печи

ное течение газов (свежего воздуха, подводящего кислород к зоне горе-
ния, и дымовых газов,отводящих из зоны горения продукты сгорания).
Причем, продукты сгорания -- это самое полезное в печи, поскольку
именно они содержат то тепло, ради которого и жгут дрова. Но охлаждён-
ные (после отбора тепла) продукты сгорания (дымовые газы) конечно
лучше выводить за пределы бани, минуя помещение, но уже только в це-
лях улучшения санитарно гигиенической обстановки.
Если бы горячие дымовые газы не поднимались вверх, освобождая
пространство для притока свежего воздуха, то костры, камины и печи
могли бы существовать лишь при искусственном создании потока возду-
ха, например, механическим вентилятором. В самом общем случае схема
теплогенератора включает в себя в первую очередь побудители воздуш-
ного потока (рис. 110). В промышленных теплогенераторах в качестве
5. Климатический (отопительный) модуль
307
Рис. 110. Принципиальные схемы
теплогенераторов и и теплообменников:
а -- обвязка теплогенератора, б -- спут-
ный теплообменник, в -- противоточный
теплообменник, г -- способы «удлине-
ния» теплообменника в смысле увеличе-
ния теплопередающей способности. 1 --
забор воздуха, 2 -- нагнетатель воздуха
(вентилятор, компрессор, насос), 3 -- на-
греватель и дозатор воздуха, 4 -- достав-
ка топлива, 5 -- хранение, накопление
и подготовка топлива, 6 -- дозированная
подача топлива, 7 -- камера сгорания
(топка, топливник, горелка), 8 -- смеси-
тель воздуха и топлива, 9 -- теплосъём-
ное устройство в топливнике (теплооб-
менник, охладитель), 10 -- основной
теплообменник (охладитель продуктов
сгорания -- дымовых газов), 11 -- очисти-
тель дымовых газов (пылеосадитель,
фильтр), 12 -- конденсирующее тепло-
съёмное устройство (охладитель) с по-
лезным использованием (рекуперацией)
тепла, 13 -- отсасыватель воздуха (венти-
лятор, насос, компрессор), 14 -- сброс
дымовых газов в атмосферу, 15 -- подвод
поджигающего топлива, 16 -- вывод твёрдых продуктов сгорания, 17 -- дымовая (жаро-
вая) труба, 18 -- кожух (может быть, и гипотетический), 19 и 20 -- ввод и вывод теп-
лосъёмного агента, 21 -- теплогенератор, 22 -- ввод воздуха, 23 -- циркуляция
теплосъёмного агента (воздуха), 24, 25, 26 и 27 -- вертикально оборотный, горизон-
тально оборотный, колпаковый, секционный теплообменники, 28 -- вывод охлаждён-
ных продуктов сгорания.
а)
б)
в)
г)
1
2
3
4
10
11
12
28
27
26
25
24
23
17
17
18
18
19
19
20
20
22
21
13
14
15
16
7
8
9
5
6

побудителей чаще применяют механическую (принудительную) тягу, в
бытовых теплогенераторах -- чаще естественную (гравитационную). Как
ивслучае гравитационной вентиляции естественная тяга в трубах возни-
кает из за того, что вес столба газа внутри трубы отличается от веса стол-
ба газа снаружи, в результате чего появляется разность (перепад) давле-
ний Δрг внутри и снаружи (рис. 42). Эти перепады давления и
называются тягой.
Тяга (напор) зависит только от высоты трубы и температуры дымо-
вых газов. В обычных условиях тяга печных (банных и дачных) труб не
превышает 5--20 Па. Это очень малая величина, отвечающая 0,5--2 мм во-
дяного столба (что требует для измерения особых приборов тягометров).
Если внешние ветровые напоры Δрв=ρV02/2 окажутся больше тяги,
то ветер может «задуть» в трубу, изменив направление движения дымо-
вых газов на противоположное, то есть вниз («опрокидывание» тяги).
Чтобы этого не случилось, дымовую трубу делают повыше, но всё равно
в реальных условиях тяга не превысит величин порядка 50 Па. Поэтому
при острой необходимости трубу оборудуют дефлектором (см. раздел
4.1.5).
Под действием тяги в топке печи возникает поток воздуха, переходя-
щий в поток дымовых газов в дымовой трубе. Часто в быту «тягой» назы-
вают величину этого газового потока. Так, говорят, что в печи плохая
«тяга», если пламя спички (свечи, лучины), помещённое у воздухозабор-
ного отверстия (поддувального), отклоняется в сторону топливника сла-
бо. Иногда тягой называют и само явление движения газов в печи. Более
того, иногда (не только дачники, но и печники,идаже пожарники)
ошибочно считают, что движение газов возникает в любой даже холод-
ной трубе всегда в силу её большой высоты только за счёт перепадов гра-
витационного давления в ней.
В дальнейшем мы под тягой будем понимать исключительно
величину перепада давлений на замкнутой траектории, проходящей из
поддувала через всю печь (и трубу) и обратно по атмосфере вне печи
вновь в исходную точку поддувала (то есть разницу весов столбов газов
внутри и снаружи печи). Величина же линейной скорости(и величина
объемного или массового расхода) газа будет определяться затем исходя
из величины тяги и величины газодинамического сопротивления всего
тракта печи в целом (см. раздел 5.7.10).
Перепад давления Δрг (тяга в дымовой трубе) расходуется, во первых,
на газодинамические разгоны и торможения воздуха, на смены направле-
ний движения воздуха и завихрения (то есть на инерционные процессы
в газовых потоках), а во вторых, на поддержание достигнутых скоростей
в условиях наличия сопротивлений трения (сил вязкости при движении
308
Дачные бани и печи

газов в дымоходах): Δрг=(ξм.с.+ξтр)ρV2/2, где ξм.с.
-- коэффициент мест-
ных газодинамических сопротивлений, ξтр -- коэффициент сопротивле-
ния трения, V -- средняя линейная скорость газового потока, ρ -- плот-
ность воздуха (или дымовых газов) в месте течения. Коэффициенты
сопротивления зависят от того, какой режим (турбулентный или лами-
нарный) течения воздуха в воздухозаборных отверстиях (и дымовых га-
зов в дымоходах) реализуется в конкретной конструкции печи.
Ранее мы уже отмечали, что НПБ 252 98 предписывает исключитель-
но ламинарный режим течения дымовых газов в дымоходах со скоростя-
ми (0,15--0,60) м/сек. В то же время в реальных условиях в дымоходах
печей (и даже каминов) достигаются скорости дымовых газов до 4 м/сек,
что отвечает турбулентному режиму истечения дымовых газов. Действи-
тельно, в противоречии НПБ 252 98 имеется три нормативных докумен-
та, устанавливающих иную скорость движения газов в дымовых трубах.
Во первых, это уже упоминавшийся ГОСТ 2127 47.
Во вторых, ГОСТ 9817 95 предписывает не менее 8 см2 площади по-
перечного сечения (прохода) дымовой трубы на каждый киловатт номи-
нальной (полезной) мощности печи. Справедливость требует отметить,
что ГОСТ 9817 95 формально относится только к бытовым аппаратам
с водяным контуром. Тем не менее за отсутствием других нормативов
печники ориентируются на этот стандарт и для банных печей (хоть и на-
рушают его повсеместно). Учитывая, что получение 1 кВт номинальной
мощности требует сжигания 0,5 кг/час дров (при коэффициенте полез-
ного действия 50%), нетрудно подсчитать, исходя из стехиометрических
коэффициентов (см. раздел 5.7.2), что на каждые 8 см2 дымовой трубы
должно приходиться не более 3,5 кг/час дымовых газов. Это значит, что
расход дымовых газов не должен превышать нормируемого значения
0,12 г/см2.сек в расчёте на 1 см2 дымовой трубы. При температуре газов
в дымоходе 300°С (и соответственно плотности дымовых газов 0,6 кг/м3)
номинальная линейная скорость газов составит 2 м/сек.
В третьих, СНиП 41 01 2003 нормирует сечение дымовых труб и ка-
налов в зависимости от тепловой мощности печи (то есть теплоотдачи
теплоёмкой кирпичной печи): 140×140 мм при тепловой мощности до
3,5 кВт, 140×200 мм при тепловой мощности от 3,5 кВт до 5,2 кВт,
140×270 мм при тепловой мощности печи от 5,2 кВт до 7 кВт. Предпола-
гается, что теплоёмкая печь выдаёт указанную тепловую мощность 24 ча-
са в сутки, но топится она всего лишь 2--3 часа в сутки. Значит, тепловая
нагрузка топливника (полезная мощность выделения тепла в топливни-
ке при горении дров) при протопке будет превышать примерно в 10 раз
уровень теплоотдачи печи в течение суток. Простой пересчёт даёт в этом
случае значение нормируемого сечения дымовых каналов на уровне 6 см2
5. Климатический (отопительный) модуль
309

на 1 кВт номинальной мощности, что примерно согласуется с требовани-
ями ГОСТ 9817 95.
Таким образом и ГОСТ 9817 95 и СНиП 41 01 2003 допускают ли-
нейные скорости газов в дымовых трубах на уровне до 2 м/сек (а при ре-
альном коэффициенте избытка воздуха, равном 2, до 4 м/сек). При такой
скорости поток дымовых газов ламинарен (Re<2200)в крайне редко при-
меняемых (из за забивок) трубах диаметром до 6 см (до номинальных
мощностей печей до 3--4 кВт) и турбулентен в трубах большего диаметра,
применяемых при больших номинальных мощностях печей. Учитывая,
что современные отечественные и финские банные металлические печи
с короткими металлическими гладкими трубами изготавливаются из
расчёта 2--6 см2 сечения трубы на 1 кВт номинальной мощности, можно
заключить, что на начальном этапе растопки газы в трубе могут двигать-
ся ламинарно, однако при разгорании таких печей газовые течения неми-
нуемо переходят в турбулентный режим.
В ламинарном режиме имеем ξм.с. =30/Re+ξкв, и ξтр=64Н/d.Re, где
Re -- число Рейнольдса, ξкв=1,5 для случая двух местных сопротивлений
310
Дачные бани и печи
Тяга дымовой трубы Δрг, Па
0
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0 255075100125
123
3
2
1
4
Массовый расход через трубу, кг/час
Удельная тяга дымовой трубы (на
один погонный метр высоты) Δрг/H,
Па/м
V, м/сек
Рис. 111. Расчётные расходные
характеристики дымовой трубы
сечением 0,12х0,12 м («в полкир-
пича»), высотою Н, с температу-
рой, плотностью и кинематичес-
кой вязкостью дымовых газов
400°С, 0,5 кг/м3 и 0,4 см2/сек соот-
ветственно: 1 -- зависимость мас-
сового расхода дымовых газов G
(нижняя шкала) или линейной
скорости движения дымовых га-
зов V (верхняя шкала) от удель-
ной тяги в предположении нали-
чия лишь сил трения при
ламинарности дымового потока
Δрг=(64Н/d.Re)ρV2/2 (при V ме-
нее 0,5 м/сек); 2 -- то же, но при
турбулентности дымового потока
Δрг=(0,31Н.Re 0,25/d)ρV2/2 (при V
более 1 м/сек); 3 -- то же, но в пред-
положении наличия лишь местных
газодинамических сопротивлений
(завихрений в конкретном месте)
Δрг= =ξм.сρV2/2 при условном зна-
ченииξм.с=1.

(завихрений) при выходе из хайла в тру-
бу и из трубы в атмосферу (см. напри-
мер, О.Н. Брюханов и др., Основы гид-
равлики, теплотехники и аэродинамики,
М.: Инфра М, 2004 г.). При малых ско-
ростях V<0,5 м/сек (отвечающим малым
числам Рейнольдса Re<1000 на этапе
растопки печи) силы трения оказывают-
ся определяющими, и массовый расход
дымовых
газов
равен
G(кг/сек)=πd4Δpг/128Hν. Поскольку
Δpг пропорционален высоте трубы Н,
то G вовсе не зависит от высоты трубы:
чем выше труба, тем больше тяга, но тем
больше и сопротивление трения. В этом
режиме расход очень быстро (пропорци-
онально d4 уменьшается с уменьшением диаметра трубы, так что расход
очень чувствителен к положению задвижки на дымовой трубе.
В режиме турбулентноготечения при V> 1 м/сек имеем
ξтр=0,31.Н.Re 0,25/d, ξм.с.=1,5 также для случая двух местных
сопротивлений (завихрений) при выходе из хайла в трубу и из трубы в
атмосферу. Как правило, при низких трубах (менее 5 м) силы трения ока-
зываются незначительными, и расход дымовых газов составляет
G=(πd2/4)(ρΔpг)1/2 (рис. 111)
Для оценочных расчётов печей иногда применяют упрощённое соот-
ношение Δpг=(ρх--ρг)gH=(ξ+λΗ/d)ρV2/2=(ξ+λΗ/d)G2/ρS2, где λ -- коэф-
фициент трения, равный 0,015 для металлических труб; 0,03 для оштука-
туренных кирпичных труб и 0,04 для неоштукатуренных кирпичных
труб; G(кг/сек) -- секундный массовый расход дымовых газов; S=πd2/4 --
площадь сечения трубы. Коэффициент местных газодинамических со-
противлений ξ рассчитывается как сумма значений по таблице 21. Так,
например, печь шведка с отопительным щитком (рис. 101в), имеет три
разворота с ξ=2 каждый, один вход воздуха с ξ=1, один поворот с ξ=1,1
и один выход дымовых газов с ξ=1, что в сумме составляет Σξ=9,1. Если
открыть летний дымоход 5, то суммарный коэффициент сопротивления
снизится до Σξ=4 (расход воздуха через печь повысится). Коэффициент
5. Климатический (отопительный) модуль
311
Таблица 21. Численные значения коэффи-
циентов местных газодинамических сопротив-
лений, отнесённых к скорости изотермического
воздуха V в точке, отмеченной стрелкой.
эскиз
эскиз
ξ
1,0
1,0
0,5
0,5
0,55
120°C
0,2
задвижка
1,1
0,2
S1
S2=2S1
S1/S2
S1/S2 ξ
0 1,0
0,81
0,49
0,25
0,09
0,0
0,1
1,0
1,0
0,7
0,7
0,5
0,5
0,3
0,3
0,1
0,50
0,45
0,15
0,25
0,0
0,35
0
ξ
S2
S2 -- площадь
S1
S1
S2
V
V
4,4
2,0
ξ

же сопротивления трения кирпичных дымоходов длиной 10 м проход-
ным диаметром 0,12 м составляет λН/d=3, то есть обычно меньше коэф-
фициента местных газодинамических сопротивлений и снижается при
расширении дымовых каналов. Поэтому очень важно добиваться сниже-
ния именно местных гагодинамических сопротивлений, например,
скруглением поворотов и разворотов, плавным расширением (в том чис-
ле и оголовка дымовой трубы) и постепенным сужением газоходов
(И.Е. Идельчик, Справочник по гидравлическим сопротивлениям, М.:
Машиностроение, 1975 г.).
Часто бытовые печники рассматривают печь упрощённо как комбина-
цию входного и выходного отверстий. Считается, что если сопротивле-
ние входного отверстия мало, а выходного велико, то воздух войти в печь
312
Дачные бани и печи
Рис. 112. Эпюры (высотные
распределения статических дав-
лений в невозмущённой атмо-
сфере (слева) и в гипотетиче-
ской печи с дымовой трубой
(справа) без потоков газа,
но с плотностью горячих газов
в печи ρг меньшей, чем плот-
ность холодного воздуха в атмо-
сфере вне печи ρх: а -- при
полностью открытой задвижке
сверху и закрытой задвижке
снизу, то есть при открытом ус-
тье трубы и при закрытой дверке
печи и поддувала («печная
эпюра»), б -- при закрытой за-
движке сверху и открытой
задвижке снизу («каминная
эпюра»), в -- при закрытых за-
движках сверху и снизу и откры-
той задвижке на гипотетическом
срединном газоходе 5. Н --
высота трубы.
Обозначения на циркуляци-
онной схеме аэродинамического
оборота: «О» -- базисная точка,
расположенная в невозмущён-
ной атмосфере, 1 -- дымовая тру-
ба, 2 -- печь, 3 -- гипотетические
газоходы, имитирующие внешнюю воздушную атмосферу, 4 -- гипотетический газоход,
имитирующий воздействие (давление) вышележащих слоёв атмосферы (аналог расши-
рительного бака, напорной ёмкости, стояка), 5 -- гипотетический срединный газоход.
Стрелками показано направление движения газов при открытии задвижек.
а)
1
2
3
рвх
рвг
рвг
рвг
Δр
Δр=
=рх--рг
рсг
рсх
рнх
рвх
рнх
рвх
рнг--рвг=ρгgH
рнх--рвх=ρхgH
Δрг=рнх--рнг=
Δрг=рвх--рвг=
рвх=рвг
рнх=рнг
(рсх--рсг)
= (ρх--ρг)gH
= (ρг--ρх)gH
рнх
рнг
рнг
рнг
Δрг
4
5
5
б)
«О»
«О»
в)

может в достаточном количестве, а вот выйти в виде дымовых газов уже
не в состоянии, поскольку труба его «не выпускает». В результате печь
начинает дымить.
Конечно, такой интуитивный анализ хоть по результату верен, но не
точен по сути, так как если газ не может выйти, то он и не входит. Кроме
того, в популярной литературе обычно ограничиваются самым общим
утверждением, что, мол, надо добиваться того, чтобы тяга превышала
сумму сопротивлений. В противном случае, якобы, печь будет дымить.
Но дело в том, что сумма сопротивлений всегда в точности равна тяге, по-
скольку скорость газов автоматически увеличивается сама собой до тех
пор, пока сумма сопротивлений трения и газодинамических сопротивле-
ний не сравняется с тягой. Тем не менее, печь может то дымить из всех
щелей, то всасывать воздух во все щели.
Для наглядности представим схему взаимодействия печи с атмосфе-
рой в виде замкнутого контура, аналогичного контуру водяного отопле-
ния, но заполненного не водой, а воздухом и дымовыми газами (рис. 112).
Правое колено представляет собой печь 2 с трубой 1, заполненной горя-
чими дымовыми газами. Левое колено имитирует воздушную атмосферу
вне печи и представлено в виде вертикальных и горизонтальных каналов
3 с низким газодинамическим сопротивлением.
Рассмотрим сначала статическую картину при отсутствии течения га-
зов, то есть будем считать, что левое колено контура заполнено холодным
неподвижным воздухом с плотностью ρх, а правое колено (печь с трубой)
заполнено неподвижным горячим дымовым газом с плотностью ρг (ин-
декс «х» означает холодный, а «г» -- горячий).
Если оголовок дымовой трубы открыт (а дверка печи закрыта, чтобы
не создавался поток газов в трубе), то статическое давление на высоте
оголовка Н в трубе рвг иватмосфере рвх равны между собой. Сами давле-
ния рвг=рвх создаются давлением вышележащих слоёв воздуха, имитиру-
емых каналом 4 (рис. 112а). А вот на уровне пода печи в этом случае дав-
ление в атмосфере рнх выше давления в печи рнг, поскольку дымовые
газы легче атмосферного воздуха (индекс «н» означает нижний, «в» --
верхний). Более того, давление в трубе везде ниже атмосферного на том
же высотном уровне (см. эпюру Δр=рх--рг). Поэтому, приоткрывая двер-
ку печи, мы обнаружим поток воздуха, всасываемый в печь (см. чёрную
стрелку, направленную к закрытой нижней задвижке печи). Это значит,
что если в печи в любом месте сделать отверстие (дырку, щель), то воздух
будет всасываться в это отверстие, причём тем сильнее, чем ниже распо-
лагается отверстие.
Теперь закроем оголовок трубы верхней задвижкой и откроем дверку
топливника нижней задвижкой (рис. 112б). Движение газа через печь
5. Климатический (отопительный) модуль
313

в этом случае также будет отсутствовать, но теперь равны между собой
давления в атмосфере рнх ивпечи рнг на уровне пода (то есть не наверху,
а внизу контура). Поэтому, приоткрывая задвижку на оголовке трубы,
мы обнаружим, что дымовые газы вырываются наружу. Это значит, что
из отверстия в печи в любом месте дым будет истекать наружу, причём
тем сильнее, чем выше располагается отверстие.
В реальной ситуации в печи открыты и оголовок трубы, и дверка топ-
ливника печи (или дверка поддувала). В этом случае (в точности как и на
рисунке 42 для вентсистемы) мы можем ожидать, что должна реализовы-
ваться какая то промежуточная схема, когда наверху давление в трубе рвг
больше, чем давление в атмосфере рвх, чтобы дым уходил из оголовка
трубы, а внизу наоборот, давление в печи рнг меньше, чем давление в ат-
мосфере рнх на том же высотном уровне, чтобы воздух всасывался через
поддувало (рис. 112в). В статическом случае (при исчезающе малых по-
токах газа) такое распределение давлений будет достигнуто, если верх-
нее и нижнее отверстия лишь чуть чуть приоткрыты. Характерной осо-
бенностью такого распределения статических давлений является
наличие некого нейтрального высотного уровня, на котором давление
в атмосфере рсх равно давлению в трубе рсг. На этом высотном уровне
в трубе можно сделать даже крупную дырку (имитирующую гипотетиче-
ским каналом 5 на рис. 112в), и воздух в неё всасываться не будет точно
так же, как дымовые газы не будут выходить. Эта дырка называется «раз-
рывом» дымовой струи и фактически реализуется в зонтах и русских
314
Дачные бани и печи
Рис. 113. Эпюры (круговые распределения)
статических давлений в замкнутом контуре, со-
ставленном из воздушной атмосферы (слева)
и печи с дымовыми газами (справа): 1 -- колено
(канал) контура, имитирующий воздушную ат-
мосферу, 2, 3 и 4 -- гипотетические задвижки,
имитирующие дверку поддувала, переход от пе-
чи к трубе и оголовок трубы, 5 -- распределение
статического давления (воздушного напора)
в невозмущённой неподвижной атмосфере
рх=ρхgh, где h -- высота атмосферы над рассма-
тираемой точкой, 6 -- распределение статическо-
го давления в атмосфере с учётом потерь давления за счёт сил трения при наличии
нисходящих потоков воздуха (показано для иллюстрации факта снижения давления,
реальные абсолютные значения снижения давления ничтожно малы, и прямые 5 и 6
практически совпадают), 7 -- распределение статических давлений в неподвижных
дымовых газах внутри печи, 8 -- распределение статических давлений в подвижных
дымовых газах внутри печи с учётом падений давлений за счёт местных газодинами-
ческих сопротивлений гипотетических задвижек. Остальные обозначения те же, что
и на рис. 112.
12
3
4
5
5
6
7
рвх
рвх
рнх
рнг
Δрг 7
8
«О»
8

печах (рис. 99). Используется она и в конструкциях газовых водогрей-
ных бытовых котлов с естественным потоком воздуха (например, типа
АОГВ) для того, чтобы случайные эпизодические сильные порывы ветра
сверху не достигали газовой горелки и не тушили её, а безвредно уходили
через эту дырку в помещение котельной. Вместе с тем понятно, что через
эту дырку может выходить дым, а входить атмосферный воздух так, что-
бы результирующий массовый газовый поток был равен нулю. В этом
случае для исключения дымлений эту дренажную дырку надо распола-
гать пониже и прикрывать подвижной дверкой, распахивающейся лишь
при порывах ветра. В случае дровяных печей местоположение нейтраль-
ного высотного уровня всё время меняется в ходе протопки, так что по-
лезно использовать отверстия в трубе (в том числе ниже нейтрального
высотного уровня) в бытовых условиях не удаётся.
Теперь перейдём от статической высотной схемы давлений (без газо-
вых потоках) к динамической схеме, когда воздух постоянно входит
в печь, а дымовые газы постоянно выходят из трубы. В таком случае за-
мкнутый контур (см. рис. 112) превращается в циркуляционный
(рис. 113). Эпюра давлений при наличии движения газа усложняется
тем, что должно учитываться снижение статических давлений за счёт со-
противлений из за трений, а также за счёт завихрений, создающих так
называемые местные газодинамические сопротивления.
Прежде всего отметим, единственной базисной точкой отсчёта стати-
ческих давлений может быть только точка, непосредственно располагае-
мая в невозмущённой воздушной атмосфере. Как и ранее, такую точку
«О» будем выбирать наверху контура, и статическое давление в этой точ-
ке мы будем обозначать рвх и принимать равным весу (напору)
невозмущенного воздушного столба над этой точкой. Ни при каких пото-
ках газов в циркуляционном контуре численное значение величины дав-
ления рвх измениться не может. Более того, вообще говоря, крайне мало
изменяется и распределение давлений 5 в левом колене 1 контура, ими-
тирующего состояние воздушной атмосферы вне печи. Тем не менее,
для общности анализа все же учтем, что и в атмосфере при разжигании
печи наблюдаются некоторые снижения давления по направлению газо-
вого потока из за сил трения или завихрений. Это отразится в том, что
прямая распределения давлений в подвижном, спускающемся вниз воз-
духе 6 расположится ниже прямой распределения давлений в неподвиж-
ной атмосфере 5 (последняя совпадает с прямой (рнх--рвх) на рисунке
112). Причём с понижением высотного уровня прямые распределений
давлений 5 и 6 всё больше расходятся из за потерь на трения и завихре-
ния. Но ещё раз подчёркиваем, что ввиду громадных объёмов атмосферы
(по сравнению с объёмом печи) отличия прямых 5 и 6 в реальных усло-
5. Климатический (отопительный) модуль
315

316
Дачные бани и печи
виях ничтожно малы. Именно вследстие этого не только точка рвх,
но и прямая 5, соединяющая точки рвх ирнх, будет базисной, неизменяе-
мой при изменении температуры и газовых потоков в печи (см.далее
рис.114).
Предположим вначале условно, что воздух в печи неподвижен - за-
движки 2 и 3 полностью открыты, а задвижка 4 (то есть дверка поддува-
ла) закрыта. Этот случай соответствует рис. 112а с тем же распределени-
ем статических давлений: на рис. 113 это распределение воспроизведено
жирными сплошными линиями 7 (и 5), но уже на круговой эпюре, пост-
роенной на внешнем графическом контуре. Перепад давлений
Δрг=рнх--рнг (тяга) при закрытой задвижке 4 концентрируется именно на
этой задвижке 4 (поэтому она для графической наглядности чисто услов-
но смещена на рис. 113 влево, точно так же, как и задвижка 3). Если бы
мы предположили условно, что вначале открыты задвижки 2 и 4, а за-
движка 3 закрыта, то перепад давления Δрг реализовывался бы на за-
движке 3, и в качестве исходного распределения статических давлений
следовало бы заимствовать распределение давлений из рис. 112б.
Теперь откроем задвижку 4. Перепад давлений на ней снизится, а дав-
ление в топливнике повысится, что и приведёт к возникновению потока
воздуха в дымовую трубу. Круговая эпюра (распределение) давлений
примет вид пунктирной линии 8 (и 6). При построении линии 8 учитыва-
лось, что силы трения (вязкости) приводят к постепенному снижению
давления вдоль потока газа, а местные газодинамические сопротивления
(завихрения) приводят к скачкообразным снижениям (потерям) давле-
Рис. 114. Эпюры (высотные распределения)
давлений: 1 -- в невозмущённой неподвижной
атмосфере, 2 -- «коридор» возможных измене-
ний давления внутри печи, 3 -- «уточнённый ко-
ридор» возможных изменений давления внутри
печи, составленный распределениями статиче-
ских давлений в неподвижных дымовых газах
внутри печи, построенными с учётом веса стол-
ба горячего воздуха для случаев открытой тру-
бы (но закрытой дверки поддувала) и закрытой
трубы (но открытой дверки поддувала), 4 -- рас-
чёт для дымовых газов с учётом скачкообраз-
ных падений давления в местах газодинамичес-
ких сопротивлений, 5 -- местное сопротивление
в дверке поддувала, 6 -- местное сопротивление
в месте перехода от печи к трубе (хайло), 7 -- ме-
стное сопротивление в открытой задвижке, 8 --
местное сопротивление оголовка трубы.
1
2
2
дымление
из щелей
всасывание
в щели
8
рнх
рнх
рвх
рвх
Δрг
Δрг
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8

ния. На рис. 113 принято условно, что местные газодинамические сопро-
тивления создаются в местах установки задвижек 2, 3 и 4. Скачкообраз-
ные падения давления в местах газодинамических сопротивлений -- это,
конечно же абстракция, поскольку реальные завихрения (турбулентнос-
ти) распространяются на много калибров (диаметров) дымового (или
воздушного) канала вниз по течению газа. Впоследствие этого, местные
газодинамические сопротивления «размазаны» и создают плавно спада-
ющие давления (как и силы трения), но для наглядности и качественного
восприятия газодинамических явлений всё же будем придерживаться ус-
ловной концепции скачкообразных перепадов (снижений) давления
в местах газодинамических сопротивлений. Вместе с тем, любые разворо-
ты дымовых потоков, создающие завихрения и местные газодинамичес-
кие сопротивления, увеличивают скорость движения газов в вихрях,
а потому увеличивают коэффициент конвективной теплопередачи. По-
этому при анализе теплопередачи считать перепады давления скачкооб-
разными нельзя.
Сопоставляя высотные распределения давлений 7 и 8, можно сделать
лишь один вывод: давление внутри печи и трубы при открытии задвижки
4 увеличилось (разрежение снизилось). Полезной информации это за-
ключение не даёт. Но если сопоставить высотное распределение давле-
ния 8 в работающей печи с высотным распределением давления в атмо-
сфере 5 (перенесённым слева на правое колено контура и обозначенным
штрихпунктирной линией 5), то получим практически важный вывод
(хотя и умозрительно, и интуитивно предсказуемый): в нижней части пе-
чи воздух всасывается в печь через любое отверстие, а в верхней -- дымо-
вые газы стремятся выйти из печи и трубы через любое отверстие (в пер-
вую очередь через оголовок трубы).
Для более детального экспресс анализа удобна следующая методика
(рис. 114). Распределения давлений в печи не могут выйти за пределы ба-
зисных уровней рвх ирнх, задаваемых состоянием атмосферы на уровнях
оголовка трубы и пода печи и изображённых штрихпунктирными пря-
мыми 2. Более того, реальные распределения давлений в печи не могут
выйти за пределы уточнённых базисных уровней 3 (диштрихпунктирных
линий), построенных с учётом статических давлений, создаваемых напо-
ром горячих газов в печи. Задаваясь некими значениями коэффициентов
трения и местных сопротивлений, рассчитываем, как и прежде, по их
сумме скорость транзитного газового потока по известной тяге Δрг, после
чего расчитываем реальное распределение давлений 4. Например, в про-
стейшем случае безоборотной печи с нулевым коэффициентом трения
и четырьмя местными газодинамическими сопротивлениями (подду-
вальным отверстием 5, переходом из печи в трубу 6, задвижкой в откры-
5. Климатический (отопительный) модуль
317

том состоянии 7, оголовком трубы 8)
имеем распределение давлений 4 виде
ломаной прямой с
четырьмя
локальными перепадами давления. Эта
ломаная кривая 4 вьется вокруг прямой
(рвх - рнх), которая
отвечает
теоретически максимально возможному
расходу газов через печь (в отсутствии
сопротивлений) и
которая
характеризуется отсутствием разниц
давления внутри и вне печи (что
наблюдается при свободноконвективном
течении дымовых газов - при отсутствии
контакта со стенками трубы).
Как и прежде, зоны разряжений возникают непосредственно после
мест газодинамических сопротивлений, а зоны избыточных давлений
(дымлений) возникают перед местами газодинамических сопротивле-
ний. Напомним, что подобные разряжения имеют место и в случае тече-
ния жидкостей. Так, в разряжения перед циркуляционным насосом часто
подсасывается атмосферный воздух в отопительную магистраль. В зоны
разряжения после заужений трубопровода вводят в поток воды пузырь-
ки воздуха для гидромассажных ванн.
Высоты ступенек (величины перепадов давления) на распределении 4
увеличиваются с увеличением величин
конкретных местных газодинамических
сопротивлений и с увеличением
318
Дачные бани и печи
Рис. 115. Эпюры (распределения вдоль ды-
моходов) давлений в печи с двухоборотной ды-
мовой трубой (двухоборотным дымоходом).
Обозначения те же, что и на рисунке 114. Буквы
на эпюре соответствуют точкам на рис. 116а.
1
2
дымление
всасывание
4
G
С
D
BA
F
E
рвх
рвх
Δрг
Δрг
рнх
2
3
3
Рис. 116. Принципиальные схемы дымо-
оборотных печей: а -- двухоборотная (буквы со-
ответствуют точкам на эпюре 115), б -- одно-
оборотная с трёхканальным нисходящим
коленом, в -- противо точная (псевдоколпако-
вая), г -- четырёхоборотная двухярусная с пре-
имущественным нижним прогревом. 1 -- лет-
ние дымоходы (каналы, открывающиеся
задвижками при растопке холодной печи для
прогрева дымовой трубы и создания тяги).
а)
б)
СEF
G
D
B
A
1
1
1
1
в)
г)

квадрата скорости газового потока. Но сумма высот ступенек всегда
остается величиной постоянной. Поэтому любой задвижкой можно
регулировать величину перепадов давления во всех узлах печи. Так,
снижать скорость подачи воздуха в печь (то есть снижать мощность пе-
чи) можно и дверкой поддувала (повышая разряжение в топке), и за-
движкой на трубе (снижая избыточное давление в оголовке трубы и
предотвращая тем самым пожароопасное дымление на чердаке и в
перекрытиях, но снижая при этом разрежение в топке и вызывая
возможность ее дымления).
При малой тяге может оказаться существенным перепад давления на
оголовке дымовой трубы - истекающая в свободное пространство струя
дыма увлекает за собой большие массы атмосферного воздуха и
тормозится при этом сама, повышая давление в дымовой трубе. Чтобы
снизить такое газодинамическое сопротивление необходимо устранить
подсос атмосферного воздуха в струю дыма, для чего оголовок трубы
необходимо делать расширяющимся с полууглом не более 20 градусов
(рис. 49). В Западной Европе плавно расширяющиеся оголовки
старинных кирпичных дымовых труб встречаются часто, особенно для
английских каминов. В дачных печах и каминах расширения дымовых
труб не распространены.
На рисунке 115 по методике рисунка 114 анализируется работа двухо-
боротной печи. В качестве вертикальной пространственной координаты
на рис. 115 принята не высота по трубе, а расстояние от поддувала до ого-
ловка трубы вдоль дымовых каналов (рис. 116а). Характерным отличием
этой схемы является наличие участков с возрастающим статическим дав-
лением вдоль по потоку газов. Такая ситуация зачастую приводит к недо-
разумениям, поскольку считается, что газ должен двигаться в сторону
низких давлениий. Поэтому печники часто полагают, что нисходящее ко-
лено дымооборота якобы плохо пропускает дымовые газы, поскольку
приходится преодолевать «противодавление», вследствие чего на прак-
тике нисходящие дымоходы делают пошире, в том числе, за счет много-
канальности - устройства двух пяти параллельных нисходящих каналов
(рис. 116б). Тем самым фактически стремятся реализовать известную
противоточную теплообменную камеру (рис. 116в) с восходящим узким
потоком газа по центру и нисходящими широкими потоками газа на пе-
риферии вдоль стенок канала.
Вопреки вышеуказанному расхожему мнению, в факте повышения
статического давления вдоль по потоку на рисунке 115 ничего необычно-
го нет. Всё дело в том, что в нисходящих дымоходах газ движется с
торможением за счет повышения статического давления
(«противодавления»), но в то же время с ускорением за счет «подталки-
5. Климатический (отопительный) модуль
319

ваний» вниз весом самого газа ρgh (а этот вес в точности равен «противо-
давлению» по самому определению понятия статических давлений).
При движении вверх газ вынужден «поднимать» свой вес (за счёт сниже-
ния статического давления), а при движении вниз газ «опускает» свой
вес. Сопоставлять давления можно только на одном высотном уровне. В
ответ на это иногда возражают и говорят, что, мол, во всех дымоходах
лёгкий дым «сам собой» устремляется вверх, а вот в нисходящих
дымоходах «вынужден с усилием» опускаться вниз. Но ведь можно
сказать, что в нисходящем дымоходе дым более холодный (а значит, и бо-
лее тяжёлый), чем в предшествующем восходящем дымоходе, а значит
должен «сам собой» проваливаться вниз. Дымооборот -- это просто сооб-
щающиеся сосуды. Появление движения газа в одном сосуде (колене) ав-
томатически вызывает движение газа в другом сосуде (колене). Никого
ведь не смущают волны на шланге (с расположением шланга то выше от
земли, то ниже), по которому течёт вода из бака на эстакаде в бочку на
земле: возникающие колена пропускают воду практически точно так же,
как и идеально ровный горизонтальный водопроводный шланг.
Так или иначе, сам факт наличия подъёмов и спусков дымовых кана-
лов не влияет на газодинамическое сопротивление газоходов иначе как
за счёт увеличения длины газохода и наличия завихрений в местах пово-
ротов (подверток внизу и перевалов наверху). При этом широкие
параллельные спуски (рис. 116б) имеют меньшее гидродинамическое со-
противление (из за пониженной скорости течений). При хорошей тяге
оправданы многоярусные вертикальные дымообороты (рис. 116г) и го-
ризонтальные дымообороты (рис. 108), которые способствуют прогреву
средних частей печи.
Из методики построения графиков на рисунке 115 следует, что всё
многообразие кривых 4 (располагаемых между линиями 3) соответству-
ет различным соотношениям местных газодинамических сопротивлений.
Одновременное же снижение (или повышение) всех без исключения
коэффициентов сопротивлений приводит к пропорциональному увели-
чению (снижению) квадрата скорости газов (или квадрата массового рас-
хода газов), но не изменяет взаимного расположения кривых 1 и 4 (даже
не изменяет самой линии 4). То есть, если печь дымила из всех щелей
в какой то пространственной зоне, то после одновременного снижения
всех без исключения сопротивлений, она будет дымить точно так же, как
и раньше. С другой стороны может случиться так, что при снижении не-
которых сопротивлений (например, тщательным скруглением поворотов
первого дымохода) печь вдруг начинает дымить ещё больше через за-
движки летнего хода, хотя общий расход газов через печь явно возрос.
Как раз для таких случаев анализ аэродинамики сложных многооборот-
320
Дачные бани и печи

ных печей по методике рис. 115 может оказаться наиболее интересным
и плодотворным, поскольку позволит выяснить, какие сопротивления
надо сокращать, а какие никакой роли не играют.
Помимо оценок транзитного приточно вытяжного расхода газов че-
рез печь, в рамках аэродинамического анализа необходимо более деталь-
но взглянуть и на картину циркуляционных явлений в печи. Дело в том,
что на строго направленный поток газов в печи накладываются различ-
ного рода противотоки: инерционные, связанные с турбулизацией пото-
ков, и гравитационные, обусловленные тем, что более холодные объёмы
газов «тонут» в более тёплых объёмах газов.
Топливник (топка) представляет собой камеру, в которой горит
костёр. Это значит, что воздушные потоки в топливнике формируются
примерно также, как в чёрной бане: циркуляционные потоки 4 сочетают-
ся с вытяжными потоками 5 (рис. 108). Именно эти циркуляционные за-
дымлённые потоки 4 приводят к дымлению 8 при распахивании дверки
топливника. Циркуляционные потоки в топливнике очень важны.
Поскольку размер костра сравним с размером топливника, кратность
циркуляции дыма может достигать тысяч раз в час. Если бы нисходящих
циркуляционных потоков не было, то стены топки при растопке нагре-
вались бы только лучистым теплом, поскольку дымовые газы сразу бы
удалялись в дымоходы. Поэтому чем сильней взвихривать дымовые газы
5. Климатический (отопительный) модуль
321
Рис. 117. Принципиальная схема метал-
лической печи с горизонтальным дымообо-
ротом: 1-- корпус топливника, 2 -- экран
(кожух) печи, 3 -- воздухозаборные отвер-
стия для калорифера, образованного стен-
ками корпуса печи и экрана печи, 4 -- под
печи из огнеупорного кирпича, 5 -- поленья,
6 -- зона переднего (бокового, верхнего, по-
верхностного) горения, 7 -- воздухозабор-
ное отверстие, подающее воздух непосред-
ственно в зону горения, 8 -- дополнительно
устанавливаемый на под стальной уголок,
отклоняющий поток воздуха из воздухозаборного отверстия, 9 -- главное воздухопо-
дающее отверстие (труба) с вращающейся (поворотной) заслонкой и рассекателем
воздуха, 10 -- дверка топливника, открывающаяся для закладки дров, 11 -- передний
распахивающийся экран, 12 -- основной (вытяжной) поток дымовых газов, 13 -- цир-
куляционный поток дымовых газов, 14 -- горизонтальный (лучше наклонный для
удобной чистки от пепла и сажи кочергой из дверки топливника) дымооборот из
стального листа, 15 -- лучистый поток с поверхности дымооборота (свода), подогрева-
ющий горячие дрова, 16 -- раскалённый экран (лист жаровня) для подогрева дров лу-
чистым теплом, 17 -- отверстия (для вывода горячего воздуха) в накладке, прикрыва-
ющей калориферный зазор, 18 -- отверстия (для ввода горячего воздуха) в верхних
зонах экрана (кожуха).
1
2
3
3
6
7
8
9
10
11
14 15
16
18
17
12
13
45

в топке, тем больше тепла они отдадут стенкам. Но любые завихрения --
это газодинамические потери, тормозящие движение газов. К тому же за-
вихрения в топливнике неминуемо приводят к дымлению при раскрытии
дверки топливника. Поэтому мастера при изготовлении печей стремятся
сделать топливник повыше, чтобы «клубы дыма вились выше дверки»
и не выходили наружу при открывании дверки (хотя в высоком топлив-
нике дрова горят хуже из за холодного свода). При этом высота топлив-
ника по существу определяется не высотой перекрыши (перекрытия по-
толка топки), а высотой расположения хайла (отверстия, соединяющего
топливник с дымоходами). Как правило, низ хайла должен быть выше
верха дверки топливника хотя бы на четверть кирпича (на 5--7 см). Одна-
ко, правильной организацией потоков можно добиться отсутствия дым-
ления и при низком расположении хайла. Дело в том, что наиболее неже-
лательными являются нисходящие дымовые потоки в зоне дверки (поз.
18 на рис. 106в), а в зоне остальных стенок печи нисходящие дымовые
потоки играют полезную роль нагревателей стенок. Поэтому все схемы
печей с расположением хайла и дверки в противоположных сторонах
топки (см. рис. 101, 106, 108, 116) хоть и очень распространены в быту,
но не оптимальны с рассматриваемой точки зрения, то есть склонны
к дымлению через дверку топки. Более надёжны схемы печей с отбором
дыма непосредственно над дверкой (рис. 103г, 117). Действительно,
в этом случае восходящий поток над огнём не может развернуться вниз
в проём дверки, поскольку вынужден подниматься вверх в верхний ды-
моход или дымовую трубу. Хайло при этом выполняет по существу роль
пылесоса, увлекающего дым из зоны дверки топливника вверх.
Вторым фактором дымления через дверку топливника являются дви-
жения расстилающихся по низу топливника дымовых газов. Эти дымо-
вые газы образуются из нисходящих циркуляционных потоков, несколь-
ко охлаждённых после контакта со стенками топливника. Особенно
ощутимы расстилающиеся дымовые газы при больших площадях колос-
никовых решёток, переводящих печь из режима рис. 112а в режим
рис. 112б. Поэтому обычно колосниковую решётку выбирают ограничен-
ного размера (например, в четверть дна топливника с возможным углуб-
лением для скатывания дров и углей) и располагают ближе к дверке так,
чтобы восходящий поток свежего воздуха через оголённую переднюю
часть решётки поднимал расстилающийся дым вверх. Самый плохой
случай в плане дымления создаётся тогда, когда воздух идёт преимуще-
ственно через заднюю часть решётки вверх по задней стенке печи в дымо-
ход, также установленный сзади. При этом в зоне дверки топливника об-
разуется застойная зона, «прилипающая» к открывающейся дверке
и свободно выходящая из топки. В случае подовых печей входящий по-
322
Дачные бани и печи

ток свежего воздуха вдоль по поду 7 (рис. 117) отдувает от дверки рассти-
лающийся дым.
Наличие циркуляции в топливнике неизбежно приводит к смешению
подаваемого в печь свежего воздуха с дымовыми газами. Это значит, что
дрова горят в «разбавленном» воздухе с меньшим количеством свободно-
го (активного) кислорода: температура пламени снижается, высота пла-
мени увеличивается, дымность продуктов сгорания повышается. Поэто-
му циркуляция особо нежелательна на этапе растопки печи, когда тяга
слаба. Достичь быстрого разгорания дров при минимальном дымлении
можно только «раздуванием пламени» -- локальной подачей свежего воз-
духа строго в точки воспламенений дров. В этом заключается основная
особенность дров, отличающая их от газообразных и жидких топлив.
Нельзя рассматривать горящие дрова как единое однородное целое.
Дрова состоят из отдельных поленьев, и каждое полено даже в коллекти-
ве горит по своему (хоть и в зависимости от других и влияя на другие),
в зависимости от своих размеров, формы и сухости, в зависимости от
температуры окружающих поленьев и газов (воздуха), от состава дымо-
вых газов, скорости их движения, от потоков лучистого тепла и т. п. Ины-
ми словами, полено в костре горит по иному, нежели полено вне костра
(из за взаимного лучистого обогрева), а полено в печи горит по иному,
нежели в костре, поскольку воздух к каждому горящему полену в печи
подаётся не просто дозированно (ограниченно), но и специально орга-
низованно. Наиболее разумно сжигать дрова, подавая свежий воздух
к каждому полену индивидуально по отдельным трубочкам (шлангам).
Попробуйте дунуть через трубочку (ртом или феном) в основании
пламени у дров, и высота пламени тотчас уменьшится. Останется лишь
быстро управлять трубочками как брандспойтами на пожаре. Простей-
шие устройства для ориентировки струи свежего воздуха можно изгото-
вить самостоятельно (см. например, рис. 106г), но постоянно использо-
вать такие устройства (даже хотя бы на этапе растопки) в бане никто не
будет из за крайней хлопотливости процедуры. Проще просто заложить
дрова в топливник и поджечь, не утруждая себя затем дополнительными
действиями ради экономии двух трёх поленьев или ради устранений
дымлений. Но в будущем когда нибудь, может быть, перед печью порой
кое где будут «сажать» специального робота для непрерывного управле-
ния процессом горения дров в печи.
При всей своей кажущейся экстравагантности вопрос «роботизации»
печей вовсе не столь уж надуман, поскольку дрова ещё долго никуда не
денутся, а микроэлектроника движется семимильными шагами. В пер-
вую очередь имеется в виду простейшая регулировка расхода воздуха
для горения дров, но не столько в плане КПД (который не столь уж ва-
5. Климатический (отопительный) модуль
323

жен), сколько для быстрого розжига, пониженного дымления из трубы,
равномерности теплоотдачи во времени, для регулировки мощности
и т. п. Дело в том, что во многих городах до сих пор используется печное
отопление, выбросы из дымовых труб серьёзно загрязняют атмосферный
воздух и ухудшают экологическую обстановку региона проживания. На-
пример, в городе Аделаида (Австралия), расположенном на холмах, дым
при растопке печей загазовывает вышележащие дома и является предме-
том частых претензий соседей. Поэтому администрацией принята прак-
тика специального обучения населения приёмам бездымного розжига пе-
чей малыми закладками ( раздел 5.7.11).
Кирпичные печи с теплоёмким топливником относятся к трудно уп-
равляемым устройствам в том смысле, что изменяя расход воздуха через
печь, невозможно быстро изменить скорость пиролиза дров. Точно так
же как массивные конфорки бытовой кухонной электроплиты продолжа-
ют «варить пищу» после отключения электроэнергии, массивный раска-
лённый топливник после прекращения подачи воздуха (после закрытия
поддувала) продолжает нагревать дрова, заставляя их выделять летучие
(горючие газы пиролиза). Летучие заполняют топливник, дымообороты,
дымовую трубу, частично абсорбируясь на активной саже в дымоходах
(делая их более пожароопасными), но преимущественно удаляются че-
рез оголовок трубы в виде сизого или чёрного дымового следа. Поэтому
во всех печах, а в кирпичных особенно, опасны резкие закрытия поддува-
ла, а также последующие резкие открытия поддувала и дверок, спо-
собные создать взрывоопасные смеси в топливнике и дымоходах
с последующими возможными хлопками и выбросами пламени или дыма
в помещение.
Продолжим анализ аэродинамических явлений при горении дров
в топливнике металлической малодымящей и быстро разгорающейся пе-
чи с горизонтально наклонным дымооборотом (рис. 117). В отличие от
колосниковых печей, воздух в этой подовой печи подаётся не куда попа-
ло (то есть не через весь массив дров в целом), а через струйное отверстие
7 строго (или, по крайней мере, преимущественно) в точку горения 6 по
поду 4. Циркуляционные задымленные потоки 13 при этом не могут по-
пасть в зону дверки топливника 10, поскольку устремляются вверх либо
в зону над горизонтальным дымооборотом 14 (нагревая верхние плоско-
сти печи и дымоход для быстрого создания тяги) или под горизонталь-
ным дымооборотом 14 для нагрева стального листа дымооборота. Дрова
очень быстро разгораются (также как наветренная сторона костра), воз-
духа начинает не хватать, пламя удлиняется, устремляясь в дымоход 12,
тем самым быстро усиливая прогрев дымохода и повышая тягу. Дымо-
оборот 14 и под 4 раскаляются, начинают испускать лучистое тепло 15,
324
Дачные бани и печи

теплопотери горящих дров сокращаются до минимума. При этом прост-
ранство под листом 14 превращается, по существу, в газогенератор, выпу-
скающий из под среза листа горячий поток летучих, догорающих уже над
дымооборотом. Поток летучих может стать настолько мощным, что спо-
собен создать высокое местное газодинамическое сопротивление в месте
разворота у среза листа дымооборота. Это вызывает повышение давле-
ния в топливнике и прекращение поступления воздуха 7 в топливник.
Топливник заполняется дымовыми газами, горение летучих приостанав-
ливается. Температура дымовых газов понижается, давление в топливни-
ке падает, и воздух вновь приобретает возможность поступать в топлив-
ник. При этом перед дровами происходит смешение летучих с потоками
начинающего входить в топку воздуха, образуется взрывоопасная смесь,
которая при своём распространении до горячих углей воспламеняется
с хлопком и выбросом дыма через отверстие 7. Топливник вновь запол-
няется дымовыми газами, всякие процессы горения вновь прекращают-
ся, давление падает, и воздух вновь начинает проникать в топку, создавая
взрывоопасную газовую смесь и т. д. Особенности этих нестационарных
процессов сложны и порой трудно объяснимы, но нам важен сам общеиз-
вестный факт: печь может входить в режим пульсирующего горения. Та-
кое явление лучше известно в случае камер сгорания (в том числе ракет-
ных и реактивных) на жидких и газообразных топливах: существуют
даже специальные водогрейные газовые котлы с пульсирующим горени-
ем, например, ПВ 100 и ПВ 400 производства ФГУП «Крэмз».
Пульсирующее ревущее горение печи с выбросами дыма через все ще-
ли, конечно, неприемлемо для бытового режима. Для обеспечения режи-
ма спокойного горения можно сократить длину горизонтального дымо-
оборота 14, увеличить диаметр трубы и т. п. Однако имеются совсем
другие решения, которые раскрывают первичную причину появления
пульсирующего горения. Например, достаточно приоткрыть дверку топ-
ливника 10, и хотя при этом возможен разовый выброс дыма и пламени,
хлопки тотчас исчезнут, рвущееся пламя «залезавшее» ранее далеко
в дымовую трубу, укорачивается до обычных для костра «языков». Хлоп-
ки исчезают также при установке преграды на пути струи входящего воз-
духа 7 (например, в виде уголка 8). Так что причина хлопков была вовсе
не в малом диаметре трубы, а в режиме горения. Если струя воздуха 7 пе-
рестаёт «раздувать» точку горения, отклоняется (взвихриваясь и рассеи-
ваясь в среде дымовых газов), то в точку горения 6 начинает поступать
разбавленный воздух, но зато на дожигание летучих приходится больше
кислорода. Всё это говорит о том, что первичной причиной хлопков яв-
ляется малый коэффициент избытка воздуха (меньше единицы) в зоне
горения и нехватка кислорода на дожигание летучих. Именно большое
5. Климатический (отопительный) модуль
325

количество несгоревших летучих создаёт возможность образования
взрывоопасных смесей со свежим воздухом. Такая ситуация возникает,
когда весь свежий воздух идёт на первичное горение, а на вторичное го-
рение (догорание летучих) воздух не подаётся. Дополнительной причи-
ной хлопков может оказаться и искривлённость траектории дымовых га-
зов в дымооборотах, создающая повышенное местное газодинамическое
сопротивление. Известно, что и в кирпичных печах с колосниками (осо-
бенно расположенными в глубине топки) случаются хлопки при сильном
дымлении (мощном пиролизе) дров и резком открытии дверки топ-
ливника. При горении древесных углей никаких хлопков возникать не
может.
Во многих металлических печах нижние воздухоприёмные отверстия
7 используются лишь при растопке или в режимах длительного горения
(тления) дров. Для режима пламенного горения назначены крупные от-
верстия с задвижками 9 (в том числе монтируемые в распахивающихся
дверках 10). Несмотря на то, что эти крупные отверстия 9 расположены
высоко, холодный входящий воздух проваливается (падает) вниз и идёт
по циркуляционной траектории преимущественно под дрова на горящие
угли. Поэтому случается так, что на дожигание газообразных продуктов
пиролиза (летучих), выделяющихся из дров, подогреваемых нижележа-
щими углями, воздуха не хватает, и начинаются хлопки с выбросами пла-
мени. Для устранения хлопков и в этом случае к отверстию 9 приделыва-
ется (приваривается) рассекатель входящего воздушного потока, чаще
всего в виде уголка, который, точно так же как и уголок 8, взвихривает
поток воздуха и разделяет его на первичное горение дров (вниз) и на вто-
ричное дожигание летучих (вверх). При наличии рассекателя хлопки
прекращаются, но и печь горит «более лениво», не так чутко реагируя на
открытие задвижек. Вынужденная «размазанная» подача воздуха в топку
является основной причиной медленного горения дров в громадном
большинстве печей, начиная от традиционных кирпичных колосниковых
печей и кончая металлическим «булерьяном».Таким образом, на приме-
ре этой простейшей металлической печи мы убедились, насколько силь-
но аэродинамическая обстановка влияет на характер горения печи, осо-
бенно при малых коэффициентах избытка воздуха как окислителя.
Не менее сложны и газовые течения в дымоходах. Как правило,
восходящие потоки горячих дымовых газов сопровождаются нисходя-
щими (в том числе и циркуляционными) газовыми течениями. Мы уже
упоминали о возможности «проваливания» холодного атмосферного
воздуха в тёплые дымовые газы камина (рис. 100а), особенно на этапе
растопки. Поэтому течения в трубах стараются упорядочить так, чтобы
нисходящие потоки могли образовываться только у строго определён-
326
Дачные бани и печи

ных стенок дымовых каналов (например, у стенки с дымовым зубом
в случае английских каминов). Абсолютно такие же потоки могут воз-
никнуть в многооборотных печах при растопке при открытых летних ды-
моходах (рис. 101а). В металлических безоборотных печах и в кирпич-
ных печах с горизонтальными дымооборотами (рис. 108) свежий воздух
через трубу в топливник проникает легче всего, что и обуславливает до-
горание углей в печах при закрытых воздухозаборных отверстиях.
Нисходящие потоки холодного воздуха не только механически пре-
пятствуют подъёму тёплых дымовых газов в трубах, но и охлаждают их,
уменьшая величину тяги. В связи с этим напомним, что кирпичные печи
из за слабой тяги особо плохо разжигаются по крайней мере при трёх
объективных атмосферных условиях:
-- сильный ветер задувает в трубу;
-- атмосферный воздух имеет настолько высокую влажность
(90--100%), что дополнительное выделение влаги при горении дров при-
водит к настолько высокой влажности дымовых газов, что при растопке
в холодной трубе происходит конденсация водяных паров с образовани-
ем тумана в охлаждающихся дымовых газах, и с увеличением плотности
дымовых газов (выше плотности атмосферного воздуха) тяга исчезает;
-- атмосферный воздух имеет высокую температуру (например, днём
в жару летом), а дымовая труба сильно охлаждена (например, ночью)
так, что плотность воздуха в трубе выше плотности воздуха в атмосфере,
и величина тяги имеет отрицательное значение.
5.7.5. Полости в печах. Гидравлическая модель
Как мы уже убедились. аэродинамика топок отличается от аэродина-
мики дымовых каналов, причём не только из за того, что в топке «горит
огонь», но и из за того, что топки являются не каналами (трубами), а по-
лостями (сосудами, объёмными элементами печи). В этом разделе мы
начнем рассматривать особенности подобных полостей в печах (то есть
существенных расширений дымовых каналов), движения газа в которых
порой заранее не может предсказать даже опытный печник. Одно дело,
когда дым движется единым потоком по трубе постоянного малого сече-
ния, когда картина одномерная и знакомая всем «по водопроводному
шлангу». Но стоит только этот шланг бросить концом в заполненную во-
дой бочку, то сразу станет ясным, что картина потоков в бочке может
быть намного более сложной, чем в шланге.
Сейчас трудно представить себе, что еще во времена Петра Великого
никто в мире не знал, что такое воздух и что такое дым. Только при Ека-
терине Великой люди «догадались», почему дым поднимается вверх --
5. Климатический (отопительный) модуль
327

мол существует некая субстанция «флогистон» (огненная материя с от-
рицательным! весом), якобы содержащаяся во всех горючих веществах.
В 1783 году братья Монгольфье впервые наполнили флогистоном воз-
душный шар (аэростат), и этот воздушный шар действительно оторвался
от земли. И хотя толпы людей видели, как флогистон поднял вверх
воздушный шар, тем не менее, впоследствии оказалось, что флогистона
в природе не существует вообще.
Как же в этих условиях жили и творили печники? Ведь камины
в Средние века делали не хуже, чем сейчас. Оказывается, печники с древ-
нейших времён (а порой и поныне) обходятся лишь двумя догмами:
огонь горит «на воле» (то есть на свежем воздухе), и дым поднимается
«к небу». Поэтому все древние огневые системы (гипокаусты, чёрные
и белые русские печи, камины) направляли дым только вверх, но
пытаясь иногда задерживать его в неких колпаках (как в воздушных ша-
рах). Так, в конце XIX века русский инженер В.Е. Грум Гржимайло, на-
блюдая, как на металлических заводах Урала рабочие разогревают на
улице над костром железную болванку (перед ковкой, прокаткой, закал-
кой), предположил, что болванку лучше помещать в колпак, чтоб
собирать в колпаке тепло от костра и не терять его попусту в виде
свободно восходящих дымовых газов. Впоследствии в 1913 году на осно-
ве подобных наблюдений была предложена так называемая гидравличес-
Рис. 118. Схемы печей: а -- колпаковая систе-
мы Грум Гржимайло, б -- печь Подгородникова
«двухярусный колпак» (имеющая один переточ-
ный канал 26х13 см), в -- схема «б», но «двухсто-
ронняя, имеющая охватывающий кольцевой пе-
реточный канал, обеспечивающий «свободный»
выход дыма из колпака (мелкими пунктирными
стрелками показаны потоки холодного воздуха,
тонущие в тепловой труб), г -- кухонная плита
с духовкой, д -- печь Кузнецова «усовершенство-
ванный двухярусный колпак», е -- печь с проти-
вотоком (contraflow). 1 -- рёбра кирпичные для
увеличения теплоотдачи, 2 -- высота перевала
топки и высота подвёртки (перетока) на одном
уровне, 3 -- духовка, термоизолированная сверху
слоем глины (с песком и алебастром), 4 -- «катализатор» горения (раскалённая ша-
мотная решётка -- рассекатель пламени с подачей вторичного воздуха), 5 -- «сухой
шов» (вертикальная щель шириной 2--3 см для вывода из топки «холодных
балластных газов», показанных пунктирной стрелкой), 6 -- жаровая камера (огневой
канал) из огнеупорной керамики, формирующая топку внутри печи, свободно расши-
ряющаяся при нагреве (при 1000°С на 1% линейный) и продлевающая срок службы
печи. Сплошные стрелки -- ход газов.
328
Дачные бани и печи
а)
б)
в)
1
6
6
2
3
5
4
г)
д) е)

кая модель (аналогия) течения газов в печах, причем основанная именно
на теории «вольного (свободного) движения газов» (В.Е. Грум Гржи-
майло, Пламенные печи, Л.: УТИ КУБУЧ, 1932 г.). Указанная теория
предписывала прокладывать каналы и полости в печах в тех направлени-
ях, куда как бы «свободно» (сами собой) текут дымовые газы. Причём
траектории движения газов не обязательно должны быть направлены
только вверх: ведь охладившиеся газы могут идти вниз относительно ис-
ходных горячих. Так, в знаменитых колпаковых (струйных, фонтанных)
дровяных печах Грум Гржимайло (круглых в футляре с контрофорсами,
патент 1219 от 14.03.1917 г.) горячие дымовые газы поднимались сна-
чала вверх в высокий колпак (образуя там «мешок» горячих газов), где,
постепенно остывая, «стекали» по стенкам колпака вниз (образуя там
«мешок» холодных газов), а затем «свободно утекали» в дымовую трубу
(рис. 118а). При этом молчаливо (и безосновательно) подразумевалось,
что дымовая труба, мол, в аэродинамике колпака не участвует, а только
«отсасывает» холодные газы из колпака - ведь дымовые газы поднима-
ются вверх по системе колпаков как бы строго сами по себе («вольно»),
без участия дымовой трубы. Поэтому любой элемент печи в форме
колпака якобы не имеет газодинамического сопротивления, что
обеспечивает сильную тягу в печной системе. Кроме
того, предполагалось, что колпак (а не его свод) якобы по своей природе
обладает выдающимися теплообменными свойствами. Ведь горячие га-
зы, мол, не охладившись, не спустятся «сами по себе» вниз, а чтобы они
ещё лучше отдавали тепло, то потолок и стены колпака предлагалось де-
лать оребрёнными.
Наиболее заманчивым фактом для печников становилось то, что
геометрическая форма колпака якобы никак не влияет на его
принципиальные свойства улавливать тепло. Горячим газам ведь все
равно, в какую форму колпака они входят. При этом, чем больше колпак,
тем дольше там находятся горячие газы и тем лучше они там
охлаждаются. Так что при кладке печей, мол, можно «по месту»
устраивать любые по форме закутки вверх, и эти закутки будут
эффективно отбирать тепло из газа.
Столь же ошибочные заключения делаются и относительно топочных
процессов. Так, разный характер движения горячих и холодных газов
якобы подсказывает, что топливник в форме колпака неминуемо играет
роль как бы сепаратора, выделяющего наиболее горячую часть дымовых
газов: языки пламени ведь тотчас устремляются вверх внутрь колпака
и не дают подниматься туда более холодным газам. Это обуславливает
повышенную температуру колпакового потолка топливника и даёт, каза-
лось бы, основание считать, что колпак является эффективным сжигате-
5. Климатический (отопительный) модуль
329

лем летучих. ( В действительности же ясно, если на пламя костера
опускать перевернутое ведро, то костер отнюдь не разгорается, а тухнет,
причем с появлением большого количества дыма). Еще более
неожиданным для печников является утверждение гидравлической
модели о том, что в каналах любых печей одновременно текут и холодые,
и горячие потоки газов, причем никак не взаимодействуя между собой
(рис. 119а,б).
Гидравлическая модель печей (как слишком упрощенная) уже давно
отвергнута мировой промышленной наукой (хотя она и справедлива в
какой-то степени для открытых очагов, см. далее разделы 5.7.6 - 5.7.11).
Тем не менее, идея колпаковых печей на основе теории «свободного дви-
жения газов» до сих пор жива и продолжает по инерции условно
считаться отдельной ветвью бытового печестроения ( И.И.Ковалевский,
Печи отопительные и хозяйственно-бытовые, М. -Л., Госстройиздат,
1941г.). Это так называемые бесканальные печи, когда-то введенные в
довоенные редакции ГОСТ 2127-43 и упоминающиеся поныне.
Живучесть гидравлической модели «свободных движений газов»
объясняется тем, что она бывает порой очень наглядна для бытовых
печников в чисто житейских ситуациях. Действительно, любому
обывателю тотчас становится ясным заявляемый принцип работы
колпака на примере опрокинутого стакана, в который запускают дым от
сигареты - дым и в самом деле поднимается вверх и опускается только
охладившись. Но при значительных скоростях подачи дыма, например,
как из выхлопа автомобиля (как раз и характерных для печей), такая
модель перестает быть очевидной.
При реальном проектировании печей гидравлическая модель
никогда не использовалась ни качественно, ни количественно (и никогда
не могла использоваться, в том числе ввиду полного отсутствия каких бы
то ни было расчетных методик и численных критериев). Действительно,
прогресс колпаковых (а точнее полостных) печей никак не был связан с
330
Дачные бани и печи
а) б)
в)
Рис. 119. Гидравлическая модель двухкол-
паковой двухъярусной печи Подгородникова:
а -- гидравлический аналог (перевёрнутые кол-
паки), потоки воды (в виде перетоков, обозна-
ченные каплями) входят и выходят, проходя два
стакана; б -- трактория движения наиболее горя-
чего воздуха (дыма) через колпаки; в -- траекто-
рия движения более холодного воздуха (так на-
зываемого балластного). Подгородников по
непонятным до сих пор причинам стремился
направить холодные балластные газы в дымо-
вую трубу, а не оставлять в топливнике.

безудержным увеличением размеров колпаков. Наоборот, размеры
колпаков все более сокращались - сейчас в печах порой трудно отличить
так называемый колпак от канала (И.С. Подгородников, Конструкции
отопительных печей и связанный с ними тепловой режим помещения,
диссертация канд. техн. наук, 1950 г.). Так, в целях снижения перегрева
высокого колпакового верха печи (не столь уж полезного потребителю)
и уменьшения выделений сажи в колпаке были предложены двухколпа-
ковые (или многоколпаковые) печи на двух (или нескольких) ярусах
(рис. 118б). Фактически перекрытие топки стало нижним «колпаком»,
перегрев свода которого полезен для обогрева помещения из за его не-
большой высоты над уровнем пола помещения (И.С. Подгородник, Печи
домашнего обихода, М.: ВСНХ, 1929 г.). В целом, схема нижнего яруса
стала близка к конструкциям обычных кухонных плит с духовкой
(П.И.Воропай, Справочник печника, М.: Стройиздат, 1985 г.), разве что
уровень перевала топки порой опускается до уровня(но не ниже) под-
вёртки колпака 2. С 1990 х годов И.В.Кузнецов видоизменяет печи типа
«двухъярусный колпак Подгородникова» в части введения «сухого шва»
(вертикального щелевого разреза жаровой камеры топливника), «ката-
лизатора горения» (шамотной рассекающей решётки над пламенем
с подводом вторичного воздуха) и т. п. (рис. 118д), опираясь
исключительно на умозрительные представления (www. stove.ru).
Все схемы печей на рисунке 118 достаточно сложны для анализа (в
плане оценки эффективности) и до сих пор являются предметом профес-
сиональных обсуждений. Все печи конструктивно скорее отличны друг
от друга, чем похожи, но найти характерные отличия и сходства трудно.
Более того, все схемы на рисунке 118 можно трактовать формально как
угодно - и как колпаковые, и как противоточные, и как канальные - кто
как с какой стороны взглянет. Гидравлическая теория не дает никаких
расчетно-конструкторских критериев «колпаковости».
5. Климатический (отопительный) модуль
331
а)
б)
1
2
3
4
5
6
8
7
в)
г)
Рис. 120. Водотранспортные системы:
а -- перенос (перевоз) ёмкостями (вёдрами)
с выливом переливом или через выпускное
отверстие (слив); б -- водоводы (безнапор-
ные сети), в -- водопроводы самотечные (на-
порные сети с гравитационным напором),
г -- водопроводы насосные (напорные сети
с механическим напором). 1 -- сливное от-
верстие с затычкой, 2 -- водовод в виде жёло-
ба или неполностью заполненной трубы, 3 --
переливные ёмкости, 4 -- перелив (водопад),
5 -- напорный бак, 6 -- насос, 7 -- струя (фон-
тан), 8 -- напорный бак мембранный.

Отметим, однако, один крайне не существенный, с первого взгляда,
отличительный признак, на котором мы, тем не менее, вынуждены оста-
новиться. Печи Подгородникова и Кузнецова (и только они) обладают
свойством «свободного пропуска холодных газов» через всю печь в обоих
направлениях (но только при условии достаточно больших проходных
сечений переточных каналов! ). Действительно, если при остывании пе-
чи (в условиях незначительности скоростей подъёма тёплых газов) тяжё-
лый атмосферный воздух начнёт «проваливаться» в лёгкий тёплый воз-
дух остывающей трубы (как в вытяжных зонтах и в трубах каминов),
то он, пройдя по поду (дну) верхнего колпака, затем «провалится» в ни-
жний колпак (рис. 118в). Он может даже проникнуть в топку печи
и далее в помещение (при открытой дверке топки) или, нагревшись, уйти
вновь в трубу, зациклившись, как в системе вентиляции погребов.
Как мы увидим ниже, подобное явление характерно именно для слу-
чая «свободного движения газов». Следствием «свободного пропуска хо-
лодных газов» является эффект «автоматической газовой вьюшки»: хо-
лодный воздух, случайно проникая через неплотности дверки в топку,
поднимается вверх, не «залезая» в горячие колпаки даже при открытой
трубной заслонке (которая и называется вьюшкой). Поэтому полагают,
что печи, обладающие свойством «вьюшки», плохо выхолаживаются да-
же в условиях открытой вьюшки и долго обогревают помещения
(И.С. Подгородников, Как сложить печь, М.: Новая волна, 1998 г.).Все
остальные печные системы на рис. 118 указанными свойствами не обла-
332
Дачные бани и печи
Рис. 121. Газотранспортные системы (приме-
нительно к лёгким горячим дымовым газам): а --
колпак (перевёрнутый стакан), например, с под-
весом разогреваемой болванки в транспортируе-
мом колпаке, б -- газоводы (безнапорные сети),
реализующие «свободное движение горячих га-
зов» (свободную естественную конвекцию) по
потолкам (арочным сводам), по колпакам и по
восходящим затопленным струям, в -- газопрово-
ды
герметичные с разрежением, с
захлебнувшимся
входным
воздушным
отверстием, с гравитационной вытяжкой дымо-
вой трубой, г -- газопроводы с принудительной
конвекцией (с механической вытяжкой вентиля-
тором дымососом). 1 -- подвешенное нагревае-
мое на костре изделие, 2 -- колпак транспортиру-
емый (на колёсах), 3 -- колпаки проточные, 4 -- наклонные потолки и арочные своды
(опрокинутые желоба), 5 -- вертикальные трубы непереполненные, 6 -- зонты, 7-- на-
садки в трубах (секции), способные препятствовать свободному подъёму горячих га-
зов, 8 -- «перелив» газовых потоков при переполнении трубы, 9 -- бункер с пеллетами.
а)
б)
в)
г)
1
5
6
7
8
9
2
3
4
4

дают. Воздух, проникающий сверху через трубу, не может проникнуть
к топке из за «гидрозатвора» (перевала), а воздух, проникающий снизу
через топку, может подняться внутрь горячих колпаков.
Попробуем разобраться, случайны ли столь «тонкие» особенности пе-
чей или нет, важны ли они.Ученики Грум Гржимайло традиционно пояс-
няют работу печных колпаков примером свободного перетекания воды
из сосуда в сосуд (рис. 119а). Легко видеть, что если переточные верти-
кальные каналы работают в режиме свободного перелива (то есть не за-
полнены полностью водой), то система свободно пропускает воздух в лю-
бом направлении (и снизу вверх, и сверху вниз). Теперь перевернём
рисунок 119а «вверх ногами» и запустим в систему горячий газ
(рис.119б). Из системы «стаканов» получаем систему колпаков, в кото-
рой горячий газ, как более лёгкий, всплывая, «свободно перетекает»
вверх из колпака в колпак. Холодный же газ «свободно ходит» (при
дуновениях снизу вверх или сверх вниз) внутри каналов, не заходя в
колпаки (рис. 119в). В этом заключается суть гидравлической модели
свободных течений. Так, например, восходящий столб дыма над костром
окружен холодным воздухом, который может двигаться совершенно
самостоятельно, независимо от дыма.
Таким образом, печи Подгородникова и Кузнецова сконструированы
(но только при условии очень просторных переточных каналов!) в пол-
ном соответствии с гидравлической моделью, чего нельзя сказать о печи
самого Грум Гржимайло (рис. 118а).
5.7.6. Полости в печах. Супергидравлическая модель
Ещё при жизни Грум Гржимайло было доказано, что в реальных пе-
чах «свободного движения газов» практически никогда не бывает. Это
объясняеся тем, что печи состоят не только из полостей (колпаков), но и
из дымовых каналов весьма ограниченного проходного сечения. Такие
каналы, как правило, «захлёбываются», и движения газов в печах начи-
нают целиком определяться влиянием дымовой трубы.
5. Климатический (отопительный) модуль
333
Рис. 122. Избыточное давление горячих газов
(относительно атмосферы на том же высотном
уровне) в колпаке (а) и в канальной системе пе-
чи (б). Предполагается, что все стенки колпака
и гипотетической печи (с закрытой вьюшкой --
верхней задвижкой на дымовой трубе) имеют
одну и ту же температуру, превышающую темпе-
ратуру атмосферного воздуха. Направления
стрелок указывают, что газы в возможных отверстиях должны выходить наружу.
а)
б)
Δр
Δр

Чтобы популярно пояснить суть реальных явлений и устранить
многие недосказанности, «расширим» простейшую гидравлическую мо-
дель печей до некой «супергидравлической модели». Как и ранее, для
наглядности будем проводить известные аналогии между течениями
воды и течениями газов. А именно, будем использовать тот очевидный
факт, что легкий горячий газ всплывает в тяжелом холодном газе в
принципе точно также (аналогично), как тяжелая вода падает в легком
воздухе. Подобная аналогия, конечно же, крайне условна - ясно,
например, что вода падает с утоньшением струи (и не увлекая
окружающий воздух), а горячий дым от костра поднимается с
утолщением струи ( увлекая за собой громадные количества
окружающего воздуха). Тем не менее, такая аналогия позволяет
прогнозировать принципы движения легких (именно легких!) дымовых
газов методом «переворачивания вверх ногами» знакомых всем с
детства водных течений.
Вспомним, что существуют разные виды передвижения (способы
перемещения-транспортирования) воды (жидкостей): ёмкостный, водо-
водный, водопроводный с естественным (собственным) напором и
водопроводный с механическим (принудительным) напором.
Ёмкостные системы являются беспроточными и реализуются с по-
мощью вёдер, бочек, стаканов, цистерн (рис. 120а). Такие водные систе-
мы имеют газовый аналог -- колпак (рис. 121а), который представляет со-
бой перевёрнутый стакан. Идеальный колпак -- это непроточный сосуд,
имеющий только одно отверстие, причём внизу, постоянно открытое
в атмосферу так, чтобы давление газа на нижнем срезе никогда бы не от-
личалось от атмосферного. Если идеальный колпак заполнен горячими
(относительно окружающей среды) газами, то во всём колпаке возникает
избыточное давление: в любом месте можно просверлить отверстие
и убедиться, что газ выходит наружу точно также, как из отверстия в дне
стакана всегда вытекает вода. Максимальное значение избыточного дав-
ления достигается в верхней части колпака, и в этом плане колпак ничем
334
Дачные бани и печи
а)
б)
1
2
2
2
3
4
6
5
в)
г)
Рис. 123. Примеры свободно конвектив-
ных систем: а -- чёрная (курная) баня, б -- рус-
ская печь, в -- костёр в чуме, г -- подвальная
древнеримских термов (гипокауст). 1 -- кос-
тёр, 2 -- вентиляционный поток, 3 -- циркуля-
ционный поток, 4 -- дымление при переполне-
нии дымовой трубы, 5 -- дымовые газы,
заполняющие колпак (полую платформу для
потения), 6 -- помещение хаммама.

не отличается от тёплого помещения, открытого снизу (рис. 42б, 122).
Колпак принципиально невозможно переполнить горячими газами -
излишки газа тотчас выйдут «из под колпака» точно так же как и изли-
шек воды всегда и немедленно перельётся через края стакана.
Водоводные системы являются простейшими проточными сетями
(рис.120б) и хорошо известны в природе в форме последовательности
рек (ручьев), прудов (водохранилищ) и водопадов (переливов). Реки мо-
гут быть даже «взяты» в трубу: лишь бы вода стекала свободно, не
«переполняя» (не заполняя, не перекрывая всё сечение) трубы. Реки мо-
гут течь тысячами километров при перепаде уровня воды лишь в десяток
метров. При этом даже максимальные перепады давления в атмосфере
(до 400 мм водяного столба) не имеют особого значения, так же как и ве-
тер может свободно дуть над водой в ту или иную сторону и лишь при
больших скоростях способен повернуть реку вспять (как Неву
в Санкт Петербурге). Свободные течения воды характерны тем, что воз-
никновение любой впереди (запруды) не ощущается вообще или ощуща-
ется не сразу: действительно по уровню воды в Волге у Твери невозмож-
но определить (по крайней мере быстро), открылась или закрылась
задвижка плотины ГЭС где нибудь под Волгоградом.
Переворачивая «вверх ногами» водоводную схемуизаменяя воду на
горячие дымовые газы, а воздух на холодный воздух, получаем
5. Климатический (отопительный) модуль
335
Рис. 124. Схемы водных систем: а -- водо-
водная схема свободно стекающих вниз водных
потоков, б -- герметичная водопроводная систе-
ма сообщающихся сосудов (имитирующая во-
доводный стакан с переливом, но не пропускаю-
щая воздух, а, значит, являющаяся
водопроводной), в -- герметичная водопровод-
ная система с нижним заужением, открыто со-
общающаяся с водопроводной системой типа
сообщающихся сосудов. 1 -- подача воды любо-
го типа, 2 -- секция с горизонтальными рассеч-
ками, 3 -- рассекатели струй (площадки), 4 --
секция типа стакана со свободным переливом в
переливной канал (патрубок), 5 -- секция с го-
ризонтальными площадками -- перетоками
(оборотами), 6 -- манжеты, герметизирующие стыки между секциями (при переходе
от водоводной к водопроводной системе), 7 -- сообщающиеся сосуды (водопроводный
тип системы) -- стакан с «плавающим островом», 8 -- переливное отверстие, 9 -- отвер-
стие, служащее для подтверждения того, что вода не может подняться выше уровня
воды в основном колене, 10 -- воронка, 11 -- выходное отверстие водопроводной систе-
мы верхнее, 12 -- выходное отверстие водопроводной системы нижнее, 13 -- стакан
(ёмкость накопительная), 14 -- срез (уровень) воды.
а)
б) в)
1
1
1
10
11
12
13
14
Н
89
7
8
9
9
5
6
6
7
8
2
3
4

газоводную систему (рис. 121б), отвечающую гидравлической модели
Грум Гржимайло «свободного движения горячих газов». Всем известны
свободноконвективные потоки горячих газов, поднимающиеся над кост-
рами столбами дыма, расстилающиеся по потолкам, перетекающие слоем
под наклонными сводами, заполняющие колпаки (купола, колокола)
и перетекающие из «колпака в колпак», например, как в курных избах ,
русских печах, каминах, вентиляционных зонтах и т. п. (рис. 123).
Горячие газовые потоки, текущие горизонтально или наклонно под
сводами ( по перевёрнутым желобам), можно «взять» снизу в «поддоны»
(«кожухи»), а горячие газовые струи, свободно восходящие вверх (
аналоги водопадов-переливов), можно окружить обечайкой. Во всех
этих случаях горячие газы будут течь свободно в составе труб, лишь бы
трубы и кожухи не «переполнялись», то есть лишь бы горячие газы не пе-
рекрывали всё проходное сечение трубы. Таким образом, в газоводных
системах свободные горячие газы (и в пространстве, и в трубах) должны
обязательно контактировать со столь же свободными холодными газами,
которые тоже могут течь произвольно («как хотят»). В идеальной газо-
водной (так называемой гидравлической) модели горячие и холодные
потоки газов никак не взаимодействуют ни между собой, ни со стенками
трубы, но в реальности горячие и холодные газы (как и любые иные га-
зы) не являются абсолютно свободными (независимыми), поскольку по-
стоянно обмениваются массами (перемешиваются диффузно и турбу-
лентно), импульсом (тормозятся или ускоряются) и энергией
(нагреваются или охлаждаются). Трубные участки газоводных сетей
обязательно должны иметь ограниченную длину (или же должны быть
негерметичными), чтобы холодный газ в трубе был бы частью
атмосферы. При этом давления в горячих газах строго равны давлениям
в холодных газах (в том числе и в атмосфере) на том же высотном уровне
(в отличие от газопроводных систем). Тяга или напор отсутствуют.
С увеличением расхода воды (или газа) элементы «свободных» водо-
водных (и газоводных) систем могут принципиально менять режим ра-
боты: переливные трубы (сливные каналы плотин) переполняются
(и уже не в состоянии пропускать всевозрастающие количества проточ-
ной воды), водохранилища и реки начинают «переливаться через края»
и разливаться по поверхностям («выходить из берегов») т. д. Также всем
известно, что вытяжной зонт с естественной вытяжкой может «не спра-
виться» с потоком восходящих горячих газов и, «захлёбываясь», начина-
ет дымить с переливом дыма через края (например, по аналогии с 8 на
рис. 121). Применительно к вертикально ориентированным системам
(рис. 124), это означает, что вода при возрастающих расходах уже не мо-
жет «свободно» стекать в сливные отверстия 12 (переливные каналы 4)
336
Дачные бани и печи

ручейками (каплями, плёнками, струйками) со ступеньки на ступеньку
вниз, задерживаясь только в «лужах» (стаканах 13 и сообщающихся со-
судах чайниках 7). Рано и поздно один из переливных патрубков (
например, сливное отверстие 12) «захлёбывается» (так же как засо-
рённый слив в кухонной раковине), и вся вышерасположенная система
секций системы (поз. 2, 4, 5, 10, 7) заполняется водой (до высоты Н с до-
стижением перелива воды «из раковины через края» с верхнего среза
водной системы 14). При этом объёмы воды в патрубке 12 будут двигать-
ся уже не под «собственным весом», а под весом (напором) всего выше-
расположенного водяного столба высотой Н. Такие водные системы
называются водопроводными с естественным напором. При
разгерметизации манжет 6 водная система вновь становится водоводной
(переливной безнапорной), что случается при аварийных прорывах труб
городского водопровода, когда жидкость, изливаясь, начинает течь «сво-
бодно» сама по себе в грунтовых кавернах или по поверхности земли.
Водные системы могут чередовать водопроводные и водоводные
участки. Более того, водопроводная система может «протекать» (в случае
дырявых стенок) и обладать свойствами и водопровода (внутри), и
водовода (снаружи). О таких схемах и пойдет речь ниже.
Водопроводные системы с естественным (собственным) напором
(самонапорные) принципиально отличаются тем, что заполнены водой
полностью, и воздух в них отсутствует, а избыточное давление воды (по
сравнению с атмосферным давлением) присутствует не только в
«стаканах» (водонакопительных сосудах), но и в переточных каналах
(трубах) как горизонтальных, так и вертикальных. Вода по
водопроводному самонапорному участку сети (рис.124в), конечно же,
течёт как-бы «сама собой» под действием только собственных гравитаци-
онных сил, но не совсем свободно, как бы стеснённо с «зажимами» пото-
ка в переточных отверстиях. Причем вода в этих переточных отверстиях
продавливается не только за счет собственного веса, но и за счет веса вы-
шерасположенных (напора) или веса нижерасположенных (тяги) слоев
воды (тянущих вниз). Перекрытие потока тотчас ощущается во всех
участках водопроводной сети. Заполненные водой участки сети могут
рассматриваться и как единые «стаканы» (может быть, со сложной схе-
мой внутренних перегородок и со сливами в дне), внутри которых как-то
(совсем не похоже на открытые водоводы) текут потоки жидкости.
Герметичные системы типа сообщающихся сосудов (рис. 124б) запол-
няются и становятся водопроводными и без «захлебываний », поскольку
сами по себе представляют единый «стакан».
Водопроводы с разрежением (тягой) за захлебнувшимся каналом
(отверстием) менее распространены, чем обычные напорные
5. Климатический (отопительный) модуль
337

водопроводы,
но
применяются и в дачном
быту, например, в схемах
водяного отопления (высотой
до 10 метров, отвечающей
условию «неразрывности»
разреженного столба воды
при внешнем давлении
атмосферного воздуха 1 атм)
и в схемах водоснабжения с
открытой нижней сливной трубой и с запорно-регулировочным
вентилем над водонапорным баком. Именно такие схемы имитируют
схемы канальных печей (см. далее). Отметим попутно, что водопроводы
с разрежением часто имеют на нижнем свободном конце гидрозатвор
(сифон) для предотвращения самопроизвольного вылива воды из труб
после перекрытия потока. Дымозатворы (гуськи) на оголовках дымовых
труб печей (для предотвращения захолаживаний печей после протопки)
используется редко из-за добавочных сопротивлений и возможных
промерзаний зимой.
Переворачивая вверх ногами водопроводную схему (рис. 120в),
получаем газовый аналог - горячую (именно горячую!) газопроводную
схему (рис. 121в) с естественным напором до заужений (каминный тип
системы, когда входное отверстие по проходному сечению больше
выходного трубного) или с естественной тягой (разрежением) после
заужений (печной тип системы, когда входное отверстие меньше
выходного). Такая газопроводная система перед захлебнувшимся
заужением (напорная) всегда заполнена только горячими газами
(холодные же газы могут располагаться только в атмосфере).
При этом необходимо помнить о самой досадной натянутости любых
гидравлических аналогий - если вода никогда не становится воздухом,
то именно холодный воздух становится в топливнике горячим, а потом
вновь становится холодным по мере продвижения по печи. Например,
горячий газ в борове (горизонтальном участке дымовой трубы),
двигающийся в «водоводном» режиме медленно из-за малости
гравитационного перепада давлений, к тому же может и совсем остыть, и
рассматриваемый «объект движения» (горячий газ) вообще как-бы
исчезнет. Поэтому для правильных заключений необходимо с
338
Дачные бани и печи
а)б)в)г)
H
h
д)е)ж)з)
Рис.125. Схемы течений, по-
ясняющие переход от газоводного
режима к газопроводному.

некоторым воображением представлять неразрывность газовых потоков,
выделяя из состава холодных газов будущую (или ранее) горячую
составляющую (например,
входящую
в
захлебнувшееся
«переполненное» отверстие поддувала печи) и считая ее все время
горячей.
В качестве примера рассмотрим струю восходящих горячих газов над
костром. Такая струя образуется из входящих в костер снизу потоков
холодного воздуха, которые собственно и нагреваются затем в зоне
горения (рис.125). Горячая струя, ускоряясь при свободном подъеме,
постепенно становится все более узкой (как и струя свободно падающей
воды), а потому, казалось бы, способна в принципе зайти («попасть») в
сколь угодно малое отверстие (свободно, не касаясь его краев), но на
достаточно большой высоте. Однако, любой газовый поток увлекает за
собой в движение (эжектирует, подсасывает, захватывает) за счет
вязкости и турбулентности окружающий неподвижный газ. Вследствие
этого, и сужающаяся струя горячих газов над костром (например, в виде
«языка огня») формирует вокруг себя постепенно расширяющуюся и
задымляющуюся оболочку из увлекаемого струей воздуха. Все это в виде
единого и неделимого клубящегося «столба дыма» (как на рис.49 и 52)
порой не может пройти свободно через отверстие и воспринимает
отверстие как преграду. Так что реальные восходящие потоки дымовых
газов зачастую не бывают полностью свободными (в смысле свободно
ускоряющимися) не только из-за торможений окружающим воздухом
(или стенками), но и из-за значительно более существенных порой
всевозможных «захлебываний» (преимущественно оболочек).
«Захлебывание» отверстия (рис. 125а) приводит к возникновению на
преграде перепадов давления, за счет которых незакрепленная преграда
может даже «всплывать» в потоке вверх («витать»), а над отверстием
возникает зона разрежения, в которую подсасывается с боков воздух в
струю восходящих горячих газов.
Таким образом, если отверстие велико, то столб восходящего газа (по
аналогии с водопадом) свободно проходит через отверстие, не создавая
ощутимых перепадов давления, поскольку гравитационные перепады
давления «компенсируются» приростами скорости потока по формуле
Бернулли. При уменьшении размера отверстия струя горячего газа (как
и падающая струя воды) в какой-то момент касается краев отверстия, а
потом уже и не «пролезает» полностью в отверстие (рис.125а). Не в силах
пройти через отверстие во всем фиксированном расходе, горячий газ
неминуемо притормаживается и начинает накапливаться перед
преградой (одновременно и растекаясь по потолку). Утолщающийся
слой горячих газов перед отверстием автоматически увеличивает
5. Климатический (отопительный) модуль
339

давление газа на входе в отверстие и повышает расход газа (точно так
же, как и вода, накапливающаяся в дырявой кастрюле, повышает расход
воды через дыры). Чтобы максимально повысить давление газа перед
отверстием, надо предотвратить растекание горячего газа по потолку.
Для этого создают запруду потокам горячего газа в виде зонта-
дымосборника (рис.125б). Высоту зонта h необходимо увеличивать до
тех пор , пока зонт не сможет «накопить достаточный напор горячего
газа», чтоб затем «продавить» через трубу весь заданный расход горячего
газа. Это является основой работы дымовой камеры камина (рис.125ж):
чем меньше проходное сечение дымовой трубы, тем более высокой
должна быть дымовая камера. На практике расход газа в камине
зачастую предпочитают повышать не напором газов в дымовой камере, а
разрежением в дымовой трубе, то есть увеличением высоты дымовой
трубы H (рис.125в). Это многократно повышает расход дыма при
горячей трубе, но создает проблемы дымлений при холодной трубе на
начальном этапе растопки (К. Микеля, Печи и камины, М.: Стройиздат,
1987 г.). Конусная форма зонта (дымовой камеры) обеспечивает более
быстрое заполнение зонта горячими газами и более быстрый прогрев
зонта, что также лежит в основе идеи дымового зуба (заужения).
Так или иначе, в установившемся режиме «захлебнувшейся» в устье у
зуба дымовой трубы расход газа через камин определяется диаметром
дымовой трубы и суммарной высотой дымовой камеры и дымовой трубы
(рис 125г). Если диаметр дымовой трубы черезчур уменьшить, то
дымовые газы станут «переливаться» через края зонта. Если же диаметр
дымовой трубы черезчур увеличить (реализовав «водоводный» режим, а
по-существу, костер), то «незахлебнувшаяся» дымовая труба сможет
«свободно» пропускать дымовые газы, но при этом будет «свободно»
пропускать через себя и «свободные» потоки холодного воздуха то через
портал вверх (захолаживающие подсосы), то из трубы вниз при каждом
порыве ветра (задымляющие помещения провалы).
Технический прогресс в области отопительно-варочных печей также
сопровождался переходом от «водоводных» беструбных курных печей
(рис.125д) к «частично водопроводным» белым печам с кирпичным
зонтом-кожухом (дымосборником-епанчей) над устьем и боровом в
трубе (рис.125е), а затем к «чисто водопроводным» печам (с
разрежением в топке) с топочной дверцей и с трубой непосредственно из
топливника (рис.125з). Печи с разрежением в топке и тягой в дымовой
трубе совершили 400 лет назад «печную революцию», реализовав
многооборотные канальные печи (голландские) с нисходящими (порой
ниже огня в топке) дымовыми потоками. С тех пор все отопительные
печи (даже наиболее претенциозные так называемые «колпаковые печи
340
Дачные бани и печи

Кузнецова со свободным движением газов» вопреки мнению автора)
являются канальными газопроводными («водопроводного» типа).
Как и водопроводы, газопроводы (напорные дымоходы-газоходы)
должны быть герметичными, поскольку (в отличие от газоводов) имеют
внутри себя давление газов, отличное от атмосферного (избыток перед
или разряжение за захлебнувшимся каналом). Печь находится (и
продавливает через трубу дым) либо под напором горячих газов топлив-
ника (как на рис. 42б), либо под разряжением горячих газов дымовой
трубы (как на рис. 42а) в зависимости от того, нижняя (поддувальная)
или верхняя (трубная) задвижка печи в большей степени открыта на ат-
мосферу. Если в топке имеется разряжение, то печная система точно и
безоговорочно является «водопроводной». Сообщающиеся же сосуды,
как мы уже отмечали, всегда являются водопроводами. Поэтому
перевернутые сообщающиеся сосуды (колпаки или дымообороты с
перевалом) всегда являются газопроводами для горячих газов даже при
сколь угодно широких каналах (полостях).
Отметим, что газовые каналы в печах ни в быту, ни на производствах
никогда не называют ни газопроводами, ни дымопроводами. Любые газо-
вые каналы в печах обычно называют газоходами или дымоходами (так
уж сложилось исторически). Не принято также (применяемое нами для
ясности) название «газовод» и «дымовод». Вентиляторщики же
называют воздуховодами именно напорные (газопроводные) сети
повышенного (приточные) или пониженного давления (вытяжные).По-
этому на практике порой трудно понять, что имеют в виду печники, при-
меняя термин «дымоход» в той или иной конструкции. Также сразу от-
5. Климатический (отопительный) модуль
341
Рис. 126. Колпаковые системы: а -- колпак
над горизонтальным дымоходом, б -- то же с оре-
брением, в -- горизонтальные дымообороты (кол-
пак, открытый наверху), г -- колпак Подгородни-
кова, д -- замкнутый проточный сосуд с двумя
отверстиями, е -- колпак с подачей горячего воз-
духа на потолок (так называемая схема противо-
тока). 1 -- горизонтальный канал дымоход, 2 --
транзитный (сквозной) поток дыма, в том числе
и относительно холодная составляющая, не спо-
собная подниматься в колпаки, 3 -- потоки дыма,
подвержанные влиянию колпаков, 4 -- колпак
вертикальный (тупиковый отросток вверх, расширение канала вверх), 5 -- восходя-
щий горячий поток дыма, 6 -- циркуляционный поток (застойная зона, «мешок горя-
чих газов»), 7 -- нисходящий охлаждённый поток дыма, 8 -- колпак с развитой тепло-
обменной поверхностью, 9 -- оребрение, 10 -- горизонтальные дымообороты
(ответвление дымохода вверх, проточное с отверстиями наверху, оребрённое с гори-
зонтальными рассечками -- рассекателями), 11 -- дымовая труба.
а)
1
2
3
45
6
6
67
8
9
в)
б)
г)
д)
е)
10
11
Δp

метим, что в дальнейшем мы будем иногда пользоваться термином «кол-
пак» в распространённом среди печников жаргонном смысле, имея в ви-
ду вовсе не идеальный колпак емкостной системы (аналог стакана, всегда
открытого торцом на атмосферу), а замкнутый герметичный сосуд (мо-
жет быть и проточный с разрежением), пристыкованный к потолку
газового канала ( то есть колпак в печи - это расширение
горизонтального канала вверх).
Водопроводные система с механическим (принудительным) напо-
ром отличаются тем, что напоры или разряжения воды создаются не
только собственным весом самой воды, но и внешними механическими
устройствами: насосами, воздуходувками, вентиляторами, компрессора-
ми (рис. 120г). Газопроводные аналоги (рис.121г) также широко
известны - принудительное дутье в доменных печах, дутье мехами в
кузнечных горнах, газобаллонная (пропановая, ацетиленовая) сварочная
горелка и многие другие. Распространились бытовые вентиляторные ап-
параты на древесном топливе, так называемые пеллеточные печи, спо-
собные непрерывно (месяцами) работать на древесных (прессованных из
древесной щепы и стружки) таблетках (пеллетах).
5.7.7. Беспроточные полости
Все современные печи (даже колпаковые) являются канальными
и состоят из двух обязательных элементов: каналов (вертикальных и го-
ризонтальных) и полостей. Подобное разделение условно: полости (со-
суды) являются просто более широкими каналами и могут быть отожде-
ствлены лишь как места расширений каналов (отверстий) в более
широкие каналы (полости). Во всяком случае ясно, что у печи всегда есть
топливник (полость) и дымовая труба (канал).
Полости бывают беспроточными (тупиковыми) и проточными (тран-
зитными), могут располагаться вверх, вниз и вбок от каналов. Разделе-
ние полостей на проточные и беспроточные тоже весьма условно, по-
скольку увеличение скорости ввода газа (дыма) может превратить
беспроточную полость в проточную и наоборот. Кроме того, проточные
полости могут иметь беспроточные участки (узлы, секции). Ведь нали-
чие сквозняка в комнате вовсе не означает, что в комнате не могут
существовать беспроточные застойные зоны, на которые не распростра-
няются влияния сквозняка. Поэтому понятие беспроточной полости
является очень важным для печей.
Так, со времён Грум Гржимайло не прекращаются попытки оснаще-
ния дымовых каналов 1 некими произвольными «закутками» (очень
удобными при кладке «фигуристых» печей) вверх 4, в которые по идее
342
Дачные бани и печи

должны были бы «свободно» и как бы «сами собой» устремляться горя-
чие газы 5 (рис. 126а). «Свободно покрутившись» в «закутке» 4 и охла-
дившись там, дымовые газы «должны» возвратиться 7 в канал 1 (по-
скольку деваться им больше некуда). Считается, что такие «закутки»
являются, якобы, эффективными теплосъёмными элементами, посколь-
ку в таких застойных зонах горячие дымовые газы могут долго пребы-
вать, чтобы долго отдавать своё тепло в стенки печи.
Несмотря на кажущуюся вескость, вышеприведённые соображения
оказываются глубоко ошибочными. Прежде всего не факт, что в колпак
«свободно» и «сами по себе» входят и выходят значительные количества
горячих газов. Ведь с повышением температуры колпака подъёмная сила
резко снижается, и движущиеся горячие газы из за инерции попросту
«не успевают» входить в колпак (и проходят мимо него по горизонталь-
ному каналу). Значит, придётся «вдувать» горячий газ не горизонтально,
а снизу вверх, причём со значительной скоростью, способной «пробить»
колпак до потолка (за время прохождения газа в колпаке). Поэтому кол-
пак неминуемо окажет влияние на газодинамику всей печи. С другой сто-
роны, предполагая, что горячие газы 5, поднимаясь вверх в колпак 4, дол-
го находятся там 6, отдавая своё тепло, мы молчаливо признаём, что на
протяжении всего этого длительного периода времени новые порции го-
рячего газа 2 не могут войти в колпак и будут вынуждены проходить ми-
мо колпака по каналу 1 прямо в дымовую трубу (рис. 126а). Чем меньше
горячих газов 5 входит в тупиковый колпак 4 ичем дольше они там «кру-
тятся», тем меньше теплосъём в печи. Все эти факты давно известны. Пе-
щера древнего человека спасала от порывов холодного ветра, и чем длин-
нее была пещера, тем «теплее» она была (например, при наличии в ней
костра). И точно также, глубокая расщелина способна защитить от «по-
тока огня», поскольку «огонь» (горячая струя) «не идёт» в щель.
Ну и наконец, оказывается, что движущийся горячий (или холод-
ный) газ значительно лучше передаёт своё тепло (холод) обдуваемой по-
верхности, чем неподвижный горячий (или холодный) газ, например,
в застойной зоне. Если бы это было не так, то люди в банях парились во-
все не вениками (а помещали бы себя в некие колпаки), а дамы на балах
не обмахивались бы веерами. Математически это отражается формулой
для теплового потока q (Вт/м2) от воздуха к поверхности q=(10+6V)ΔТ,
где V -- скорость движения газа в м/сек, а ΔТ -- разность температур
в градусах Цельсия. Именно поэтому в кухонных плитах делают так, что-
бы дымовые газы обтекали варочную поверхность с большой скоростью.
Все это в свое время подорвало не только газодинамические, но и
теплофизические устои гидравлической модели.
5. Климатический (отопительный) модуль
343

Предложенная взамен гидравлической модели так называемая «об-
щая теория печей» отвергла мнение о том, что чем больше время
контакта горячего газа с поверхностью (чем больше время пребывания
дыма в печи), тем больше теплоотдача. Наоборот, именно высокие
скорости обтекания (а значит, и малые времена контакта) обеспечивают
максимальные тепловые нагрузки (Н.Н. Доброхотов, Критика гидрав-
лической теории печей, журнал «Уральский техник», 11/12, 3--21,
1927 г.; М.А. Глинков, Основы общей теории тепловой работы печей, М.:
Металлургиздат, 1959 г.; М.А. Глинков, Г.М. Глинков, Общая теория пе-
чей, М.: Металлургия, 1978 г.). Общая теория рекомендует направлять
дымовые газы не туда, куда они «хотят» идти, а так, чтобы они
передавали побольше тепла единице поверхности теплосъемного
элемента. Общую теорию интересует не то, по каким объемам (полостям
и каналам) текут дымовые газы, а то, как эти дымовые газы обтекают и
нагревают теплосъемные поверхности в этих полостях и каналах (см.
далее раздел 5.7.11).
Ранее в разделе 3 уже отмечалась высокая роль вязкости газа в проду-
ваемости узких зазоров. Это означает, что разделение колпака на множе-
ство глубоких узких колпаков рассечками 9 ухудшает теплосъёмные воз-
можности всего колпака в целом. Действительно, многочисленные
рассечки можно рассматривать как теплоизоляцию (как «мех кошки»),
не пропускающую тепло и не впускающую в себя потоки воздуха (ни го-
рячие, ни холодные) именно из за малости скорости перемещения газов
в промежутках между рассечками (см. раздел 3.8). Чем медленней
и трудней проникают горячие газы в зазоры между рёбрами 9, тем мед-
ленней и труднее и выходят оттуда обратные (встречные) охлаждённые
газы из зазоров. Для упорядочения этих газовых потоков целесообразно
было бы выводить охлаждённые газы не по тому пути, по которому вхо-
дят горячие газы, а именно через отверстия вверху колпака 8 в дымовую
трубу (в дымовой канал -- дымооборот) по типу, например, горизонталь-
ных дымооборотов 10 (рис. 126в). Причём эта целесообразность возра-
стает с усилением оребрённости колпака 8. При этом сразу становится
очевидным, что и непроточный, и проточный колпаки всё же (несмотря
на «свободное движение газа» в нём) имеют некое газодинамическое со-
противление. Действительно, зачем газам идти в лабиринты 10, если они
имеют возможность пройти по короткому прямому пути 11? Аналогич-
но, зачем горячим газам из канала 1 «залезать» в колпак 4 и долго «кру-
титься» там в условиях вязкости, если он может беспрепятственно и сра-
зу пройти мимо колпака 4 по каналу 1? Иными словами, падение
давления в струе (траектории) газов в колпаке может оказаться более
высоким, чем падение давления Δр в потоке газов в основном канале 1.
344
Дачные бани и печи

При этом естественно, газ из основного канала будет вынужден пойти на-
встречу потоку 7, замедляя вход горячих газов 5 в колпак, тем самым «за-
пирая» его.
Оценим, с какой же скоростью горячий газ 5 способен «свободно» по-
ступать (всплывать) в беспроточный тупик -- колпак 4. Во первых, ясно,
что температура газов в колпаке 4 (а значит и температура стенок колпа-
ка 4) должна быть заметно ниже температуры горячих газов 5 в канале 1:
в противном случае газ из канала 1 попросту не будет «всплывать» в кол-
пак 4. Ведь часто забывают, что появление свободно восходящих конвек-
тивных потоков возможно лишь именно в том случае, когда газ не только
горячий, но и обязательно находится в непосредственном контакте
с холодным газом (например, в объёме холодного газа). Так, говорят ино-
гда, что в нисходящем канале печи горячий газ, двигаясь вниз, «пытает-
ся» всплыть, тормозя тем самым газовый поток. Но ведь в нисходящем
канале (с температурой стенок, равной температуре газа) нет холодных
газов, и горячему газу попросту не в чем всплывать. Поэтому в этом слу-
чае надо рассматривать комбинацию восходящего (предыдущего) канала
и нисходящего (последующего). Поскольку в последующем канале тем-
пература газа ниже, чем в предыдущем (предшествующем), то газ в ни-
сходящем канале вовсе не «всплывает», а наоборот, «тонет», ускоряя тем
самым газовый поток. Но это присуще только и именно каналам (шлан-
гам): в широких каналах (полостях) ситуация может быть разной, но всё
равно, горячий газ всплывает и тут не «сам по себе», а только в контакте
с холодным газом.
Во вторых, для того, чтобы горячие газы 5 (при наличии возможно-
сти) входили в колпак 4, надо, чтобы ранее присутствовавшие газы 7 мог-
ли бы выходить из колпака. Иными словами, газы 7 должны успеть
остыть в колпаке и составить с газами 5 два колена газооборота (сообща-
ющиеся сосуды каналы) с разной температурой, обеспечив тем самым
возникновение циркуляционного «свободного движения газов» в кол-
паке. В противном случае горячие газы 5, всплыв к потолку колпака, об-
разуют там «мешок неподвижных горячих газов» (застойную зону),
не остывающий, и не опускающийся, и не впускающий новые порции
свежего горячего воздуха.
Процесс первичного «свободного» всплывания горячего газа в холод-
ном газе за счёт архимедовых сил описывается формулой «для дымовой
трубы» V2=2gh(Тг--Тх)/Тг. При температуре Тг=700°К и холодного газа
Тх=400°К скорость горячего газа по мере свободного разгона вверх может
достичь величин порядка V=3 м/сек уже на высоте h=1 метр. Однако ре-
альные скорости газов в дымовых трубах не столь уж значительны из за
сопротивлений (эти скорости легко оцениваются при наблюдении исте-
5. Климатический (отопительный) модуль
345

чения дыма в атмосферу из трубы на крыше). В колпаках скорости газов
ещё ниже, поскольку газы не просто остывают по пути, смешиваются
и взвихриваются, но и тормозятся, сталкиваясь с потолком колпака (раз-
ворачиваясь). По экспериментальным оценкам скорости самостоятель-
ного свободного подъёма горячего дыма в нижние «топочные колпаки»
(а по существу не колпаки, а проточные дымоходы дымообороты, см. да-
лее) составляют 0,5--1,0 м/сек, а в верхние «дымоходные колпаки»
0,1--0,5 м/сек (при скоростях в самих дымоходах до 4 м/сек).
Скорость горячего газа, «вольно» огибающего (обтекающего) внут-
ренние стенки колпака и успевающего при этом охладиться, расчитыва-
ется из формулы теплообмена V0=α(2Н+а)Сpρв, где α=10 Вт/м2.град --
коэффициент теплопередачи, Н -- высота колпака, а -- ширина колпака,
в -- глубина колпака, Сp и ρ -- теплоёмкость массовая и плотность горяче-
го газа. При кубической форме колпака а=в=Н скорость V0, при которой
горячий газ успевает остыть в колпаке, составляет 0,1 м/сек. Именно при
таких столь низких скоростях газа (обеспечивающих времена пребыва-
ния практически неподвижного газа в колпаке порядка 10 сек) свобод-
ный непроточный колпак становится проточным (способным пропус-
тить через себя весь поступающий горячий газ за счёт «свободного
движения газов») и начинает работать так, как считал Грум Гржимайло
(дым сигареты «вольно» поступающий в перевёрнутый стакан, вьётся
у потолка, охлаждается и «вольно» покидает стакан «переливаясь» через
его края). При более высоких скоростях горячий газ ведёт себя также, как
струя фена, попадая в стакан и не успевая охладиться.
Оценить особенности «вольного» и «напорного» ввода можно очень
легко: достаточно установить на оголовке дымящей дымовой трубы жес-
тяной короб и проследить явления при вертикальном и горизонтальном
346
Дачные бани и печи
Рис. 127. Газодинамика безнапорных кол-
паков: а, б, в -- транзитный газовый поток под
холодным колпаком, а -- холодный поток, б --
тёплый поток, в -- горячий поток, г, д, е -- горя-
чий газовый поток под колпаком с разной ско-
ростью циркуляции газа внутри колпака, г --
низкая естественная циркуляция за счёт элек-
тронагревателя малой мощности, д -- средняя
циркуляция от электронагревателя средней
мощности, е -- сильная циркуляция от электро-
нагревателя большой мощности. 1 -- циркуля-
ционный поток, 2 -- сквозной транзитный поток в дымоходе, 3 -- электронагреватель,
создающий свободную конвекцию (циркуляцию газа) внутри колпака (число линий
характеризует мощность тепловыделения), 4 -- возможный рассекатель -- перегород-
ка, 5 -- встречный поток в дымоходе.
а)
1
1
4
5
1
2
2
3
2
2
2
б) в)
г)
д) е)

вводе дыма. Или же взять металлическую бочку (кастрюлю) или даже
пустую картонную коробку (из под телевизора, холодильника и т. п.),
сделать внизу два отверстия (например, на противоположных стенках
внизу бочки или коробки) и направлять в одно из отверстий разные
струи горячего газа. Так, например, в случае струи горячего фена (с рас-
ходом воздуха 30--70 м3/час, обычно близким к расходу воздуха в печах),
и коробка, и бочка будут нагреваться сильней у выходного отверстия, чем
на потолке. А если в бочку направить струю от газовой горелки кухонной
плиты (имеющую ту же тепловую мощность, что и фен, но повышенную
температуру и соответственно пониженный расход), то нагреваться
будет преимущественно потолок бочки.
Поясним работу идеальной схемы колпака (застойной зоны) в про-
точной сети (рис. 127). Если поток газов 2 холодный и проходит под
столь же холодным колпаком, то поток газа 2 не всплывает, но может, га-
зодинамически расширяясь, сталкиваться с задней стенкой колпака, от-
ражаясь назад. образуя в колпаке слабую циркуляцию (крупномасштаб-
ную турбулентность) «против часовой стрелки» (рис. 127а). Если же
поток газов 2 тёплый, то он не только расширяется, но и всплывает, стал-
кивается с задней стенкой также с образованием вихря «против часовой
стрелки» (рис. 127б). Эти режимы соответствуют турбулентной смеси-
тельной вентиляции колпака (см. рис. 51б). Если поток газов 2 очень
медленный и очень горячий, то он энергично всплывает, образуя огибаю-
щий весь колпак циркуляционный поток «по часовой стрелке»
(рис. 127в). Этот режим соответствует вытеснительной вентиляционной
схеме и даже сквозняку (рис. 51а), и именно его имеют в виду ученики
Грум Гржимайло, говоря о колпаках и «вольных» движениях газов.
При этом необходимо учитывать, что вязкость газов растёт с температу-
рой, что препятствует развитию турбулентности (рис. 69).
Аналогичные рассуждения справедливы и при анализе влияния вели-
чины скорости горячего воздуха в канале 2. При большой скорости горя-
чие газы попросту не успевают войти в колпак (рис. 127а) и проскакива-
ют мимо. А вот при очень низкой скорости горячие газы имеют
возможность беспрепятственно и полностью поглотиться колпаком
(рис. 127в). Поэтому считают, что общая теория печей Доброхотова от-
носится к энергичным печам с большими скоростями движения газов,
а гидравлическая теория печей Грум Гржимайло относится к слабомощ-
ным печам (режимам тления дров) с малыми скоростями газов.
Наиболее наглядно работа ламинарного «свободного» безнапорного
колпака иллюстрируется в схемах с возрастающей скоростью циркуля-
ции (рис. 127г, д, е). Здесь интенсивность потоков обозначена числом ли-
ний со стрелками 1 и 2: «однострелочный» поток является самым сла-
5. Климатический (отопительный) модуль
347

бым, «двухстрелочный» -- умеренным (средним), «трехстрелочный» --
сильным. Если собственная внутренняя циркуляция в колпаке развита
слабо («однострелочная» траектория 1), например, за счёт слабого элект-
роконвектора 3, то циркуляционный (круговой) поток 1 «зануляет»
лишь часть транзитного потока 2 так, что внизу колпака в проточном ка-
нале остаётся лишь одна стрелка (рис. 127г). Если объёмную скорость
циркуляции увеличить до «двухстрелочного» уровня, то весь транзит-
ный поток 2 переходит в циркуляционный поток 1 (с полной компенса-
цией встречных потоков внизу колпака), что отвечает чисто вентиляци-
онному режиму (рис. 53) при полном отсутствии транзитного потока
в канале под колпаком (рис. 127д). Если объёмная скорость циркуляции
увеличится до «трёхстрелочного» уровня и превзойдёт скорость транзит-
ного потока, то в канале может появиться встречное течение, то есть
внутренний вихрь «вылезет» в канал и будет работать как противоточ-
ный насос (рис. 127е).
5.7.8. Проточные полости
К сожалению, серьёзных экспериментальных исследований газодина-
мики печных колпаков до сих пор нет. Отчасти это объясняется отсутст-
вием практического интереса к «свободным» беспроточным колпакам:
ведь даже самые рьяные поклонники систем «свободного движения га-
зов» почему то стараются (порой неосознанно, интуитивно) «загнать»
дым в колпак (верхний) отнюдь не «свободно» («самотёком»под дейст-
вием сил гравитационного всплывания), а именно за счёт высокой скоро-
сти дымовых газов - в фонтане за заужением (рис.118а). То есть, во пер-
вых, принудительно за счёт напора в печной системе (за счёт разряжения
в печной трубе), а во вторых, именно вертикально снизу вверх (по ходу
дыма в вертикальном переточном дымоходе), а не горизонтально (когда
«вольные» движения всплытия проявились бы на фоне «принудитель-
ных» движений вдоль тракта печи). Принудительный ввод горячего газа
в колпак (тем более секционированный) полностью перечёркивает при
этом заявляемую возможность сепарации в колпаке горячих и холодных
струй. При этом сами «колпаковые» системы теряют образ истинных
колпаков (перевёрнутых стаканов с одним отверстием) и приобретают
вид замкнутых сосудов с двумя (в том числе несимметричными) отвер-
стиями: входным и выходным (рис. 126г, д, е).
Как мы уже отмечали, любая трубная печная система (даже «беска-
нальная» колпаковая по ГОСТ 2127 47) представляет собой последова-
тельность каналов и расширений каналов (полостей). Через эту последо-
вательность каналов и полостей течёт сквозной (транзитный) поток
348
Дачные бани и печи

газов под действием тяги (разряжения)
дымовой трубы. Как и любой газовый
поток, сквозной поток является замкну-
тым (циркуляционным), но замыкается
он вне печи в объёме атмосферы: он
входит в поддувало, проходит каким то
образом через печь, выходит из дымо-
вой трубы в атмосферу, там перемеши-
вается с воздухом атмосферы (как
в очень большой полости) и затем
вновь входит в поддувало. Анализ этой
замкнутой траектории бывает очень по-
лезным при выявлении особенностей
тяги дымовых труб, дымлений печи, опрокидывания тяги в сырую или
жаркую погоду и т. д.
Каналы печей представляют собой наиболее узкие коммуникации
печей. Поток в них считается однонаправленным и по существу совпада-
ющим по смыслу с понятием сквозного потока. Каналы могут разветв-
ляться на некие параллельные каналы (или комбинации параллель-
но последовательных каналов), в которых течения считаются также
однонаправленными. Каналы могут и расширяться, образуя проточные
полости. Если в проточной полости нарушается однонаправленность по-
тока (например, за счёт циркуляций), то такие расширения будем счи-
тать полостями с застойными зонами (в том числе, вихревыми).
Нарушение однонаправленности означает появление взаимно кон-
тактирующих встречных течений. Поэтому чем горячей газы, тем выше
их вязкость, и тем сложнее возникают встречные течения. Аналогично,
чем более энергичны течения в объёме, тем более вероятны встречные те-
чения, поскольку кинетические энергии (скорости) встречных газовых
потоков могут преодолевать «слипающие» воздействия вязкости. Поэто-
му появление встречных течений следует в первую очередь ожидать в
крупных полостях при значительных скоростях вдува (или при наличии
высоких скоростей свободноконвективных потоков из-за больших
перепадов температур).
Сквозные потоки выступают как принудительные по отношению к са-
мой проточной полости, поскольку обусловлены внешним воздействием
тяги дымовой трубы. Внутренние же встречные (циркуляционные) пото-
ки, замыкающиеся в круговое движение в пределах самой полости, явля-
5. Климатический (отопительный) модуль
349
Рис. 128. Перечень схем напорных
полостей -- замкнутых проточных сосудов с
двумя отверстиями (входным и выходным).

ются как бы «свободными» в том смысле, что они существуют независи-
мо от сквозного (принудительного) потока. Эти «свободные» движения
газов обычно отождествляют в печах со свободноконвективными потока-
ми, возникающими от нагрева газов горячими поверхностями (стенками
топливника, углями), пламенами, тепловыми излучениями, но они могут
возникать и по иным причинам (например, из-за наличиявполостях ме-
ханических вентиляторов). Естественно, сквозные («принудительные»)
и внутренние циркуляционные («свободные») потоки могут механичес-
ки взаимодействовать, формируя некоторое добавочное газодинамичес-
кое сопротивление сквозному потоку. Ясно, например, что если сквозной
поток, входя в колпак, взвихривается (переводя свою кинетическую
энергию поступательного движения в кинетическую энергию вихрей),
то это воспринимается как торможение потока, как некое местное газоди-
намическое сопротивление.
Проточные полости печей газопроводного типа являются замкнуты-
ми (находящимися под давлением или под разрежением) ёмкостями (со-
судами) с двумя (или несколькими) отверстиями. В отличие от беспро-
точных полостей проточные полости не могут иметь только одно
отверстие (как идеальный колпак -- перевёрнутый стакан).
Анализируя аэродинамическую обстановку в полостях, печники
в первом приближении «рисуют» (скорее интуитивно) некие траектории
транзитного (сквозного) протока газов через полость (на основе личного
опыта наблюдений за водными потоками), руководствуясь тем, что газ
стремится идти по кратчайшему пути (рис. 128). Затем «нарисованные»
тем или иным образом простейшие «стрелочные» траектории
уточняются печником с учетом инерций газовых потоков (струй),
мысленно дополняются завихрениями, в том числе и при эжекции (под-
сосе) газов в затопленную струю (см. ниже) и при взаимодействии
встречных течений, а также всплытиями в случае высокой температуры
входящего газа и погружениями газов, охлаждающихся на холодных
стенках. Большую методическую помощь при анализе схем могут оказать
изыскания С.М.Миркиса «Указатель проектов печей и каминов,
опубликованных в России за последние 100 лет», СПб., 2006г.
Часто при интуитивном конструировании проточных полостей
печники стремятся в первую очередь мысленно заполнить всю полость
горячими газами или увеличить длину траектории горячих газов. В
действительности же, более целесообразно попытаться направлять
сквозной поток горячего газа через полость так, чтобы он омывал все
необходимые поверхности (даже в закоулках), набегал на все целевые
теплосъёмные элементы (варочные плиты, духовки, каменки, баки с
водой и т. д.). Так, даже в каминах необходимо омывать горячими газами
350
Дачные бани и печи

именно заднюю стенку, чтоб она
максимально разогревалась
и
максимально затем излучала (а не
«отражала лучи огня», как часто
утверждают в литературе, поскольку
кирпич в ИК-спектре теплового
излучения не обладает отражательными
свойствами). Поэтому в каминах
заднюю стенку делают нависающей, причем хорошо обтекаемой
(гладкой без каких-либо углублений, способных стать
плохонагревающимися застойными зонами) и ничем не загораживаемой.
В отопительных печах наиболее важен равномерный нагрев всех
стенок печи. Этого добиваются, в частности, с помощью различного рода
рассечек (рассекателей, столбиков, стенок), по существу превращая по-
лости в многооборотные дымоходы (см. правый столбец рис. 128), в
которых скорости всплытия горячих газов уже пренебрежимо малы по
сравнению со скоростями транзитного потока и не играют никакой роли.
Отметим, что транзитные горячие газы, стремясь идти по кратчайшему
пути, наиболее сильно нагревают края преград (огибаемые перевалы и
подвертки), в том числе и входы в каналы. Действительно, если
подвесить в порядке эксперимента кирпич плашмя над газовой горелкой
кухонной плиты, то легко убедиться, что края (ребра) кирпича,
обтекаемые с большой скоростью горячим газом, нагреваются сильней
(докрасна), чем центр низа кирпича, расположенный непосредственно
над пламенем, но в зоне низких скоростей обдува. Поэтому зоны
перевалов, подверток и заужений во избежании локальных перегревов и
термических растрескиваний
следует футеровать
с
термокомпенсационными разрезами и повышенным теплоотводом в
массив печи и, кроме того, при необходимости скруглять ребра для
повышения
теплоотвода
с
одновременным
снижением
газодинамического сопротивления.
5. Климатический (отопительный) модуль
351
а)
1
2
3
3
4
5
6
7
8
9
9
б)
в)
г)
д)
е)
ж)
з)
Рис. 129. Возможные особенности газовых
течений в полости типа «колпак Подгороднико-
ва» (рис. 118б): 1 -- медленный ввод горячего га-
за, 2 -- быстрый ввод горячего газа, 3 -- простран-
ственное распределение (эпюра) скоростей
дымовых газов, 4 -- траектории (направления)
дымовых потоков, 5 -- горизонтальные рассечки,
6 -- вертикальная рассечка, переводящая колпак
в «режим противотока», 7 -- вертикальные рас-
сечки, 8 -- дымовая труба, 9 -- нисходящий канал.

Равномерность нагрева может достигаться и интенсивным
перемешиванием газов в полости за счет большой величины линейной
скорости входа газа в полость. Часто отмечают, что колпаковые полости
(но не топливники) с энергичным вводом горячего газа разогреваются
(вопреки гидравлической модели) на удивление однородно даже тогда,
когда в отсутствии рассечек входное и выходное отверстия (патрубки)
находятся вблизи друг от друга на одной стороне полости. При этом не-
обходимо учитывать, что при температурах стенок свыше 200--300°С теп-
лообмен внутри полости является преимущественно радиационным. По-
этому, если одна из стенок полости загорожена каким либо экраном,
например, стенкой газоотводящего (переливного) канала, то она может
быть холоднее других, хотя может и находиться в потоке горячего газа.
Вследствие этого каналы (ввода и выда газов) желательно не
монтировать на тепловоспринимающих стенках полостей, а располагать
в глубине в осевых зонах печи.
Особой разновидностью проточных полостей с хорошо обдуваемыми
стенками является цилиндрические полости с центробежной
(тангенциальной) круткой газа вокруг оси полости. При этом горячий
лёгкий газ «всплывает» (центруется) на ось полости в виде шнура,
отделённого от стенок. Это ухудшает теплообмен, но бывает полезным
для устранения перегревов наиболее энергонапряжённых узлов (топок).
Широко известны центробежные топки для сжигания мусора, веток,
опилок, щепы, соломы. Из таких топок не вылетает «ни одной искры»,
поэтому подобные изделия могут использоваться даже для подогрева
палаток (печь «Циклон») и для искроулавливающих экономайзеров
(дополнительных теплообменников) на дымовых трубах (Л.А. Семёнов,
Печное отопление, М.: Стройиздат, 1968 г.).
Наиболее распространённой в России печной теплосъёмной поло-
стью остаётся «колпак Подгородникова» (второй ярус), который выпол-
няется печниками в громадном разнообразии вариантов (рис. 118б).
Обязательным условием успешной работоспособности такого «колпака»
(а фактически замкнутого проточного объёма с двумя отверстиями) счи-
тается подача горячих дымовых газов в колпак строго снизу вверх даль-
нобойной струей (за счет разгона сквозного потока естественной тягой
дымовой трубы). Ясно, что печник при этом должен решить, что он хочет
в колпаке нагревать - то ли преимущественно некий локальный целевой
элемент, размещенный в колпаке (например, духовку), то ли равномерно
все стенки колпака. От этого и будет зависеть конструкция колпака.
При большом отверстии, малой тяге и соответственно малом расходе
дыма (например, при растопке печи или догорании углей) дым 1 лениво
поднимается вверх 3, заполняя верх колпака, затем где то там охлаждает-
352
Дачные бани и печи

ся (с нагревом преимущественно потолка) и уходит в дымовую трубу 8
(рис. 129а). Это соответствует представлениям Подгородникова и отве-
чает, как мы установили, скоростям газов в колпаке менее 0,1 м/сек.
С разгоранием печи скорость поступления и температура дыма возра-
стают 2 (рис. 129б). Здесь уже можно выделить две взаимодополняющих
тенденции: ведущая роль температурного фактора и ведущая роль скоро-
стного (расходного) фактора. Поясним это на простом житейском приме-
ре. Представьте себе, что вы приехали зимой на дачу и включили в ком-
нате масляный обогреватель. Горячий воздух поднимается вверх и,
не охладившись там, не спустится вниз. При массивности потолка и/или
при его плохом утеплении вам, может быть, так и не удастся нагреть ком-
нату, во всяком случае внизу в зоне обитания (пребывания). Попробуем
изменить характеристики обогревателя, но с сохранением мощности на-
грева. Это можно сделать двумя путями: увеличив температуру нагревае-
мого воздуха при одновременном снижении расхода (скорости подачи)
воздуха, или уменьшив температуру нагрева воздуха при одновременном
повышении расхода воздуха. Так, заменяя масляный обогреватель на
электроплитку той же мощности (с открытой электрической спиралью
или с ТЭНом), мы получим повышение температуры воздуха, поднима-
ющегося над плиткой с одновременным сниженим массового расхода
воздуха ввиду малости размера плитки. При этом мы получаем ещё более
мощный нагрев потолка как по причине большей удельной теплоотдачи
(ввиду более высокой температуры поднимающегося воздуха), так и по
причине малой скорости циркуляции газов в помещении. Такой режим
характерен для саун и соответствует перегреву потолка, в том числе пере-
греву перекрытия (перекрыши, свода) колпака. С другой стороны, масля-
ный обогреватель можно дополнить электровентилятором с тем, чтобы
температура струи горячего воздуха понизилась, а расход воздуха в струе
повысился, но чтобы тепловая мощность струи нагретого воздуха вверх
осталась бы на прежнем уровне. В этом режиме весь воздух в помещении
перемешается, и температура во всём помещении станет практически
одинаковой (но пониженной по сравнению с температурой потолка
в других рассмотенных режимах), а это значит, что и в колпаке при боль-
ших расходах газа температура стенок будет одинаковой (перегрев свода
отсутствует). Это реализуется, в частности, при использовании тепловых
завес и тепловых пушек.
Таким образом, малая линейная скорость ввода горячего газа в колпак
приводит к преимущественному нагреву перекрытия. С увеличением
линейной скорости ввода, а также с увеличением объемного расхода газа
равномерность нагрева стенок полости повышается. Но в случае
большой дальнобойности горячей струи 6d, где d - диаметр (калибр)
5. Климатический (отопительный) модуль
353

отверстия, возможен преимущественный нагрев пятна контакта горячей
струи с преградой (например, противоположной стенкой). Поэтому газ в
полость предпочтительней вводить через несколько мелких
«душирующих» отверстий (при возможности), что уже соответствует
приближению к вытеснительной схеме «вентиляции» полости.
Для ориентировки сопоставим время пребывания дыма в колпаке
с временем остывания дыма в колпаке. За основу возьмём проектные
данные Подгородникова: размер колпака 0,75х0,75х0,70 м (итого объём
400 литров) при паспортной теплоотдаче печи 4000 ккал/час (4,5 кВт)
при двух топках в сутки. Это соответствует средней мощности пламени
в топке порядка 30--40 кВт при среднем расходе воздуха порядка
100 м3/час (в расчёте на нормальные условия воздуха 20°С и 1 атм). В ре-
альности это значит, что расход воздуха в ходе топки (и растопки) может
«плавать» в пределах условно от нуля до 200 м3/час, что соответствует
временам пребывания дыма в колпаке при 400°С порядка 6 сек.
Если переточный канал 1 выполнить сечением 0, 25 м2 (то есть в поло-
вину поперечного сечения колпака, что было бы вполне разумно в рамках
гидравлической модели), то средняя линейная скорость (сквозная) газов
в колпаке составляла бы 0,1--0,2 м/сек и обеспечила бы (в среднем) удов-
летворительную теплоотдачу в холодные стенки колпака. Однако в са-
мих же колпаках на этапе растопки (при холодном ещё колпаке) скоро-
сти свободного всплывания горячих газов (дыма) могут достигать
0,5 м/сек, что вызывает неоднородность поля скоростей во входящей
струе 1. Кроме того, на этапе интенсивного горения линейные сквозные
скорости газов могут достигнуть тех же 0,5 м/сек, что сделает теплосъём
колпака малоэффективным.
Если же переточный канал 1 выполнить с зауженным поперечным се-
чением 0,03 м2 (0,12х0,25 м), то это увеличит сопротивление печного га-
зового тракта, но зато увеличит линейную скорость ввода газов в колпак
до 2--4 м/сек. А каковы линейные скорости ввода газа, таковы и скорости
циркуляции газа (крутки) в аппаратах (хотя времена пребывания газа
в колпаке не изменяются, поскольку определяются не линейными скоро-
стями ввода газа, а объёмным расходом газа). Столь значительные скоро-
сти газа заметно изменяют значение коэффициента теплопередачи
α=(10+6V). Необходимые для эффективного теплосъёма времена пребы-
вания снижаются с 10 сек до 3 сек (примерно), и колпак уже становится
работоспособным на этапе интенсивного горения. Для типичных дачных
печей с теплоотдачей порядка 2 кВт оптимальный размер колпаков со-
ставляет 0,25х0,50х0,75 м с вводом газов вдоль длинной оси через отвер-
стие 0,25х0,13 м.
354
Дачные бани и печи

Рассечки в полостях могут играть роль газонаправляющих (распреде-
ляющих) элементов, в том числе и рассекающих направленные газовые
потоки, а также выполнять теплосъёмные функции (если способны акку-
мулировать тепло или передавать тепло, в том числе в лучистом виде,
в целевые зоны энергопотребления). Все разработчики колпаковых пе-
чей охотно заполняют верхние колпаки столбиками, углублениями за-
кутками, превращая их по сути в проточные секционированные теплооб-
менники, видимо, сомневаясь (интуитивно) в выдающихся
теплосъёмных свойствах самого «колпака Подгородникова». Реже всего
используются горизонтальные рассечки, хотя именно они обеспечивают
наибольшую «колпаковость» колпака (за счёт подавления крутки) и об-
ладают наилучшими теплосъёмными свойствами (рис. 129в, г). Во мно-
гом это обусловлено и чисто конструктивными причинами, поскольку
только вертикальные столбики способны держать перекрытие колпака.
Вообще говоря, применяя колпак, печники чаще всего в глубине души
признают его достоинства прежде всего в его перекрытии (своде). Имен-
но к перекрытиям (сводам) всегда прижимаются горячие газы и в колпа-
ках (рис. 129в), и в горизонтальных каналах. Именно перекрытия нагре-
ваются зачастую лучше и быстрее всего, но нагреваются подчас
неоднородно и местами чрезмерно, что приводит порой к опасному рас-
трескиванию печей. Горизонтальные же рассечки можно делать «плава-
ющими», скользящими по кронштейнам в стенах (в том числе и на метал-
лических уголках «полозьях»), не воздействующими при тепловом
расширении механически на несущие стены печи. Другой недостаток го-
ризонтальных каналов состоит в быстром засорении их дна сажей и пеп-
лом (в том числе и через скапливание конденсата). Особенно плохую ре-
путацию приобрели горизонтальные каналы в металлических
дымоходах, эксплуатируемых зимой вне отапливаемого здания. Вместе с
тем, с точки зрения экологии любой фильтр улавливатель печного аэро-
золя (сажи, пепла) является полезным.
Так или иначе, горизонтальные рассечки являются защитой свода
колпака от горячих восходящих струй дыма (рис. 129г). Как при малых
(рис. 129в), так и при больших (129г) расходах горячих газов, поведение
колпака является неоднозначным, как в зависимости от режимных пара-
метров, так и от особенностей конструкции. Если колпак является холод-
ным (на этапе растопки печи), то газы идут в колпаке верхом (рис. 129в).
Но если колпак уже горячий (на этапе догорания углей), то газы идут
в колпаке преимущественно низом (прямотоком). На этапе интенсивно-
го горения дров при максимальном расходе дымовых газов, газы в колпа-
ке с горизонтальными рассечками идут значительно ниже, чем в отсутст-
вие рассечек: во первых, потому, что направленные потоки при этом
5. Климатический (отопительный) модуль
355

отражаются вниз, а во вторых, горячим вязким газам идти с большой
скоростью по более длинному верхнему пути в «узилище» между гори-
зонтальными рассечками просто газодинамически не выгодно.
Полное заполнение колпака горячими газами при любом расходе мо-
жет быть обеспечено за счёт нижней вертикальной рассечки 6 с перева-
лом (рис. 129д--з). Такая рассечка характерна тем, что устраняет эжек-
цию газа со дна колпака во входящую струю (см. ниже). Иногда такую
схему называют противоточной, но чаще всего вертикальной многообо-
ротной. Колпак как полость превращается в систему вертикальных кана-
лов (во всяком случае приближается к ней). Дополнительные вертикаль-
ные рассечки 7, не касающиеся ни дна, ни перекрытия колпака, ещё
в большей степени рассеивают потоки и фактически воссоздают много-
оборотную схему с параллельными нисходящими дымоходами
(рис. 129ж, з).
Таким образом, известные многоканальные схемы рождаются путём
введения в колпаки (и в любые полости) газонаправляющих элементов
(стенок, рассечек) для обеспечения более равномерного («размазанно-
го») распределения газовых потоков.
Нисходящие (опускные) каналы 9 (и одинарные на рис. 129д, и парал-
лельные на рис. 129ж) издавна считались (наряду со сводами) наиболее
ценными теплосъёмными элементами печей. Считалось, что именно
нисходящие каналы (даже большого поперечного сечения, то есть факти-
чески полости) обеспечивают равномерный нагрев стенок и строгую од-
нородность движения горячих газов (отсутствие «проскока» горячего
газа через один из каналов). Предполагалось, что если в какой нибудь
точке нисходящего канала (или в одном из параллельных нисходящих
каналов) скорость движения горячего газа вниз вдруг случайно возраста-
ла, то это приводило к уменьшению (?) скорости охлаждения газа, газ
сохранялся бы более горячим и начинал как бы всплывать,
восстанавливая (снижая) поступательную скорость своего движения
вниз и обеспечивая саморегулирование скоростей (И.И. Свиязов, Теоре-
тические основания печного дела, 1867 г.). Видимо абстрактно считалось,
что чем дольше газ находится в нисходящем канале, тем лучше он
остывает.
К сожалению, это распространенное и крайне упрощённое объясне-
ние не является сколько-нибудь корректным. Оно отражает лишь
простейшую мысль о том, что «горячий газ всегда стремится вверх»
(даже навстречу потоку), и описывает свободную конвекцию. В
действительности же, горячий газ в каналах движется за счёт тяги дымо-
вой трубы со значительной скоростью 2--4 м/сек и на него не могут
существенно повлиять слабые свободноконвективные потоки со скоро-
356
Дачные бани и печи

стями 0,1--0,5 м/сек. Однако, если опускной канал очень широкий (или
опускных каналов много) и линейная скорость движения газов очень
мала (например, на этапе растопки), то свободноконвентивные явления
уже подлежат учету. При этом надо исходить из того, что горячий газ в
нисходящем канале движется в окружении холодных стенок.
Охлаждаясь именно у стенки, газ начинает «проваливаться» вниз, уско-
ряясь и увеличивая (за счет скорости обтекания стенок) теплотдачу, что
приводит к ещё более сильному охлаждению и увеличению скорости
«проваливания», в том числе и из за снижения вязкости газа при сниже-
нии температуры (рис. 130в). Так что поток горячего газа в холодном
нисходящем канале неустойчив так же, как поток горячего газа в
холодном восходящем канале (рис. 130а). Вопросы устойчивости
(пульсаций и проскоков) теченийвпараллельных каналах очень акту-
альны во многих областях техники. Они решаются в первую очередь
увеличением и выравниванием величин перепадов давления на всех
каналах, для чего до и после параллельных каналов обустраиваются
демпфирующие полости большого (по сравнению с каналами) объема
(ресиверы). Иногда в печах по результатам испытаний приходится
делать разновысотные вертикальные разделки нисходящих параллель-
ных дымоходов (рис. 129з).
Рис. 130. Пространственные распределения
(эпюры) скоростей газовых потоков: а--е -- рас-
пределения по радиусу цилиндрических кана-
лов (труб), а -- горячий газ в холодных стенках
снизу вверх, б -- холодный газ в горячих стен-
ках снизу вверх, в -- горячий газ в холодных
стенках сверху вниз, г -- холодный газ в горячих
стенках сверху вниз, д -- распределение темпе-
ратуры горячего газа в холодной горизонталь-
ной трубе, е -- распределение скорости горячего
газа в холодной горизонтальной трубе, ж -- схе-
ма образования турбулентного течения у по-
верхности. 1 -- «язык» горячего газа вверх (на-
пример, пламя), 2 -- проседание охладившегося
газа вниз, 3 -- стрелки показывают направление
движения газа, 5 -- поверхность с углом, у кото-
рой начинает развиваться пограничный слой,
6 -- типичное распределение скоростей в трубах
(параболическое) в изотермическом ламинар-
ном потоке, у -- координата, перпендикулярная поверхности (устанавливающая уда-
ление трубок тока газа от поверхности), Т -- температура, V -- линейная скорость, δ1 --
увеличивающаяся толщина ламинарного пограничного слоя, δ2 -- уменьшающаяся
толщина ламинарного пограничного слоя, δ3 -- увеличивающаяся толщина турбулент-
ного пограничного слоя.
5. Климатический (отопительный) модуль
357
а)б)в)г)
1
2
3
4
5
6
0
δ1
δ2 δ3
V0 V0
V
T
х
ламинарный
режим
турбулентный
режим
у
д)
е)
ж)

Чем меньше вязкость газа (то есть, чем холодней газ), тем больше
вероятность возникновения разнонаправленности потоков (в том числе
и турбулентностей). Для качественной оценки ситуации в канале необ-
ходимо сопоставить импульс газа (инерцию) ρV2 с силой противодейст-
вия встречному движению (то есть с силами вязкости) μdV/dx=ρνV/L,
где L -- поперечный размер канала. Полученное отношение Re=VL/ν на-
зывается числом Рейнольдса. Оно, образно говоря, показывает время
(продолжительность), за которое встречные потоки станут спутными,
то есть как быстро силы вязкости подавят встречные движения газов.
Малое число Рейнольдса означает, что встречные потоки погасят сами
себя быстро и превратятся в спутные. То есть малые числа Рейнольдса
отвечают не просто ламинарным потокам, но и обязательно спутным
(при наличии непосредственного контакта потоков). Отсюда следует, что
при фиксированной линейной скорости V малым диаметрам каналов от-
вечает однонаправленное движение, а большим диаметрам полостей от-
вечает возможность разнонаправленных движений газа. Однако, если мы
выразим число Рейнольдса Re=G/Lν через объёмный расход газа G=VL2
(сохраняющий свою величину при переходе газа из канала в полость),
то получим обратный (и очень удивительный) результат: в последова-
тельно соединённых каналах и полостях (G = const) встречные потоки
(турбулентности) будут гасится дольше в каналах (с малым L), чем в по-
лостях (с большим L). То есть газ, подвергнутый (может быть, и одно-
кратно) механическому возмущению в какой либо точке, «успокаивает-
ся» быстрее в полости, чем в канале. В соответствии с этим
и турбулентность, появляющаяся при Re=1000--3000, возникает при раз-
горании печи вначале в каналах, и лишь потом в расширениях, а в круп-
ных полостях может не возникнуть вовсе. Это уже совсем необъяснимый
вывод - ведь раньше мы считали, что именно в каналах газ движется
всегда в одну сторону.
Противоречие снимается тем, что мы рассмотрели чисто изотермиче-
скую инерционную модель последовательных каналов и полостей, когда
температура газа (дыма) строго равна температуре стенок. Действитель-
но, в таких системах пульсации газа в трубах затухают медленнее, чем
в сосудах (ресиверах). Это известно в быту на примере автомобильных
глушителей, где труба хорошо передает рёв выхлопа двигателя, а расши-
рения трубы (в том числе тупиковые ответвления -- резонаторы) гасят
его. Поэтому, запомнив для последующего анализа, что инерционные
турбулентности возникают вначале именно в каналах, мы должны рас-
смотреть и случай крупномасштабных турбулентностей (свободнокон-
вективных циркуляций), обусловленных тем, что температура дыма вы-
358
Дачные бани и печи

ше температуры стенок (в противном случае дым не будет ни всплывать,
ни охлаждаться).
Сопоставим силу Архимеда (всплытия) (ρx--ρг)gH=ρgHΔT/T с си-
лами вязкости ρνV/L, где ΔT -- разница абсолютных (в градусах Кель-
вина) температур газа и стенок, Н -- высота полости (колпака), L --
размер проходного сечения потока газа. Полученное отношение
Gr=gHLΔT/νVT=gHL3ΔT/νGT называется числом Грасгофа и показы-
вает, насколько активно могут развиваться свободно конвективные по-
токи. Большие значения Gr отвечают «активному» и «свободному» кол-
паку, в котором всё бурлит от «свободного движения всплывающих
газов», малые значения Gr отвечают «мёртвому» колпаку, «свободные»
(то есть нетранзитные) движения газа в котором можно поддерживать
лишь за счёт внешних воздействий, например, вдуваний в него дыма под
напором дымовой трубы или перемешиваний мешалкой (газодувкой).
Видно, что при равенстве температур газа и стенок ΔT=0 колпак
«мёртвый». С увеличением высоты колпака H и особенно с ростом попе-
речного проходного размера L свободная конвекция усиливается.
При общем увеличении уровня абсолютных (в градусах Кельвина) тем-
ператур газа и стенок Т=(Тх+Тг)/2 активность колпака снижается. И на-
конец, чем выше вязкость газа (то есть, чем выше температура газа), тем
большее сопротивление встречают свободно конвективные потоки.
Рассматривая случай последовательного подключения канала и поло-
сти (колпака), соответствующий случаю G=const, видим, что свобод-
но конвективная активность очень быстро растёт с объёмом колпака
испроходным сечением. Поэтому даже при расширениях всего в 2--3 ра-
за канал многократно повышает свою «колпаковость». Это значит, что
в широких нисходящих и восходящих вертикальных каналах могут су-
ществовать встречные потоки, особенно при малых расходах дыма (боль-
ших Gr). Так, при подъёме горячих газов вверх по холодной трубе возни-
кают встречные нисходящие потоки охлаждающихся у стенок газов,
известные на примере каминов (рис. 130а). При подъёме же холодных га-
зов вверх по горячей трубе могут возникать встречные нисходящие (про-
тивоточные) потоки по оси, фактически «тонущие» в активно нагреваю-
щихся у стенок газах (рис. 130б). В горизонтальных каналах горячий газ
прижимается к «потолку» (рис. 130д). Поскольку горячий дым имеет вы-
сокую вязкость, то обычное параболическое распределение скорости ды-
ма 6 может видоизмениться в сторону преимущественного течения в ни-
жней части канала (рис. 130е). Этим, видимо, можно объяснить феномен,
когда рукой чувствуешь горячий дым в канале только у «потолка», но тем
не менее, расчищая дно канала от завалов пепла и сажистых спёков, вдруг
неожиданно для себя получаешь многократное усиление тяги, причём
5. Климатический (отопительный) модуль
359

без заметных изменений состояния горячего газа у «потолка» канала.
При увеличении расхода дыма число Грасгофа уменьшается, и течения
дыма приобретают «обычный» вид однонаправленных и более менее од-
нородных по сечению канала потоков, особенно при развитии турбулент-
ности.
Турбулентность течений проявляется в увеличении теплопередачи
в каналах с одновременным увеличением сопротивлений трения. Что ка-
сается полостей, то обычная пристеночная турбулентность в них разви-
вается при значительно более высоких расходах дыма (чем в каналах),
но зато появляется ещё один вид неустойчивостей -- турбулентность за
счёт возникновения затопленных струй. Поэтому рассмотрим три вида
турбулентностей: турбулентность потока у поверхности (возникающую
вначале на стенках каналов и создающую сопротивление трения), турбу-
лентность при поворотах потоков (создающую местное газодинамиче-
ское сопротивление канала) и турбулентность затопленной струи (воз-
никающую при резком переходе газ из узкого канала в широкую полость
и создающую местное газодинамическое сопротивление полости).
Напомним, что газовый поток, входя в контакт с поверхностью, начи-
нает замедляться у поверхности за счёт вязкостных сил, создавая лами-
нарный пограничный слой δ1 (рис. 130ж). По мере увеличения толщины
ламинарного пограничного слоя увеличивается и толщина теплового по-
граничного слоя, в котором наблюдаются изменения (перепады) темпе-
ратур газа у поверхности (неизотермический случай). В результате по-
степенно снижается и коэффициент трения (из формулы Δp=/ξ.ρV02/2)
и теплопередача. Коэффициент диффузии (молекул воздуха -- азота
и кислорода) в воздухе D=0,19 см2/сек очень близок к коэффициенту
вязкости воздуха ν=0,23 см2/сек и к коэффициенту температуропровод-
ности воздуха а=0,31 см2/сек, что указывает на одинаковую природу про-
цессов массопереноса (диффузии), вязкости и теплопроводности. По-
этому и толщины пограничных слоёв для диффузии, вязкости
и теплопроводности можно считать близкими. Близкими они остаются,
видимо, и при развитии турбулентности.
Турбулентность возникает на границе ламинарного слоя и распрост-
раняется как к поверхности, так и от поверхности (рис. 130ж). Поэтому
толщина ламинарного слоя δ2 уменьшается, толщина турбулентного
слоя δ3 увеличивается. Для ориентировки укажем, что в ламинарном
режиме сопротивление потоку изменяется пропорционально x-0,5V01,5
(см. соответствующее соотношение V = (Δp)0,67 на стр. 62 и стр.160), а
коэффициент теплоотдачи пропорционально x-0,5V00,5 . В турбулентном
режиме указанные зависимости приобретают вид x-0,2V01,8 иx
-0,2V00,8
соответственно. Это значит, что при увеличении расхода воздуха
360
Дачные бани и печи

сопротивление печи возрастает намного быстрее, чем теплоотдача от
дыма в стенки каналов.
Особую важность имеет шероховатость поверхности канала 4
(рис. 130е). Если выступы шероховатости не вылезают за пределы лами-
нарного слоя δ2, то основной вклад в процесс торможения вносит именно
ламинарный вязкий слой, дающий малое сопротивление и работающий
как «смазка». Если же выступы шероховатости вылезают в турбулент-
ный слой δ3, то сопротивление движению резко увеличивается (эффект
Никурадзе) так, что коэффициент сопротивления трения ξ перестаёт за-
висеть от V0, то есть перестает падать с увеличением значений линейной
скорости потока V0. Соответственно, наблюдавшееся при ламинарном
режиме снижение коэффициента теплопередачи (вдоль оси х) заменяет-
ся на резкое возрастание. Например, шероховатость кирпичной кладки
официально принимается равной 0,8--6 мм, так что на практике турбу-
лентность всегда достигает выступов шероховатости, и, как правило, со-
противление каналов турбулентному потоку велико. Шероховатость ме-
таллических труб принимается на уровне 0,02--0,07 мм (новые) и 0,2--0,5
мм (после эксплуатации), поэтому их сопротивление существенно мень-
ше (до ста раз по формуле Никурадзе). Но при этом снизится и теплопе-
редача. Отметим попутно, что для повышения теплопередачи часто ис-
пользуется оребрение поверхности. При этом максимальная
эффективность оребрения достигается при высоте рёбер h=0,3а, где а --
расстояние между гранями соседних рёбер (СНиП 23 02 2003), причём
расстояние между рёбрами составляет 1--10 см. При большой высоте рё-
бер теплоотдача уменьшается из за застоя газа в зазорах (как в полостях
стеклопакетов окон).
Рассматривавшаяся турбулентность развивается на стенках прямых
каналов печей или во всяком случае со сглаженными (скруглёнными)
поворотами (рис. 131б). Но реальные каналы могут иметь резкие поворо-
ты, возникающие, например, из за технологических особенностей изго-
товления печей (сварка металлических листов, кладка прямоугольного
кирпича и т. п.). Ясно, что схема на рис. 131а получается из схемы на
рис. 131б, если заменить скругления дымоходов коробами 1. При этом
возникают застойные зоны, в которых возникают турбулентности иного
типа, нежели развивающиеся на поверхности (рис. 130ж). В местах рез-
ких поворотов газ взвихривается, поступательная скорость движения га-
за преобразуется в скорость крутки газов в хаотических вихрях, поэтому
скорость потока в канале снижается, что и воспринимается нами как со-
противление потоку. Такое сопротивление и называется местным газо-
динамическим сопротивлением. Вихри срываются с кромок поворотов
и увлекаются потоком, усиливая турбулентность не только в месте пово-
5. Климатический (отопительный) модуль
361

рота, но и на некотором расстоянии вниз
по потоку. Так что местное газодинами-
ческое сопротивление «размыто» по ка-
налу вслед за поворотом.
Отметим, что в застойных вихревых
зонах тепловые нагрузки на стенки, как
правило, малы, что используется,
например, для уменьшения короблений
углов и ребер металлических печей.
Вихревые же явления в потоках
(турбулентности) повышают тепловые
нагрузки на стенки каналов. Так что
печь на рис.131б обладает большей
теплоотдачей
и
меньшим
сопротивлением, чем печь на рис.131а.
5.7.9. Турбулентные струи в полости
Более сложная картина возникает при резком (неплавном) переходе
потока из канала в полость. При этом возникает струя газа и ещё одно яв-
ление турбулентного типа. Дело в том, что полость - это большое
количество неподвижного газа, который может турбулентно подмеши-
ваться в поток, а в застойных зонах на рис. 131 объемы газа малы, и они
постоянно обновляются за счет поступления направленного потока и
уходом взвихренного потока.
Газовый поток, вырывающийся из трубки в открытое пространство
(заполненное тем же газом, из которого состоит сам поток), называется
свободной затопленной струей (рис. 49). Наиболее важной особенностью
затопленных струй является образование газодинамически неустойчи-
вой границы между неподвижным и подвижным газом, которая взвихри-
вается и образует всё более расширяющийся конусом пограничный слой
362
Дачные бани и печи
а)
1
2
б)
Рис. 131. Модели металлических печей
с дымооборотами (А.М. Андреев, Садовая ба-
ня и её загадки, М.: Эксмо, 2007 г.): а--с расши-
рительными полостями («колпаковая» схема),
б -- без расширительных полостей (канальная
многооборотная схема). 1 -- достраиваемая
конфигурация полостей, 2 -- зоны турбулент-
ностей, возникающих после достраивания
колпаков.

- так называемый турбулентный след
струи (рис. 132). При этом струя как бы
«всасывает» внешний газ, а на самом де-
ле просто смешивается и за счёт своей
инерции подталкивает ранее невозмущённый газ. Объёмы захватыва-
емого в движение (эжектируемого, подтекающего, всасывающегося) газа
могут многократно превышать объёмы газа, истекающего из канала и
зависят от геометрии ввода. Так, например, рис. 129е отличается от
рис. 129б именно отсутствием подсосов у дна колпака. Подсос исчезает (а
струя разрушается) и при плавном расширении канала в полость.
Если газовая струя является горячей и вырывается в холодный газ, то
струя горячего газа за счет подмешивания холодного газа быстро (по ме-
ре удаления от входа струи) охлаждается или, как говорят в химической
промышленности, «закаливается» (по аналогии с закаливанием
металлических изделий путем резкого охлаждения). Поэтому передача
тепла из горячей струи в холодное окружающее пространство представ-
ляется очень эффективной (по крайней мере, по сравнению со случаем,
когда горячий газ тёк бы без подсосов в герметичной трубе), что и ис-
пользуется в тепловых завесах и тепловых пушках.
5. Климатический (отопительный) модуль
363
ядро струи
граница струи
невозмушённый газ
пограничный слой
ось струи
Рис. 132. Схема образования турбулентно-
го пограничного слоя в составе свободной за-
топленной струи. Крупные белые стрелки --
вихри газа струи. Крупные чёрные стрелки --
вихри подсасываемого (эжектируемого) газа.
Рис. 133. Движение газов в полостях: а --
стеснённая тупиковая затопленная турбулент-
ная струя, б -- стеснённая транзитная затоплен-
ная турбулентная струя, в -- бестурбулентное
расширение и сужение канала с ламинарным
течением (трубка тока Бернулли, рис. 43). 1 --
вход (исток) струи, 2 -- выход (сток) струи, 3 --
граница расширяющейся струи, разделяющая
ламинарный газ и турбулентный газ в струе, 4 --
встречный газовый поток, 5 -- подсасываемый
(подмешивающийся, эжектируемый) газ, 6 --
тупиковая застойная зона, 7 -- граница сужаю-
щейся струи, 8 -- удаляемый из струи газ, 9 --
число стрелок показывает величину расхода га-
за в струе, 10 -- начало стеснённого расширения
струи.
а)
1
2
3
3
2
1
2
4
5
5
6
9
10
7
8
б)
в)

Тем не менее, при истечении струй в
полости такая теплопередача (из горячей
струи «в пространство») не является
теплопередачей в стенки полости («в
печь»). Ведь тепло передается пока
только из горячего газа в холодный, то
есть тепло как бы «размазывается» по
значительно большему количеству газа. В результате из малого
количества горячих газов получается большое количество теплых газов,
снять тепло с которых весьма затруднительно из-за малой
(уменьшенной) разницы температур газов и стенок полости. Поэтому в
теплотехнике всегда предпочитают работать только с горячими газами, а
теплые (недостаточно горячие) газы порой экономически выгодней
попросту сбрасывать в атмосферу (как это делают на
теплоэлектростанциях). Во всяком случае в тепловых аппаратах
стараются не разбавлять горячие газы холодными.
Чтобы все же отобрать тепло от не очень горячих (теплых) газов
необходимо использовать следующие известные приемы: использовать
большие площади теплосъема, обеспечивать высокие линейные скорости
набегания и создавать турбулентные режимы обтекания. Ясно, однако,
что в полостях линейные скорости газов низкие (ниже, чем в каналах), а
обычная инерционная турбулентность, как мы выяснили, в полостях
подавляется (как в глушителе автомобиля). Так что остаются лишь
возможности использования больших теплопоглощающих площадей и
энергичного набегания самой турбулентной струи (до ее полного
распада, то есть в режиме дальнобойности) на стенки полости.
Объем полости растет как куб характерного размера полости, а
поверхность полости растет как квадрат характерного размера полости.
Поэтому, с увеличением размера полости температура струи снижается
(из-за смешения с большим количеством газов в полости) быстрее, чем
растет площадь теплосъема. Это значит, что газ не успевает охлаждаться
в полости и начинает выходить из нее с более высокой температурой.
Действительно, такая картина реально наблюдается, когда стенки
полостей (каналов) поддерживаются при фиксированной температуре.
Получается так, что газ в крупной проточной полости может
364
Дачные бани и печи
а)
α
δ
δ
α
б)
в)
г)
ц
Рис. 134. Горячая струя в холодном газе,
набегающая с подъёмом на стенку. Мелкие
стрелки -- эжектируемый газ. α -- коэффици-
ент теплопередачи, δ -- толщина ламинарного
пограничного слоя, ц -- циркулярный поток
(обратный).

охлаждаться хуже, чем в маленькой, что
весьма
необычно. Кажущееся
противоречие
снимается
тем
умозрительным соображением, что газ в
трубе (канале) течет в тесном контакте с
теплосъемными стенками, а газ в
полости (той же длины, но расширенной
по сравнению с трубой) течет струей по
оси в «теплоизоляции воздушным
зазором» - в окружении газов полости,
которые плохо передают через себя
тепло в теплосъемные стенки. Поэтому
на практике полости всегда (когда
допустимо повышение газодинамического сопротивления) преобразуют
в системы каналов (того же объема, но с повышенным теплосъемом).
Если же температуры стенок не фиксированы, а постепенно
разогреваются, то полость может оказаться более эффективной, чем
труба той же длины (но только за счет лучшей внешней теплоотдачи), но
система труб того же объема сохранит свои теплопередающие
преимущества перед полостью всегда. Так, глядя на обычную кирпичную
отопительную печь, сразу осознаешь, что пустая «коробка» печи
(«скорлупа») хуже уловит тепло дымовых газов, чем та же «коробка»,
сплошь пронизанная внутри дымовыми каналами.
Тем не менее, полости в печах бывают просто необходимы, например,
как демпферы перед системой параллельных каналов. При этом
ситуация в полостях может изменяться в зависимости от
дальнобойности струй, то есть по-существу в зависимости от плавности
перехода канала в полость.
Если затопленная струя развивается в ограниченном пространстве,
то её называют стеснённой. Видов стеснённых струй множество, мы рас-
смотрим лишь простейшие случаи. Если вход (исток) и выход (сток) газа
происходит из одной и той же стенки замкнутого сосуда, то такую струю
5. Климатический (отопительный) модуль
365
а)
б)
в)
г)
д)
А
V0
Рис. 135. Струя в сдувающем потоке (а);
плоская стелющаяся холодная струя в горячем
газе, набегающая на выступ (б); горячая струя
в холодном газе, стелющаяся по потолку
и сталкивающаяся с выступом (в); выпуск ды-
ма из курной бани в более низкое отверстие
в стене приводит к более равномерному про-
греву помещения, но за счёт худшего прогрева
потолка.

называют тупиковой (рис. 133а). Ясно, что в истинных колпаках мы все-
гда имеем только тупиковые струи той или иной геометрии. Если вход
и выход газа организованы в противоположных стенках сосуда, то такую
струю называют транзитной (рис. 133б). В канальных печах мы имеем
преимущественно транзитные струи. В самом общем случае, входы и вы-
ходы газа могут находиться в любых стенках, такие струи называют тран-
зитно тупиковыми. В печном жаргоне иногда тупиковую схему рис. 133а
называют колпаковой, а транзитную схему рис. 133б -- прямоточной
(сквозной). Прямоточные схемы являются полностью проточными (пол-
ностью вентилируемые). Колпаковые (тупиковые) схемы бывают и про-
точными (вентилируемыми) при малой глубине тупика, и частичнопро-
точными при большой глубине тупика.
Стеснённые струи могут быть и набегающими (рис. 134а, б), сталки-
вающимися со стенкой, но свободными в направлении вверх вдоль стен-
ки. Набегающие струи обеспечивают локальный нагрев (например,
при сварке), причём в пятне контакта достигается не просто максималь-
ная температура, но и максимальный коэффициент теплопередачи α вви-
ду малости толщины пограничного слоя δ, который попросту «сдувает-
ся». Струи в низком колпаке являются промежуточным случаем между
тупиковой и набегающей (рис. 134в). Струя в перевале соединяет две
транзитные струи (рис. 134г). Струи также бывают не просто всплываю-
щими (рис. 134) за счёт своей «лёгкости» из за высокой температуры,
но и сносимыми газовым потоком (рис. 135а).
Особый класс струй, интересный в низких колпаках, составляют пло-
ские струи в полуограниченном пространстве (рис. 130ж), сталкивающи-
еся с бортиком (выступом, плотиной) с образованием турбулентных ба-
рьеров (рис. 135б и в). Ясно, что эти струи даже в случае очень малых
скоростей в режиме ламинарности далеки от идеальных течений Бернул-
ли (рис. 133в).
Тупиковая турбулентная струя в замкнутой полости (сосуде, ёмкос-
ти) развивается следующим образом (рис. 133а). Сначала ламинарный
поток 1 расширяется самым обычным турбулентным образом с захватом
внешнего газа (рис. 132 и 49) до заполнения 22--25% площади поперечно-
го сечения ограничивающей полости. Затем струя уже начинает чувство-
вать стеснение 10, и угол её расширения постепенно уменьшается
(рис. 133а). После того, как сечение струи составит 42--45% площади по-
перечного сечения струи, подтекание (захват) окружающего газа в струю
становится практически невозможным из за, как иногда говорят, «увели-
ченного сопротивления». Имеется в виду, что линейная скорость газов
в струе сравнивается с линейной скоростью встречных внешних (возвра-
щающихся из тупика) газов 4, так что газы струи уже не в состоянии ув-
366
Дачные бани и печи

лечь за собой подтекающие встречные массы внешнего газа. А если гово-
рить точнее, то направленный турбулентный поток в струе попросту пе-
ремешивается с противоположно направленным турбулентным потоком
газов 4 и превращается в некую единую стоячую турбулентную зону 6
(застойную). Иными словами, струя (или полость) «запирается».
При этом, если увеличить длину полости (вплоть до бесконечности),
то картина рассматриваемого нами начального участка практически не
изменится (в изотермическом случае равенства температур струи и поло-
сти). Это значит, что можно говорить о дальнобойности струи в конкрет-
ной полости: вся струя до разрушения характеризуется некой «длиной».
Если длина струи больше длины полости, то такая полость считается
проточной. Аналогичная картина наблюдается и при падении струи (из
шланга) на поверхность бассейна: струя воды, попадая в воду бассейна,
уходит вглубь лишь на конечную глубину, и возмущения на поверхности
могут достичь, а могут и не достичь дна водоёма.
Струя в тупиковой полости (рис. 133а) «затапливается» не в неких аб-
страктных «газах полости», а во вполне определённых газах, тех, что
раньше вошли в тупик. Других газов в тупиковых полостях просто нет.
Струя фактически развивается во встречном потоке возвращающихся га-
зов. Газ входящей струи турбулентно захватывает газ той же самой струи,
но уже побывавшей в застойной зоне. Поэтому мы имеем дело, по суще-
ству, с неким смесительным аппаратом, смешивающим газы из разных
(пространственных и временных) участков струи. Любая полость явля-
ется смесительной, причём. чем полость крупнее, тем больше
проявляется это смешение.
Транзитная турбулентная струя в замкнутой полости (сосуде, ёмко-
сти) развивается во многом аналогично тупиковой струе (рис. 133б).
Этот неожиданный результат получается из за того, что струя обычно за-
хватывает в единицу времени большие массы газа из полости (много
больше, чем вводятся самой струёй в единицу времени в полость),
но выйти через патрубок 2 может только то количество газа, которое во-
шло через патрубок 1. А это значит, что захватываемые струёй массы газа
должны постоянно возвращаться к истоку струи, создавая тем самым тот
же встречный поток 4 (ветер), который характерен и для тупиковых
струй. Если полость очень длинная и имеет вид трубы, то застойная зона
7 превращается в протяжённую турбулентную область (с медленным по-
ступательным движением), постепенно переходящую в ламинарный по-
ток. В этом проявляется структура расширяющегося перехода, создаю-
щего местное газодинамическое сопротивление. Как и в случае
тупиковых струй, транзитная струя при входе охлаждается подсасывае-
мыми (эжектируемыми) объёмами газа полости. При этом резко снижа-
5. Климатический (отопительный) модуль
367

ется лучистый теплообмен, сущест-
венный при высоких температурах,
особенно при задымлениях газа.
Но если полость, газы в ней и газы
струи имеют одну и ту же темпера-
туру, то никаких охлаждений, есте-
ственно, происходить не может.
В набегающих и обтекающих
струях (рис. 134 и 135) также на-
блюдается подсос внешних газов
в начальные участки струи с соот-
ветствующей закалкой струй и даже с уменьшением теплоотдачи
(рис. 134а и 134б). Соответственно, в турбулентных колпаках (в отличие
от ламинарных) всегда присутствует циркуляционный поток Ц, создаю-
щий смесительную крутку. Становится ясным, что противоточная схема
на рис. 134г обеспечивает более высокий теплосъём с потока газа, чем
колпаковая схема на рис. 134в, но за счёт перегрева перекрытия (см. раз-
дел 5.7.11). Но колпаковая схема обеспечивает более высокую однород-
ность температур в полости, но эти температуры будут сниженными по
сравнению с прямоточной схемой (рис. 135г, д). В стелющихся струях
(рис. 135б, в) обтекаемая поверхность не даёт подмешиваться в струю ка-
ким либо газам с её стороны, обеспечивая повышенный теплосъём.
Но есть неожиданности. Так, уступ на рис. 135б увеличивает теплоотдачу
до уступа, поскольку не даёт вихрю А залезть под всплывающую струю.
А на рис. 135в уступ (колпак) снижает теплоотдачу из за образования пе-
ред уступом застойной зоны.
Прямоточная и колпаковая схемы (рис. 135г,д) удачно
иллюстрируются «водоводной моделью» на примере широко известной
черной (курной) бани (избы). Если открыто выпускное отверстие
(дымник) наверху у потолка (рис.135г), то дым стелется по потолку и
нагревает только его. Если же выпускное отверстие опущено (рис.135д),
то теплый дым накапливается под потолком, вследствие чего прогретой
оказывается вся верхняя часть помещения до выпускного отверстия.
Механизм прогрева помещения в последнем случае (в режиме колпака)
отличается тем, что горячий дым уже не может всплывать к потолку в
горячей припотолочной зоне из-за исчезновения подъемной силы и течет
по слою горячего газа в выпускное отверстие. При этом температура
368
Дачные бани и печи
Рис. 136. Макетная схема печи с за-
движками (пронумерованными цифра-
ми), меняющими режимы работы поло-
стей и каналов.
1
2
3
4
5
6
7
8
10
9

потолка бани уменьшается (по сравнению с прямоточной схемой), что
снижает пожарную опасность. Кроме того, верх помещения заполняется
дымом, не поддерживающим горение искр от открытого огня (далее на
рис.143).
Особой спецификой обладают «плоские» (высокие и широкие, но уз-
кие) полости в виде вертикальных или горизонтальных «щелей». Не яв-
ляясь ни чисто объёмными, ни чисто канальными системами, такие поло-
сти с зазором 0,05--0,1 м (четверть или полкирпича) между стенками
обладают хорошей, но очень неоднородной теплосъёмочной способнос-
тью. Газодинамические характеристики таких щелей сильно зависят от
геометрии ввода и вывода газов (поперёк или вдоль щели, вверх или
вниз), поэтому такие «щели» в печах встречаются лишь с рассечками, пе-
реводящими полость в многооборотный дымоход плоской формы, обыч-
но называемой отопительным щитом.
В заключение отметим, что экспериментальные исследования явле-
ний в полостях печей сложны - до сих пор не выработана даже
общепринятая методика таких исследований. Поэтому исследования
физических явлений зачастую подменяются техническими испытаниями
конкретных конструкций печей (например, по ГОСТ 3000 45). В резуль-
тате, как остроумно и точно подметил американский конструктор А. Чер-
нов, зачастую главным выводом трудоёмких экспериментов является за-
ключение о том, что нужны дополнительные эксперименты
(www.stovemaster.com). Во многом это объясняется тем, что разные газо-
динамические режимы испытываются в разных конструкциях печей,
вследствие чего невозможно получить сопоставимые данные
(www.woodheat.org; www.heatkit. com; www.kamicenter.ru и др.). Так что
трудности таятся не в сложности техники эксперимента (в частности,
в трудности замеров значений скоростей газовых потоков или перепадов
давлений на уровне 1 мм водяного столба и менее), а в методике (идеоло-
гии) исследований.
Исследования должны мыслиться именно как проверка какой-либо
модели явления (гипотезы), например, какой нибудь закономерности
течений газов полостях. Такие исследования (как выявление принципов
конструирования) не могут быть выполнены, как правило, на обычных
конкретных бытовых печах и требуют специальных (хотя бы простей-
ших) «стендов», обеспечивающих постоянство хоть одного какого ни-
будь параметра. Так, даже при использовании некой «универсальной»
схемы печи (рис. 136), способной легко и мгновенно переходить из кол-
паковой конструкции в канальную (противоточную, многооборотную)
путём простого переключения задвижек, становится ясным, что закры-
вая и открывая задвижки, мы одновременно меняем скорости сквозного
5. Климатический (отопительный) модуль
369

потока газов через печь и режим работы даже тех узлов, которые, каза-
лось бы, никак не связаны с этими задвижками.
5.7.10. Давление в колпаках
Печная конвективная система (как последовательность полостей
и каналов) по крайней мере в двух точках соединена с внешним прост-
ранством. В этой системе мы можем «нарисовать» два типа замкнутых
кривых траекторий движения газов. Первый тип -- это сквозные траекто-
рии, проходящие по внутренностям печи, выходящие наружу и затем
вновь входящие в печь. Это вентиляционные траектории, замыкающиеся
вне печи. Второй тип -- это циркуляционные траектории, располагающи-
еся только внутри печи и замыкающиеся внутри печей. Это циркуляци-
онные траектории, не выходящие наружу.
Вентиляционные траектории обусловлены наличием тяги дымовой
трубы, так что являются траекториями «вынужденного движения газов»
(а при наличии механических вентиляторов -- траекториями «принуди-
тельного движения газов»). Циркуляционные траектории -- это траекто-
рии «свободного движения газов» в том смысле, что они не определяют-
ся дымовой трубой. Общая газодинамическая обстановка в печи
370
Дачные бани и печи
а)
1
2
3
А
И
И
И
И
А
А
А
Б
Б
Д
Д
Д
Е
Е
Е
Е
Д
Г
Г
Г
Г
Б
Б
В
В
В
Ж
Ж
Ж
Ж
В
ρV2/2
ξρV2/2
дымление
из щелей
всасывание
из щели
h
h
p
p
Δpг
б)
в)
г)
Рис. 137. Распределение статического давления в печах: а -- схема колпаковой пе-
чи, б -- схема канальной печи, в -- график статического давления по высоте, в непо-
движных газах. г -- то же в подвижных дымовых газах. Точки на схеме и графике иден-
тифицированы большими буквами. Сплошная ломаная линия на графике --
распределение давления в печи. Штрих пунктирная прямая соответствует пунктир-
ной прямой, сдвинутой на величину давления торможения.

оценивается суммированием скоростей движения по всем возможным
траекториям: сквозным и циркуляционным.
Газы могут двигаться только по (тем или иным) замкнутым траекто-
риям, а для этого необходимо, чтобы на этих замкнутых траекториях су-
ществовали перепады статического давления Δр (называемые тягой),
расходуемые на гидродинамические (турбулентные) и вязкостные со-
противления. Те замкнутые траектории, на которых (при обходе всего
контура) суммарный перепад давления отличен от нуля, могут реализо-
вываться в природе. Наиболее простой и наглядный анализ осуществля-
ется разбиением замкнутой траектории на два колена и определением ве-
сов этих колен. Если вес одного колена больше веса другого, то возникает
замкнутый поток газа (вентиляционная или циркуляционная траекто-
рия). Вес колен может оцениваться в терминах статических давлений
Δр=ρgH (см. раздел 4.1.4): если на одном высотном уровне (горизонте) в
газе появляется разница давлений (тяга), то может появиться и горизон-
тальный поток газов (ветер). Поэтому информация о распределении дав-
лений в печи может сказать о многом.
Рассмотрим печь упрощённо как систему коммуникаций с постоянно
снижающимися температурами по дымовому каналу. Посмотрим графи-
ки статических давлений вдоль тракта печи (сплошная ломанная линия)
и снаружи печи (пунктирная прямая) по стандартной методике (рис. 101,
112), но с учётом того, что температура в каждом канале печи (прямом
участке) одинакова, но меньше по величине, чем температура в предыду-
щем (по потоку) канале (рис. 137в). Это значит, что наклон отрезков пря-
мых, соединяющих точки с идентификационными буквами, по мере
подъёма вверх по потоку увеличивается, то есть отрезок БВ круче, чем
отрезок АБ. Как и прежде, построение графиков ведётся сверху из точки
А, где статическое давление в печи (а именно в оголовке печи) равно ста-
тическому давлению в атмосфере на том же высотном уровне. Сначала
находим статическое давление в точке Б как сумму статического давле-
ния в точке А плюс вес столба газа АБ исходя из плотности дымовых га-
зов в нём (чем ниже температура, тем выше плотность дымовых газов).
Затем находим статическое давление в точке В как разность статического
давления в точке Б минус вес столба газа БВ и т. д. Полученная ломаная
линия АБВГДЕ при равенстве температур (всюду во всех коммуникаци-
ях печи) спрямляется, сливается и превращается в единую прямую АЕ.
Если же температура меняется не только в местах поворотов (разворо-
тов) потоков, пронумерованных буквами, а снижается и в пределах
каждого канала постепенно по тракту движения дымовых газов, то отрез-
ки прямых между буквами (рис. 137в) превращаются в кривые (без изме-
нения качественных закономерностей).
5. Климатический (отопительный) модуль
371

График на рисунке 137в относится к случаю закрытой дверки топлив-
ника (зольника), открытой трубы и отсутствию (или слабости) потока
дымовых газов в печи. Этот график относится одновременно к обеим схе-
мам печей (рис. 137а и 137б). Обращает на себя внимание возможность
возникновения высокого статического давления в точке В (вверху верх-
него колпака или у перевала многооборотной печи), выходящего за пре-
делы пунктирной прямой и указывающего на возможность дымлений пе-
чи в этих зонах через щели и трещины кладки или сварки, через дверки
или задвижки. Интересен также факт превышения давления в точке Б
над давлением в точке И, что указывает на образование циркуляционно-
го потока 1 (в схеме 137б он невозможен). Аналогично, давление в точке
Г превышает давление в точке Е, что указывает на возникновение цирку-
ляции (обратного тока) и в нижней части (ярусе) печи при наличии двер-
ки 2 (или отверстия, или щели -- «сухого шва»). Видно, что через «сухой
шов» дым при малых расходах двигается циркуляционно (возвращается
в топливник), не давая холодным (балластным) газам из топливника
пройти в трубу. И наконец, остаётся открытым вопрос о соотношении
давлений в точках Б и Д: дело в том, что обычный поток дыма через за-
движку летнего хода 3 (растопки) вверх может в определённых условиях
повернуть вниз. Отметим, что анализ представленных зависимостей ста-
тических давлений р от высоты h может осуществляться только сопос-
тавлением давлений на одном и том же высотном уровне h. Но здесь мы
хоть и сопоставляем точки Б и Д, относящиеся к разным ярусам печи,
но учитываем, что эти точки отвечают одному высотному уровню.
Факт появления движения дымовых газов в печи (со скоростью V)
приводит к снижению силы тяги на величину ρV2/2 (которая, строго го-
воря, в различных зонах печи различна), то есть сдвигает сплошную ло-
маную линию вправо или (как это сделано для графической простоты на
рисунке 137в) сдвигает пунктирную линию влево (до положения штрих-
пунктирной прямой) на величину ρV2/2 . Видно, что при повышении
скорости дымового потока дымление из щелей возникает сначала во всём
верхнем ярусе, а затем и у свода нижнего колпака в точке Д.
Если же дополнительно учесть наличие местных газодинамических
сопротивлений для движений газов (по методу рис. 114), то получаем
график на рисунке 137г. Видно, что в этом динамическом режиме стати-
ческое давление в точке Б заметно меньше, чем статическое давление
в точке Д, что обеспечивает работу задвижки 3. Соотношения давлений
в точках Б и И, а также в Е и Г показывают, что возникновение движения
дымовых газов в печной системе при наличии местных газодинамичес-
ких сопротивлений прекращает циркуляционные движения газов в кол-
паках обоих ярусов. Колпаки по-существу превращаются в проточные
372
Дачные бани и печи

полости со входным и выходным каналами. Это существенный резуль-
тат: если при совсем малых расходах газов через печь в полостях (колпа-
ках) преобладают циркуляционные процессы, то при увеличенных рас-
ходах газов через печь в полостях (колпаках) преобладают проточные
процессы с подавлением циркуляций.
На рисунке 137г каждая полость формально описывается двумя вы-
сотными участками, формирующими тягу полости, и горизонтальным
участком, формирующим газодинамическое сопротивление полости
(колпака). При снижении расхода газа горизонтальные участки графика
на рисунке 137г сокращаются, и рисунок 137г преобразуется в рисунок
137в. Видно, что по самому факту появления дымления из щелей можно
в определённой мере судить о газодинамических свойствах печи.
Создание в печах всевозможных полостей бывает очень заманчивым
для печников практиков. Действительно, чем обдумывать оптимальный
вариант прокладки каналов, проще, не задумываясь, направить дымовые
газы в некий колпак, наивно полагая, что колпак сам по себе по своей
внутренней природе «автоматически» охладит дымовые газы, причём
при отсутствии гидравлических потерь (сопротивлений). К сожалению,
газодинамические сопротивления существуют всегда, даже при внутрен-
них свободно конвективных течениях внутри изолированных полостей
(колпаков). Стоит только появиться потоку газа, тут же появляется со-
противление потоку (и вдоль сквозной вентиляционной траектории
через полость, и вдоль внутренней циркуляционной траектории внутри
полости). Поскольку сопротивление трения обычно мало, величину ре-
ального сопротивления можно визуально оценить по интенсивности тур-
булизации потоков в печи: чем больше вы видите вихрей, тем больше
газодинамическое сопротивление. При этом турбулентности возникают,
по крайней мере, в трёх случаях: при больших скоростях в канале, при на-
личии поворотов и разворотов в каналах, а также при турбулизациях
струй при сужении и расширении каналов (при истечениях из каналов
в полости).
Особо остановимся на возможности накопления в колпаках токсич-
ных и взрывоопасных газов (продуктов пиролиза древесины). Так, на-
пример, если на этапе интенсивного горения дров закрыть воздухопода-
ющее отверстие, то раскалённый топливник продолжает нагревать дрова,
а выделяющиеся при этом продукты пиролиза заполняют весь объём пе-
чи (вне зависимости от того, имеет ли печь полости, колпаки или только
каналы), а при низких температурах дополнительно и пропитывают
кладку.
Каналы сушатся и вентилируются легко, в каналах затруднено вос-
пламенение горючих смесей за счёт повышенного теплоотвода в стенки,
5. Климатический (отопительный) модуль
373

каналы механически прочней полостей ввиду малых поперечных разме-
ров. А вот полость, особенно тупиковая, заполненная смесью горючего
газа с воздухом и имеющая стенки большой площади, может сыграть
роль своеобразной «бомбы». При горении стехиометрических смесей
температура продуктов сгорания может теоретически достичь 2000°С
(с повышением давления в замкнутом сосуде до 8 атм). При объёмах. на-
пример, 400 литров, произведение объёма на давление может, в принци-
пе, достичь 3200. Хотя на печи не распространяются требования «Правил
устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давле-
нием» (ПБ 03 576 03), тем не менее целесообразно предусматривать оп-
ределённые предосторожности (не прикрывать верхнюю вьюшку, делать
постоянные открытые продухи из верха колпаков в трубы, закладывать
прочистные отверстия легковыбрасываемыми заделками и т. п.). Так или
иначе, при работе с любыми печами (особенно с герметичными дверка-
ми) известны случаи глухих хлопков внутри с выбросами дыма и пламе-
ни из топливника.
В связи с этим, напомним, что возможность накопления взрывоопас-
ных газов в крупных полостях печей порождает сомнения в правомерно-
сти перевода колпаковых печей на горелки с природным магистральным
газом метаном, поскольку метан легче воздуха, а баллонный газ пропан
тяжелее воздуха (см. Ю.П. Соснин, Е.Н. Бухаркин, Отопление и горячее
водоснабжение индивидуального дома, М.: Стройиздат, 1991 г., стр. 247).
Тем не менее, колпаковые печи допущены к переводу на газовое топливо.
Согласно «Правил производства работ, ремонта печей и дымовых кана-
лов» (ВДПО, соглас. с МВД РСФСР, 1991) «к переводу на газовое топ-
ливо следует допускать отопительные и отопительно варочные печи
с движением продуктов сгорания по каналам, соединённым последова-
тельно и имеющих не более пяти дымооборотов для отопительных печей
и не более трёх для отопительно варочных; с движением продуктов сго-
рания без каналов свободно внутри полостей; с движением продуктов
сгорания по каналам, соединённым параллельно; с движением продуктов
сгорания по комбинированной схеме каналов -- параллельным, последо-
вательным и без каналов... ...Не допускаются к переводу на газ печи с го-
ризонтальным расположением каналов». Последний пункт представля-
ется удивительным: ведь печи с горизонтальными дымооборотами
являются по существу прямоточными, не способными накапливать ка-
кие либо взрывоопасные газы ввиду «сквозняка». Значит, имелись ка-
кие то более веские (чем взрывоопасность) причины для их запрета.
По видимому, был принят во внимание тот факт, что горизонтальные
дымообороты являются по существу потолками, имеют наивысшую теп-
лосъёмную способность, а потому и очень сильно прогреваются (причём
374
Дачные бани и печи

неоднородно) и, расширяясь, растрескивают («рвут») печь изнутри. А
проникновение газа в помещения всегда наиболее опасны. Действитель-
но, наличие горячего «ядра» в печи и неоднородный нагрев оболочки все-
гда чреваты хрупкой разгерметизацией. Так, в указанных правилах топ-
ливник футеруют (защищают от разрушения) только при периодической
(а значит и интенсивной) топке газом, а при непрерывной топке (то есть
подавая газ круглосуточно по чуть чуть) футеровка не требуется.
5.7.11. Топочные процессы
Мы опять возвращаемся к процессам горения и вновь вспоминаем,
что сама печь (и её конструкция) не совсем то, что процессы горения
в ней. Дрова жгут люди, и при этом дрова не знают, где горят: в бане или
в топке паровоза. А вот многим дачникам (и даже печникам) кажется, что
вовсе не они лично, а именно сами печи как то определяют, как гореть
дровам. Слишком у многих живёт нехитрое размышление, что «дрова
пусть горят в топливнике», и знать о них больше нет необходимости.
Но что значит «пусть горят»? Ведь печь является лишь аппаратом
(инструментом) в руках человека, таким же, фактически, как кастрюля
в руках повара. Как топишь, так печь и горит. Но бывает, конечно, что
«кастрюля не подходит». Например, можно бесконечно ругать металли-
ческую варочную плиту (которая «даёт так много сажи» и совсем «не
держит тепла»), настоятельно рекомендуя дачнику заменить её на дру-
гую (например, на кирпичную печь-шведку), даже «не догадываясь», что
эта металлическая плита предназначена именно и только для быстрого
приготовления пищи, а не для обогрева помещения. Проснулся утром,
быстренько бросил в топку пару щепок, вскипятил чайку и помчался на
работу. А если эту плиту топить крупными поленьями и сутками, то она
и впрямь будет не совсем удачной (и не только из за сажи). Такие уж они
варочные плиты: имеют очень низкий топливник и лишь для того, чтобы
получше нагреть варочную поверхность, пусть за счёт большого количе-
ства сажи. Так, например, в США все кухонные плиты на дровах вообще
освобождены от проверок на задымлённость выбросов (поскольку все
они неминуемо дымят). Так же в США все производители печей напоми-
нают, что неквалифицированное обслуживание способно перечеркнуть
все достоинства сертифицированных печей.
Не зная, как горят дрова, дачнику трудно правильно оценить качество
печи, а печнику трудно правильно спроектировать топку. Но как раз тех-
нологические аспекты «правильного сжигания дров» всё больше забыва-
ются и дачниками, и печниками. Специально подчеркнём, что в России
сейчас нет никаких объективных предпосылок для «дровяного прогрес-
5. Климатический (отопительный) модуль
375

са» и сколько нибудь оживлённого интереса к процессам в топливниках
дровяных печей. Ни на государственном (академическом и промышлен-
но отраслевом) уровне, ни среди бытовых печников нет желаний тратить
силы и деньги на изучение дров и топливников. Наша страна еще
в далекие послевоенные 1950-е годы решительно отказалась от дров как
стратегического топлива для транспорта и отопления в пользу сначала
угля, затем нефти, а потом электричества из газа и «атома». С 1976 года
СССР полностью прекратил государственное техническое регулирова-
ние в области норм проектирования топок бытовых печей, отменил без
замены ГОСТы 2127 47, 4057 48, 3000 45, 3013 45, 3016 45, 3012 52,
3014 52, 3017 52, 4690 49 и многие другие. Это было отражением того
факта, что печное отопление (наряду с подковами для лошадей и веника-
ми для бань, на которые в своё время тоже были ГОСТы) уже перестало
быть актуальным на общегосударственном уровне, уступив своё место
центральному котельному отоплению. Все предприятия и физические
лица получили техническое право изучать, проектировать и устанавли-
вать печи по своему разумению, но с соблюдением жёстких правил безо-
пасности и норм проектирования дымовых труб по СНиП 41 03 2003,
ГОСТ 9817 95 (в части печей с водяным контуром) и НПБ 252 98 (см.
раздел 5.7.17).
Аналогичная ситуация сложилась не только с нормами проектирова-
ния самих печей, но и нормами проектирования печного отопления вооб-
ще (то есть не только с нагревательными аппаратами, но и со зданиями).
Печное отопление перестало рекомендоваться, а стало только
ограниченно допускаться (в зданиях до 2 этажей до 100 присутствующих
людей). В 1986 году был отменён последний чрезвычайно «мягкий»
и неконкретный пункт 4 Приложения 7 СНиПII 33 75, предписываю-
щий принимать при проектировании печного отопления печи, «конст-
рукции которых испытаны в лабораториях, имеют теплотехнические ха-
рактеристики и проверены в эксплуатации». В результате,
с прекращением государственного финансирования крупная индустрия
устранилась от прав на прогресс дровяного отопления.
Судьба дровяных печей в США была более «счастливой», поскольку
забытые с 30 х годов (даже в сельской местности) дровяные печи вдруг
оказались востребованными с 1973 года в связи с нефтяным эмбарго
арабских стран. Дровяные печи «как пережиток и реликвия» неожидан-
но стали «американской декларацией энергетической независимости»,
поддерживаемой правительством даже материально. Всё это подтолкну-
ло к невиданному ранее размаху исследований дровяных печей и росту
их производства. За один только 1980 год было продано населению
2,5 млн. дровяных печей. Да и сейчас из за озабоченности населения
376
Дачные бани и печи

энергетической ситуацией и из за высокой стоимости нефтяных топлив
ежегодно продаётся около 130 тысяч печей. По данным Энергетического
Департамента США более чем 20% американских домовладельцев (при-
чём даже порой и в городах) пользуется дровами для полного или час-
тичного теплоснабжения. При этом стратегическое значение имеют запа-
сы возобновляемого древесного топлива, в том числе и отходы
деревообрабатывающего производства, стимулировавшие производство
гранулированной дроблёной древесины в виде пеллет (от англ. «pel-
let» таблетка).
Распространение в США печного дровяного отопления потребовало
проведения большого объема конструкторских и экологических
исследований в части снижения дымления печей («эмиссии частиц»
дымообразующих веществ, включая сажу, пепел, капли креозота - жид-
ких продуктов пиролиза) в воздух помещений и в атмосферу населённых
пунктов. С 1988 года дровяные печи и очаги в обязательном порядке сер-
тифицируются в рамках ЕРА (US Environment protection agency -- Аме-
риканского правительственного агенства по защите окружающей среды)
на эмиссию частиц: установлена норма дымления (выпуска в атмосферу)
не более 7,5 г частиц аэрозоля в час в среднем за всё время горения печи
и не более 18 г/час за любой промежуток времени, включая розжиг печи
(содержание углерода не лимитируется). В результате двадцатилетних
исследовательских работ реальный средний уровень дымления бытовых
печей заводского изготовления был сокращён до 1--4 г/час и даже ниже.
Большое значение приобрели (и уже давно стали обычными бытовыми)
печи на пеллетах, имеющие в отличие от печей на поленьях (связках
дров) очень низкий уровень дымления менее 1 г/час, а потому и не требу-
ющие обязательной сертификации.
Система сертификации дровяных печей вводится и в других странах
на основе собственных стандартов. Так, австралийский стандарт AS4013,
новозеландский NZ4013 и международный ISO13336 ограничивает дым-
ление (содержание частиц аэрозоля) на уровне 4 г на 1 кг дров (1999 год).
Эти стандарты методически сильно отличаются от американского стан-
дарта EPA и близкого к нему канадского стандарта CSA B 415. Норвеж-
ский стандарт ограничивает содержание аэрозоля на уровне 5--10 г/кг,
английский стандарт BS7256 -- 5,5 г/кг. Шведский стандарт SP1425 ли-
митирует аэрозоль на уровне 40 мг на 1 МДж выделенной в топке энер-
гии, а австралийский стандарт EN303 5 на уровне 60 мг/МДж. Европей-
ский стандарт CEN13240 лимитирует содержание окиси углерода 0,3%
и содержание аэрозоля в дымовых газах на уровне 150 мг на 1 м3 выброса
из дымовой трубы при санитарной предельно допустимой концентрации
(ПДК) сажи в атмосферном воздухе населенных пунктов и жилых зон
5. Климатический (отопительный) модуль
377

0,15 мг/м3 (С.И. Муравьёва и др., Справочник по контролю вредных ве-
ществ в воздухе, М.: Химия, 1988 г.), то есть требуется разбавление
дымовых газов ветром в десять тысяч раз. Для ориентировки можно при-
нять, что дымление 150 мг/м3 соответствует примерно 15 г/кг
и 150 мг/МДж. Немецкие стандарты DIN18891 и DIN18895 ограничива-
ют только выброс окиси углерода на уровне 0,4% (и продолжают ужесто-
чать требования до 0,2% и ниже). Россия подобных стандартов для быто-
вых печей не имеет. Тем не менее, экологические службы требуют
согласования всех проектов в части выбросов в атмосферу (с расчётом
по ОНД 86 на предмет непревышения разрешённых уровней загрязне-
ния атмосферного воздуха в конкретном регионе). Государственный
стандарт ГОСТ 9817 95 «Аппараты бытовые, работающие на твёрдом
топливе» (распространяющийся только на аппараты с водяным конту-
ром, но за неимением иного использующийся и при анализе печей) огра-
ничивает содержание окиси (оксида) углерода в «сухих неразбавленных
продуктах сгорания» на уровне 4,0% об. при работе на буром угле или
дровах при выполнении общих требований СанПиН 4946 89 «Санитар-
ные правила по охране атмосферы воздуха» (ныне СанПиН 2.1.6.1032-01
«Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного
воздуха населенных мест»).
Всё это означает, что разработки в области дровяного печного отопле-
ния могут иметь неожиданные продолжения. В России, где более трети
сельских домов до сих пор отопливаются печами, отношение к дровам
очень неоднозначное. Те, кто имеет дровяные печи, стремятся поставить
в них водяной контур центрального отопления и при малейшей возмож-
ности переходят на уголь и на котлы заводского изготовления, а в мечтах
и на газ или электричество. В крупных же городах вообще не мыслят ци-
вилизованную жизнь «на дровах». Вновь возводимые коттеджные пост-
ройки в обязательном порядке базируются на автономном центральном
отоплении, а печи (очаги, камины) в них воспринимаются как декора-
тивный элемент интерьера (впрочем и во многих банях тоже). Наиболее
востребованы печи (и кирпичные, и металлические) на садовых и дачных
участках, однако ввиду сезонности проживания вопросы экологии и эко-
номичности эксплуатации не находят никакого интереса -- важна лишь
стоимость постройки. Прослойка населения, наиболее восприимчивая
к прогрессу дровяного отопления (состоящая в высокоразвитых странах
из горожан, живущих в собственных домах), в России не так многочис-
ленна и в основной своей массе бедна.
Поэтому в настоящее время востребованы в основном три категории
печей (именно печей, а не теплогенераторов вообще, в том числе бан-
ных). Во первых, большие дорогостоящие кирпичные (с декоративной
378
Дачные бани и печи

отделкой) интерьерные печи (зачастую с покупной чугунной топ-
кой сердцевиной), преимущественно полостные (противоточные и кол-
паковые), а потому и крупногабаритные. Во вторых, очень надёжные,
а потому очень простые и в эксплуатации, относительно дешёвые кир-
пичные печи для постоянного сельского проживания. В третьих, ком-
пактные и очень дешёвые (в том числе и при установке) печи для перио-
дического (сезонного) и эпизодического проживания (в том числе и на
дачах). Каждый читаталь волен самостоятельно определять необходи-
мые потребительские и технические требования к каждой перечислен-
ной категории печей, поскольку ни государственные нормативные доку-
менты, ни специальная литература никаких рекомендаций
и ограничений на этот счёт не содержат. Ясно, однако, что в интерьерных
печах главное -- красота, в бытовых -- надёжность (консерватизм), в садо-
вых и дачных -- дешевизна. Похоже, что и иностранцы разделяют эту точ-
ку зрения. Так, французский стандарт NFD35376 классифицирует печи
(очаги, камины) с точки зрения потребителя на три категории. Категория
А -- это декоративное оборудование, для которого не предусмотрены тре-
бования, касающиеся сохранения жара. Категория I -- это оборудование,
удерживающее жар меньше 10 часов (это металлические печи воздухо-
нагреватели). Категория С это оборудование, удерживающее жар мини-
мум 10 часов (теплоёмкие аппараты, в том числе кирпичные печи).
Наиболее сложным элементом дачных печей (в плане анализа и опти-
мизации) является топливник, насыщенный всевозможными физико хи-
мическими процессами. Так, например, изменяя лишь приёмы сжигания
дров (технологию), можно зачастую изменить ситуацию в топливнике.
Топливником (топкой, камерой сгорания) называют полость печи,
куда закладываются дрова (поленья) и где они затем сжигаются. Топлив-
ники бывают разными: кирпичными и металлическими, холодными
и раскалёнными, высокими и низкими, широкими и узкими, с газопрони-
цаемым (решетчатым) дном и газонепроницаемым (сплошным, подо-
вым), с герметичными стенками и дверками (air tight) или недостаточно
герметичными (обычными), с нижним отводом дыма (продуктов сгора-
ния) или с верхним и т. п. Топливник порой может иметь вид некого ка-
нала (узкой проточной полости), выходящего в другую (более широкую)
полость -- но всё равно, процессы в нем будут пространственно разделён-
ными и многочисленными.
Столь широкое (и можно даже сказать, весьма произвольное) много-
образие конструкций топливников возможно по одной единственной
и очень важной причине: дрова в топливнике горят фактически не в топ-
ливнике, а в костре, то есть горение поленьев происходит по сути в про-
межутках (в зазорах) между самими поленьями. Одни поленья, уже раз-
5. Климатический (отопительный) модуль
379

горевшись, греют, высушивают, пиролизуют, воспламеняют и помогают
гореть другим поленьям. То есть поленья горят внутри топливника не
каждое индивидуально само по себе, сообразуясь с топливником, а имен-
но коллективно, порой вообще не сообразуясь с топливником (например,
при розжиге). Основные процессы горения дров в топливнике происхо-
дят внутри самой закладки дров в значительной степени автономно, а ок-
ружающий дрова топливник является лишь неким удерживающим
ограждением и некой «окружающей средой», может быть, способствую-
щей, а может быть, и затрудняющей горение, но вовсе не определяющей.
И только когда человек (специально или по недомыслию) допускает вы-
вод горючих газов пиролиза из закладки дров, только тогда топливник
может играть существенную роль в процессах горения.
Всё это подталкивает на мысль, что топливник может с самого начала
мыслиться многофункционально: какая то часть может задумываться
чисто ограждающей, какая то часть подогревающей (воспламеняющей),
какая то часть охлаждающей (теплосъёмной), какая то часть дожигаю-
щей (дымоустраняющей), какая то часть чисто декоративной и т. п. Это
открывает новые возможности, но вместе с тем требует переосмыслива-
ния процессов в топливнике, их расчленения и анализа по частям. Поэто-
му такая постановка вопроса может восприниматься и пониматься печ-
никами по разному в зависимости от конкретных знаний, предпочтений
и взглядов (от «пусть останется как есть» и до «делай как хочешь»). Ка-
ких либо устоявшихся догм в России в этом вопросе пока не существует
кроме самых житейских: для отопительных дровяных печей высоту топ-
ливника делают повыше 600--1000 мм (чтобы успевала сгорать сажа,
то есть чтобы пламя не залезало в трубу), для отопительно варочных
и кухонных плит пониже 400---600 мм (чтобы хорошо прогревался, пусть
даже с выделением сажи, варочный настил: 5 рядов кирпича -- для кипя-
чения воды, 6 рядов -- для жарки, 7 рядов -- для варки), колосниковую ре-
шётку укладывают на 70--140 мм ниже топочной дверки (чтобы горящие
угли не выпадали на пол), причём менее мощная печь требует более узко-
го топливника (чтобы слой поленьев был вначале не менее 200--300 мм
для хорошего разгорания), чем более плотно уложены поленья, тем луч-
ше они разгораются и меньше дымят и т. п.
В США сложились более жёсткие требования к топливникам. Так,
в целях снижения дымления современные топливники снабжаются изо-
лированным (герметичным) корпусом 1, большим «отражателем» 4 или
10 (для обеспечения длинного горячего «пути» для продуктов сгора-
ния -- дымовых газов) и подогревателем воздуха 7 или 9 (в первую оче-
редь вторичного), подаваемого в топливник (рис. 138). Кроме того, ЕРА
рекомендует глухой теплоёмкий и малотеплопроводный под 13 (но не
380
Дачные бани и печи

решётку), теплоизолирующую футеров-
ку 8, распределённый ввод вторичного
воздуха 14, катализатор 11 и др.
(рис. 138). Катализатор 11 представляет
собой крупноячеистую структуру (сотовую, дырчатую, решетчатую)
с низким газодинамическим сопротивлением, изготовлен из термостой-
кой керамики со специальными керамическими добавками, нагревается
потоком газа, рассекает, перемешивает и дожигает остаточные количест-
ва газифицированного топлива. Каталическое действие может мыслить-
ся по разному (но лучше комплексно). Можно дожигать газы (на окис-
лах ванадия, марганца, железа, кобальта, никеля, молибдена и др.), окись
углерода (на платине, палладии и родии) как в автодвигателях, саму са-
жу (окись меди). Катализатор работоспособен лишь при наличии избыт-
ка кислорода (не менее 13% в отходящих газах), поэтому печи с катализа-
тором могут работать с большими избытками воздуха (в отличие от
некатолитических печей). Отметим, что катализаторы в печах, сертифи-
цируемых ЕРА, обладают именно химическими каталитическими свой-
ствами и начинают работать при температурах 180--400°С. Катализаторы
имеют ограниченный ресурс (до 6 лет при грамотной эксплуатации)
и мыслятся как сменные элементы. Растопка печи ведётся при открытой
обходной задвижке 12 для предотвращения «отравления» катализатора
продуктами пиролиза. Применение в печи именно пода, а не решётки
объясняется стремлением снизить высоту пламени и предотвратить вы-
нос пепла дымовым потоком.
Для общности, приведём десять основополагающих правил
проектирования систем печного дровяного отопления (именно систем
5. Климатический (отопительный) модуль
381
а)1
1
234
4
5
6
10 11
12
13
13
14
9
9
9
9
6
7
8
8
б)
Рис. 138. Схемы малодымящих сертифици-
рованных печей США (www.epa.gov): а -- нека-
талитическая схема с уровнем дымления не бо-
лее 7,5 г/час, б -- каталитическая схема
с уровнем дымления не более 4,1 г/час. 1 -- кор-
пус печи, 2 -- отражатель, 3 -- распределитель-
ная труба вторичного воздуха, 4 -- выход дымо-
вых газов, 5 -- дымовая труба, 6 -- экран от
инфракрасного излучения, 7 -- канал подогрева
вторичного воздуха, 8 -- огнеупорная футеров-
ка, 9 -- канал подогрева первичного воздуха,
10 -- перегородка разделительная и отража-
тельная, 11 -- катализатор сотовый, 12 -- обход-
ной (байпасный) канал с задвижкой (клапа-
ном), 13 -- огнеупорный сплошной под, 14 --
распределительный ввод горячего вторичного
воздуха на дожигание летучих.

отопления, а не просто печей), разработанных Дровяной отопительной
организацией США (The Wood Heat Organization, www.woodheat.org):
-- дымоходы прокладывать только внутри здания так, чтобы они все-
гда были тёплыми (по крайней мере, как воздух в здании), даже если печь
(камин) не работает;
-- дымовую трубу выводить через самую высокую точку здания, чтобы
тяга в дымовой трубе всегда была сильней, чем тяга гравитационной вен-
тиляции здания;
-- дымовую трубу делать как можно выше, не допуская задува в неё ве-
тра, но защищая её колпаком от дождя;
-- дымовой канал от печи до оголовка трубы вести строго вверх без из-
гибов и ответвлений для уменьшения сопротивления дымовому потоку;
-- дымовые каналы делать герметичными, теплоизолированными,
с нужным проходным сечением, чтобы дымовой поток был повсюду го-
рячим и быстрым;
-- печь и вентсистема здания также должны быть хорошо (разумно)
уплотняться (дверками, задвижками), не пропускать холодного воздуха
через щели;
-- печи и камины, сертифицированные ЕРА на малую эмиссию дыма,
не должны допускать тления древесины, поскольку тление выделяет
много дыма;
-- если печь установлена в герметичном, но вентилируемом здании,
то приточно вытяжная вентиляция должна быть сбалансирована (по-
скольку превышение вытяжки над притоком может вызвать постоянное
разрежение в здании и нарушить работу дымовой трубы);
-- в помещении не должно быть мощной вытяжки (например, типа ку-
хонной), но если она есть, то необходимо предусмотреть систему автома-
тического отключения электропитания при чрезмерном разрежении воз-
духа в помещении;
-- печь должна эксплуатироваться информированным (опытным)
пользователем, поскольку даже лучшие приборы могут быть выведены
из строя неправильными действиями и недостатками ухода (текущего
ремонта).
Эти нехитрые американские правила не содержат неожиданных мо-
ментов, но именно эти банальности при неукоснительном исполнении
обеспечивают культуру печного отопления с точки зрения экологов. По-
мимо этих правил отмечаются чисто технические подробности, связан-
ные с необходимостью быстрого появления сильной тяги при первичной
растопке, предотвращения выхода дыма и запахов в помещение даже при
отсутствии огня в топке, стимуляции течений газов в трубах неработаю-
щих печей вверх, а не вниз. В частности отмечается, что подача воздуха
382
Дачные бани и печи

в печную топку снаружи здания никак не снижает дымления печи по
сравнению со случаем подачи воздуха строго из помещения (вопреки не-
которым частным рекомендациям). Многие из этих правил давно уже уч-
тены отечественными нормами (ныне СНиП41 01 2003), правилами ре-
монта печей и перевода их на газ. Вместе с тем в России всё усиливается
коммерческая пропаганда (реклама) сильнодымящих в атмосферу герме-
тичных печей медленного горения (тления) и колпаковых печей с избы-
точным давлением, способных загазовывать помещения.
Возвращаясь к топочному процессу, рассмотрим его поэтапно в
соответствии со стадиями горения дров. Топочный процесс начинается
с растопки печи, с самой хлопотной печной операции. Растопка печи
имеет две задачи - воспламенить закладку дров и создать тягу в печи.
В начальный момент растопки, когда еще нет сформировавшегося
костра (режима коллективного горения дров), индивидуально (в одиноч-
ку) могут загореться пламенем только «мелкие полешки», такие, как
спички, лучины, бумага, щепа. Все знают, что только именно такие
«мелкие полешки» могут использоваться в качестве растопки. Дело в
том, что при увеличении «диаметра» полена тепловыделение от пламени
растёт как площадь поверхности полена (то есть пропорционально «диа-
метру»), а затраты на разогрев древесины (до температуры воспламене-
ния новых зон древесины) растёт как объём полена (то есть пропорцио-
нально квадрату «диаметра», а то и кубу). Поэтому, если и поджечь
как-нибудь специально одиночное крупное полено (например, телеграф-
ный столб снизу керосином), оно сможет обуглиться (и даже истлеть по-
том), но как спичка загореться пламенем и сгореть не сможет, потухнет.
Потому то в «Булерьянах» отдельные крупные плахи не горят, но тлеют
хорошо. Чтобы сжечь в «Булерьяне» крупные поленья (именно в
пламенном режиме), надо расположить поленья минимум парами или
тройками.
Растопка же в виде одиночного «мелкого полешка» может гореть са-
мостоятельно даже в холодном окружении и, сгорая, может нагреть по-
верхности окружающих крупных поленьев до температуры
воспламенения древесины 320°С, что соответствует тепловому потоку на
древесину 14 кВт/м2 и температуре воспламеняющего излучателя 450°С
(все эти численные данные здесь и далее ориентировочные).
Воспламенившиеся крупные поленья уже могут гореть пламенем
самостоятельно, но только коллективно в воздушных зазорах между со-
бой (в «микротопках»), грея друг друга лучистыми потоками не менее 14
кВт/м2.
Если растапливаемая печь холодная, то первой задачей растопки ста-
новится организация тяги в трубе, поскольку для горения самой
5. Климатический (отопительный) модуль
383

растопки нужен постоянный подвод свежего воздуха. Так, если банная
печь имеет крупную фильтрующую каменку на пути дымовых газов и не
имеет обходного растопочного (летнего) дымохода, то такую печь зимой
растопить порой вообще не удаётся исключительно по причине труднос-
ти создания первичной тяги: приходится создавать дополнительный ис-
кусственный топливник, сжигая бумагу (растопку) в каналах печи или
на поверхности каменки. И всё равно при розжиге печи с фильтрующей
каменкой зимой сначала на камни выпадает вода, затем воднокреозотная
смесь («конденсат») и сажа.
Все это означает, что необходимо организовать некую растопочную
камеру 2 и растопочную линию 4 (рис. 139) для первичного разогрева
трубы. Эти растопочные устройства могут мыслиться (размещаться, объ-
единяться, отождествляться) и как часть самой печи (и что бывает чаще
всего, как часть топливника), и как пристроенные, но совершенно авто-
номные узлы, например, как камин или летняя отопительно варочная
печка (в составе комплексного печного агрегата), в том числе и узлы
в металлическом исполнении. Сами по себе понятия растопочных узлов
(камер, каналов, линий) мы рассматриваем здесь прежде всего как абст-
рактные (виртуальные) узлы, помогающие разобраться с сущностью
процесса розжига печи. Так, некоторые холодные узлы печи (например,
трубы) в целях быстрого бездымного пуска можно вначале прогреть газо-
вой горелкой или электричеством, и только затем разжечь печь на дро-
вах. На практике весь топливник может вначале выполнять роль расто-
почного, а потом уже роль отопительного устройства. Функцию
растопочной камеры 2 могут выполнять и зазоры между поленьями 16.
В любом случае печь растапливается с помощью некого растопочного
устройства 15. Вначале потребляется кислород из растопочной камеры 2,
и этого кислорода должно хватить на некоторое время, пока горячий
дым, устремляясь из закладки вверх (и уступая место «свежему» возду-
ху), не достигнет дымовой трубы и, заполняя её, не создаст тягу и грави-
тационный поток свежего воздуха из зольника 17 (или через специаль-
ный вход 1). Если кислорода в растопочной камере не хватает, можно
заимствовать кислород из всего топливника методом вентиляции через
подпиточное отверстие 10 (или через некий «сухой шов» -- сквозной раз-
рез в стенках камеры 2). Если и этого кислорода не хватает, придётся для
вентиляции открывать дверку топливника и через неё вводить свежий
воздух к растопочной закладке и выводить дым в помещение (что, ясно,
крайне нежелательно). Лучше всего при пуске печи создать первоначаль-
ную тягу с помощью механического вентилятора в дымовой трубе, но это
в быту пока практически не применяется даже в дорогих каминах. В лю-
384
Дачные бани и печи

Рис. 139. Поясняющие модельные схемы
топливников с макетными жаровыми каме-
рами: а -- принцип устройства бездымной пе-
чи, б -- мелкие факелы при температуре жаро-
вой камеры 500°С и крупные факелы при
800°С, в -- схема с нижними экранами и верх-
ним отражателем, г -- схема с жаровым кана-
лом (версия противотока), д -- макет печи
с топливником -- жаровой камерой внутри
оборотного теплосъёмного топливника,
при малых избытках воздуха заполняемого
языками пламени (отражатели направляют
пламя так, чтобы оно омывало все тепловос-
принимающие стенки). 1 -- подача воздуха,
2 -- первичная жаровая камера, 3 -- модельное
полено, нагревающееся растопочной заклад-
кой, 4 -- путь дымовых газов (растопочный ка-
нал с клапаном), 5 -- дымовая труба, 6 -- утеп-
ление трубы, 7 -- каменка, 8 -- вторичный
экран отражатель, 9 -- излучение с экрана на
закладку дров, 10 -- вентотверстие для пер-
вичной растопки, 11 -- мощный факел, образованный слиянием мелких факелов, 12 --
навес отражатель, 13 -- нижние экраны (в зоне максимального действия излучения от
углей), защищающие топливник от перегрева и нагревающие горящие дрова, 14 -- вы-
сокие экраны (в том числе цилиндрические), 15 -- первичная растопочная закладка лу-
чины, 16 -- основная закладка дров в поленьях, 17 -- поток воздуха из топливника.
5. Климатический (отопительный) модуль
385
бом случае растопочная линия 4 должна быть как можно короче, а дымо-
вая труба должна быть теплоизолирована 6 для быстрого прогрева.
Продолжая такого рода банальные рассуждения вспоминаем, что го-
рение растопочной закладки должно прогревать предварительно не толь-
ко трубу, но и вышележащие лучины 3, а затем более крупные поленья
основной массы закладки дров 16. Разогревающиеся дрова начинают вы-
делять пары креозота (смесевые совокупности веществ - летучих продук-
ов пиролиза в виде испаренных горючих жидкостей), сгорающие
самостоятельно или в пламени растопочной закладки. Но нагреваются
при этом и те поверхности поленьев, которые не контактируют с огнём, и
из них при 150--320°С начинают выделяться пары креозота, не способные
самостоятельно сгорать из-за своей низкой концентрации в воздухе. Ес-
ли температура в растопочной камере низка, то эта часть паров креозота
конденсируется с образованием тумана, так называемого «белого» дыма:
при большой концентрации бурого или серого цвета. Воспламениться
эти жидкие капельки тумана не могут принципиально, поскольку темпе-
ратура мелких частиц в газах всегда равна температуре газа (в отличие от
а)
1234
4
5
6
7
8
9
10
11
11
17
500°С 800°С13
14
15 16
11
12
12
12
б)
в)
г)
д)
11

крупных капель, способных существенно нагреваться относительно га-
за). Для сгорания эти мельчайшие капельки тумана должны где то испа-
риться «до молекул» (превратиться в пар), а затем эти молекулы могут
«сгореть» в воздухе (окислиться) тремя путями.
Во первых, если температура древесины ниже 2700С, то концентра-
ция паров креозота в воздухе над поленом будет ниже нижнего концент-
рационного предела воспламенения (НКПВ), и такая паровоздушная го-
рючая смесь сможет сгореть лишь в пламени постороннего источника
(сжигателя, дожигателя), а самостоятельно сгореть не сможет (если нет
катализатора). Поэтому, если пламя растопочной закладки слабое (низ-
кое) и не охватывает всё полено целиком, то пары креозота, истекающие
с верхних сторон (и особенно торцов) поленьев, могут не попасть в
пламя, конденсируются в холодных газах в топливнике в туман и уходят
в трубу в виде белого дыма или, находясь в горячих дымовых газах, ухо-
дят в трубу в виде бесцветных пахучих невидимых глазом паров (кото-
рые в свою очередь могут затем вновь сконденсироваться где то в холод-
ной трубе или в холодной атмосфере в виде белого дыма).
Может быть и такой случай, когда пары креозота не могут
воспламениться в трубе, но могут разлагаться в горячих газах трубы с
образованием продуктов пиролиза (или продуктов окислительного
пиролиза) с образованием сажи - черного дыма. Этот черный дым
подмешивается в белый дым и окрашивает его в бурые цвета. Так что
белый дым - это капельки креозота, возникшие при конденсации паров
креозота. Черный дым - это частицы сажи, возникшие при пиролизе
паров креозота. (Отличают и «сизый» дым - ультрадисперсные частицы
сажи, возникающие при окислительном пиролизе паров креозота при
развитом пламенном горении). Белый дым характерен для этапа
разжигания холодной печи. Черный дым более характерен для этапов
развитого пламенного горения печи, когда в условиях нехватки
кислорода (или касаний пламени холодных стенок) реализуется пиролиз
паров креозота. Именно поэтому в каминах и русских печах при растопке
стараются расположить поленья «костром» - торцами вверх и рядом друг
с другом, чтобы пары креозота с пористых торцов сразу попадали в
пламя от растопки (или растопку располагают поверх закладки дров).
Во вторых, если в результате более интенсивного нагрева поленьев
образуются концентрации паров креозота выше НКПВ, то такие паро-
воздушные горючие смеси способны воспламеняться (взрываться) от
внешнего источника зажигания (даже кратковременного типа искры)
и сгорать самостоятельно, или без доступа дополнительного воздуха
(вспышкой) или во внешнем воздухе (голубым пламенем). НКПВ паров
креозота около поверхности древесины (подсушенной пламенем до абсо-
386
Дачные бани и печи

лютно сухого состояния) достигается при температуре древесины 270--
320°С (охлаждаемой испарением креозота). Такая температура поверх-
ности достигается при нагреве её тепловым потоком порядка 14 кВт/м2,
что соответствует воздействию дымовых с температурой на уровне
700°С или излучению абсолютно чёрного тела (стенок печи, углей или
раскалённых сажистых частиц в пламени с температурой на уровне
450°С). Здесь можно выделить два режима:
-- когда креозот выделяется из полена медленно (температура
древесины на уровне 2700С), и пламя, возникнув, доходит до полена
и тухнет,
-- когда креозот выделяется быстро (температура древесины на
уровне 3200С) и пламя устойчиво горит прозрачно голубым цветом как
в бунзеновской горелке (см. раздел 5.6.4). Каждый может наблюдать
в печке мелкие язычки голубого пламени, исходящие из трещин воспла-
меняющегося полена.
В третьих, если разогрев поленьев очень силен (температура
древесины выше 3200С), то образуются концентрации паров креозота
выше верхнего концентрационного предела воспламенения (ВКПВ). Та-
кие горючие смеси не могут гореть самостоятельно (не воспламеняются
внутри себя) из за низкого содержания в них кислорода. Но они могут
гореть, реагируя с внешним воздухом в виде факелов, когда в оболочке,
ограничивающей объём горючих газов, диффузно смешивается горючий
газ изнутри и воздух извне, и происходит горение. Такое горение знако-
мо всем по длинным колышущимся «языкам» пламени в топке: внутри
«языка» -- горючий газ, вне «языка» -- воздух. Объёмные концентрацион-
ные пределы воспламенения в воздухе (НКПВ - ВКПВ) составляют для
водорода 4--74%, окиси углерода 12--74%, метана 5--15%, пропана
2,4--9,5%, бензола 1,4--6,7%, этилового спирта 3,3--19,0%, коксового газа
(продукта пиролиза чёрного угля) 5,6--30,8%, доменного газа 35--74%
ит.п.
Таким образом, при низких температурах стенок топливника «белое»
пахучее дымление поленьев с внешних сторон закладки практически не-
избежно. За счёт нагрева в дымовой трубе, «белый» дым можно испарить
(сделать невидимым), но не сжечь, так что запах летучих продуктов пи-
ролиза сохранится. Поэтому во многих случаях из за соображений эко-
логии стремятся сделать так, чтобы пламя при растопке как можно быс-
трее поднялось над дровами и дожигало летучие. Так, например,
предлагается растопку производить наверху закладки (рис. 107а), а по-
следующие закладки дров производить постепенно и понемногу. Однако,
дачники, стремясь избежать дополнительной хлопотности, чаще всего
сразу закладывают всё (необходимое для разовой протопки) количество
5. Климатический (отопительный) модуль
387

дров в топливник поверх растопки разом (как и предписывал ГОСТ
2127 47). Естественно, при этом поверхности поленьев, не прогревшиеся
до 270--320°С (которые «не лижутся» пламенем и не облучаются горя-
чими 500°С стенками печи), начинают дымить белым дымом.
Дымление белым дымом полностью прекращается при разогреве сте-
нок топливника выше 500°С (а это очень высокая температура для
топливника) и/или дымовых газов в топливнике выше 800°С, поскольку
внешние поверхности поленьев в закладке воспламеняются в этом слу-
чае от лучистого тепла, а внутренние поверхности поленьев в закладке
воспламеняются за счёт горячих дымовых газов. Поэтому для быстрой
растопки печи вслед за обеспечением тяги в трубе необходимо как можно
быстрей нагреть стенки топливника. Это значит, что топливник не дол-
жен быть очень большим по размеру, чтобы огонь от растопочной заклад-
ки находился «в контакте» со стенками. Кроме того, стенки топливника
должны быть малотеплоёмкими и теплоизолированными. Эти требова-
ния зачастую противоречат другим интересам дачника. Так, топливник
является наиболее нагревающимся элементом печи, поэтому дачник
стремится сделать топливником весь низ печи, чтобы именно низ печи
прогревался лучше всего для создания теплового комфорта в помеще-
нии. В случае значительной мощности печи или необходимости крупных
габаритов (монументальности) представительской (интерьерной) печи,
топливник необходимо делать большим. Чтобы печь устойчиво «перева-
ривала» всё новые и новые закладки дров (может быть низкого качества,
мокрых), топливник должен быть как можно более теплоёмким, не осты-
вающим при открытии дверки топливника и при закладке новых порций
дров. Поэтому для предотвращения противоречий, используются специ-
альные конструкции -- жаровые камеры (огневые каналы), размещаемые
в топливнике постоянно 8 или временно на период растопки 2 (рис. 139).
Жаровая камера -- это топка в топке, это раскалённая сердцевина топлив-
ника, воспламеняющая топливо. Аналогичные решения известны
ивдругих областях техники, например, жидкое топливо распыляется
в турбореактивном авиационном двигателе форсункой именно в раска-
лённую цилиндрическую трубу (жаровую камеру), где и происходит ис-
парение капель жидкого топлива и воспламенение паров.
Жаровые камеры можно изготавливать из жаростойких бетонов или
огнеупорного кирпича (поз. 6 рис. 118), но в таком случае они превраща-
ются фактически в обычный топливник, а окружение вокруг -- в конвек-
тивную систему из каналов и полостей (колпаков). Тем не менее, и такое,
казалось бы, непоследовательное решение может быть оправдано стрем-
лением оградить корпус топливника от чрезмерно высоких температур.
Ведь при нагреве до 1000°С кирпич термически расширяется на 1% (1 см
388
Дачные бани и печи

на 1 м длины), и если жаровую камеру и топливник жёстко не соединять,
то это может предотвратить растрескивание топливника. Кроме того, та-
кое решение позволяет создавать большие печи с хорошо прогреваемым
низом (несмотря на то, что площадь топливника в плане существенно
меньше площади самой печи). Иногда огнеупорную кладку разрезают
температурными (сухими) швами, которым порой придают и газодина-
мический смысл.
Однако, чаще всего в качестве жаровых камер используют системы
малотеплоёмких экранов (отражателей) из металла (стали, чугуна) или
огнеупорной керамики, желательно высокопористой (пенокерамики).
Коэффициент термического расширения у стали 12.10 6, но сталь облада-
ет гибкостью. В простейшем случае жаровые камеры 2 и 8 представляют
собой жестяные короба или зонты, временно для растопки вставляемые
в топливник, а затем удаляемые. Зонты (даже в горячем состоянии) не
должны касаться пламени во избежание дымлений из за охлаждения
и из за ограничения поступления кислорода. Стационарные металличес-
кие экраны (поз. 6 рис. 118) в основном изготавливаются в виде удержи-
вающих дрова стенок плоских 13 или цилиндрических 14 форм, а также
в виде навесов плоских, конических и скатных форм 12 (рис. 139). Таки-
ми экранами отгораживают и холодные части топливников, например,
змеевики водяного контура. Металлические экраны часто сочетают
с трубными системами подачи вторичного воздуха. При прогаре дешевые
металлические экраны могут планово заменяться. В больших печах раз-
личают первичные экраны 2, помогающие бездымно нагреться вторич-
ным экранам 8, которые в свою очередь способствуют горению основной
закладки дров 16. В России жаровые камеры и отражательные экраны
в топливниках применяются редко, в основном лишь в отдельных метал-
лических печах (поз. 13 рис. 103, поз. 15 и поз. 16 рис. 117), поскольку
из за общей низкой культуры на дым из печей (и дым от костров сжигае-
мых растительных остатков) в загородной жизни внимания пока не обра-
щают.
Вне зависимости от того, имеет ли топливник жаровую камеру и/или
стенки самого топливника рано или поздно прогреваются сами собой
и/или закладка внутри себя самой сильно разогревается, в печи возника-
ют мощные факелы -- языки пламени 11, порой не только огибающие
оболочки жаровых камер и топливника, но и залезающие в дымовые тру-
бы прямоточных печей и догорающие в атмосфере над крышей. И ма-
ленькие, и большие факелы соответствуют случаю, когда продукты пиро-
лиза образуют горючие смеси с концентрацией горючего компонента
в воздухе выше ВКПВ. Чтобы наглядно пояснить особенности формиро-
вания факела, используем упрощённую модель «газовой горелки».
5. Климатический (отопительный) модуль
389

Представим, что из древесины вырываются струи паров креозота и,
сгорая на воздухе, образуют языки пламени такие же, как, например,
пламя парафиновой свечки или газовой горелки (рис. 139б). Горящие
струи паров креозота хаотично сталкиваются, формируя сложную
картину «вакханалии огня». При мощном разгорании дров из отдельных
струй образуется консолидированная струя горящего газа от каждого
полена и даже от всей закладки дров в целом 2, которая сгорает в виде
единого факела 3 (рис. 140). Поскольку печь при этом работает как сжи-
гатель горючих газов, часто в рекламных целях этот пламенный режим
горения называют газогенераторным (что не совсем верно, поскольку
в этом случае камеры газогенерации и горения не разделены).
Первичная суть факела заключается в том, что его оболочка 3 (контур
пламени) является зоной горения (горячей, а потому и вязкой). При этом
изнутри к этой оболочке диффундируют молекулы паров креозота, сна-
ружи к оболочке диффундируют молекулы кислорода. В оболочке моле-
кулы горючих веществ креозота тотчас реагируют с молекулами кисло-
рода и исчезают, образуя иные молекулы продуктов горения
(углекислого газа СО2 и воды Н2О), которые в свою очередь диффунди-
руют от оболочки 3. В результате химической реакции образующиеся мо-
лекулы оказываются в энергетически возбуждённом состоянии (с элек-
тронами на удалённых орбитах или с атомами с большой амплитудой
колебаний, деформаций и вращений), которые при неупругих соударе-
ниях с другими молекулами преобразуют потенциальную энергию внут-
ренних возбуждений в кинетическую энергию разлетающихся молекул.
Это означает, что максимальная температура достигается в оболочке фа-
кела, и горячая оболочка (причём высоковязкая) начинает всплывать
вверх, формируя вытянутую форму струи горючего газа в виде
светящегося контура языка пламени. Кстати говоря, пламя воздуха в го-
рючем газе (внутри воздух, снаружи метан) визуально аналогично пла-
мени горючего газа в воздухе.
Концентрация молекул горючих газов и кислорода в оболочке пламе-
ни (в «топке»), конечно же, не равна нулю, поскольку в противном слу-
чае не было бы самих участников химической реакции. Но эта концент-
рация исходных продуктов в «топке» очень мала. Но и этого достаточно
для быстрой конверсии реагентов при высокой температуре. Скорость
подачи реагентов в «топку» равна градиенту концентрации по обе сторо-
ны оболочки. Поэтому для пламени абсолютно необходимо наличие вы-
сокой концентрации кислорода вокруг оболочки факела, но не просто
«для потребления», а для создания самой причины возникновения
диффузионного потока кислорода. Такой режим горения называется
диффузионным (поскольку скорость горения ограничивается скоростью
390
Дачные бани и печи

диффузии) в отличие от кинетического
режима, когда скорость процесса огра-
ничивается скоростью химического вза-
имодействия (реакции), как, например,
при тлении или при биологическом
окислении (гниении). Иными словами,
если мы видим факел, то это значит, что горючий газ и воздух разделены
оболочкой, и в эту оболочку факела кислород из воздуха поступает огра-
ниченно (со скоростью диффузии). Все факторы. способствующие по-
ступлению кислорода в оболочку факела (повышенная температура, ми-
кротурбулентность и т. п.) будут работать на увеличение скорости
реакции горения (И.Н. Зверев, Н.Н. Смирнов, Газодинамика горения,
М.: МГУ, 1987 г.). Ламинарный же, например, обдув факела хоть и изме-
няет его форму (сдувает), но не изменяет сильно скорость горения. Это,
в частности, означает, что если в топливнике факел ламинарно «закру-
тить» даже в спираль или дугу, то по существу мы ничего не изменяем
в плане горения (но можем изменить теплоотдачу в те или иные элемен-
ты топливника).
Продолжая рассуждения, вспоминаем, что плотность диффузионного
потока реагентов в зону горения (в оболочку факела) и из зоны горения
равна DdC/dr, где D -- коэффициент диффузии компонента реакции, C --
концентрация реагента, d/dr -- производная (градиент) по радиусу. Зна-
чит, тепловую мощность факела можно оценить по качественному соот-
ношению Q=Ai.Si.Ci/δi, где Ai -- коэффициент пропорциональности, Ci --
концентрация i того компонента (О2, СО2, Н2О и др) реакции вдали от
факела в топливнике (для горючих компонентов на оси факела) δi -- тол-
щина диффузного слоя для i того компонента, S -- площадь поверхности
(оболочки) факела (языка пламени). Понятие толщины диффузионного
слоя здесь аналогично понятию толщины ламинарного пограничного
слоя (рис. 130). Высокотемпературная оболочка 3 факела (контур пламе-
ни) является высоковязкой зоной, а высокая вязкость означает высокую
скорость диффузии и высокую теплопроводность (рис. 140). Конвектив-
5. Климатический (отопительный) модуль
391
1
2
3
Н2О
О2
О2
CО2+CO+N2
О2+N2
О2
r
СО2
СО2
СО2
Концентрация
Т
ГАЗ
Рис. 140. Пространственное распределение
концентраций горючих газовых составляющих
(газа), кислорода, углекислого газа и паров во-
ды в пламени (факеле) над закладкой дров. 1 --
раскалённые угли на решётке, 2 -- закладка
дров, 3 -- контуры пламени («язык»).
Сумма парциальных давлений всех газовых
компонентов (включая содержание азота) всю-
ду во всех точках внутри и вне факела равна
1 атм.

ные явления в оболочках пламен не характерны. Напротив, вне пламени
на некотором расстоянии от оболочки господствуют конвективные про-
цессы массотеплообмена: низковязкий холодный воздух обдувает пламя,
уменьшая толщину диффузионного слоя (при характерных скоростях
1--2 м/сек весьма незначительно). То есть потоки воздуха (как и на
рис. 130) у оболочки пламени замедляются из за вязкости, и процессы
непосредственно у оболочки происходят диффузионно в неподвижном
(относительно оболочки) газе. Характерные расстояния перепадов кон-
центраций, равные толщинам диффузионного слоя, в пламенах малы (не
более миллиметров), что также обеспечивает превосходство диффузных
явлений над конвективными.
Из приведённого простейшего диффузионного соотношения следуют
далеко не очевидные следствия. Так, при росте тепловой мощности
пропорционально растёт площадь поверхности свободного факела:
увеличение в два раза тепловой мощности факела (то есть увеличение в
два раза выхода летучих) влечёт за собой увеличение в два раза площади
факела. Объём факела при этом увеличится примерно в полтора раза,
высота же факела повысится тоже примерно в полтора раза. Если факел
не свободен, а стеснён стенками топливника, то с ростом тепловой
мощности пропорционально растёт и высота факела. Этим и объясняется
правомочность (с некоторой натяжкой) введения понятия максимально
допустимого теплового напряжения объёма топливника Q/v (см. раздел
5.7.3). Чем больше летучих содержится в топливе, тем меньше должно
быть удельное тепловое напряжение топливника Q/v
(теплонапряжённость топочного пространства):
Вид топлива
Q/v , кВт/м3
Горючие сланцы
290
Дрова влажностью 50%
350
Дрова влажностью 25%
405
Торф брикетный
440
Каменный уголь
520
Антрацит
550
Если факел разбить, например, на 100 маленьких факелов (той же
суммарной мощности), то общий объём факелов снизится в 1000 раз,
а высота факелов в 10 раз. Это открывает заманчивую возможность по-
высить теплонапряжённость топочного пространства и снизить высоту
топливника в несколько раз (что очень важно для кухонных плит, имею-
щих низкую высоту топливника). Разбить один факел на множество ма-
392
Дачные бани и печи

леньких факелов легко: просто надо взять более мелкие дрова (вплоть до
стружки). Поэтому, для обеспечения бездымного пуска печи необходимо
использовать мелкие, очень сухие дрова, причём при условии хорошей
(но контролируемой) продуваемости всей закладки дров воздухом, при-
чём закладки плотной, с небольшими зазорами между поленьями.
Но как раз с продувом дров свежим воздухом часто есть проблемы.
Так, если решётка завалена слоем раскалённых углей, то весь кислород
соединяется с углеродом углей, и в дрова (а затем и в факел) поступает
инертная смесь N2+CO2+CO. Это значит, что горючие газы пиролиза
разбавляются инертной составляющей, и их концентрация внутри факе-
ла снижается. При фиксированной тепловой мощности факела это при-
водит к увеличению площади поверхности факела, то есть увеличению
высоты пламени в топливнике. Если же решётку с раскалёнными углями
заменить раскалённым глухим подом, то разбавление уменьшится, и вы-
сота пламени в топливнике снизится.
Обычно, говоря о глухом поде, дачник почему то чаще всего вспоми-
нает глухой под камина, и тем самым может допустить серьёзную ошиб-
ку в оценках. Глухой под печи (особенно с герметичными дверками) кар-
динально отличается от глухого пода камина именно тем, что в камине на
глухом поду воздух под горящие дрова проникает «вольно» (за счёт есте-
ственного подсоса на место всплывающего «отработанного» воздуха),
а значит отовсюду вяло и «как попало». А в печи под дрова направляют
ориентированную струю воздуха, ускоренную тягой трубы и раздуваю-
щую угли и пламя в заданной точке закладки. Так что скорость горения
дров на поду бывает подчас намного большей, чем скорость горения дров
на решётке. Во всяком случае в Европе глухой под в бытовых печах рас-
пространён очень широко (и не только из за вековых традиций). А ре-
шётку применяют только при сжигании каменного угля, когда решётка
просто необходима для удаления шлака. Более того, если продаётся ме-
таллическая печь (котёл) с решёткой, то подчас к ней прилагается кера-
мическая плита для укладки на решётку на случай сжигания именно
дров. Справедливость требует всё же отметить, что подовые топки более
хлопотны в быту из за необходимости более частой (но менее сложной)
чистки от золы и более длительного догорания углей. Кроме того, в по-
вседневной сельской жизни при ежедневной топке преимущественно
сжигается разовая закладка поленьев (без последующих добавлений
дров), а в этом режиме летучие сгорают в условиях несформировавшего-
ся слоя углей на решётке, то есть в потоке воздуха (первичного).
Анализируя современное мировое состояние проектирования топок,
Швейцарское центральное лесное ведомство подчёркивает целесообраз-
ность использования решёток в бытовых дровяных печах (вопреки реко-
5. Климатический (отопительный) модуль
393

мендациям правительственных органов США). Но решётку предлагает-
ся делать (и в печах, и особенно в каминах, в том числе и в виде корзины
для дров на глухом поде) строго ограниченных размеров. Причём соотно-
шение расходов первичного и вторичного воздуха должно отвечать кон-
струкции камеры сжигания и виду древесного топлива (www.fao.org).
Имеется в виду, что решётка в дровяных печах всё же создаёт значитель-
ные удобства в части удаления золы (пепла) и бывает полезной при роз-
жиге печи, когда требуется совсем небольшой расход воздуха. А на этапе
интенсивного (развитого, установившегося) горения, когда решётка
обычно завалена горящими углями или обугленными поленьями, весь
кислород потребляется на горение углей. При этом увеличение площади
решётки с увеличением расхода воздуха снизу через слой углей влечёт за
собой увеличение выхода летучих в условиях сильного нагрева дров рас-
калёнными углями, рост высоты пламени и снижение полноты сгорания
летучих, в том числе с появлением дымления. Поэтому, небольшой раз-
мер решётки реализует достоинства решётки (на этапах растопки и
дожигания углей) и достоинства глухого пода (на этапе установившегося
горения).
Размер факела возрастает не только с повышением расхода горючего
газа и с уменьшенем концентрации горючего газа внутри факела,
но исуменьшением концентрации кислорода вне факела. Поскольку
первичный воздух (через решётку) определяет расход и концентрацию
летучих в факеле, а вторичный воздух определяет концентрацию кисло-
рода вне факела, то варьируя соотношения первичного и вторичного воз-
духа можно в принципе регулировать высоту факела и степень сжигания
летучих (включая и сажистые частицы). Но все эти зависимости весьма
сложны. Например, подкидывая в раскалённую докрасна теплоемкую
топку новую порцию дров, мы резко повышаем расход горючих газов за
счёт «взрывного» пиролиза поленьев (А.Ф.Бацулин). Если при этом
мы не изменяем расходов первичного и вторичного воздуха, то за счет
быстрой выработки кислорода его концентрацияуверхушки факела
снижается и, несмотря на повышение концентрации горючего газа внут-
ри факела, высота факела увеличивается. Факел вынужден «залезать в
поисках кислорода» в дымоходы, где, резко охлаждаясь, выделяет чёр-
ный дым (сажу).
Если же мы уменьшаем расход вторичного воздуха, не подбрасывая
никаких дров и не изменяя расхода первичного воздуха, то высота факе-
ла тоже увеличивается. Но факел становится при этом внешне каким то
размытым, «диффузным», что обусловлено повышением прозрачности
жёлтого пламени. Такой режим характерен для современных герметич-
ных металлических печек и чугунных каминных кассет (еврокаминов со
394
Дачные бани и печи

стеклянными дверцами). Красивый необычный вид длинных пламен яв-
ляется декоративным достоинством продукции. При увеличении расхода
вторичного воздуха пламена приобретают обычный вид костра.
В США рекламируются специальные режимы горения герметичных
печей с длинными прозрачно жёлтыми пламенами, обеспечивающими
очень низкий уровень задымлённости выбросов в атмосферу. Чтобы по-
яснить суть этих режимов, напомним, что сажистые частицы зарождают-
ся в виде ультрамикроскопических постепенно укрупняющихся образо-
ваний - фулеренов размером 5--50 нм (нанометров), затем кластеров
50--500 мм). Сажистые частицы образуются в нагретых газообразных
продуктах пиролиза в ходе конкурентных процессов роста размера мик-
рообразований зародышей (за счёт осаждения новых слоёв на частицу
или коагуляции частиц зародышей) и уменьшения их размера за счёт
окисления (обгорания) их поверхностей (и окисления радикалов). На-
пример, в диффузном пламени газовой горелки размер частиц сажи воз-
растает с высотой (над горелкой) и уменьшается при фиксированной вы-
соте по направлению к внешним слоям пламени (G. Kroner, Aerosol
Science and Technology, v. 37, 10, p. 818--827, 2003). Так и в случае дре-
весины сажистая частица, зарождаясь в углеводородных газах (ещё
фильтрующихся внутри обугленного слоя на древесине), постоянно рас-
тёт до некого максимального размера в пламени, после чего размер сажи-
стой частицы начинает уменьшаться за счёт окисления. Для обеспечения
сгорания сажи надо не допускать чрезмерного роста частиц. Просвечивая
пламя свечки лазерной линейкой (с лучом света красного цвета с длиной
волны 600 нм), легко видеть, что луч легко проходит жёлтое пламя без за-
метного рассеяния, что указывает, что размер частиц сажи менее 600 нм.
Можно предположить, что если такие частицы резко захолодить для со-
хранения их размеров, то они в воздухе будут практически невидимыми
(сизый дым). Многие, наверно, замечали едва видимый ореол вокруг
пламени свечи, обусловленный микроскопическим дымом. Исследова-
ние ультрамелких дымов -- одна из главных задач экологии, поскольку
частицы размером между 1 нм (молекулы) до 100 нм (0,1 мкм) практиче-
ски пока не изучаются, не идентифицируются и даже не детектируются в
газах и жидкостях (в том числе и в атмосферном воздухе), хотя и вносят
несомненно вклад в разные процессы (в том числе биологические). Дым
с размером частиц менее 100 нм практически невидим, но тем не менее,
ясно, что такой дым также неблагоприятен для здоровья человека, хотя
вдыхается и выдыхается без осаждения.
Если сжигание дров производить на глухом поде со слабым нагревом
поленьев от пламени, горящем при минимально возможной концентра-
ции кислорода (в герметичной топке), то действительно можно получить
5. Климатический (отопительный) модуль
395

красивые (декоративные) длинные прозрачно жёлтые пламена,
полностью заполняющие топку и не дающие дымлений печи
(www.heatkit.com), в том числе и по причине малости размеров частиц
сажи. Кстати, мелкие частицы размером 0,1--0,5 нм могут излучать види-
мый свет с длинами волн 0,4--0,6 нм, но тепловое излучение с большими
длинами волн 2--10 нм будет затруднено (холодное пламя). В то же
время, при захолаживании кончика пламени (например, кончика
пламени свечи кончиком обгоревшей спички) мелкие частицы сажи,
переставая окисляться, тотчас мгновенно как-то коагулируют (объеди-
няются) в более крупные комки (агрегаты), образуется «чёрный» дым,
и лазерный луч тотчас начинает рассеиваться на образовавшемся дыме.
Сжигать летучие (в том числе и задымленные) всё же лучше там, где
они образуются, то есть в тех же самых микротопках между горящими
поленьями, где температуры велики и лучистые потоки огромны. Каж-
дый легко может провести простейший эксперимент: направив струю
воздуха от фена (разумно дозируя) через металлическую трубку прямо
внутрь закладки горящих дров. Пламя тут же снизится и даже может ис-
чезнуть вовсе. То есть при наличии внутри горящих дров достаточного
количества свежего воздуха, можно сжечь летучие, не допуская их выхо-
да на поверхность закладки дров. Такой режим бесфакельного раздува
издавна используется кузнецами и металлургами в горнах с мехами с по-
лучением экстремально высоких температур в закладке дров до
1400--1500°С. В печах даже с решёткой такой режим крайне затруднён
наличием плотного слоя раскалённых углей с большим сопротивлением
движению газов: это требует разработки специальных объёмных решёток
(не плоских), пронзающих каналами весь слой горящих дров. До сих пор
такие объёмные решётки (в том числе и дополняющие глухой под) не со-
зданы (по многим причинам). Вместе с тем всё чаще применяют (вслед за
каминами) специальные металлические корзины для дров на глухом по-
ду печи.
Отметим также неоднозначное влияние паров воды, которые высту-
пают в роли продукта реакции и окислителя. При вводе добавочных ко-
личеств паров воды (например, подкладкой влажных дров) существенно
снижается жёлтая светимость факелов, поскольку частицы сажи газифи-
цируются. Чёткие очертания факелов размываются, становятся рваны-
ми, мечущимися. Тепловые потоки на стенки топки сокращаются (за
счёт снижения лучистой составляющей), а дымообороты печи начинают
греться заметно лучше (за счёт сгорания синтез газа). Так или иначе, пе-
чи на этапе растопки дымят меньше, если в топливник добавить немного
не совсем сухих дров.
396
Дачные бани и печи

В качестве примера топливных процессов рассмотрим особенности
топливников колпакового типа. Вообще говоря, все топливники в той
или иной мере можно рассматривать как «колпаки» с той или иной сте-
пенью проточности, поскольку скорости циркуляции газов в них обычно
превышают скорости транзитных движений газа, особенно на этапе рас-
топки. К достоинствам колпаков обычно относят (ошибочно) возмож-
ность прогрева их перекрытий до уникально высоких температур, что
в сочетании с большим временем пребывания дымовых газов в застойной
зоне у свода и обуславливает, якобы, уникальные дожигательные свой-
ства колпаков.
Прежде всего напомним о несовместимости застойной зоны с экс-
тремально высокой температурой и с высокими тепловыми нагрузками
на поверхности. Теплообмен -- есть обмен, а любой обмен происходит ди-
намично. Горячий газ, надолго «застревая» в застойной зоне, хоть и долго
охлаждается, но долго не даёт возможности проникнуть в застойную зо-
ну новым порциям «свежих» горячих газов. То есть для интенсивного на-
грева какой либо поверхности, её надо постоянно обдувать «свежим» го-
рячим газом, но ни в коем случае не помещать её в неподвижный горячий
газ. Проверить это очень легко с помощью газовой горелки кухонной
плиты (рис. 141). Поставим на решётку газовой плиты кастрюлю с водой
и замерим время, необходимое для закипания одного литра воды
(рис. 142а). Затем поставим кастрюлю на цилиндрическую проставку 5
так, чтобы пламя 2 горелки 1 полностью проникало внутрь проставки
(рис. 142в). Время закипания существенно увеличится. Причём, если
проставку убрать вообще, а ту же кастрюлю подвесить без преград пламе-
ни на той же высоте, то время закипания может даже снизиться (рис.
142г). Всё это означает, что основную роль играет высота расположения
тепловоспринимающей поверхности над пламенем, и повышение высоты
не может быть скомпенсировано использованием колпака. Ещё более яр-
ко это проявляется на этапе догорания углей, когда нагрев поверхности
осуществляется в основном лучистым путём. Именно этим и объясняет-
ся низкая высота топливников кухонных плит, обеспечивающая хоро-
ший прогрев чугунной варочной плиты. При этом чугунную варочную
плиту никогда не оснащают снизу колпаковыми элементами, а наоборот
стараются сделать так, чтобы вся плита снизу свободно обтекалась (гори-
зонтально) восходящим потоком горячих дымовых газов. Значит, вопре-
ки расхожему мнению, неколпаковый (транзитный) свод печи нагревает-
ся сильней колпакового (тупикового).
Так, например, если проставку 5 сделать не 40 мм, а значительно более
высокой, то влияние транзитного потока через тупиковую полость станет
разительным (рис. 142з). При высоте проставки 250 мм и диаметре
5. Климатический (отопительный) модуль
397

160 мм тепловой поток на дно плотно
прилегающей к проставке кастрюли со-
ставит 7,5 кВт/м2, а температура газов
в полости будет равна 290°С. Если меж-
ду кастрюлей и проставкой сделать
щель, то тепловой поток на дно кастрю-
ли увеличится до 9,5 кВт/м2 при шири-
не щели 1 мм, до 20 кВт/м2 при ширине
щели 4 мм, до 23 кВт/м2 при ширине
щели 10 мм (температура в полости уве-
личится до 520°С). Если кастрюлю
снять с проставки, то температура газов
в свободной трубе снизится до 160°С!
Всё это относится к весьма значитель-
ной мощности пламени 1 кВт, способной обеспечить уровени тепловой
нагрузки на дно кастрюли до 50 кВт/м2, как раз характерные для печей.
Тепловые потоки на вертикальные стенки проставки оказываются всегда
более низкими, чем на дно кастрюли (потолок колпака), составляя
3,0--3,5 кВт/м2 и снижаясь при появлении транзитного потока.
Это значит, что если в вершине свода курной печи сделать конфорку
(отверстие) и поставить на неё чайник, то чайник закипит быстрее тогда,
когда между чайником и конфоркой имеется щель (то есть при неплот-
ном прилегании дна чайника к краям отверстия). Это (в общем то не оче-
видное) заключение можно обобщить: например, если свод курной печи
сделать дырчатым, то он будет нагреваться сильнее. А это уже очевидный
вывод, поскольку именно так и нагревают фильтрующие каменки.
Но при нагреве каменки её сопротивление растёт (из за повышения вяз-
кости газа), поэтому для улучшения её нагрева в каменке надо специаль-
но делать дополнительные широкие сквозные каналы. А это уже далеко
не очевидно, но используется на практике, например, при погружении
хайла вертикальной дымовой трубы в фильтрующую каменку (в том
числе открытую). Кстати, открытую каменку можно продувать не дымо-
выми газами (загрязняя камни), а чистым воздухом снаружи внутрь,
и нагревать каменку при этом исключительно лучистым теплом от углей
и пламени. По аналогии можно заключить, что если в чёрной бане вывод
дыма сделан у потолка, то потолок прогревается сильно. А если дым вы-
пускать через низкую дверь, то потолок прогревается хуже, но зато объём
воздуха в бане будет нагрет лучше (рис. 135г, д).
398
Дачные бани и печи
20406080
40
80
120
400°С
500°С
600°С
700°С
решётка
800°С
900°С
1000°С
Расстояние от оси, мм
Высота над газовой горелкой, мм
160
0
0
Рис. 141. Распределение температур
в пламени газовой горелки бытовой кухонной
плиты.

Что касается степени прогрева стен (чёрной бани, трубы, топливника)
при разных высотных уровнях вывода дыма, то она, как правило, возра-
стает при снижении высоты вывода, что легко проверить на той же моде-
ли с проставкой 5 (выполняя боковые отверстия выводы) или усложнён-
ной (приближённой к натуре) модели на рисунке 142д. Особый интерес
5. Климатический (отопительный) модуль
399
а)б)в)г)
40
40
20
1
2
3
6
6
7
8
4
5
ж)
А
Т 5298126
V
з)
δ
23
3,0
7,5
3,3
5
и)
к)
л)
м)
д)
е)
t=7мин 9мин 14мин 13мин
А
А
Рис. 142. Моделирование теплогазодинамических процессов в топках: а, б, в, г --
оценка тепловых нагрузок на различного рода тепловоспринимающие поверхности
А над пламенем дров в помощью горелки кухонной газовой плиты (t -- время. необхо-
димое для нагрева воды в кастрюле до закипания); д -- моделирование конвективного
теплообмена в топке с помощью двухкомфорочной газовой плитки; е -- моделирова-
ние лучистого теплообмена в топке с помощью двухкомфорочной электрической
плитки; ж -- неравномерность нагрева горизонтальной поверхности (дна кастрюли);
з -- оценка тепловых нагрузок на потолок тупиковой и транзитной полостей с помо-
щью газовой горелки (цифрами указаны тепловые потоки в кВт/м2 на потолок и стен-
ки полости при мощности горелки 1 кВт, высоте проставки 250 мм и диаметре про-
ставки 160 мм, зазоре δ=10 мм); и -- моделирование вытяжной трубы проставкой
высотой 1000 мм и диаметром 160 мм при мощности горелки 0,2 кВт (стрелками пока-
заны потоки подсасываемого воздуха и потоки возвратного горячего газа; цифрами
указаны температуры газа в верхней части проставки; тепловой поток на глухой пото-
лок трубы 1,2 кВт/м2, на потолок со щелью 1,8 кВт/м2 вопреки пониженной темпера-
туре газа); к -- переключение полости с тупикового в транзитный режим; л, м -- пламя
от дров в тупиковой (колпаковой) и транзитной (проточной, противоточной) схемах,
сплошная кривая -- траектория горючих газов (креозота), пунктирная -- траектория
транзитного воздуха. 1 -- газовая горелка. 2 -- язычки пламени, 3 -- решётка кухонной
плиты, 4 -- вогнутое дно эмалированного ведра, 5 -- проставка в виде отрезка стальной
трубы (или кольца из листовой стали), 6 -- металлический или кирпичный корпус мо-
дели топки, 7 -- двухкомфорочная дачная газовая плитка, 8 -- двухкомфорочная дач-
ная электрическая плитка.
А

с этой точки зрения представляют дымовые трубы, то есть те же простав-
ки 5, но длинные и открытые сверху. В случае большого диаметра трубы
мы имеем аналог водоводной системы (водопада), а при уменьшении
диаметра -- комбинацию «свободного» потока вверх (сквозного, транзит-
ного) и «свободных» потоков внутри (циркуляционных местных), при-
чём с разогревом трубы роль циркуляционных потоков уменьшается. Так
вот, поставив на газовую горелку кухонной плиты открытую сверху про-
ставку того же диаметра 160 мм, но длиной 1 м, мы тут же замечаем, что
пламя горелки немедленно реагирует на наличие этой трубы (рис. 142и):
начинает метаться, отрывается от конфорки, гаснет (это так называемый
срыв пламени от сильной тяги). Стоит только закрыть верхний торец
трубы -- пламя успокаивается (что и используется при проектировании
промышленных газовых котлов со свободным пламением, например, ти-
па АОГВ). Срыв пламени обусловлен подсосом в горячую восходящую
струю больших масс холодного воздуха (рис. 52), которые попросту сду-
вают пламя. Чтобы убедиться в наличии этого подсоса, достаточно под-
нести горящую спичку к нижнему торцу трубы: пламя спички подсасы-
вается под торец внутрь трубы. Если же совсем закрыть верхний торец
трубы, то пламя спички отклоняется от торца наружу -- значит из колпа-
ка выходят какие то газы. Конечно, это газы, котрые ранее вошли в тру-
бу, увлекаемые пламенем горелки, а теперь возвращаются из тупика
наружу (рис. 133а). Если замерить температуру газов внутри трубы,
то картина окажется более привычной, чем на рис. 142з: при открытой
трубе она будет минимальной -- 52°С (из за разбавления продуктов горе-
ния подсасываемым воздухом), при закрытой сверху трубе -- максималь-
ной 126°С (как и «полагается»), поскольку колпак собирает наиболее го-
рячие газы. Температура 126°С как раз и соответствует такому нагреву
колпаковой трубы, когда труба отдаёт со своей поверхности наружу
200Вт кондуктивного (с теплопердачей 10 Вт/м2.град) тепла, то есть го-
релка мощностью 200 Вт передаёт колпаку практически всё своё тепло
(как и полагается в гидравлической модели). Это обусловлено именно
малой мощностью горелки. При более мощной горелке и соответственно
при более высоких температурах газов в колпаке (более 300--500°С) кар-
тина была бы совсем иной (такой же, как на рис. 142з). Это указывает на
то, что при растопке печи через летний дымоход целесообразна регули-
ровка расхода воздуха именно верхней задвижкой на дымовой трубе так,
чтобы воздуха для горения хватало, но не было бы ни излишнего холод-
ного воздуха в приоткрытую дверцу печи, ни выбросов дымовых газов из
дверцы. Температура газов внутри трубы при этом оказывается достаточ-
но высокой для быстрого прогрева стенок. Столь же эффективной могла
бы быть процедура первичного прогрева теплоёмкой кирпичной трубы
400
Дачные бани и печи

с помощью некой стартовой (пусть даже не утеплённой металлической)
трубы, когда основная кирпичная труба на первичном этапе закрывается
крышкой (задвижкой) сверху у устья и прогревается как высокий колпак
(рис. 142к).
Описываемые явления при прогреве открытой трубы на рис. 142и
объясняют, видимо, причины борьбы Грум Гржимайло и Подгороднико-
ва с «балластными» (подсасываемыми) газами именно с помощью кол-
паков. Действительно, в наших экспериментах закрытая сверху (и про-
греваемая только наиболее горячими струями восходящих газов) труба
прогревается значительно быстрее (и до более высоких температур), чем
просто открытая сверху. Подсос холодного воздуха в основание трубы
(при появлении протока через колпак) действительно снижает темпера-
туру в трубе. Вместе с тем, и на этот полуприкрытый торец трубы тепло-
вой поток 1,8 кВт/м2 будет больше, чем на полностью прикрытый
1,2 кВт/м2 , не смотря на пониженную температуру газов (рис. 142и).
Подчеркнём, что опробованные режимы соответствуют реальным
печным условиям: рис. 142з отвечает удельной мощности в топке 50 кВт
на 1 м2 пода и режиму развитого пламенного горения, а рис. 142и отвеча-
ет удельной мощности в топке 10 кВт на 1 м2 пода и режиму разгорания
дров или догорания углей. Так что, если надо повысить тепловую нагруз-
ку на потолок топливника (например, в случае варочных плит), то дымо-
вые газы следует выводить через отверстие (хайло), расположенное око-
ло потолка. А если, наоборот, надо понизить тепловую нагрузку на
потолок топливника (например, чтобы предотвратить перегрев перекры-
тия и уменьшить растрескивание печи), то дымовые газы следует выво-
дить через отверстие, расположенное значительно ниже (хотя бы на
300--400 мм) от уровня потолка (так, чтобы верхняя часть топливника
выглядела бы как колпак). Поэтому, в отличие от прямоточных систем
(в которых возможны сильные локальные перегревы мест набегания
струй или обтекания потоками горячего газа), колпаковые системы вы-
равнивают тепловые нагрузки на потолке. Вследствие этого схемы типа
рис. 139г для отопительных печей более предпочтительны, чем схемы ти-
па рис. 118е, хотя можно предусматривать и некие комбинированные
схемы типа рис. 142м (при обеспечении высоты, достаточной для сгора-
ния). Также, например, в топках (горнилах) русских печей
дымовыводящее отверстие (устье) печи делают высотой пониже (чем
свод), чтобы верх топки превратить в колпак (повышающий равномер-
ность нагрева свода). Если бы устье было бы высотой с горнило, то свод
бы нагревался сильней у устья и слабей в глубине (то есть неравномерно,
но в целом сильно). Это также легко проверить и промоделировать с по-
мощью жестяных моделей над пламенем газовой плиты.
5. Климатический (отопительный) модуль
401

Иногда утверждают, что пламя в колпаке хорошо сжигает сажу и ле-
тучие за счёт большей продолжительности пребывания дымовых газов
в колпаке. Это проверить тоже очень легко. Зажжём обычную парафино-
вую свечу и накроем пламя малотеплоемким быстропрогреваемым кол-
пачком -- перевёрнутым «стаканчиком» из алюминиевй фольги (рис.
143б). Свеча постепенно гаснет. Этот факт известен давно -- именно так
(латунными колпачками на палке) гасили свечи в высоких люстрах во
дворцах. Самое удивительное, что колпачок при этом снизу открыт, но
кислорода в перевёрнутом стаканчике становится всё меньше и меньше,
причём именно за счёт горения самой свечи. При этом можно наблюдать,
как постепенно изменяется (краснея) пламя свечи из-за уменьшения
концентрации кислорода под колпачком.
Природа явления очевидна: горячая оболочка пламени, устремляясь
вверх, увлекает за собой продукты горения и сами горючие газы, распо-
лагаемые внутри пламени (факела). В результате, перевёрнутый стакан-
чик заполняется газами, не содержащими кислород. Засасывание свеже-
го воздуха свободноконвективными струями (а также диффузия
кислорода в среде инертных газов внутрь стаканчика) оказывается недо-
статочным. Уже издавна замечали, что искры от огня гаснут у потолка
чёрной бани. Ясно, что указанное явление накопления бескислородной
среды у потолка сосудов в беспламенных процессах невозможно.
Ещё более интересны наблюдения пламени свечи при разных высотах
расположения стаканчика над свечой. Постепенно погружая пламя в пе-
ревёрнутый стаканчик можно заметить, что невозмущённое пламя снача-
ла начинает удлинняться у верхнего кончика, из жёлтого превращается
в красноватое, начинает дымить тонкой струйкой, покрывая копотью
«потолок» стаканчика. Наблюдать укрупнение сажистых частиц в ходе
пиролиза можно с помощью луча лазера (лазерной указки): жёлтое пла-
мя луч не рассеивает, а краснеющее -- начинает рассеивать.
Ещё более неблагополучная ситуация возникает, если стаканчик
сильно раскалён: в этом случае свеча в стаканчике тут же гаснет, а дым
в стаканчик может вообще не проникать, поскольку подъёмная сила Ар-
химеда для верхушки пламени, проникающей внутрь раскалённого ста-
канчика, исчезает, а напор струи в пламени свечи (в виде поступательной
энергии, импульса) очень мал. Это значит, что горячий газ не поднимает-
ся в горячий колпак (как на рис. 119б), а обтекая, проходит мимо него
(как на рис. 119в). Одновременно это указывает, что диффузные процес-
сы проникновения молекул кислорода даже в столь малые открытые по-
лости пренебрежимо малы. Значит, в реальных колпаках и полостях пе-
чей (в том числе и в топках русских печей) диффузией тем более можно
пренебречь и полагать, что кислород в полости и каналы может в доста-
402
Дачные бани и печи

точных количествах поступать только за счёт транзитных движений масс
воздуха. Характерные размеры объектов горения, в которых диффузия
имеет значение (а тем более определяющее как в зоне пламени) не пре-
вышает нескольких миллиметров, что легко проверить и численными
оценками. Установить количественную роль диффузии в воздухоподаю-
щих каналах очень легко: достаточно вставить в канал пушистый тампон
из ваты: конвективная составляющая тотчас исчезнет, а диффузная со-
храняется неизменной.
Когда то, лет сорок--пятьдесят тому назад в научно популярных жур-
налах рекомендовалоь изучать процессы в бытовых печах с помощью ми-
ниатюрных моделей из алюминиевой фольги с применением в качестве
«дров» свечей. Такие рекомендации можно повторить и ныне (хотя инте-
рес к конструированию печей в простом народе упал многократно, пере-
стал быть массовым, как в эпоху развитой садоводческой лихорадки
1960-1970 х годов.). Прежде чем складывать или сваривать лично приду-
манную печь, можно сделать её уменьшенную модель (например, типа
рис. 136) из жести или из толстой строительной фольги (а частично даже
из оргалита с огнестойкой пропиткой) и опробовать её на улице «на лу-
чине и бумаге» (особенно удобны были великолепно горящие закладки
из молочных пропарафиненых бумаг и бумажных пакетов пачек), под-
тверждая однородность прогрева и лёгкость растапливания. Очень удоб-
ны модели на двухкомфорочных газовых (имитирующих конвективную
составляющую процесса) или электрических (имитирующих лучистую
составляющую) плитках (рис. 142д,е). Можно делать и малюсенькие на-
стольные модели печей (рис. 143г), в том числе и со множеством свечей.
По отклонению приклееных в исследуемых зонах шерстяных или хлоп-
чатобумажных ворсинок можно судить о направленности газовых пото-
ков. Напомним, что для корректного численного моделирования газоди-
намических сопротивлений (турбулизации) необходимо сохранять
величину числа Рейнольдса Re=f(G/a), то есть снижая расход газов G
(и мощность, например, в 100 раз с 5 кВт в печи до 50 Вт в свече), необхо-
димо одновременно уменьшить и характерный размер а (тоже в 100 раз!).
Для численного моделирования свободноконвективных явлений («воль-
ных» всплытий за счёт Архимедовых сил) необходимо сохранять вели-
чину числа Грасгофа Gr=f(a4/G), то есть снижая расход газов в сто раз,
необходимо уменьшить характерный размер изделия в три раза.
Напомним, что задача бездымного сжигания именно светящихся пла-
мён были очень актуальны когда то во всех странах в связи с разработка-
ми приборов освещения, основанных на сжигании газообразных, твёр-
дых и жидких углеводородов. В частности, керосиновые лампы
в обязательном порядке использовали стеклянные проточные трубы,
5. Климатический (отопительный) модуль
403

в том числе и в форме широко-
известных когда то профили-
рованных колб (рис. 144в).
В таких приборах очень удобно изучать процессы возникновения дымле-
ний (как за счёт недостатка кислорода, так и за счёт принудительного
охлаждения факела, например, за счёт касания к холодному элементу).
Свечи хорошо горят в проточных полостях любых форм (рис. 144е,
ж), но в колпаках не горят даже при разряжениях в системе: необходим
вторичный воздух через штуцер А при наличии дымовой трубы
(рис. 144з). Достаточно в опрокинутом стаканчике поставить перегород-
ку 2, тотчас свеча начинает устойчиво гореть в холодном стаканчике
(рис. 143в). Всё это объясняется тем, что установка в колпаке перегород-
ки (разделки) с верхним перевалом организует сквозной (транзитный)
проток свежего воздуха через колпак, сопровождающий горящее пламя
и обозначенный на рис. 142л, м пунктирной стрелкой. Любые отверстия
в этой перегородке ухудшают условия горения (рис. 142м), но могут сни-
зить тепловые нагрузки (зачастую нежелательные) на потолок колпака.
Таким образом, колпак может работать как топливник лишь в первые
моменты розжига холодной печи за счёт исходного запаса кислорода
в объёме топливника. Затем, в уже нагревшемся колпаке возникает избы-
точное давление, и подать в колпак свежий воздух по какой нибудь про-
извольной трубке не удастся. Но можно выпустить горячие газы из кол-
пака, выполнив любое отверстие (в любом месте, но желательно повыше
для более полной смены газов в колпаке) в корпусе (в стенке, в потолке)
или запусив в колпак любую трубку. Тогда на смену выходящих газов,
в колпак снизу (и именно только снизу) поступит свежий воздух. В этом
404
Дачные бани и печи
а)б)в)
1
2
3
4
5
г)
Рис. 143. Простейшие схемы с парафино-
вой (стеариновой) свечой и металлическим
(стеклянным) стаканчиком: а -- при погруже-
нии пламени в перевёрнутый стаканчик пламя
удлинняется и начинает коптить, б -- при подъ-
ёме свечи выше среза стаканчика свеча посте-
пенно тухнет, в -- при установке перегородки
(например, из картона) свеча горит внутри хо-
лодного стаканчика (модель противотока), г --
моделирование пламени полена множеством
свеч. 1 -- перевёрнутый стаканчик, 2 -- перего-
родка, 3 -- воздухоподающий узел (реализуется
в печах в виде ограждения для дров над решёт-
кой), 4 -- пробное отверстие, подтверждающее
наличие повышенного (избыточного) давле-
ния в колпаке, 5 -- пробное отверстие, модели-
рующее разрывы (разрезы, сухие швы) для
«вывода холодных газов в гидравлической мо-
дели» (для выяснения - с какой целью и выво-
дятся ли на самом деле).

Рис. 144. Пламя свечи устойчиво горит во
всех зонах проточных (транзитных) полостей:
а -- прикрывая верхнее отверстие полости (пе-
реводя транзитную полость в тупиковую), мож-
но убедиться, что пламя гаснет в застойной зо-
не, б -- сужающаяся жаровая камера (огневой
канал), в -- стеклянная колба керосиновой лам-
пы лучше всего обеспечивает горение свечи, г --
цилиндрическая жаровая труба, д -- при расши-
рении жаровой трубы возможно влияние нис-
ходящих потоков холодного воздуха (особенно
при малых проходных зазорах для ввода возду-
ха внизу), е -- макет безоборотного топливника,
ж -- макет топливника с перевалом (для кухон-
ных плит и широких печей, где пламя перево-
дится в горизонтальную траекторию), з -- в беспроточном тупиковом колпаке пламя
тухнет, несмотря на разряжение в колпаке (при подаче пламени с напором горение
возможно).
смысле схема противотока (рис. 145б) эквивалентна чисто прямоточной
схеме (рис. 145а). Лишь закрыв нижний торец колпака (то есть транс-
формировав свободный колпак в замкнутый сосуд с патрубками ввода
и вывода), можно создать в получившемся «колпаке» разряжение путём
нагрева трубы и ввести в него свежий воздух через любое отверстие даже
в верхней части «колпака» (рис. 145в).
Форма открытых колпаков и замкнутых сосудов может быть самой
разнообразной, отвечающей потребностям конструктора. Для более пол-
ного дожигания сажи и летучих необходим длинный ничем не возмущён-
ный путь факелу в присутствии кислорода вне факела. При этом возмож-
ны два основных варианта. Во первых, это высокий 800--1000 мм
топливник, желательно профилированный, чтобы языки пламени «не
болтались как попало» и не касались бы стенок топливника (рис. 145 г).
Такой вариант подходит для высокого расположения фильтрующих ка-
менок, весьма эффективного для белых паровых бань (рис. 145д).
Во вторых, это перевод пламени в горизонтальное или даже в нисходя-
щее направление, чтобы сократить высоту печи или чтобы сделать печь
пошире, более «массивной» внешне (рис. 145е). При этом необходима
сильная тяга дымовой трубы, чтобы пламя не касалось перекрытий топ-
ливника. Но и не допустимы мощные крупномасштабные турбулентнос-
ти, порой даже «рвущие» пламя на отдельно горящие «клочья». Поэтому
и свод, и перевал желательно выполнять плавными. При этом распреде-
ление газовых потоков (траекторий) будет определяться не только осо-
бенностями ввода воздуха, но и конструктивным оформлением выход-
5. Климатический (отопительный) модуль
405
а)б)в)г)д)
е) ж)
з)
А

ных (сточных) отверстий из топливника
(рис. 48).
Подобная схема оказалась когда то
очень плодотворной в металлоплавиль-
ных печах (рис. 146). Горячий факел 1
омывает огнеупорный теплоизолиро-
ванный свод 2, который в свою очередь
за счёт собственного теплового излуче-
ния 3 греет ванну с горной породой 6
(например, с получением меди Cu2S+O2
→ 2Cu+SO2). Факел 1 должен быть при этом как можно более длинным,
не касаться свода и сильно излучающим (содержащим много крупной са-
жи) за счёт специально вводимой в факел сильно дымящей добавки (на-
пример, битума, мазута и т. п.) для передачи большого количества лучис-
того тепла на свод и в ванну. Такие печи называются по разному:
пламенными, факельными, отражательными и т. п. Идея таких печей
в чём то созвучна русским бытовым печам (рис. 123б). Мыслимы такие
печи и для нагрева банных каменок сверхкрупных размеров (рис. 146).
Повышенные тепловые нагрузки на потолки транзитных полостей
обуславливают широкое распространение теплосъёмных рассекателей
в прямоточных полостях (а также горизонтальных дымооборотов), явля-
ющихся фактически теми же (но многоуровневыми) потолками транзит-
ных полостей (рис. 145ж).
Наиболее распространёнными в бытовых печах (и в деревнях, и на да-
чах) остаются прямоточные (чисто транзитные) топливники с хайлом
в перекрытии (и в кирпичных, и в металлических печах), обеспечиваю-
щие лёгкую оперативную чистку (рис. 101а). Ввод вторичного воздуха
в таких топливниках предусматривается далеко не всегда, но не пред-
ставляет технических проблем. В современных металлических печах
заводского изготовления вторичный воздух подаётся, как правило,
из поддувала по специальной трубке в верх пламени. При этом вторич-
406
Дачные бани и печи
а)
б)
в)
г)
д)
е)
ж)
з)
и)
Рис. 145. Модельные схемы топливников:
а -- транзитный (прямоточный), б -- транзит-
ный противоточный (contraflow), в -- замкну-
тый под разряжением трубы, г, д -- сужающей-
ся транзитный, е -- транзитный с разворотом
пламени вниз, ж -- транзитный прямоточный
с рассекателями и горизонтальными оборота-
ми, з -- транзитный прямоточный со смеси-
тельной схемой ввода вторичного воздуха, и -
транзитный прямоточный с вытеснительной
схемой ввода вторичного воздуха.

ный воздух начинает подаваться автома-
тически только тогда, когда появляется
сопротивление колосниковой решётки,
обусловленное накоплением углей. Такой ввод часто дублируется неза-
висимым прямым вводом непосредственно из атмосферы, управляемым
вручную.
Все печи исторически и технически родились именно из топливников
(топок) и всегда имеют так или иначе оформленный топливник как са-
мую главную часть печи (топкой по-древнерусски, каминусом по-
латински, очагом по-турецки называли площадку для разведения огня).
Поэтому и классификацию схем печей правильней было бы вести исходя
не только из типа конструкций дымооборотов (как это было сделано
в ГОСТ 2127 47), но и исходя, причём преимущественно, из конструкции
именно топливников, не забывая при этом и об условиях горения дров
(топки подовые и колосниковые, высокие и низкие, теплоёмкие и мало-
теплоёмкие и т. п.). Так, например, различают смесевой ввод вторичного
воздуха (когда свежий воздух подмешивается к циркулирующим газам
в топливнике больших размеров), вытеснительно смесевой ввод
(рис. 145з), вытеснительный распределённый ввод (рис. 145и).
Особо остановимся на развитии представлений о роли и типах дымо-
оборотов как продолжениях топочного пространства. В самых первых ка-
нальных печах топливник (то есть топка) был чётко обособлен и занимал
(и представлял собой) весь низ печи, а всё то, что было над топливником,
являлось насадной дымовой трубой, в том числе и с дымооборотами для
дополнительного, более сильного отбора тепла из дымовых газов
(рис. 101а). Такая схема печей (с «оголённой» топкой) до сих пор остаёт-
ся основной для сельских и дачных условий. В этой схеме удаётся выде-
лить и отдельно проанализировать количества тепла, поступающие на
отопление помещений отдельно со стенок топки и отдельно со стенок ды-
мооборотов.
Прежде всего отметим, что сама по себе топка (при сухих дровах) мо-
жет иметь высокий КПД (в смысле большого отбора тепла от пламени
и углей), достигающий 60--70% в обычных русских печах и даже обыч-
5. Климатический (отопительный) модуль
407
12
3
456
Рис. 146. Схема пламенной (отражатель-
ной) печи для нагрева (плавки) камней (поро-
ды) на поде (на дне ванны). 1 -- факел пламени
(лучше светящийся), 2 -- отражающий свод ог-
неупорный, 3 -- излучение со свода, 4 -- ложе
ванны из мелких камней или песка (для тепло-
изоляции), 5 -- слой камней среднего размера,
6 -- верхний слой (засыпка) крупных камней.

ных металлических буржуйках (вопреки ошибочным зключениям
в ГОСТ 2127 47). Залогом высокого КПД являются «холодные» (способ-
ные к теплоотбору) стенки топливника (с температурой не выше
200--500°С) и ограниченный расход воздуха (малый коэффициент из-
бытка воздуха). Как только внутренние стенки топливника раскаляются,
тотчас горячие газы, не успевая остыть в топливнике, устремляются
в дымообороты. Температура внутренних стенок определяется мощнос-
тью теплового потока и зависит от мощности пламени. Так, мощность
в топке 30 кВт/м2 никак не может сниматься кирпичными стенками, по-
скольку внутренняя поверхность кирпичной кладки быстро нагревается
вплоть до 900--1000°С и теряет способность отбирать тепло (хотя снару-
жи печи кирпичная кладка ещё холодная. А при мощности в топке
3 кВт/м2 тепло успевает уходить в кирпичную кладку, что легко прове-
рить по формуле для теплопроводности кирпича. Поэтому в быту, чтобы
прогреть отопительный щиток (дымообороты), надо обеспечить интен-
сивное и быстрое прогорание крупной разовой закладки дров в топке,
чтобы внутренние стенки топливника (а затем и стенки дымооборотов)
стали раскалёнными. При этом температура наружных стенок и топлив-
ника, и щитка станет повышаться только после окончания топки (после
«выстаивания» печи). А если дрова подбрасывать по чуть чуть и долго,
то КПД топливника резко увеличится, но дымообороты, может быть, ос-
танутся холодными (а сама процедура протопки станет хлопотной).
Таким образом, количество тепла, выделяемого в топке, определяется
особенностями конструкции топливника и особенностями горения дров.
Особенности конструкции топливника формируют в первую очередь
температуру стенок топливника (обращённых к огню). Холодные стенки
топливника (грубо говоря, ниже 300--500°С) отбирают примерно 20--40%
конвективного тепла от пламени и до 80--90% лучистого тепла от углей.
А горячие стенки топливника (грубо говоря, выше 700--900°С) практиче-
ски не отбирают конвективное тепло от пламени, поглощая лишь 20--50%
лучистого тепла от углей. Неотобранное топкой тепло поступает в дымо-
обороты. То есть,чем холодней топка, тем выше ее теплосъем.
Что касается особенностей горения дров, то онивпервую очередь оп-
ределяют, насколько много углей остаётся после пламенного горения.
Если используются сухие дрова и малые избытки воздуха, то получается
много углей, вследствие чего до 60--70% тепла сгорания дров выделяется
именно на этапе горения углей в виде лучистого тепла, хорошо поглоща-
емого стенками топливника. А если используются сырые дрова, то угли
газифицируются (не образуются), лучистого нагрева нет, и подавляю-
щее количество тепла от сжигания дров выносится в дымообороты, и
теплосъем топливника мал.
408
Дачные бани и печи

Исходя из этих соображений становится ясным, что для эпизодиче-
ских топок сухими дровами, особенно зимой, дымообороты лучше не
предусматривать вообще (или делать их очень малотеплоёмкими, напри-
мер, металлическими). Это обусловлено тем, что основная масса тепла
выделяется в топке, и это тепло очень хорошо поглощается холодными
(за счёт теплоёмкости или высокой теплопроводности) стенками. Теп-
лоёмкие же обороты (в том числе в виде отопительных щитков) при эпи-
зодической разовой топке не успевают прогреться и лишь отбирают
наружной поверхностью тепло из помещения (как куча холодного кир-
пича), вследствие чего порой требуют теплоизоляции снаружи, чтобы не
выстуживали помещение. Поэтому наилучшей конструкцией садовой
отопительной печи является обычная кухонная плита (с кирпичными
при необходимости аккумуляции тепла стенками) и с перекрытием в ви-
де чугунной варочной плиты, причём варочную плиту желательно распо-
лагать повыше над пламенем для обеспечения высокой степени догора-
ния летучих. Наиболее нагревающиеся части топки можно футеровать
(утолщать) изнутри (для повышения теплоёмкости и снижения темпа
нагрева) или же ограничивать около них скорости движения горячих ды-
мовых газов. Ещё более удачной для зимних условий будет металличес-
кая печь, окруженная (с зазором) экраном из кирпичной кладки (при не-
обходимости теплоаккумуляции) или из металлического листа (при
необходимости очень быстрой протопки). При этом все холодные участ-
ки кирпичной кладки необходимо теплоизолировать от помещения,
в том числе и дымовую трубу.
В связи с проблемой отопления многоэтажных зданий городского ти-
па в Европе в XVII веке возникла необходимость опускать дымовые газы
до уровня дна топливника, что привело к частичному загораживанию
(охвату снаружи) части стенок топки опускными (нисходящими) дымо-
выми каналами (рис. 101в). Дело в том, что в высоких зданиях дымовые
трубы стали делать не насадными (опирающимися непосредственно на
саму печь), а коренными, опирающимися на собственное основание
(фундамент). Коренные трубы монтируются независимо от печей и про-
кладываются зачастую в толще конструкции самого городского здания
(стеновые трубы). Поскольку при протопке высота печи (из за линейно-
го термического расширения нагревающегося кирпича) возрастает, верх-
нее подключение печи к дымовой трубе чревато механическими (хрупки-
ми) разрушениями горизонтального дымового патрубка (при
недостаточной его гибкости). Если же соединяющий патрубок распола-
гается внизу у основания печи (остающегося при топке холодным),
то проблем растрескивания патрубка не существует. Опускные каналы
могут охватывать и всю топку вокруг, например, как в печах противотока
5. Климатический (отопительный) модуль
409

Вимана (рис. 118е). Опускные канала могут выполнять и роль полостей,
в которых располагаются духовки, камеры для выпечки хлеба, сушки
и т. п. (рис. 118г). Опускные каналы стали выполняться и в печах с насад-
ными дымовыми трубами (в печах с повышенной теплоотдачей с боль-
шой внешней поверхностью или в декоративных печах с повышенной
массивностью). Имеется в виду, что не в силах увеличить значительно
размер топливника, печники, в целях повышения внешних габаритов пе-
чи, направляют дымовые газы из топливника в каналы и полости, окру-
жающие (полностью или частично) топливник.
Топки без опускных каналов (а также печи без опускных каналов
вокруг топки) называются голландскими, а топки с опускными каналами
вокруг топки - шведскими. Печи с опускными каналами вокруг топки
называются в США «Contraflow», в Германии «Grundofen», в России
«Степанова-Браббе», в Австрии «Sturzzung», в Швеции «Royal Crown»,
в Финляндии «BioFire» и т. д.
Такие печи с «загороженными» (ограждёнными, закрытыми, засло-
нёнными) топливниками имеют то отрицательное свойство, что не ис-
пользуют впрямую наиболее ценную часть тепла -- лучистую от углей
и пламени, которую в промышленных теплогенераторах стараются ни-
когда не переводить в конвективное (очень трудно улавливаемое) тепло.
При этом стенки «загороженного» топливника могут выполняться как
высокотеплоёмкими (запасающими тепло, но плохо выводящими потом
его в помещение), так и низкотеплоёмкими, которые быстро прогревают-
ся и выполняют роль жаровых камер, нагревающих лучистым теплом
и дрова, и стенки печи. Ясно, что такие низкотеплоёмкие топливники
ценны в эпизодически протапливаемых печах с разовой закладкой, а вы-
сокотеплоёмкие -- в постоянно (один или два разавдень) протапливае-
мых, особенно с многократной подкладкой топлива разного качества.
Подчеркнём, что «загороженные» со всех сторон топливники получили
широкое распространение в России лишь в последние десятилетия в кот-
теджах, поскольку в сельской местности для отопления жилых помеще-
ний площадью более 40 м2, как правило, стремятся установить в кирпич-
ную или чугунную печь контур водяного отопления, и не увеличивать
поверхности печи для повышения теплоотдачи.
Ведущую роль в экспериментальном изучении и проектировании
кирпичных печей с опускными каналами топливника играет Гильдия
печников Карелии (С.И.Серегин, С.В.Кириллов). Причем изучались и
теплотехнические параметры печей, и характеристики горения с
контролем состава дымовых газов.
Металлические печи с опускными каналами топливника изучались в
ООО «Суховей» (А.П.Ферингер).
410
Дачные бани и печи

5.7.12. Нагрев каменок в печах
Закрытые фильтрующие каменки периодического действия в начале
топки загрязняются пеплом, сажей и смолами. Поэтому во избежание от-
равления людей во время парения угарным газом, каменку приходится
обжигать прокаливанием до высоких температур 700--1000°С. Столь
сильный нагрев, хоть и является гордостью бытовых печников, совершен-
но не нужен для парения и даже затрудняет получение мягкого пара.
С аэродинамической точки зрения фильтрующая каменка представля-
ет собой газоход со множеством параллельных сливающихся и разделяю-
щихся извилистых каналов между камней (то есть стационарный зерни-
стый слой), причём с ламинарными, как правило, потоками дымовых газов
(Re<2300). Сопротивление трения (силы вязкости) обычно превышают
сумму местных газодинамических сопротивлений. Поэтому, если камни
заполняли бы всю дымовую трубу до верха и имели бы одну и ту же повы-
шенную температуру на всех высотных уровнях, то расход дымовых газов
совсем не зависел бы от высоты дымовой трубы: и совсем невысокая тру-
ба, и очень высокая пропускали бы через себя одно и то же количество ды-
мовых газов (рис. 148а и б). Этот неожиданный результат объясняется тем,
что чем выше труба, тем больше тяга, но во столько же раз больше сопро-
тивление трения газового потока о камни. В то же время, если верхняя
часть трубы освобождена от камней, но имеет ту же температуру, что и ни-
жележащие камни, то расход был бы существенно большим (рис. 148в).
Аналогичные зависимости имеют место во влагонасыщенных фильтрую-
щих грунтах при течении воды под собственным напором.
Раскалённая каменка хоть и оказывает существенное сопротивление
раскалённым дымовым газам (обладающим к тому же при высоких темпе-
ратурах высокой вязкостью), но не предотвращает их фильтрацию. Основ-
ная сложность возникает при первичном прогреве каменки: горячие дымо-
вые газы тотчас остывают в холодной массе камней (имеющих температуру
зачастую ниже температуры воздуха вне бани) и вверх не идут. Поэтому
обязательным элементом закрытых каменок является обходной растопоч-
ный канал 2 (в том числе внутри камней), обеспечивающий первичный (а
порой и постоянный) прогрев трубы для создания тяги. Использовался
и промежуточный вариант с полупогружённой трубой (рис. 143в).
Процесс последовательного нагрева каменки фильтрующимися ды-
мовыми газами протекает не столь уж просто, как можно было бы пред-
положить с первого беглого взгляда. Горячие дымовые газы сначала отда-
ют своё тепло нижним камням и, несколько охладившись, перемещаются
вверх, где вновь отдают своё тепло и вновь охлаждаются и перемещают-
ся вверх. Может сложиться впечатление, что камни на каждом высотном
5. Климатический (отопительный) модуль
411

уровне нагреваются исключительно от дымовых газов, имеющих на каж-
дом высотном уровне свою температуру, понижающуюся вверх и повы-
шающуюся по времени (из за постепенного прогрева нижних камней).
Однако, более детальный анализ показывает, что достаточно плотные
каменные засыпки имеют собственную теплопроводность (через точки
контакта камней, а также за счёт передачи лучистого тепла) настолько вы-
сокую, что выделившееся в нижних слоях камней тепло тотчас распрост-
412
Дачные бани и печи
Рис. 147. Принципиальные схе-
мы металлических печей каменок:
а -- каменка на решётке, продуваемая
дымовыми газами (для первичного
прогрева дымохода и создания тяги
используется летний дымоход), б --
каменка на металлической плите (ка-
менка непрерывного действия посто-
янного нагрева), в -- каменка на ре-
шётке с затопленной в камни
дымовой трубой, г -- широко распро-
странённая схема печи самоварного
типа (в том числе круглая), д -- ка-
менка, охватывающая металличе-
ский топливник, в теплоизолирован-
ном кожухе, е -- фильтрующая
каменка в расширении дымовой тру-
бы, ж -- каменка на решётке над ды-
мооборотами, з -- печь с дымооборо-
тами, и -- печь с рассекателями
пламени.
1 -- пронизывающий поток дымо-
вых газов, 2 -- система летнего дымо-
хода, 3 -- прочистное отверстие с за-
глушками, 4 -- задвижка, 5 -- дверка
для подачи воды в каменку и для вы-
вода пара, 6 -- распахивающая крыш-
ка каменки, 7 -- теплоизоляция тер-
мостойкая (перлит, вспученный
вермикулит и т. п.), 8 -- насадная во-
доохлаждаемая дымовая труба,
выполненная в виде водонагревате-
ля, 9 -- отдельностоящий корпус
каменки, желательно теплоизолиро-
ванный, 10 -- завихривающие дымо-
обороты, энергетически малоэффек-
тивные, поскольку не отбирают
лучистое тепло от углей, 11 -- решёт-
ка распределительная.
1
2
3
3
3
3
4
4
250
6
7
7
5
5
10
11
9
8
4
4
4
4
4
а)
б)
в)
г)
д)
е)
з)
и)
ж)
4
4
5

раняется по всей засыпке камней отнюдь не благодаря дымовым газам,
а исключительно за счёт теплопередающих свойств самой каменки (см.
раздел 5.5). Оба предельных случая имеют свои недостатки и свои досто-
инства. Рыхлая каменка имеет низкое газодинамическое сопротивление
в разогретом состоянии, но медленно разогревается (долго не создавая тя-
гу), а нижние камни перегреваются. Плотная каменка имеет повышенное
газодинамическое сопротивление в разогретом состоянии, но зато быстро
разогревается по всей высоте (тотчас создавая тягу), и все камни в ней до-
статочно равномерно прогреты. Ещё меньше влияние на внутренние зоны
каменки оказывают дымовые газа в случае расположения каменки непо-
средственно над топливником (рис. 147а), когда нижние слои каменки ра-
зогреваются не столько дымовыми газами, сколько лучистым теплом от
раскалённых углей. В этом отношении закрытые каменки сильно разли-
чаются между собой в зависимости от того, доступно ли им лучистое теп-
ло из топливника или нет. Так, каменки, расположенные в расширениях
дымовых труб и греющиеся исключительно дымовыми газами, как прави-
ло, греются намного хуже (рис. 147е), чем каменки, которым доступно лу-
чистое тепло из топки (рис. 147а), хотя, конечно, монтаж закрытой камен-
ки в дымовой трубе позволяет существенно повысить коэффициент
полезного действия печи. Так или иначе, каменку лучше греть лучистым
теплом от углей (которое составляет 60% от всего тепла).
Закрытые фильтрующие каменки на дровах встречаются в настоящее
время уже редко - только лишь в дорогих кирпичных печах для любитель-
ских бань при очень квалифицированной эксплуатации (М.А.Соколов).
Открытые каменки в закрытом контейнере (рис. 143 б и г) и открытом
(рис. 147д) являются более гигиеничны-
ми, простыми в эксплуатации и не ока-
зывающими сопротивления дымовым
5. Климатический (отопительный) модуль
413
Рис. 148. Модельные варианты каменок, за-
полняющих дымовую трубу: а -- высокая труба,
полностью до оголовка наполненная камнями,
б -- низкая труба, полностью до оголовка на-
полненная камнями, в -- высокая труба, частич-
но наполненная камнями, Если температура
в трубе всюду (и в камнях, и в пустотах) одина-
кова и выше температуры атмосферного возду-
ха, то скорости подъёма дымовых газов за счёт
гравитационных перепадов давления (тяги)
в примерах а и б равны между собой, а в приме-
ре в скорость возрастает пропорционально вы-
соте трубы и обратно пропорционально высоте
заполненного участка.
а)
б) в)
V0
H
h
V=V0H/h
V0

газам (И.Ф Курин, Патент РФ30420). Открытые каменки хорошо сочета-
ются с металлическими печами, являющимися сейчас основой подавляю-
щего числа дачных бань. Каменки размещаются вокруг топливников или
в контейнерах внутри топливников и дымоходов (примерно так, как ку-
хонные духовки).
Основную долю энергии печь выдаёт в виде лучистого тепла от углей
и пламени, причём это тепло очень легко поглощается стенками теплооб-
менных элементов, в том числе и стенками контейнера каменки (в отли-
чие от кондуктивно конвективного тепла). Поэтому целесообразно
конструировать печи таким образом, чтобы всё тепло от углей беспрепят-
ственно попадало на внешние стенки топливника, в том числе контейне-
ра, эффективно охлаждаемые в свою очередь лучистыми потоками на сте-
ны бани (или на экраны печи) и/или мощными конвективными потоками
и/или засыпками камней и/или лучше всего водой. Любые экраны внут-
ри топливника могут существенно поглотить лучистые потоки тепла вну-
три топливника и трансформировать их в конвективные (дымовые) пото-
ки тепла, поглотить которые стенками теплообменных элементов
затруднительно, особенно при высокой температуре стенок (то есть охла-
дить горячие газы труднее, чем поглотить лучистое тепло от углей). От-
сюда следует, что варианты печей с внутренними дымооборотами
(рис. 147 ж, э, и), отгораживающими контейнер каменки от углей и пламе-
ни, не могут рассматриваться как удачные решения для нагрева стенок ка-
менки. Тем не менее, в ряде случаев экраны внутри топливника оказыва-
ются полезными, но не каменке, а самой печи, поскольку несмотря на
общее снижение лучистых потоков на стенку топливника, они могут обес-
печить (как жаровни) повышенный нагрев дров в период пламенного го-
рения или, например, перераспределить лучистые потоки, в частности,
предотвращая перегрев отдельных узлов печи. Но, как правило, в топлив-
нике необходимо устранять все экраны (в том числе и сами дрова), между
углями и важными стенками топливника, а уж потом при выводе дымо-
вых газов в дымовую трубу можно использовать экраны как жаровни
и дымообороты как газозавихрители с целью отбора тепла дымовых газов.
В последнее время в Финляндии, а затем и в России разработано
большое число металлических печей для саун с открытыми каменками
(в том числе и в закрытом контейнере термосе). Для русских бань реко-
мендуются металлические печи каменки типа «Вулкан» и «Булерьян»
с нагревом камней от топки (рис. 149). Характерной особенностью каме-
нок этого типа является наличие в нижней части воздухоподающих ще-
лей 5 (отверстий), прикрываемых специальными заслонками (клапана-
ми), в том числе распахивающимися. Открывая заслонку, можно
обеспечить доступ потока воздуха снизу в насыпку камней. Производи-
414
Дачные бани и печи

тели считают, что режим с открытыми
заслонками имитирует «сухой жар сау-
ны», а режим с закрытыми заслонками
имитирует «влажный пар русской пар-
ной». Поясняется при этом, что с откры-
тыми заслонками осуществляется ин-
тенсивное потоотделение в сухом
воздухе (без поддач) при температуре
воздуха 100--130°С и относительной влажности воздуха 0--10%. Затем
парную проветривают, снижая температуру до 50--55°С, после чего темпе-
ратуру и влажность воздуха в парной поднимают, поддавая воду на раска-
лённые камни при закрытых заслонках. Технически указанное решение
интересно (хотя и малоэффективно), позволяет в какой то степени варь-
ировать банные условия по желанию пользователя, осознанно учитывая
аэродинамические особенности бань различного типа. Однако, особый
интерес представляет иной режим, когда сначала камни прогревают при
закрытых заслонках, а затем льют воду на камни при открытых заслонках.
Получается уже не поток пара, а поток смеси воздуха с паром, имитирую-
щий поток горячего влажного воздуха от веника в паровой бане. Такой по-
ток влажного пара менее подвержен туманообразованию при смешении
с более холодным воздухом бани, но тем не менее способен выделять кон-
денсат на потолке бани. К сожалению, естественный поток воздуха через
каменку слишком мал, чтобы образовать требуемую паровоздушную
смесь с температурой 60--65°С и относительной влажностью 60--65%:
нужны электровентилятор и строго дозированный ввод воды.
Многие конструкторы металлических печей каменок любят специ-
альные мелкие дымообороты в начале дымовой трубы, преимущественно
горизонтальные, в районе каменки (в частности, называемые лабиринт-
ными теплообменниками (рис. 147и, рис. 149). Эти дымообороты могут
оснащаться различного рода «рассекателями пламени», турбулизатора-
ми дымовых потоков, завихрителями, повышающими, якобы, теплоотда-
чу, в первую очередь, в каменку. Как уже отмечалось выше, такие завих-
5. Климатический (отопительный) модуль
415
Рис. 149. Принцип действия открытых каме-
нок для саун по версии «Вулкан» и «Булерьян»:
1 -- металлический топливник, 2 -- дверка, 3 --
зольник, 4 -- ножки печи, 5 -- открытый канал
для подачи воздуха в каменку при распахнутой
воздушной заслонке, 6 -- воздушная заслонка
в закрытом положении, 7 -- камни внавал, 8 --
дымовая труба, 9 -- контейнер для каменки, 10 --
рассекатель (завихритель) пламени.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

рители допустимы лишь в том случае, если они не отгораживают камен-
ку от топки, то есть расположены в дымовой трубе. Эти дымообороты,
как и любые местные газодинамические сопротивления (повороты, раз-
вороты, расширения и т. п.) увеличивают скорость движения дымовых
газов в вихрях и могут повысить коэффициенты местной теплопередачи
в стенку трубы с 10 до 30 Вт/м2.град. Но заметную эффективность зави-
хрителей в части теплоотдачи можно ожидать лишь на этапе пламенного
горения дров, когда лучистые потоки от углей малы. Именно на этом
этапе дымообороты подвержены сажеосаждению, ухудшающему тепло-
обмен. Все лабиринты необходимо оснащать технологическим заглушка-
ми для чистки сажи. Если подобные мелкие лабиринтные дымообороты
забиваются сажей или «слишком» турбулизируют поток с уменьшением
тяги в трубе, их необходимо удалять.
Наиболее широко используются горизонтальные дымообороты, охва-
тывающие контейнер с камнями, который в свою очередь погружён
в топливник (рис. 150). Контейнер с «талией» 10 удобен тем, что образу-
ет вокруг себя огневой канал 18, отделяющий контейнер от стенки печи
1. Канал 18 выполняет роль теплоизолятора и одновременно нагревате-
ля. В финских печах длинные стороны дна контейнера обычно приваре-
ны к стенке печи 1 таким образом, чтобы образовались жёсткие профиль-
ные трубы -- продольные вдоль печи каналы, по которым дым проходит
из топливника в трубу. В таких трубчатых каналах обязательно устанав-
ливают технологические лючки с заглушками. В приведённой на рисун-
ке 150 модели контейнера по версии «Термофор» между дном контейне-
ра и стенкой печи 1 оставлен зазор (щель) шириной 1--2 см так, чтобы
дым 8 мог проникать в канал 18 по всему периметру дна контейнера, а пе-
пел и сажа могли беспрепятственно ссыпаться в топливник. Через эту
щель можно также чистить каналы щёткой.
Печь работает следующим образом. Поток воздуха 14 поступает через
зольник 7 и колосниковую решётку под закладку горящих дров. Дымовые
газы 8 обтекают контейнер с камнями 10 и удаляются в дымовую трубу 5.
Дымовые каналы (лабиринты теплообменники) 18, а точнее дымовые кар-
маны, по своей конструкции здесь удачны тем, что препятствуют образова-
нию циркуляционных потоков 9, поскольку «как пылесосы» отсасывают
дым вверх по всему периметру печи. Поскольку в печи используется ко-
лосниковая решётка, то дымовые газы содержат большое количество горю-
чих газов пиролиза (летучих), для дожигания которых подаётся вторич-
ный воздух 12 по специальному трубчатому каналу 11 из зольника 7. Тяга
в канале 11 возникает лишь при его нагреве и при наличии сопротивления
решётки (при её завале горящими углями). Воздухозаборное отверстие 16
позволяет в любом режиме всегда подать воздух и на горение дров 17, и на
416
Дачные бани и печи

дожигание летучих 13 с переводом решётки на режим глухого пода.Основ-
ным условием эффективного нагрева контейнера 10 является наличие
длинного пламени, полностью охватывающего контейнер и нагревающе-
го его именно лучистым теплом, а не только конвективным. Это требует
подачи строго дозированного, причём минимально необходимого коли-
чества вторичного воздуха так, чтобы образовалось длинное пламя, мо-
жет быть даже дымящее. Это чревато выделением сажи в каналах 18
и дымовой трубе, но такова уж цена эффективности нагрева камней на
первом пламенном этапе горения дров. На втором этапе горения (сжига-
ния углей), дающем основной вклад в нагрев камней, основную роль иг-
рают лучистые потоки от углей на корпус контейнера каменки. В этом
случае конструкция печей по типу рисунка 150 уже не является опти-
мальной, поскольку большая часть лучистого тепла от углей идёт отнюдь
не на контейнер, а на стенки печи 1.
Фирма «Кастор», например, исправляет этот недостаток установкой
вдоль стенок, в первую очередь задней, экранов из жаростойкой стали,
выполняющих роль жаровен, нагревающихся до высоких температур
(докрасна) и излучающих тепло на дно контейнера (см. поз. 16 на
рис. 117). Положительная роль каналов 18 (рис. 150) при сжигании углей
снижается до минимума, поскольку несмотря на заполнение каналов го-
рячим воздухом, лучистые потоки от раскалённой стенки контейнера
5. Климатический (отопительный) модуль
417
Рис. 150. Принципиаль-
ная схема металлической пе-
чи каменки для сауны (вер-
сия «Термофор»): 1 -- корпус
печи, 2 -- экран (кожух) печи,
3 -- калориферный промежу-
ток (канал, пространство,
щель), 4 -- воздухозаборные
отверстия (щели) калорифе-
ра, 5 -- насадная труба сталь-
ного дымохода, 6 -- каменная
засыпка (каменка), 7 -- подду-
вало (зольник), перекрывае-
мое колосниковой решёткой,
8 -- главный (вытяжной) дымовой поток, 9 -- циркуляционный дымовой поток, 10 -- кор-
пус каменки из толстой стали, 11 -- стальная трубка для подачи подогретого вторично-
го воздуха из поддувала в зону дожигания перед дымовой трубой, 12 -- вторичный воз-
дух, 13 -- вариант подачи вторичного воздуха, 14 -- дверка поддувала, выполненная
в виде вытаскивающегося совка (коробки, лотка) с золой, 15 -- дверка топливника (мо-
жет выполняться стеклянной), 16 -- воздухозаборное отверстие (может выполнять
роль глазка для контроля режима горения), 17 -- «проваливающаяся струя при малых
скоростях ввода воздуха, обеспечивающая горение дров, 18 -- дымовой канал (карман).
1
1
2
3
4
5
5
6
6
7
8
8
8
9
9
10
11
12
13
14
15
17
16
10
18

к охлаждающимся стенкам печи становятся определяющим видом
теплопотерь контейнера.
5.7.13. Экранирование печей
Поскольку стенки топливников металлических печей нагреваются до
температур обычно превышающих 100°С, основным механизмом тепло-
отдачи является лучистый в инфракрасной области. Поэтому, при чрез-
мерной мощности излучения в комнату топливник огораживают непро-
зрачным для инфракрасных лучей экраном -- кожухом печи (см. поз. 2 на
рис. 150, поз. 9 на рис. 149, поз. 11 на рис. 117). Экраны обычно изготав-
ливают из металла, но могут быть сделаны из любого огнестойкого даже
оптически прозрачного материала (термостойкого стекла), лишь бы он
не пропускал инфракрасные лучи. Куда же в этом случае «пропадает» лу-
чистый поток? Изменяется ли при этом теплоотдача печи? До каких же
температур может нагреваться сам экран кожух печи?
Прежде всего вспомним, что падающий на слой вещества лучистый
поток I0 частично отражается Iотр, частично проходит внутрь слоя, где ча-
стично поглощается, а частично проходит через весь слой и выходит че-
рез него Iпроп (рис. 151). Внутри мутного слоя излучение может изменять
своё направление (рассеиваться), отражаясь от неоднородностей (ча-
стиц, сгустков), и выходить со всей тыльной стороны диффузно Iпроп
(пунктирная траектория). Процесс поглощения отличается от процесса
рассеивания тем, что при поглощении излучения вещество слоя нагрева-
ется, а при рассеивании нет. Интенсивность направленного луча ослабе-
вает как за счёт поглощения, так и за счёт рассеивания. Но поглощённое
излучение из слоя не выходит, а рассеянное рано или поздно выйдет в ви-
де ореола (как в случае света фар в тумане), в том числе и вперёд навстре-
чу падающему излучению. В этом случае рассеянный поток вольётся
в состав отражённого в виде диффузной составляющей. По сути отра-
жённый свет есть частный случай рассеянного. В то же время, явление
рассеяния увеличивает путь движения излучения в веществе, что повы-
шает степень его поглощения.
Согласно закону сохранения энергии I0=Iотр+Iпогл+Iпроп, где I0, Iотр,
Iпогл иIпроп -- интенсивности падающего излучения, отражённого, погло-
щённого и пропущенного. Отсюда котр+кпогл+кпроп=1, где котр=Iотр/I0 --
коэффициент отражения, кпогл=Iпогл/I0 -- коэффициент поглощения,
кпроп=Iпроп/I0 -- коэффициент пропускания. В дальнейшем для простоты
будем считать Iпроп=0, хотя в ряде случаев для дачных бань могут ока-
заться интересными и прозрачные (в том числе и в видимой части спек-
тра) экраны.
418
Дачные бани и печи

Далее, чтобы определиться с понятиями коэффициента поглощения,
рассмотрим закрытую полость с одной и той же температурой всех сте-
нок Т и степенью черноты всех стенок ε=1 (рис. 152). Теперь нанесём на
один из участков внутренней поверхности полости пятно из материала
(краски) со степенью черноты, отличной от единицы. Потоки лучистой
энергии в полости как то изменятся, перераспределятся, но потом в кон-
це концов установятся на каком то ином стационарном уровне. На пятно
будет падать поток лучистой энергии абсолютно чёрного тела σΤ4, при-
чём часть этого потока будет отражаться котрσΤ4, а часть поглощаться
пятном кпоглσΤ4. В тоже время пятно само испускает поток лучистой
энергии Iсоб=εσΤ4 (см. рис. 151), где ε -- степень черноты пятна. Тепловой
баланс пятна будет достигнут при условии кпогл=ε. Таким образом, в ус-
ловиях лучистого равновесия коэффициент поглощения кпогл равен сте-
пени черноты ε. Поскольку котр+кпогл=1, то котр будет равно котр=1 ε.
Теперь немного усложним модель: будем рассматривать баланс лучи-
стого теплопереноса в зазоре между стенками с температурами Т1 иТ2
соответственно и с разными степенями черноты ε1 и ε2 (рис. 153). Тогда
поток лучистой энергии слева направо будет равен I1=ε1σΤ14+I2(1--ε1),
а справа I2=ε2σΤ24+I1(1--ε2). Преобразуя эти соотношения получаем
ΔI=I1--I2=σ(Τ14--Τ24)/(1/ε1+1/ε2--1)=ε1ε2σ(Τ14--Τ24)/(ε1+ε2--ε1ε2).
Отсюда следует важные заключения. Во первых, результирующий лу-
чистый поток ΔI=I1--I2 (слева направо) увеличивается с ростом разницы
температур стенок Т1 иТ2. При Т1=Т2 результирующий лучистый поток
всегда равен нулю вне зависимости от оптических свойств поверхностей.
Во вторых, если обе поверхности стенок неотражающие (чёрные) ε1=ε2=1,
то результирующий поток излучения равен ΔI=σ(Τ14--Τ24). В третьих, если
одна стенка неотражающая (чёрная), а вторая частично отражающая (се-
рая) ε2<1, то ΔI=ε2σ(Τ14--Τ24), или если ε1<1, ε2=1, то ΔI=ε1σ(Τ14--Τ24).
То есть, если одну из поверхностей сделать отражающей (блестящей) ε<<1,
5. Климатический (отопительный) модуль
419
Рис. 151. Схема прохождения света -- опти-
ческого излучения (в том числе инфракрасно-
го) через слой вещества. I0 -- исходное падаю-
щее излучение, Iотр -- отражённое излучение
(зеркально отраженное от поверхности и диф-
фузно отражённое из глубины слоя, Iпроп -- из-
лучение, пропущенное через слой без поглоще-
ния, преломляемое по законам оптики, Iпроп'--
излучение, пропущенное через слой без погло-
щения, но рассеянное на неоднородностях слоя
(мути), Iпогл -- излучение, поглощённое слоем
с выделением тепла, Iсоб -- собственное тепло-
вое излучение слоя.
I0
Iсоб
Iсоб
Iотр
Iпроп
Iпроп+Iпогл
Iпроп'

то результирующий лучистый поток мож-
но существенно снизить (например,
в 50 раз при использовании полированной
алюминиевой фольги со степенью отра-
жения 98%). В четвёртых, если обе стенки
сделать отражающими с ε1=ε2<<1,
то ΔI=ε1σ(Τ14--Τ24)/2, иными словами, ре-
зультирующий лучистый поток снижает-
ся в 2 раза по сравнению со случаем, когда отражающей является лишь од-
на стенка, что вполне логично (И.А. Прибытков, И.А. Левицкий,
Теоретические основы теплотехники, М.: Металлургия, 2004 г.).
Всё это означает, что если мы хотим теплоизолировать топливник (то
есть не выпускать лучистое тепло от стенки топливника в баню), то экран
следует делать отражающим со стороны топливника. Но если мы хотим
просто отгородиться от лучистого тепла, но тепло из топливника всё же
вывести в помещение, то стенки топливника и экрана следует делать не-
отражающими (чёрными).
Отражающие в инфракрасной области спектра экраны в виде зеркаль-
ных металлических поверхностей используются для сохранения тепла во
многих областях техники: в термосах, в сосудах Дюара для хранения
жидкого азота, в космической теплозащитной технике. Для повышения
эффективности лучистой теплозащиты можно применять многослойные
экраны из множества металлических полированных пластин. Ситуация
в общем то абсолютно такая же, как в случае утепления стен отражаю-
щей изоляцией (см. раздел 3). Если поверхность экрана со стороны печи
блестящая (отражающая, причём в инфракрасной области), то экран воз-
вращает лучистое тепло на стенку топливника и играет роль теплозащи-
ты (рис. 154). Кстати, зачастую в быту полагают, что любые слои
теплоизоляции «отражают» тепло назад (хотя они фактически просто не
пропускают тепло вперёд).
Современные металлические отопительные печи немыслимы без при-
менения экранов, которые зачастую называются просто кожухами. Ко-
жухи могут быть и металлическими, и водоохлаждаемыми, и кирпичны-
ми. Некоторые дачники склонны полагать, что кожухи являются просто
защитными или чисто декоративными элементами печей (заслоняю-
щими неприглядную на вид обгорелую и неряшливо сваренную поверх-
420
Дачные бани и печи
Рис. 152. Схема лучистых потоков в закры-
той чёрной полости: σT4 -- мощность равновес-
ного излучения абсолютно чёрной поверхно-
сти, ε -- степень черноты пятна, котр --
коэффициент отражения пятна.
εσT4
σT4
котр.σT4

ность топливника). Но экран печи -- это
не только (и не столько) облицовка. Эк-
ран -- это важнейший элемент печи, уп-
равляющий теплоотдачей.
Действительно, при отсутствии экра-
нов тепловое излучение беспрепятст-
венно достигает стен бани, но любой эк-
ран уже препятствует этому. Если экран
сделать неотражаемым (чёрным), то из-
лучение от топливника полностью поглощается экраном. Экран нагрева-
ется, находящийся рядом с ним воздух тоже начинает нагреваться и под-
ниматься вверх, унося с собой тепло с экранов в виде конвективного
тепла. Теплопередающая система с развитой поверхностью горячих эле-
ментов для нагрева воздуха широко применяется во многих областях
техники и называется калориферной (от слова «caloric», означающего
«теплота»). Так, например, широко известные в прошлом печные израз-
цы выполнялись с вертикальными воздушными каналами так, чтобы из-
разцы помимо декоративной функции выполняли бы роль калорифер-
ной системы, повышающей теплоотдачу кирпичной печи (правда,
незначительно). В случае экранов мы имеем дело тоже с калорифером --
зазором с горячими стенками. Система экранов преобразует лучистое
тепло в тепло воздуха, в отличие от жаровни, преобразующей наоборот,
тепло воздуха в инфракрасное излучение. На рисунке 154 в качестве
иллюстрации приведены тепловые балансы экранов, рассчитанные для
случая слабого нагрева воздуха (то есть для невысоких экранов). Показа-
но, что при температуре поверхности топливника печи 400°С достаточно
двух экранов для снижения температуры до 25°С. При расчёте принята
степень черноты экранов ε=1 и коэффициент кондуктивно конвектив-
ной теплопередачи α=22 Вт/м2.град, отвечающий скорости движения
воздуха 2 м/сек (см. раздел 5.7.3). При более высоких температурах по-
верхности печи потребуется большее число экранов, но если зазоры при-
нудительно продувать вентилятором, то необходимое число экранов сни-
жается. Большой интерес представляет случай, когда внешний экран
охлаждается водой, то есть является котлом. В таком случае установка
или удаление внутренних экранов регулирует скорость нагрева воды
в котле.
Зазор (расстояние) между экранами должен выбираться из того расчё-
та, чтобы силы трения (вязкость) не препятствовали течению воздуха.
5. Климатический (отопительный) модуль
421
Рис. 153. Схема лучистого теплообмена
в зазоре между двумя параллельными поверх-
ностями.
I1
I2
Т2
Т1
ε1
ε2

Для свободноконвективных потоков при температуре экранов более 200°С
величина зазора должна быть не менее 20--30 мм. При продуве зазора вен-
тиляторами величину зазоров можно существенно уменьшать, а в местах
местных газодинамических сопротивлений (поворотов, разворотов, в том
числе связанных с использованием гофрированных листовых материалов,
трубок, отверстий и т. п.) величину зазоров следует увеличивать. В случае
свободноконвективных потоков в зазорах можно устанавливать задвижки,
регулирующие скорость продува зазоров и, как следствие, температуру
внешнего экрана (кожуха), что перекликается с принципом регулировки
каменок на рис. 149. В связи с этим отметим, что очень высокте экраны
у горячих поверхностей недопустимы, поскольку воздух в них нагревается
до температуры экранов, и система конвективного теплоотбора перестаёт
действовать. Высокие экраны надо разбивать на множество низких (с уда-
лением горячего и вводом холодного воздуха).
Эксплуатация экранов связана с возможностью их периодического
(эпизодического) перегрева и, как следствие, с коррозионным разруше-
нием и нарушением внешнего вида. Так, оцинкованные листы покрыва-
ются белым налётом окиси цинка (что не столь опасно поскольку окись
422
Дачные бани и печи
Рис. 154. Некоторые принципы
защиты людей от лучистых потоков со
стенки топливника металлической печи:
а -- теплоизоляция, б -- отражение лучи-
стого тепла, в -- поглощение лучистого
потока экранами. 1 -- внешняя поверх-
ность стенки топливника, 2 -- слой
низкотеплопроводного термостойкого
материала, 3 -- «отражающийся» кондук-
тивный поток тепла, 4 -- отражающий эк-
ран, 5 -- неотражающие (поглощающие
инфракрасные лучи) экраны. Волнистые
стрелки -- лучистые потоки, прямые
стрелки -- потоки конвективного тепла,
пунктирные стрелки -- поток охлаждаю-
щего воздуха. Цифры при сплошных
стрелках указывают расчётные мощно-
сти тепловых потоков в кВт/м2 (в расчё-
те на 1 м2 экрана), при пунктирных --
скорость движения воздуха, при экра-
нах -- температуры экранов в нагретом
состоянии. Так, на средний экран попа-
дает 12 кВт/м2 лучистого тепла
(11,5 кВт/м2 со стороны топливника;
0,5 кВт/м2 со стороны внешнего экрана), из них по 3,8 кВт/м2 снимается конвекцией
с каждой стороны экрана и по 2,2 кВт/м2 тепловым излучением в обе стороны.
а)
б)
1
1
1
2
3
4
I0
Iотр
5
5
0,6
V0
V0=2 м/сек
0,5 кВт/м2
400°С 170°С 25°С
11,5
2,2
2,2
0,5
0,6
3,8
3,8
в)

цинка высокотоксична лишь в виде аэрозоля -- дыма для лёгких), сталь
покрывается налётом окалины, жаростойкие эмали отшелушиваются,
а кремнийорганические (алюмоорганические и титанорганические) кра-
ски обгорают и трескаются. В первую очередь перегревы экранов вызы-
ваются недостаточным воздушным охлаждением: даже при больших
расходах воздух в длинных зазорах нагревается значительно. Так что
эффективность экранной теплоизоляции повышается с уменьшением
высоты экрана (уменьшением размеров топливника) или уменьшением
размеров локальных «пятен» нагрева топливника. Всё это в полной ме-
ре относится и к экранной защите, устанавливаемой внутри печи вдоль
стенок топливника (поз. 16 на рис. 117). Внутри печи экраны играют од-
новременно роль жаровен, переизлучающих тепло, и роль теплоизоля-
ции, отгораживающей (как зонтик) стенки печи от лучистых потоков от
углей и пламени.
В идеальном случае воздух должен проходить в зазоре не просто вверх
через весь вертикальный канал, постепенно прогреваясь до высоких тем-
ператур и теряя способность снимать тепло с экранов. Крайне желатель-
но было бы подавать холодный воздух в «каждую» точку зазора (то есть
как можно более равномерно распределено ещё через многочисленные
воздухоподающие устройства) и выводить горячий воздух также из «каж-
дой» точки зазора (см. рис. 155а). Фактически эта схема эквивалентна
спиральному воздухонагревателю с воздуходувкой (фену). При больших
расходах воздуха и стенки топливника, и экран могут настолько охладить-
ся, что лучистый поток от печи станет совсем не существенным. Этот слу-
чай фактически эквивалентен эффективному воздушному охлаждению,
применяемому, в частности, для охлаждения двигателей внутреннего сго-
рания, корпусов мощных электроламп и т. п.
С другой стороны надо напомнить, что экраны у нагревательных при-
боров делают не только для защиты от теплового излучения, но и для за-
бора воздуха именно с пола. Так вовсе не обязательно нагревать низ печи,
достаточно у печи установить экран (с щелью у пола) высотой с печь.
В банной практике большой интерес представляет возможность регу-
лировки мощности лучистых потоков. Так, например, при протопке бани,
а также при её сушке по окончании банной процедуры очень важно, чтобы
полы и стены прогревались инфракрасным излучением от печи. А во вре-
мя приёма банной процедуры было бы желательно, чтобы инфракрасное
излучение было направлено на потолок. Это может достигаться соответст-
вующим распахиванием экранов в необходимые моменты времени. Конст-
рукций, позволяющих делать это, много (рис. 155б, в, г), но используются
они редко (по банальной причине, что такие печи для сухих саун не нуж-
ны, а русских банях непривычны).
5. Климатический (отопительный) модуль
423

При создании металлических печей с целью увеличения теплоотдачи
и коэффициента полезного действия часто стремятся увеличить при за-
данном объёме топливника его площадь (изнутри и снаружи) так, чтобы
теплосъём был бы максимальным. Но дело в том, что в отличие от конвек-
тивного теплосъёма, действительно определяющегося площадью элемен-
тов, поток лучистого тепла не зависит от формы и площади неровностей
поверхности поглотителя или излучателя, а определяется только угловы-
ми соотношениями. В этом можно убедиться, исходя из следующих сооб-
ражений. Представим, что мы хотим заменить ровную поверхность излу-
чателя 1 на какую нибудь иную неровную (скажем гофрированную)
поверхность 2 той же температуры в стремлении увеличить площадь по-
верхности с целью повышения мощности инфракрасного излучения
(рис. 156а). Составляя из этих поверхностей замкнутую полость (замыка-
ем по пунктирным линиям), при равенстве температур и степеней черно-
ты поверхностей всюду по всей полости мы должны получить состояние
термодинамического равновесия. Это значит, что потоки I1 иI2 должны
быть равны между собой. Иными словами, гофрирование не должно при-
водить к увеличению лучистого потока. Мощность излучения определяет-
ся не поверхностью излучающего чёрного тела, а проекцией этой поверх-
ности на плоскость, перпендикулярную направлению распространения
излучения. Иными словами, для расчёта мощности излучения любую не-
ровную поверхность необходимо заменять ровной, причём ориентирован-
ной перпендикулярно интересующему нас направлению излучения (закон
Ламберта). Более того, наблюдатель, располагающийся в точке О
(рис. 156б), фиксируя тепловой поток из телесного угла α, не может отли-
чить (ни по мощности, ни по спектральному составу) тепловые потоки от
совершенно разных поочерёдно экспонируемых поверхностей 3 с одинако-
вой температурой, поскольку их проекции одни и те же и заполняют один
и тот же телесный угол α. И наоборот, излучение, исходящее из точки О,
распространяясь во все стороны и уменьшаясь по интенсивности как ква-
драт расстояния, даёт одни и те же дозы тепла на любые возможные при-
ёмные поверхности 3, заполняющие весь телесный угол α. То есть удель-
424
Дачные бани и печи
Рис. 155. Некоторые способы
регулировки лучистой теплоот-
дачи: а -- изменением скорости
распределённой подачи воздуха
V0 в калориферный зазор, б -- от-
крытием жалюзи экранов, в --
распахиванием экрана, г -- откры-
тием лючков в кирпичной стен-
ке экране.
а)
б)
в)
г)
V0

ный тепловой поток, падающий на
единицу площади приёмной поверхности, будет снижаться линейно как
с увеличением квадрата расстояния от излучателя, так и с увеличением
площади приёмной поверхности за счёт неровностей (гофрированности,
шероховатости, волнистости и т. п.). В частности, это означает очевидный
факт: общий лучистый поток от печи, исходящий во всю баню, не зависит
от площади стен бани (в частности, за счёт их неровности, изогнутости, из-
ломанности, угловатости и т. п.) или от факта установки в бане какой ни-
будь дополнительной мебели, увеличивающей площадь тепловосприятия
в бане. Точно так же внутри топливника общий лучистый поток от горя-
щих углей на стенки топливника не будет зависеть от формы топливника.
И опять таки, наоборот, увеличение площади излучающих горячих стен
бани (или поверхности стенок топливника) вовсе не означает, что лучи-
стый поток со стен бани на тело человека (или со стенок топливника на
дрова в печи) будет тоже увеличиваться. Так, при увеличении площади
стен бани за счёт увеличения размеров бани стены оказываются дальше от
тела человека (в среднем). А при увеличении площади стен бани за счёт из-
ломанности, проекция поверхности стен на плоскость, перпендикулярную
направлению излучения, остаётся неизменной, а поэтому поток лучистого
тепла также остаётся неизменным. Физически это объясняется тем, что из-
лучение из одних участков изломанных стен неминуемо будет попадать на
другие части стен, а отнюдь не на тело человека.
В этой книге мы не имеем возможности углубляться в лучистую тео-
рию бань. Законы лучистого теплообмена (и поверхностного, и особенно
объёмного) весьма сложны и многогранны и зачастую затруднены для по-
нимания бытовыми образами. Поэтому подчеркнём лишь, что все объек-
ты в бане являются высокотемпературными, а отсюда все процессы следу-
ет рассматривать с обязательным учётом излучения, будь то нагрев тела
человека или нагрев дров в печи.
Некоторые конкретные схемы экранированных печей приведены для
иллюстрации на рисунке 157. Отметим, что внутренние жаротрубные си-
5. Климатический (отопительный) модуль
425
Рис. 156. Иллюстрация особенно-
стей лучистой теплоотдачи: а -- при ра-
венстве температур лучистый поток I1
от плоской абсолютно чёрной поверхно-
сти 1равен лучистому потоку I2 от
любой профилированной абсолютно
чёрной поверхности 2, б -- лучистый по-
ток в точку О из телесного угла α не за-
висит от формы и месторасположения
абсолютно чёрных поверхностей 3 (с од-
ной температурой), расположенных
в пределах телесного угла (или конуса).
а)
б)
1
2
3
I1
I2
α
О

стемы воздушного теплосъёма, например, типа «Булерьян» (поз. 13 на
рис. 157е и рис. 157з) или Бутакова (поз. 17 на рис. 157г и рис. 157ж), в со-
стоянии существенно повысить теплоотдачу печей лишь при мощном
принудительном (механическом) продуве жаровых труб воздухом (с по-
лучением слабонагретых потоков воздуха). Так, например, модель типа
«Булерьян Великан», тип 4 при объёме топки 0,2 м3 имеет максимальную
паспортную мощность горения всего 35 кВт, что соответствует удельному
тепловому напряжению топливника всего 175 кВт/м3 (если больше, то
прогорают трубы), тогда как в обычных кирпичных печах этот показатель
составляет в среднем 400 кВт/м3, а в обычных металлических печах до-
стигает 1000 кВт/м3 (что, впрочем, не умаляет декоративных достоинств
«Булерьянов» и «Бутаковых»). Причиной прогаров труб 13 и 17 в
«Булерьянах» и «Бутаковых» является низкая скорость продува и невоз-
можность вывода лучистого тепла из жаровой трубы наружу. Для нагляд-
ности рассмотрим два варианта жаровой трубы: когда дымовые газы, на-
пример, с температурой 800°С находятся внутри трубы 18 (рис. 157ж)
и когда дымовые газы находятся вне трубы 17 (рис. 157г и рис. 157ж) или
13 (рис. 157е и рис. 157з). В первом случае распределение температур по
диаметру трубы 18 аналогично графику на рис. 67б, причём перепад тем-
пературы на стенке стальной трубы пренебрежительно мал всегда (не бо-
лее нескольких градусов). На стенку жаровой трубы 18 изнутри поступа-
ет кондуктивный поток тепла от дымовых газов q=α(800--Тc), численно
иллюстрируемый прямой 19 на графике рис. 157и (где α=10 Вт/м2.град --
коэффициент кондуктивной теплопередачи, Тc -- температура стенки жа-
ровой трубы). Этот тепловой поток снимается с наружной стенки трубы
18 лучистым тепловым потоком σТc4, а также кондуктивным потоком теп-
ла αТc, что в сумме составляет величину, иллюстрируемую кривой 20 на
рисунке 157и. Точка пересечения кривых 19 и 20 соответствует текущему
значению температуры Тc стенки трубы 18. Во втором случае на стенку
жаровой трубы 17 снаружи из дымовых газов поступает кондуктивный
поток тепла q=α(800--Тc), а также лучистый поток от углей (σТу4--σТc4),
что в сумме при температуре углей Ту=800°С соответствует прямой 21 на
графике рис. 157к. Этот поток тепла отводится в воздух внутрь трубы кон-
дуктивным потоком тепла αТc (см. прямую 22 на рис. 157к). Точка пере-
сечения прямых 21 и 22 соответствует текущему значению температуры
Тc стенки трубы 17.
Таким образом, внешние жаровые трубы 18 плохо нагреваются, но хо-
рошо охлаждаются за счёт собственного теплового излучения. При харак-
терном тепловом потоке 5 кВт/м2 температура стенки трубы 18 составит
300°С (а при скоростях продува трубы дымовыми газами 5 м/сек тепло-
вой поток составит 14 кВт/м2 при температуре трубы 400°С). Так что
426
Дачные бани и печи

жаровые трубы малоэффективны для
повышения мощности печи.
Что касается внутренних жаровых
труб 17, то они, наоборот, хорошо на-
греваются тепловым излучением от
углей и пламени, но плохо охлажда-
ются, поскольку лучевой поток вывес-
ти из трубы невозможно. В результа-
те, при характерном тепловом потоке
8 кВт/м2 стенка трубы нагревается до
очень высокой температуры 750°С.
Вывод тепла трубами 17 покажется
эффективным в случае кирпичных пе-
чей без чугунных плит, поскольку
5. Климатический (отопительный) модуль
427
Рис. 157. Конструкция экраниро-
ванных металлических печей: а -- схема
нержавеющей печи АТ 5 длительного
горения с двойным экраном разработки
опытного завода «Прогресс», вид спере-
ди; б -- то же, вид сверху; в -- простей-
шая самодельная печь с одним экраном
из стали, смонтированном на металли-
ческом каркасе из уголков; г -- простей-
шая самодельная печь с экраном из час-
токола вертикальных металлических
труб (лучше с прямоугольной формой
поперечного сечения); д -- цилиндриче-
ская печь горизонтальная с цилиндри-
ческим экраном; е -- цилиндрическая
печь горизонтальная с экраном из со-
гнутых труб (канадская модель); ж --
прямоугольная печь с вертикальными
воздухопродуваемыми жаровыми тру-
бами («воздухогрейный котёл про-
фессора Бутакова»); з -- разрез печи
рис. «е» (вид сверху), и -- графический
анализ тепловых потоков на стенки жа-
ровой трубы 18 в режиме высокой тем-
пературы 800°С внутри трубы; к -- то же
для трубы 17 в режиме высокой темпе-
ратуры 800°С вне трубы; л -- графичес-
кий анализ лучистых тепловых потоков
на стенку металлического топливника;
м -- графический анализ конвектив-
но кондуктивных потоков тепла на
стенку металлического топливника (см.
текст).
1 -- топливник, 2 -- дверка топливни-
ка, 3 -- стенка топливника, 4 -- внешний
экран, кожух печи, 5 -- промежуточный
экран, 6 -- отверстия для ввода холодно-
го воздуха в межэкранное калорифер-
ное пространство, 7 -- отверстия для
вывода горячего воздуха из калорифер-
ного пространства, 8 -- экран передней
стороны печи распашной, 9 -- частокол
вертикальных труб (в том числе прямо-
угольного сечения), используемый в ка-
честве экрана, 10 -- каркас сварной из
уголков, 11 -- каркас из уголков для
сборки системы труб сваркой, 12 -- воз-
духовыводные отверстия в экране, 13 --
а)
б)
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
4
4
6
6
6
66
6
6
6
6
6
7
77
7
7
7
А
А
7
10
11
11
17
10
15
12
13
7
7
7
7
7
8
9
4
4
4
5
16
14
14
14
14
14
5
5
в)
г)
д)
е)

кирпичные стенки выпускают сов-
сем мало тепла. Но для металличе-
ских печей такой тепловой поток
очень мал, поскольку металличес-
кие стенки топливника выделяют обычно до (40--60) кВт/м2. А вот при
скоростях продува трубы воздухом 5 м/сек (36 м3/час через каждую тру-
бу внутренним диаметром 50 мм) тепловой поток возрастает до
25 кВт/м2, хотя температура стенки снижается при этом незначительно
(до 700°С). Ясно, что постоянная эксплуатация печи со столь высокими
температурами труб 17 связана с прогарами, а поэтому мощность печей
с жаровыми трубами 17 специально ограничивается.
Всё это означает, что экранирование от лучистых потоков может мыс-
литься не только снаружи печи, но изнутри печи. Однако при этом возни-
кают проблемы отвода тепла от экранов и они перегреваются, отдавая
в конце концов энергию только в виде излучения на внешние стенки. Тем
не менее, такие внутренние экраны способны перераспределять лучистые
потоки внутри печи, направляя их в большем количестве на дрова, стенки
контейнера каменки или бака с водой (поз. 16 на рис. 117).
В то же время обычные стенки топливников 3 являются очень эффек-
тивными нагревателями воздуха. Так, при лучистом нагреве стенок 23 и лу-
чистом же охлаждении их 24 (рис. 157л) тепловой поток составит 40 кВт/м2
428
Дачные бани и печи
система согнутых труб, сваренных с ли-
стовыми вставками в единый кор-
пус экран печи, 14 -- дымовая труба,
15 -- ножки печи, 16 -- декоративная ме-
таллическая перфорированная наклад-
ка, 17 -- внутренние жаровые воздухо-
продуваемые (свободной конвекцией)
трубы обычно с внутренним диаметром
50 мм, 18 -- внешние жаровые трубы,
19 -- мощность кондуктивного теплово-
го потока изнутри трубы 18 на стенку,
20 -- мощность лучистого потока σТс4 со
стенки жаровой трубы 18 наружу, 21 --
мощность лучистого потока снаружи на
внешнюю стенку жаровой трубы 17,
22 -- мощность кондуктивного отвода
тепла с трубы 17 внутрь, 23 -- лучистый
тепловой поток изнутри топливника на
стенку топливника (σТу4--σТс4), где
Ту -- температура углей или пламени,
24 -- лучистый тепловой поток σТс4 со
стенки топливника наружу.
ж)
з)
3
3
А А
13
14
17
18
2
и)
к)
л)
м)
200
200
200
200
400
400
400
400
600
600
600
600
800
800°С
800
20
10
21 22
19
20
800°C
0°C
q, кВт/м2
q, кВт/м2
0°C
800°C
V=15 м/сек
5 м/сек
0 м/сек
q
q
q
V
поз. 3
поз. 3
поз. 18
поз. 17
23
24
80
40
40
10
800°С
Температуры жаровых поверхностей Тс, °С

при температуре стенки 600°С. Конвективно кондуктивная теплопередача
от дымовых газов к стенкам, имеющим столь высокую температуру, очень
низка. Но если чисто гипотетически предположить, что тепловое излучение
в природе совсем не существует, то тепловой баланс стенки топливника ме-
таллической печи складывался бы из притока тепла кондуктивно конвек-
тивными механизмами (пунктирные прямые на рис. 157м для скоростей
принудительного движения газа 0,5 и 15 м/сек) и оттока тепла теми же кон-
дуктивно конвективными механизмами (сплошные прямые для тех же ско-
ростей движения воздуха). Точки пересечения пунктирных и сплошных
прямых на рис. 157м показывают, что характерные температуры топливни-
ков составляли бы 400°С, причём уровни передачи тепла увеличиваются
с4кВт/м2 при нулевой скорости принудительного обдува (при свободной
конвекции) до 40 кВт/м2 при ураганном обдуве 15 м/сек. Ясно, что в дей-
ствительности при 400°С явления лучистого переноса изменяет всю гипо-
тетически рассмотренную выше картину теплообмена.
Таким образом, главным правилом конструирования мощных («пла-
менных» в отличие от «тлеющих») металлических печей является обеспе-
чение беспрепятственного доступа лучистого тепла от углей и пламени на
поверхности теплосъёмных элементов (в том числе и на внутренние
поверхности топливника и контейнера для камней), эффективно охлаж-
даемые лучистым образом и/или водой и/или иным холодным
высокотеплопроводным веществом (кирпичом, каменными засыпками
и т. п.), но ни в коем случае только ультранизкотеплопроводным воздухом
(даже холодным и быстро движущимся). Охлаждение внешних стенок
топливников воздухом может быть только дополнительным средством
теплосъёма. Иными словами, при анализе любых видов печей прежде
всего надо отслеживать, куда и как перераспределяется лучистое тепло.
Нарушения этого правила встречаются часто, конечно, с благими наме-
рениями, а значит специально, но с неправильной осознанностью. Так, на-
пример, применяя колосниковую решётку, обеспечивают (при большом
количестве углей) недостаток кислорода для горения дров и вследствие
этого получают жёлтое высокое пламя. При этом разумно располагают
ввод вторичного воздуха у хайла (входа в трубу) так, чтобы дожигание рас-
калённых частиц сажи происходило уже в трубе и не приводило бы к со-
кращению высоты пламени в топливнике. Тем самым реализуется режим
пламенной печи, в которой лучистые потоки намного превышают конвек-
тивные потоки тепла. Поэтому лучистое тепло надо просто напросто про-
пускать на интенсивно охлаждаемые стенки топливника или змеевика
с водой. Но в целях «интенсификации» теплообмена порой в топливнике
устанавливают дополнительные дымообороты и змеевики, продуваемые
потоками воздуха, увеличивающие некую «площадь контакта». При этом
5. Климатический (отопительный) модуль
429

неосознанно загораживают теплосъемные стенки металлического топлив-
ника от излучения пламени и углей и переводят лучистое тепло в тепло
дымовых газов (точно так же, как и в случае полностью прогретых кир-
пичных топливников). Отобрать затем тепло дымовых газов в дымообо-
ротах намного сложней, чем поглотить тепло лучистых потоков непо-
средственно в топливнике: необходимы большие площади и низкие
температуры поверхностей теплообмена.
5.7.14. Футеровка и облицовка печей
Защитить внутренние стенки топливников от чрезмерных тепловых
нагрузок можно по разному. Во первых, их можно загородить изнутри
экранами, поглощающими лучистые потоки. Если защитные экраны,
нагревающиеся лучистым теплом , установлены снаружи топливника, то
нагревают воздух в помещении. А если защитные экраны установлены
внутри топливника, то нагревают дымовые газы (или специально подава-
емый в зазор воздух). Во вторых, стенки топливников можно облицевать
изнутри низкотеплопроводным огнестойким материалом (обмуровать).
Имеется разница между теплоизоляционным и теплозащитным прин-
ципами. Теплоизоляция не выпускает тепло из нагретой зоны. А теплоза-
щита защищает от воздействий тепла, исходящего из нагретой зоны. Эк-
ранировка представляет собой теплоизоляцию, если она установлена
внутри топливника, и теплозащиту, если она установлена вне топливни-
ка. Теплозащита может не сберегать тепло, накопленное в нагретой зоне.
Так, внешнее экранирование печей буквально «высасывает» тепло из пе-
чи, преобразуя его в нагретые потоки воздуха, но защищает человека от
тепла, образующегося в печи. Причём внешний экран (кожух) защищает
и от лучистого тепла, и от тепла прикосновения (ожога при касании).
В промышленности и технике футеровкой называют облицовку с
целью защиты стенок аппаратов от тепловых нагрузок и/или от химиче-
ских взаимодействий и/или от радиационных воздействий и/или от био-
логического разрушения и т. д. Для защиты топливников используется
теплозащитная футеровка. При этом наибольший интерес представляет
величина рабочей температуры материала футеровки (жаростойкость).
Она определяется двумя факторами -- огнеупорностью и термостойкос-
тью. Огнеупорность -- это способность материала противостоять, не рас-
плавляясь, действию температуры. Термостойкость -- способность мате-
риала противостоять, не разрушаясь, резким изменениям температуры
(термоударам), то есть резким деформациям материала от быстрого неод-
нородного нагрева или охлаждения (И.А. Гузман, Химическая технология
керамики, М.: РХТУ, 2003 г.). Термин же «огнестойкость» характеризует
430
Дачные бани и печи

способность конструкций противостоять огневому воздействию пожара
(раздел 5.7.16).
Массовому российскому дачнику ранее долгие годы был совсем не
знаком иной кирпич для печей, кроме как обычный строительный по
ГОСТ 530 95, предназначенный только для возведения строений и никак
не нормируемый по жаростойкости. Используется этот строительный
красный кирпич (глиняный обожжённый мокрого формования) для по-
стройки печей и сейчас, но высоких марок от М150 до М300 (часто назы-
ваемый в народе «печным»), хорошо показавший себя при возведении ды-
мовых труб ввиду высокой морозостойкости (не ниже Мрз35). Этот
кирпич уже вплотную приближается к кирпичу глиняному пластическо-
го прессования по ГОСТ 8426 75 для кладки промышленных дымовых
труб с морозостойкостью от Мрз25 до Мрз50, прочностью от М125 до
М300 и рабочей температурой до 700°С. В последние годы появился спе-
циальный «каминный» кирпич с повышенными декоративными свойст-
вами, но менее морозостойкий и нетермостойкий («Lode» Латвия, «Terca»
Эстония и Финляндия). Стал доступным дачникам и самый дешёвый ог-
неупор -- шамотный кирпич для футеровки топок по ГОСТ 390 96. Его
изготавливают из глин, содержащих не менее 28% Al2O3, методом брике-
тирования (окусковывания) исходной глины, сушки и обжига глиняных
брикетов (крупки), размола обожженной глины (собственно и называе-
мой шамотом) и отсева целевой фракции по ГОСТ 23037 99 (обычно
с размером частиц 1--3 мм около 50% и менее 1 мм тоже около 50%), сме-
шивания целевой фракции с исходной глиной, полусухого прессования
в изделия необходимой формы, сушки и обжига при температуре
(1350--1400)°С.
Вообще говоря, шамотные материалы -- это обожжённые изделия из
глины, смешанной с предварительно обожжёнными частицами (порош-
ком) той же глины. Вследствие однородности химического состава ша-
мотные изделия термостойки и не образуют трещин, в отличие от
строительного кирпича, изготавливаемого обжигом смеси разнородных
материалов: глины (т. е. каолина), песка (т. е. окиси кремния), шлаков, от-
ходов угледобычи и углеобогащения и т. п.). Шамотный кирпич был из-
вестен ещё в Древней Греции задолго до появления обычного кирпича
(с песком). Порошок шамота смешивали также с известью, получая пер-
вый в мире цементный состав «опус микстум». Шамотный пресованный
кирпич выносит термоудары, износостоек, не усаживается, применяется
в доменных печах в условиях истирания шихтой, имеет достаточно высо-
кую для кладки печей пористость. Свойства других огнеупоров приведе-
ны в таблице 22. Обращает на себя внимание очень высокая теплопровод-
ность корундовых блоков (на уровне стали).
5. Климатический (отопительный) модуль
431

Таблица 22
Теплофизические свойства огнеупорных и изоляционных материалов
(С.В. Василькова и др., Расчёт нагревательных и
термических печей, М.: Металлургия, 1983 г.)
Материал
Коэф. тепло Удельная Плотность, Макс.
проводности, теплоём
кг/м3
рабоч.
Вт/(м.град) кость
темпера
Дж/(кг.град)
тура, °С
Кирпич глиняный
0,46+0,00051t (880)
1600 (700)
Шамот 28<Al2O3<45% 0,7+0,00064t 865+0,210t 1800--2000 1300
Жаростойкие бетоны
от 0,5 до 1,5 840
300--2400 1800
Каолин плотный
Al2O3+2SiO2
1,75+0,00086t 865+0,210t 2400--2500 1400
Магнезит (периклаз)
MgO>85%
6,28--0,0027t 1050+0,145t 2600--2800 1580
Динас SiO2>93%
0,815+0,00067t 870+0,193t 1900--2000 1620
Стекло кварцевое
1,0
730
2200
1500
Муллит
62<Al2O3<72%
28--0,023t 835+0,210t 3300
1700
Корунд, Al2O3>90%
58--0,029t 880+0,210t 3800
1850
Карборунд SiC:
-- рефракс
37,1--0,034t 960+0,145t 2100
2500
-- карборефракс
2,62--0,0011t 1100
2100
2000
Углерод графитизирован
ный
7,9+0,014t 835
1350--1650 2500
Асбестовый картон
0,157+0,00014t 835
1000--1250 450
Вермикулит
0,072+0,00026t 950
150--250 1100
Перлит
0,06+0,00012t 920
150
900
Каолиновая вата
0,04+0,0002t 870+0,21t 100
1100
Базальтовая вата
0,04+0,0002t 920
100
750
Стекловата
0,04+0,0003t 670
100
450
Герметик Penofix
  1600
1500
Большой интерес представляют жаростойкие бетоны по ГОСТ
20910 90 разнообразных составов с температурой эксплуатации от 900°С
(с жидким стеклом и портландцементом) до 1800°С (с высокоглинозёми-
стым цементом), позволяющие изготавливать изделия произвольных
форм. Жаростойкие бетоны отличаются от обычных строительных бето-
нов тем, что песок и щебень заменены на молотый шамот.
432
Дачные бани и печи

Промышленные синтетические огнеупоры более жаростойки, чем
натуральные. Так, например, тальк 3MgO.4SiO2.H2O и хлорит
Mg6 x y.Fey2+.Alx.Si4 x.O10.(OH)8 отдают воду только при нагреве до
1000--1300°С, а огнеупорную керамику из них (стеатитовую, клиноэнста-
титовую) изготавливают обжигом при температурах 1300--1600°С. Горная
порода магнезит MgCO3, преобразуясь в периклаз MgO, начинает необра-
тимо выделять СО2 при 350--640°С, а периклазная керамика на основе
окиси магния MgO (а также магнезитовый кирпич, который также назы-
вают магнезитом) производится спеканием при 1700°С. Отметим, что
магнезитовый кирпич широко используется в бытовых теплоаккумулято-
рах (в том числе и электрических) как теплоёмкий элемент, поскольку ос-
новной компонент оксид магния MgO обладает повышенной плотностью
и удельной теплоёмкостью. Для ориентировки приведём свойства основ-
ных химических компонентов огнеупорных метериалов -- плавленных
(стеклообразных) окисей кремния, магния и алюминия:
Компонент
Окись кремния Окись алюминия Окись магния
Формула
SiO2
Al2O3
MgO
Промышленное
наименование
кварц
корунд
периклаз
Температура
плавления, °С
1728
2200
2800
Удельная теплоёмкость, 730
920 (100°С) 975(100°С)
Дж/(кг.град)
(20--1000°С) 1250 (1000°С) 1220 (1000°С)
Плотность, кг/м3
2200
4000
3580
Коэффициент линейного
термического расши 0,5.10 6
8.10 6
11,7.10 6 (20°С)
рения,1/град
(20--1000°С) (20--1000°С) 14,2.10 6
(1000°С)
Коэффициент
теплопроводности,
1,0
29 (100°С) 40 (100°С)
Вт/(м.град)
9 (1000°С) 7(1000°С)
Плавленный кварц (в отличие от природного β кварца) имеет исклю-
чительно малые коэффициенты линейного термического расширения,
особенно по сравнению с периклазом (окисью магния) при повышенных
температурах (технический периклаз имеет коэффициент линейного
расширения 9 ·10 6 град 1 при 100°С; 12 ·10 6 град 1 при 500°С; 13 ·10 6 град 1
при 1000°С и 17·10 6 град 1 при 2000°С). Чем больше коэффициент
расширения, тем сильней изгибается (коробится) слой материала при
неоднородном нагреве, тем сильней он разрушается (трескается). Именно
поэтому для изготовления термостойких окон в печах используется плав-
5. Климатический (отопительный) модуль
433

ленное кварцевое стекло (или боросиликатное). Окись алюминия и окись
магния при повышении температуры снижают коэффициент теплопро-
водности, а окись кремния, наоборот, повышает (правда слабо). Для теп-
лоаккумулирующих аппаратов целесообразней использовать корундовые
и периклазовую керамики, нежели кварцевые (ввиду повышенной удель-
ной теплоёмкости и плотности).
В повседневном быту дачнику приходится решать чаще всего простей-
шие житейские задачи. Например, низ металлической печи перегревается
порой докрасна (особенно на этапе догорания углей). Поэтому дачник
принимает решение обложить кирпичом перегревающуюся стенку изнут-
ри (рис. 158). Но даже в этом простейшем случае приходится решать, об-
лицевать ли стенку до верха или до более низкого уровня, сделать ли от-
ступку (зазор) от стенки и как при этом закрепить кирпичи. Чаще всего,
если позволяет ширина металлического топливника, по периметру топ-
ливника устанавливаются стандартные шамотные кирпичи
(250×120×65 мм) плашмя к стенке вертикально высотой 250 мм (или даже
горизонтально высотой 120 мм). Для надёжной фиксации кирпичи лучше
скрепить, выполнив при помощи алмазного круга, например, пазы в кир-
пичах и вставив в эти разрезы шипы (перемычки между кирпичами) из ме-
таллической полосы. Ещё раз напомним, что коэффициент линейного тер-
мического расширения у стали 12.10 6 град 1 больше, чем у кирпича
(9--10).10 6 град 1. Поэтому все металлические элементы (трубы, задвижки,
дверки, духовки) должны иметь возможность беспрепятственно расши-
ряться, не разрушая печную кладку и футеровку. Зазоры уплотняются ас-
бестом (в том числе пропитанными каолином), каолиновой или базальто-
вой ватой (в виде жгутов, шнуров, картона, полотна).
Если же дачник хочет повысить теплоемкость своей металлической
печи не во вред скорости прогрева воздуха бани и стен, то сохраняют вы-
сокую температуру топливника, обкладывая его с зазорами кирпичом
снаружи. Для предотвращения перегревов стенок топливника наружная
кирпичная кладка должна выполнять роль экрана и должна отстоять от
стенки топливника хотя бы на 30 мм с обеспечением доступа воздуха сни-
зу в калориферный зазор. Но в повседневном быту зачастую ошибочно
обкладывают металлические печи кирпичём на глиняном растворе без
зазоров якобы для обеспечения пожарной безопасности для лучшего про-
грева кирпичей. Но ведь кирпич не только теплоёмкий элемент, он ещё
и низкотеплопроводный: выполняя снаружи роль утеплителя, он не вы-
пускает тепло из печи и нагревает металлические стенки топливника, спо-
собствуя их прогару (что характерно и при утеплении песком в обечайке).
Печи со стенками в четверть кирпича желательно (а переводимые на газ
обязательно) выкладывать во внешнем стальном футляре.
434
Дачные бани и печи

В банях представительского и декоративного назначения, особый ин-
терес стали представлять «лепные» печи самых причудливых «сказоч-
ных» форм. Изготавливаются такие печи (очаги) старинными глинобит-
ными методами с последующим обжигом изнутри дровами, а снаружи
паяльной лампой (вплоть до образования поверхностной корочки распла-
ва глазури). Очень перспективны с этой точки зрения готовые сухие сме-
си шамотного, муллитового и корундового составов для изготовления на
месте огнеупорных изделий (в том числе футеровок) из жаростойких бе-
тонов (Союзогнеупор, СПб). Как ни странно, сплошные монолитные фу-
теровки жаростойким бетоном показывают в промышленности намного
лучшие результаты, чем шовные футеровки шамотным кирпичём.
Существуют технологии нанесения огнеупорных покрытий прямо на
раскаленную защищаемую поверхность (в том числе и на восстанавлива-
емую футеровку без остановки печи) обмазкой, набрызгом, набрасывани-
ем, торкретированием. В состав огнеупорных покрытий (торкрет масс)
входит огнеупорный наполнитель (в частности, шамот) с размером зёрен
не более 2 мм в количестве до 50%, пластификатор (огнеупорные глины,
в том числе бентонит) в количестве 5--10%, связка (жидкое стекло, хрома-
ты, фосфаты, соли магния, шлаки) в количестве 1--15%, остальное вода.
Толщина торкрет слоёв может достигать 20--30 мм.
В заключение остановимся на явлениях термических растрескиваний стенок и
футеровок печей при чрезмерных неоднородных перегревах (так называемых
«перетопах» печей), которые могут выступать комбинированно в форме разруше-
ний материалов и в форме разрушения конструкций. Внутренние стороны стенок
печей, контактируя с горячими дымовыми газами, нагреваются и, расширяясь, рас-
пирают холодные части стенок печи. Наружные холодные стороны стенок печей
выполняют роль «бандажа» (обхватывающего кольца-обруча, препятствующего
расширению печи), сохраняя неизменными наружные размеры печи и поддержи-
вая целостность печи при протопках. В ходе протопки печи, «бандаж» (холодный
наружный слой стенки), испытывающий колоссальные разрывные нагрузки, ста-
новится (из-за прогрева стенки изнутри) все более тонким, а потому все менее
прочным, и «при перетопе» начинает «разъезжаться» под напором изнутри (с
появлением трещинковатости) или даже «рваться» (с образованием одиночных
крупных сквозных трещин-щелей). Чем медленней прогрев печи (чем меньше теп-
ловой поток на стенку), то есть чем ниже температура внутренней стороны стенки,
чем более упруг (как резина) и пластичен (как пластилин) материал стенок печи,
5. Климатический (отопительный) модуль
435
Рис. 158. Простейшие схемы облицо-
вок печи: а -- внутреняя футеровка, б --
внутренее экранирование, в -- внешняя
облицовка (приводит к перегреву метал-
лического корпуса), г -- внешнее экрани-
рование. Справа на рисунках -- полная
облицовка (на всю высоту), слева -- час-
тичная облицовка.
а)
б)
в)
г)

то есть чем легче он обратимо или необратимо деформируется (растягивается или
сжимается без разрушения) под действием внешних сил, чем более однородно про-
греваются стенки, то есть чем тоньше и теплопроводней стенки печи, тем меньшие
термомеханические напряжения испытывают стенки печи и тем меньше вероят-
ность их хрупкого разрушения.
Для предотвращения разрушений используются многослойные стенки с
пустотными зазорами между слоями, термокомпенсирующие разрывы (сквозные
разрезы стенки или поверхностные пропилы или рассыпавшиеся швы со стороны
прогрева), гибкие вставки и др. Напомним, что при нагреве свободная плоская
стенка коробится (выгибается как кирпич над пламенем) в сторону нагрева («стре-
мится к огню»), но замкнутые (например, цилиндрические) стенки «стремятся от
огня». В прямоугольных топках плоские стенки вначале пытаются выпирать вов-
нутрь к огню, но зоны в угловых стыках (в вертикальных ребрах) раскрываются
(притупляются, тоже стремясь к огню) «цветком-васильком». В результате конку-
ренции противонаправленных сил, топки рвутся при перетопе, как правило, нару-
жу с образованием вертикальной сквозной трещины-щели по середине топки.
Такие разорвавшиеся топливники «дышат» при каждой топке (с раскрытием
сквозной трещины) точно так же, как «гуляет» дом весной на разорвавшемся фун-
даменте, и требуют ремонта в зоне трещины путем обязательной перекладки кир-
пича вперевязку на новом растворе (а не просто зачеканивания щели раствором,
поскольку замазывание трещины не выдерживает больших нагрузок на разрыв).
Обратим внимание, что кирпичная печь состоит фактически из глиняных швов
(в которые вмурованы кирпичи). Поэтому рвутся при перетопе либо сами глиня-
ные швы (вместе с кирпичами), либо поверхности контакта швов (и горизонталь-
ных, и вертикальных) с кирпичами. Последнее случается чаще всего из-за низкой
адгезии (слабой клейкости) тощего раствора или перекаленного (остекленевшего
снаружи) кирпича. Клеющие вещества (желатин, яичный желток, эмульсии поли-
меров - КМЦ, ПХВ, БС и др.), жидкое стекло, цемент, известь повышают адгезию
и прочность швов на разрыв и улучшают тем самым качество печи, но затрудняют
(из-за неразмокаемости швов) последующие ремонты печи (считающиеся в быту
неизбежными и штатными). Поэтому клеящие вещества в швах зачастую не при-
меняются вовсе.
Ситуация усложняется, если коэффициенты термического расширения у швов
и у кирпичей различаются между собой. А это имеет место практически всегда,
поскольку глиняный раствор для швов печники готовят зачастую на месте по свое-
му разумению, добиваясь лишь пластичности массы наощупь или отсутствия
растрескиваний при сжатии (А.М.Шепелев, Как построить сельский дом. М.:
Россельхозиздат, 1984г.). Было бы правильней оценивать качество раствора
закладкой его между двух кирпичей, просушкой, прокаливанием в печи с после-
дующим контролем прочности шва и адгезии, отсутствия трещин и отслаиваний.
Так или иначе, шов при большом содержании песка обычно расширяется сильней,
чем кирпич. Только поэтому в нашей стране и стараются делать швы тонкими (не
более 5 мм), а в иных странах (с более высокой печной культурой) швы, наоборот,
делают не тоньше 10 мм. Все отечественные бытовые печники знают, что глиняная
обмазка (штукатурка) не держится на внутренних сторонах кирпичной кладки не
только в топке, но и в трубах, а это указывает на разницу термических расширений
кирпича и раствора. Именно расширяющиеся швы и выдавливают кирпичи из
кладки (что особенно заметно в углах топливников). При нагреве кладки кирпичи
«выезжают» наружу (или «разъезжаются» в стороны) «сами по себе» за счет
расталкиваний, а вот вернуться обратно на прежнее место «сами по себе» при
охлаждении кладки порой уже не могут из-за утери сил сцепления (из-за растре-
скиваний). Наглядно оценить последствия перетопа можно прорисовкой кладки с
кирпичами трапецеидальной формы - становится ясной возможность раздавлива-
ния и выкрашивания швов на огневой стороне кладки (что и наблюдается зачастую
436
Дачные бани и печи

при хорошей адгезии) или появления вертикальных трещин шва между кирпича-
ми на наружной холодной стороне кладки (при недостаточной адгезии).
При изготовлении печных материалов (в том числе кладочных растворов)
необходимо согласовывать свойства всех трех составных частей рецептуры смеси :
пластификатора (формообразователя), наполнителя (телообразователя) и связую-
щего (связки), причем один и тот же компонент может иметь разные функции
(например, быть и пластификатором, и связующим одновременно). Пластификатор
сцепливает частицы компонентов рецептуры, придает изделию необходимую
форму и удерживает ее (как пластилин) до тех пор, пока форма не будет фиксиро-
вана связкой. Простейшим пластификатором является вода. Наполнитель (круп-
нозернистый порошок или упрочняющие арматурные «иголки») вводят в состав
рецептуры для придания «объемности» материалу, для упрочнения и удешевления
изделия , а также для того, чтобы материал при сушке не растрескивался (чтобы
частицы наполнителя приходили между собой в контакт и не давали бы материалу
неоднородно усаживаться). Для снижения растрескиваний (и для повышения меха-
нической прочности) вместо увеличения содержания наполнителя можно приме-
нить прессование, например, «бить» глину (трамбовать, уплотнять ударами, виб-
роукладывать). Наиболее термостойкие кирпичи - прессованные.
Глиняные рецептуры для изготовления кирпича и кладочных растворов содер-
жат натуральную глину «из оврага» (в качестве пластификатора и связующего) и
натуральный песок (в качестве наполнителя), который также может содержаться
(а может и не содержаться в достаточном количестве) в глине «из оврага». Причем
карьерный песок с ломаными частицами более предпочтителен, нежели речной
песок с окатанными частицами, поскольку обеспечивает большую прочность мате-
риалу. Несмотря на кажущуюся «простоту» рецептуры, физхимия глиняных мате-
риалов весьма сложна и далеко не всегда известна печникам.
Пластификатором в натуральной глине выступает каолинит Al2O3.2SiO2
.2Н2О в форме мелких тонких пластинок (чешуек типа слюды), придающих раз-
моченной глине «свойства пластилина». При сушке размоченной глины, чешуйки
каолинита скрепляются (слипаются) с образованием весьма прочного материала -
«сырого» кирпича, вновь «распускающегося» при повторных увлажнениях.
Каолинит обезвоживается при 450-550°С, превращаясь в каолин Al2O3.2SiO2 с
плотностью ρ=2,6 г/см3 и коэффициентом термического расширения α=8·10 6
град 1. Каолин только при очень высокой температуре 1100-1250°С (шамотный
обжиг) переходит в муллит 3Al2O3.2SiO3 (ρ=3,1 г/см3 , α=3·10 6 град 1 при
100°С и α=5·10 6 град 1 при 1000°С). Таким образом, каолинит характерен для
швов кирпичных печей (состоящих фактически из сырого кирпича), каолин - для
обожженого глиняного (красного) кирпича, а муллит - для шамотного кирпича.
Связкой в натуральной глине являются плавни: легкоплавкие щелочи (окиси
натрия и кальция) и более тугоплавкие окиси кальция (известь) и железа (ржав-
чина). Такие связки вступают в действие лишь при обжиге и упрочняют материал
за счет «спекания» - слипания в объеме изделия образующихся расплавов («сте-
кол»). Очень важно то, что плавни, как правило, не реагируют с каолином и квар-
цем (песком) до температуры 1000°С. В глинах встречаются и легкоплавкие плав-
ни с температурами плавления 700-900°С (фарфоровые системы с большим
содержанием щелочей, α=3·10 6 град 1), и более тугоплавкие плавни с температу-
рами плавления 900-1100°С (цементные системы с большим содержанием извести,
α=8·10 6 град 1). Содержание щелочей в кирпичных глинах обычно составляет 1,5-
4,2%, содержание извести не более 7-8%. При недостатке плавней в глину вводят
жидкое стекло Na2SiO3, известь, портландцемент, соду и др. Кирпичные глины не
должны содержать более 6-8% окиси железа (придающей глине коричневый цвет),
поскольку в процессе обжига при 1000°С образуется легкоплавкий фаелит
2FeO.SiO2, являющийся основной причиной образования остекленевшего красно-
го кирпича (бардово-фиолетового «железняка»). Шамотный кирпич содержит
5. Климатический (отопительный) модуль
437

окись железа в минимальных количествах и поэтому имеет желтый или серый
цвет, а не красный или коричневый.
Натуральный песок представляет собой кристаллическую окись кремния в
форме β кварца (ρ=2,65 г/см3, α=5·10 6 град 1 параллельно оси кристалла и
α=13·10 6 град 1 перпендикулярно оси кристалла), который при 573°С скачком
расширяется (обратимо!) в α-кварц (ρ=2,6 г/см3 , α=20·10 6 град 1!!), затем при
870°С очень сильно расширяется необратимо в α-тридимит ( ρ=2,3 г/см3 ), при
1470°С переходит необратимо в α-кристобалит ( ρ=2,3 г/см3 ) и, наконец, при
1728°С образуется расплав, застывающий в кварцевое стекло ( ρ=2,2 г/см3,
α=0,5·10 6 град 1!!).
Красный кирпич мокрого формования обычно содержит примерно 40% каоли-
на, 30% кварца и 30% плавней. Высокое содержание кварца (резко расширяющего-
ся, начиная с 573°С) обуславливает низкую термостойкость такого кирпича 700°С
(даже для лучших сортов трубопечного класса по ГОСТ 8426-75) при огнеупорно-
сти (появлении ползучести под механической нагрузкой из-за расплавов) более
900°С. Керамический кирпич полусухого прессования содержит намного больше
кварца до 40-70% и хрупкого стекла, что делает этот кирпич не пригодным для
кладки топок печей. Обычные же кладочные растворы содержат до 70-80% кварца,
что и обуславливает неизбежное «разъезжание» кладок печей при перетопах.
Поэтому для кладки топок лучше использовать глиняный раствор (на самой
обычной глине из «оврага») не на кварцевом песке, а на шамоте (а лучше на моло-
том кирпиче). Использование же специальных, так называемых «шамотных» глин
(содержащих в основном каолинит и очень малые количества плавней и кварца)
для бытовых печей целесообразно лишь при топке углем, поскольку при топке дро-
вами температуры в топке недостаточны для спекания каолина в муллит.
Отметим, что в жаростойких бетонах обычная кристаллогидратная цементная
связка заменяется при высоких температурах на связку расплавами портландце-
мента, обычно содержащего 64-67% окиси кальция (извести), 21-25% кварца, 4-8%
окиси алюминия и 2-4% окисей железа (Л.М.Сулименко, Технология минераль-
ных вяжущих материалов и изделий на их основе, М.: Высшая школа, 2000г.).
5.7.15. Утепление дымовых труб
Холодная труба -- это не только плохая тяга и дымное горение. Холод-
ная труба -- это возможное выделение росы из дымовых газов.
Дело в том, что при горении дров дымовые газы увлажняются за счёт
воды, находившейся в дровах как естественная влажность, а также обра-
зовавшейся при окислении древесного вещества. Поэтому абсолютная
влажность у дымовых газов значительно выше, чем у воздуха атмосферы.
Так, массовое влагосодержание продуктов сгорания d(г/кг) теоретически
равно d=d0+(92,1+1,68w)/(0,072+α), где d0(г/кг) -- влагосодержание ат-
мосферного воздуха, α(кг/кг) -- коэффициент избытка воздуха, w% -- от-
носительная влажность воздуха. В самых жёстких реальных условиях
влажных дров с w=100% и нехватки кислорода α=0,5 увеличение влагосо-
держания составит (d--d0)=454 г/кг, то есть 454 г водяных паров в 1 кг
влажных дымовых газов. Это настолько высокая цифра, что превышает
равновесную плотность пара при температуре 100°С. Это означает, что га-
рантированно избежать конденсацию водяных паров в дымовой трубе
при топке мокрыми дровами возможно лишь при прогреве трубы до
438
Дачные бани и печи

100°С и выше. Действительно, нормой считается температура выходящих
из устья трубы дымовых газов на уровне 110--120°С в расчёте на зиму.
В более реальных условиях w=30% и α=1 увеличение влагосодержания
составляет (d--d0)=133 г/кг. В пересчёте на нормальный воздух с плотно-
стью 1,3 кг/м3 абсолютная влажность дымовых газов составит 0,172 кг/м3.
Это означает, что при температурах внутренних стенок дымовой трубы
ниже 70°С конденсация водяных паров в дымовой трубе неизбежна. Та-
ким образом, основной задачей является как можно быстрый прогрев ды-
мовой трубы хотя бы до температур порядка 70°С.
С этой задачей кирпичные трубы, конечно, не справляются -- греются
они долго. В охлаждающихся дымовых газах на этапе протопки печи не-
минуемо образуется конденсат либо в виде тумана (клубов пара, зачастую
невидимых на фоне белого и чёрного дыма), либо в виде росы на внутрен-
них стенках кирпичной трубы. Роса впитывается в кирпич, увлажняя его,
а после намокания трубы начинает стекать вниз. На мокрую поверхность
частично осаждаются сажистые частицы, зола, высококипящие продукты
пиролиза (в виде креозота - смеси спиртов, альдегидов, кетонов, всевоз-
можных ароматических углеводородов), а также газообразные соедине-
ния, образующие с водой кислоты (серную, азотную, муравьиную, уксус-
ную, угольную и т. п.). Чёрная, коричневая или зелёноватая, остропахучая
и химически агрессивная жидкость, стекающая по холодным трубам, по-
лучила название трубного конденсата. Кислотность конденсата обуслов-
лена как составом топлива (например, наличием серы, наиболее характер-
ной для углей и газа), так и организацией процесса сжигания. Так,
для полностью сгоревшего креозота образование органических кислот не
характерно, а вот окись и закись азота образуются (вернее, фиксируются)
при резком захолаживании (закалке) дымовых газов. Во всяком случае
кислотность конденсата всегда обеспечена наличием большого количест-
ва углекислого газа в дымовых газах (до 20% об. при α=1),
соединяющегося с водой с образованием углекислоты СО2+Н2О Н2СО3.
Трубный конденсат проникает через щели и трещины наружу, загазо-
вывает помещения, разрушает кирпич и швы химически, а зимой, замер-
зая, «рвёт» стенки трубы вспучиванием льда в порах. Поэтому трубы все-
гда изготавливают из наиболее качественного материала, стойкого не
столько термически, сколько химически и механически, но главное -- мо-
розоустойчивого в сыром состоянии (то есть малопористого).
Появление трубного конденсата является штатной бытовой ситуаци-
ей, и к ней дачник должен быть готов зимой и морально, и методически.
Растопку печи в морозы желательно вести как можно более сухим топли-
вом, обращая внимание не столько на разжигание дров, сколько на про-
грев трубы. Этому способствует наличие «летних» дымоходов (растопоч-
5. Климатический (отопительный) модуль
439

440
Дачные бани и печи
ных задвижек). Кирпичную трубу «высовывают» над крышей как можно
меньше. В смысле борьбы с конденсатом трубы должны быть как можно
более короткими (хотя и во вред тяге), а печи -- безоборотными. Некото-
рые дачники предпочитают легко впитывающие (обычные) кирпичные
дымовые трубы, справедливо полагая, что пусть лучше кирпич в трубе ув-
лажнится, но не «потечёт» -- всё равно труба при дальнейшей протопке
нагреется и высохнет. Другие дачники, опасаясь зимних увлажнений, де-
лают стенки труб влагонепроницаемыми (например, бетонными) и/или
обрабатывают их водоотталкивающими составами. Часто в кирпичные
дымоходы вставляют гладкие и водонепроницаемые асбоцементные, ке-
рамические или металлические трубы -- вкладыши (гильзы). В последних
случаях необходимо проследить, куда же потечёт невпитавшийся конден-
сат из трубы: если в кирпичную кладку нижележащих дымооборотов --
это плохо, если в топливник на горящие дрова -- это хорошо.
Технологий безопасного удаления трубного конденсата в дровяных
и угольных печах пока нет. Только в газовых печах водонагревателях от-
работана методика конденсации водяных паров из продуктов сгорания
(причём с целью утилизации тепла конденсации и достижения коэффи-
циента полезного действия свыше 100%) со сбросом конденсата в город-
скую канализационную сеть. Единственным способом улавливания труб-
ного конденсата в дровяных печах является организация внутри труб
специальных накопительных конденсатосборщиков, которые впослед-
ствии должны осушаться за счёт испарения или опорожняться сливом
через кран на дне. Лучше всего такой конденсатосборщик размещать на
самом дне труб («в их основаниях и дымоходах») в кармане, предусмот-
ренном п.6.6.13 СНиП 41 01 2003 для всех печей (см. далее поз. 11 на
рис. 159). Заметим попутно, что этот обязательный с 1975 года карман
«глубиной 250 мм с отверстиями для очистки, закрываемыми дверками»
редко ещё предусматривается в кирпичных печах. После испарения воды
от конденсата остаётся спёк чёрного цвета в виде слоистой достаточно
твёрдой корки, не пачкающей руки, иногда пахнущей, но чаще без запаха.
Такие корковые спёки образуются и на стенках труб. Иногда они отбива-
ются с трудом, но с увеличением толщины слоя хрупко отслаиваются
(трескаются) под действием перепадов температур и обрушиваются вниз
в виде крупки, засыпая переходы (повороты) горизонтальных участков
в вертикальные, в том числе и вышеупомянутые карманы. Эта крупка
в трубе не воспламеняется, видимо, ввиду окускования сажи и высокого
содержания в ней золы. Кстати, именно такие сажистые корки могут об-
разовываться и на стенках фильтрующих каменок, и выжигать их трудно,
даже методом высокотемпературной газификации водяным паром.

Конденсатные сажистые спёки резко отличаются от пушистой печной
сажи, очень рыхлой, легко возгораемой, сильно пачкающей руки и одеж-
ду, иногда «смолистой». Пушистая сажа образуется и осаждается на сухих
участках внутренних стенок топки, дымооборотов и трубы. В частности,
осаждается она и на дверке топливника (правда в смеси с окалиной и зо-
лой), так что свойства такой сажи дачнику хорошо известны. По характе-
ру сажистых отложений легко определить, в сырых или сухих условиях
находится изучаемый участок дымоходов в ходе протопки печи.
В отличие от теплоёмких кирпичных труб металлические дымовые
трубы при растопке печи разогреваются очень быстро, быстро создают тя-
гу, быстро перестают осаждать конденсат, а при малых (но частых) заклад-
ках дров быстро перестают дымить из трубы. Но тем не менее в плане кон-
денсатообразования они могут доставить дачнику куда больше хлопот,
чем кирпичные, особенно в холодные зимы. Во первых, потому, что если
конденсат образуется внутри металлической трубы, то он тотчас появля-
ется и на наружной поверхности трубы или печи (то есть в помещении ба-
ни) путём банальной протечки через стыки металлических труб. А запах
испаряющегося на горячей трубе конденсата порой просто невыносим,
несмотря на вентиляцию. Во вторых, потому, что в холодную погоду (или
дождливую) в условиях сильного теплосъёма с внешней стенки трубы,
внутренняя поверхность тонкостенной и высокотеплопроводной трубы
способна нагреться до температур выше 100°С только при интенсивном
горении дров в топливнике. Стоит только бросить в печь на раскалённые
угли зимой лишнее полено, тотчас в трубе потечёт конденсат. Поэтому не-
обходимо строго выдерживать режим интенсивного горения с частым,
но малым подбрасыванием дров, а лучше вообще топить в сильные моро-
зы древесным углём. В режимах же тления дров дымоход зимой и вовсе
работает как обратный холодильник -- сколько воды поступает в трубу,
столько же её и стекает обратно в топку, и печь буквально захлёбывается
от накапливающейся воды.
Поэтому зимние печные трубы, особенно металлические, никогда не
делают высокими, сильно высовывающимися над крышей. В сильные мо-
розы конденсат в трубе может даже замёрзнуть, образуя ледяные пробки.
Учитывая большую опасность ледяных пробок, способных потушить пла-
мя в топке, во избежание возможных отравлений натуральным газом
и продуктами сгорания (угарным газом) все газовые печи и агрегаты
в обязательном порядке оборудуются утеплёнными трубами (вытяжка-
ми) с зонтами, не способными забиться инеем. В полной аналогии с тру-
бами газовых печей, утепление стали применять и в металлических тру-
бах дровяных печей.
5. Климатический (отопительный) модуль
441

Дымовая труба называется утеплённой, если её стенки имеют сопро-
тивление теплопередаче более 0,3 м2.град/Вт. Эта величина соответствует
термическому сопротивлению кирпичной трубы, сложенной толщиной
в полкирпича (12 см). Считается, что при постоянной непрерывной круг-
лосуточной работе печи (в том числе и газовой) кирпичная труба в пол-
кирпича уже не образует конденсата. Конечно, такое мнение весьма ус-
ловно: в сильные морозы, тем более в условиях крайнего Севера, такая
труба наверняка потечёт, особенно при малом огне в топке. Но в целом по
России принять более жёсткий норматив по утеплению труб нельзя по
той простой причине, что тогда все печные кирпичные трубы окажутся
в разряде неутеплённых и недопускаемых переводу на газ.
Если рассматривать проблему более широко, то дымовые трубы следу-
ет нормировать не по степени утепления, а наоборот, каждый тип трубы
должен нормироваться по тепловой мощности печи. Каждая труба имеет
свой диапазон рабочих тепловых мощностей. При этом верхний предел
мощности будет представляться и степенью термостойкости материала
трубы, и газодинамическим сопротивлением (турбулизацией дымовых
газов). А вот нижний предел мощности может определяться условиями
появления конденсата.
В настоящее время утеплённые трубы для металлических печей изго-
тавливаются с применением термостойкой базальтовой ваты. Централь-
ный дымоход в виде цилиндрической трубы из углеродистой или нержа-
веющей листовой стали толщиной не менее 0,7 мм либо обматывают
(с прихваткой проволокой) рулонной мягкой минватой (матом), либо за-
ключают в круглешки (шайбы), вырезанные из жёсткой плиты минваты.
Утеплённый дымоход заключается в обечайку из оцинкованной кровель-
442
Дачные бани и печи
Рис. 159. Типы утеплённых металли-
ческих труб: а -- коренная, б -- насадная,
в -- подвесная. 1 -- стальной дымоход, 2 --
подставка (эстакада). 3 -- топливник пе-
чи, 4 -- соединительный патрубок (коле-
но), 5 -- обечайка (чехол, кожух), 6 -- ба-
зальтовая вата, 7 -- кровля, 8 -- герметик
9 -- крыша, 10 -- зонт, 11 -- ёмкость для
сбора конденсата, 12 -- поддон обечайки
с креплением саморезами, 13 -- соедине-
ния секций обечайки и трубы, 14 --
крышка для набивки базальтовой ватой
центрирующая с креплением самореза-
ми, 15 -- кожух усиленный несущий, 16 -- съёмный поддон для набивки базальтовой
ватой, 17 -- перекрытие, 18 -- разделка негорючая термостойкая, 19 -- кронштейн для
подвешивания кожуха, 20 -- карман, 21 -- патрубок (в частности, гофрированный),
22 -- хомуты.
а) б)
в)
10
1
1
2
3
3
3
4
5
6
7
7
8
9
10
14
13
12
11
10
18
19
17
20
21
22
16
15

ной стали толщиной 0,55 мм, защищающую утеплитель от механических
повреждений и увлажнений. Толщина теплозащитного слоя минваты со-
ставляет не менее 1,5--2,0 см.
Конструкций металлических утеплённых труб (и самодельных, и за-
водского изготовления) очень много. Они отличаются в первую очередь
способом закрепления в пространстве. Известно, что кирпичные трубы
и неутеплённые металлические трубы традиционно подразделяются на ко-
ренные (отдельно стоящие) и насадные (установленные непосредственно
на печи). Утеплённые металлические трубы также могут быть коренными
(приставными), насадными и, кроме того, подвесными (закреплёнными на
перекрытиях или крышах). Наиболее надёжны и удобны коренные трубы
(рис. 159а). Дымовая труба 1 устанавливается на полу помещения на под-
ставке 2 (эстакаде) и присоединяется к топливнику 3 с помощью колена 4
(также желательно из нержавеющей или жаростойкой стали). Дымовая
труба 1 заключается в чехол 5 (обечайку). Зазор между трубой и обечайкой
заполняется базальтовой ватой 6. Чехол 5 может изготавливаться по раз-
ному, в данном случае цилиндрическая обечайка удерживается на цилинд-
рической трубе за счёт сил трения от с усилием запрессованных шайб из
плотной (жёсткой) базальтовой ваты. Чехол удерживается в вертикальном
положении вырезом в перекрытии или в кровле 7 с уплотнением 8 с помо-
щью герметизирующей адгезионной ленты или эластичного герметика
(например из полисульфидного не твердеющего на морозе
каучука тиокола или силикона). Зазор с базальтовой ватой защищается от
осадков колпачком 9, а сама дымовая труба -- зонтом 10. Возможный
в сильные морозы конденсат улавливается конденсатосборником 11.
Насадные утеплённые трубы наиболее распространены в дачных домах
и банях (рис. 159б). Они опираются непосредственно на печь и удержива-
ются от опрокидывания отверстием в вышерасположенной плоскости 7
(перекрытии, крыше). Обечайка удерживается на трубе за счёт упорного
поддона 12 (фланца), закрепляемого болтами, саморезами или сваркой.
Дымовая труба и обечайка может наращиваться секциями с конусными
или фланцевыми соединениями 13. Базальтовая вата в кусках набивается
вручную в зазор так, чтобы обечайка была отцентрована относительно тру-
бы. Отцентровке может помочь и верхний фланец 14. Особое внимание
при набивке базальтовой ватой должно быть уделено зоне соединений сек-
ций 13. При этом стык 13 не должен располагаться в местах прохода через
перекрытия и кровлю и должен визуально контролироваться.
Подвесные трубы (рис. 159в) крепятся в проёмах перекрытия 17 за ко-
жух 15, который в данном случае является несущим и должен быть меха-
нически прочным (например, изготовленным их сварного уголкового кар-
каса, обшитого листовой сталью). Кожух закрепляется на перекрытии
5. Климатический (отопительный) модуль
443

через обязательные металлические разделки 18 (см. раздел 5.7.9) с помо-
щью подпятников 19. Обычно такую трубу собирают на земле (с набив-
кой базальтовой ватой или заполнением перлитом) и подвешивают в со-
бранном состоянии. Коренные и подвесные трубы должны иметь
в нижней части карман 20, предусматривавшийся ранее в кирпичных тру-
бах для сбора выпадающих кирпичей и штукатурки и предупреждающий
тем самым забивку дымохода и перешедший «по наследству» к металли-
ческим и асбестовым трубам для сбора возможных сажистых спёков
и конденсата. В кармане 20 должна предусматриваться герметичная двер-
ца или съёмное донышко для чистки. Печь подсоединяется к трубе с по-
мощью патрубка (колена) или гофрированной (сильфонной) трубы 21 из
нержавеющей стали, закреплённой хомутами уплотнителями 22.
Кирпичные трубы тоже утепляют, в частности оштукатуриванием на
чердаках тёплыми растворами или облицовкой базальтовой ватой. Осо-
бенно это касается чердачных горизонтальных кирпичных коробов. В по-
следнее время появились специальные бетонные блоки с центральным
444
Дачные бани и печи
Рис. 160. Конструкция утеп-
лённой асбоцементной трубы: а --
труба, закреплённая на перекры-
тии (вид сбоку), б -- то же, вид
сверху, в -- труба, закреплённая на
каменной стене здания (вид сбо-
ку), г -- то же, вид сверху.
1 -- асбоцементная труба, 2 --
хомут, 3 -- болтовое крепление хо-
мута, 4 -- несущий уголок метал-
лический, 5 -- балка перекрытия,
6 -- лага, 7 -- стальной лист, закры-
вающий проём (отступку) в по-
толке (разделка), 8 -- лист асбес-
тового картона, 9 -- подшивка
потолка дощатая, 10 -- крепление
уголка к лаге, 11 -- возможный
уголок, соединяющий несущие
уголки в сварную раму, 12 -- вы-
ступающий торец трубы, 13 -- обе-
чайка, 14 -- кровля, 15 -- герметик,
16 -- стекловата, 17 -- зонт, 18 --
крепление зонта, 19 -- соедини-
тельный патрубок (муфта), 20 --
тройник с карманом, 21 -- крон-
штейн, 22 -- кронштейн с подко-
сом, 23 -- прямоугольная обечай-
ка, закрепляющаяся на стене.
а)
1
1
2
2
2
2
20
23
19
17
18
16
19
14
15
23
21
22
222
1
3
4
12
13
11
20
13
16
2
3
3
3
3
3
4
4
4
4
5
5
5
6
6
7
8
9
б)
в)
г)

отверстием для выкладки вертикальных труб. В образующийся канал
вкладывают металлическую, керамическую или асбоцементную трубу,
а зазор между трубой и блоком набивают базальтовой ватой.
Кирпичные трубы с толщиной стенки в полкирпича считаются утеп-
лёнными, если они проложены внутри здания (в том числе и во внутрен-
них капитальных стенах) и высовываются лишь над кровлями. Если же
труба проходит во внешней (наружной) стене здания, то утеплённой счи-
тается труба, имеющая толщину стенки со стороны улицы не менее 64 см
(2,5 кирпича). Это значит, что высокие металлические утеплённые тру-
бы, монтируемые на внешней стене (фасаде) здания (приставные трубы)
должны иметь толщину теплоизоляции из базальтовой ваты не менее
8--10 см.
Нередко в дачном быту кирпичные трубы, выведенные выше потолка
мансарды на чердак или даже выше кровли, удлиняют асбоцементными
трубами, вставляемыми в дымовые отверстия труб и уплотняемыми сме-
сью асбеста (картона, шнура, ткани) с глиной или цементом. Асбоце-
ментные трубы можно применять при температуре входящих в трубу ды-
мовых газов не выше 300°С, в то время как металлические трубы
допускаются к применению при температурах дымовых газов до 500°С.
Удлиняющие асбоцементные трубы также можно утеплять базальтовой
ватой, используя обечайки из оцинкованной стали.
В качестве методической иллюстрации приведём широкораспростра-
нённую конструкцию утеплённой дымовой трубы для бытовых газовых
отопительных котлов (рис. 160). Для металлических печей эта конструк-
ция в большинстве случаев непригодна, так как в обязательном порядке
использует нетермостойкие асбоцементные трубы 1, а при замене на
стальные водопроводные трубы конструкция становится очень тяжёлой.
Стандартная асбоцементная труба 1 (длиной 4 м и диаметром 100 мм или
150 мм) обхватывается хомутом 2 из полосовой стали толщиной 4--6 мм
и шириной 30--50 мм и притягивается болтовыми соединениями 3 (не ме-
нее М10) к стальным уголкам или швеллерам 4 (с размером полки не ме-
нее 50 мм). Такое хомутовое соединение (заменяющее приварной крон-
штейн на стальных трубах) является основой всей конструкции.
Хомутовое соединение может иметь и иную конструкцию, например, в ви-
де двух симметричных (в полкольца) стянутых хомутов, опирающихся
затем на огнестойкие несущие конструкции с обеих сторон трубы.
Но в любом случае хомутовое соединение должно быть в высшей степени
надёжным, поскольку в случае разрыва болтовых соединений или самого
хомута асбоцементная труба проскальзывает вниз. Учитывая большой вес
трубы (и наращенных частей), нахождение под ней отопительного агрега-
та (а тем более людей) недопустимо (хотя официально и не запрещено).
5. Климатический (отопительный) модуль
445

Закреплённый на трубе уголок 4 упирают (опускают) на балки пере-
крытия 5 или чаще на специально монтируемые лаги 6, чтобы увеличить
расстояние от хомута до металлического листа обшивки проёма (раздел-
ки 7) и тем самым увеличить длину рычага, удерживающего трубу от
опрокидывания (см. ниже). Уголок 4 надёжно закрепляется на лаге 6
болтовым соединением, крупным саморезом 10 или мощным гвоздём
с загибом сквозной прошивки. Обычно в котельных устанавливают сра-
зу две трубы -- дымоход и вентиляционную вытяжку. Эти две трубы мо-
гут быть закреплены на одном уголке, но для удобства монтажа и сниже-
ния нагрузок каждую трубу чаще закрепляют на отдельных уголках,
при этом уголки могут быть скреплены в раму с помощью перемычек 11
сваркой или болтами. После первичного закрепления уголков трубы
примут какое то наклонное положение, и чтобы зафиксировать их
в строго вертикальном положении, снизу на обшивку потолка 9 прибива-
ют металлический лист обшивки 7 (подшивка) с отверстиями для выпу-
ска труб 12 на 1--10 см ниже потолка. В качестве металлического листа
используется листовая кровельная сталь толщиной 0,55 м (лучше оцин-
кованная), и, несмотря на кажущуюся ненадёжность конструкции, трубы
оказываются закреплёнными в строго вертикальном положении очень
жёстко. На лист обшивки 7 в обязательном порядке настилается лист ас-
бестового картона 8, причём смысл этой изоляции неясен, но её наличие
строго контролируется пожарной охраной при приёмке трубы в эксплуа-
тацию. Намного разумней было бы изолировать асбестовым картоном
и сталью торцы досок потолка, балки 5 и лаги 6, которые должны быть
удалены от трубы на 500 мм (при наличии изоляции потолка, балок
и лаг -- на 380 мм) в соответствии со СНиП 41 02 2003.
На вертикально зафиксированную трубу посекционно нанизывают
через верх трубы обечайки из оцинкованной кровельной стали 13. Ниж-
нюю обечайку устанавливают на уголки 4 или (при наличии в обечайке
соответствующих вырезов) даже на лист обшивки 7. Затем, строго цент-
рируя обечайку относительно труб, вручную набивают её стекловатой 16
(можно в мягких матах типа Ursa или Isover, но лучше в более жёстких
плитах базальтовой ваты типа Rockwool или Paroc). Потом на первую
обечайку нанизывают вторую обечайку и также набивают её стеклова-
той, имея в виду, что именно сама стекловата помогает центрировать тру-
бу в обечайке. А так как обечайка удерживается в вертикальном положе-
нии отверстием в кровле 14, то и труба удерживается в вертикальном
положении не только внизу листом 7, но и наверху уплотнённой стекло-
ватой в районе отверстия в кровле 14. При необходимости трубу удлиня-
ют с помощью цилиндрических патрубков 19 из оцинкованной стали,
препятствующих сдвигу труб относительно друг друга. Встречаются
446
Дачные бани и печи

случаи, когда хомут 2 удерживает 4--5 труб длиной по 4 м каждая; в этом
случае, конечно, необходимо дополнительно предохранять трубу от
опрокидывания, например, с помощью растяжек. Сверху трубу и тепло-
изоляцию защищают зонтом 17, закрепляемым лапками 18. Снизу в тру-
бу вдвигают с натягом и с возможным закреплением саморезами тройник
20 с карманом и дымоподающим патрубком.
По указанной технологии можно изготавливать и приставные трубы
на стенах здания (рис. 160в и г). Отличие от вышерассмотренной конст-
рукции заключается в применении уголков в виде кронштейнов в стене
21, в том числе с подкосами 22, и прямоугольных обечаек 23, прикрепля-
емых к стене дубелями.
5.7.16. Категорирование пожарной безопасности
Назовём пожаростойкой (для печного отопления) стену (перегородку),
имеющую предел огнестойкости не менее 1 часа, то есть REI60 и более (см.
далее), и имеющую предел распространения пламени ноль сантиметров.
Для такой пожаростойкой стены (перегородки) расстояние до наружной
поверхности печи или дымового канала (трубы) никак не нормируется
(СНиП 41 01 2003). Это значит, что к такой пожаростойкой стене (перего-
родке) печь или трубу можно поставить хоть вплотную. В такую пожаро-
стойкую стену (перегородку) можно даже вмонтировать печь (в том числе
и металлическую), например, так, чтобы топилась из предбанника, а тепло
и пар отдавала бы в баню (паровое помещение). Если же такой пожаро-
стойкой стены (перегородки) в здании (помещении) нет, то печь должна
отстоять от стен на расстояние нормируемой отступки (разделки).
Многие полагают, что любая стена, если она сделана из негорючего
материала, является пожаростойкой. Однако, это не так. Например, гипс
(CaSO4.2H2O) не горит, но при нагреве отдаёт кристаллизационную во-
ду и рассыпается в порошок. Так что после пожара от гипсовой стены ни-
чего не останется. Но всё же в начале пожара даже тоненькая гипсовая
перегородка простоит некоторое время, не разрушившись, и это время
мы будем называть пределом (временем) огнестойкости. Так же и дере-
вянная перегородка может благополучно простоять в огне, к примеру, од-
ну минуту. Значит и горючая стена имеет определённую огнестойкость.
Так, скорость обугливания древесины как конструкционного материала
составляет 0,5--0,8 мм/мин при температуре горения 800°С.
Кроме огнестойкости, пожаростойкая стена, конечно, не должна спо-
собствовать распространению пожара. Так, деревянная стена, не потеряв
в огне своей несущей способности, к примеру за одну минуту, тем не ме-
нее сгорит потом сама и воспламенит всё вокруг, поскольку она способна
5. Климатический (отопительный) модуль
447

гореть самостоятельно. А вот цемент-
но стружечная стена горит в огне, но по-
сле удаления внешнего пламени её горе-
ние затухает. Есть и намного более
сложные случаи. Например, была тол-
стая кирпичная стена с очень высоким
пределом огнестойкости, но её покрасили толстым слоем горючей краски,
в частности, масляной. В таком случае стена в пожаре выстоит, но по-
скольку толстый слой краски способен распространять пламя на некото-
рое расстояние (и тем самым создавать условия для вторичных воспламе-
нений, в том числе и в других помещениях), то такую окрашенную стену
уже нельзя квалифицировать как пожаростойкую.
Любое категорирование по своей глубинной сути весьма условно, и ни-
кто не сможет чётко обосновать, почему в строительных нормах выбран
предел огнестойкости именно 1 час (60 минут), а предел распространения
пламени строго равный именно нулю. Это очень жёсткие требования (по
крайней мере для дачников). Они зародились для всех без исключения
строений и уже давно перекочёвывают (с одними и теми же опечатками)
из одних редакций норм в другие. Во всяком случае, эти нормы действи-
тельно дают человеку возможность заблаговременно обнаружить аварию
печи и покинуть помещение в течение 1 часа или предпринять меры по ус-
транению возгораний.
Категорирование на огнестойкость осуществляется для строительных
конструкций, а не для строительных материалов, её составляющих. В со-
ответствии с ГОСТ 30247.0 94 и ГОСТ 30247.1 94 конструктивный эле-
448
Дачные бани и печи
Рис. 161. Временные зависимости темпера-
тур при пожаре: а -- температура в очаге горе-
ния, б -- температура модельной бетонной пли-
ты перекрытия толщиной 80 мм, нагреваемой
снизу стандартным пожаром. 1 -- стандартная
температурная кривая пожара, 2, 3 и 4 -- факти-
ческие температурные кривые реальных пожа-
ров в помещении при горении различных мате-
риалов в количестве 50 кг/м2 (полистирол 2,
древесина в досках штабелями 3 и бумага в ру-
лонах 4 соответственно), 5 -- температура ниж-
ней обогреваемой поверхности (практически
совпадает со стандартной температурной кри-
вой пожара 1), 6 -- температура верхней необо-
греваемой поверхности. Пунктиром показаны
параметры, достигающиеся через 1 час после
начала пожара.
а)
1
Т, °С
Т, °С
200
200
60 120 180 τ, мин
60 120 180 τ, мин
400
400
600
600
800
800
1000
1000
2
3
4
5
5q
6
80
6
б)

мент в натуральную величину подверга-
ют воздействию опытного стандартного
пожара в специальной печи и одновре-
менно подвергают воздействию норма-
тивных
механических
нагрузок
(рис. 162а). Стандартный пожар харак-
теризуется повышением температуры пламени в очаге горения в соответ-
ствии со стандартной температурной кривой, рекомендованной в 1966
году Международной организацией по стандартизации (рис. 161). Поня-
тия «стандартного пожара» и «стандартных» температур при пожаре, ко-
нечно, также весьма условны. Но тем не менее указанная стандартная
температурная кривая во время испытаний должна соблюдаться строго
с точностью до 10%, чтобы можно было сопоставить данные, полученные
в разных исследовательских центрах.
С целью определения степени огнестойкости фиксируют время с мо-
мента начала опытного стандартного пожара до момента наступления од-
ного из признаков:
-- потери несущей способности, устойчивости, обрушения (условно
обозначается индексом R с указанием времени до обрушения в минутах,
например, R120 означает, что конструкция не обрушивалась 2 часа.);
-- потери целостности с образованием сквозных трещин или отвер-
стий, в том числе за счёт местных обрушений и прогаров, через которые
на необогреваемую поверхность (сторону) конструкции проникают про-
дукты горения или пламя (условно обозначается индексом Е с указани-
ем времени до потери целостности, например, для штукатурки по дереву
Е10 означает, что за 10 минут в штукатурке не образовались трещины, че-
рез которые пламя может достичь деревянных элементов);
-- потери теплоизолирующей способности с повышением температу-
ры необогреваемой стороны конструкции в среднем не более чем на
140°С или в любой точке более чем на 180°С по сравнению с температу-
5. Климатический (отопительный) модуль
449
Рис. 162. Принципиальные схемы устано-
вок для испытаний строительных конструкций
на огнестойкость: а -- колонн и стен под нагруз-
кой, б -- перекрытий под нагрузкой. 1 -- огневая
камера с горелками газообразного или жидкого
топлива, имитирующая пожар со стандартной
температурной кривой, 2 -- направление огне-
вого воздействия (тонкие стрелки), 3 -- ваго-
нетка, 4 -- испытуемая стена или колонна, 5 --
испытуемая плита перекрытия, 6 -- нагрузка
(локальная или распределённая).
а)
1
1
2
2
3
4
5
6
б)

рой конструкции до испытания (условно обозначается I с указанием вре-
мени до потери теплоизолирующей способности, например, для штука-
турки по дереву I10 означает, что за 10 минут внутренняя сторона штука-
турки не успела нагреться в среднем на 140°С и локально на 180°С).
Пределы огнестойкости определяются:
-- для колонн, балок, арок, рам -- потерей несущей способности R,
-- для наружных несущих стен и перекрытий -- потерей несущей спо-
собности и целостности RЕ,
-- для наружных ненесущих стен -- потерей целостности Е,
-- для ненесущих внутренних стен и перегородок -- потерей целостно-
сти и теплоизолирующей способности ЕI,
-- для несущих внутренних стен и противопожарных преград -- поте-
рей несущей способности, целостности и теплоизолирующей способно-
сти RЕI.
Поскольку печи в зданиях рекомендуется размещать у внутренних
стен и перегородок из негорючих материалов, предусматривая использо-
вание стен для размещения дымовых каналов (СНиП 41 01 2003), то сте-
ны около печей следует категорировать пределом огнестойкости именно
RЕI. В дачных банях очень редко встречаются случаи примыкания печей
непосредственно к стенам (в основном по причине отсутствия огнестой-
ких стен), но знакомство с принципами огнестойкости и пожаробезопас-
ности стен может дать дачнику многое, по крайней мере, методически.
Из температурной кривой стандартного пожара следует, что в течение
первого часа пожара могут развиться температуры пламени порядка
900°С (рис 161). Эта цифра, казалось бы, отбраковывает многие негорю-
чие материалы. Так, гранит начинает разрушаться при 600°С, известняки
при 800°С, обычные бетоны при 400--600°С, керамический и силикатный
кирпич при 800--900°С. Однако благодаря своей массивности и относи-
тельно небольшой теплопроводности стены из таких материалов могут
прогреваться до критических температур часами. Так, стены толщиной
250 мм из всех этих материалов (и даже оштукатуренные стены из пено-
бетонов и газосиликатов) можно считать пожаробезопасными REI60.
Очень высокой термостойкостью обладает глиняный красный кирпич по
мокрой беспрессовой технологии, удовлетворительно выдерживающий
без снижения прочности нагревание до 900°С, стены из него толщиной
уже в полкирпича могут считаться пожаробезопасными. По крайней ме-
ре, пожарники верят в красный кирпич безоговорочно.
Что касается стальных, в частности, каркасных стен, несмотря на него-
рючесть материала, их огнестойкость принимается равной R15, посколь-
ку сталь теряет свою механическую прочность (несущую способность)
уже при 500°С (рис. 71). Поэтому несмотря на то, что некоторые новые
450
Дачные бани и печи

марки многослойных утеплённых металлических панелей типа «сандвич»
имеют огнестойкосить EI60, все металлические панели имеют недоста-
точную огнестойкость по несущей способности REI15. В то же время слой
штукатурки толщиной 25 мм, нанесённый по металлической сетке, повы-
шает предел огнестойкости стальной колонны с 15 минут до 50 минут,
а при толщине штукатурки 50 мм -- до 120 минут. Теплоизоляция, состо-
ящая из асбеста, перлита, вермикулита и строительного гипса (в соотно-
шении по массе 2:1:2:3), при толщине 40 мм повышает предел огнестойко-
сти стальных колонн до 180 минут. Даже в составе железобетона сталь
оказывается длительное время защищённой слоем бетона, в связи с чем
предел огнестойкости железобетонных конструкций рассчитывают по
времени нагрева арматуры (особенно растянутой) до температуры потери
прочности арматурной стали. Так, железобетонная плита перекрытия тол-
щиной 80 мм, у которой расстояние от нижней обогреваемой поверхности
до центра тяжести арматуры составляет 10 мм, будет иметь расчётный
предел огнестойкости (под нагрузкой) порядка 37 минут (рис. 161б).
Кстати, все современные исследования огнестойкости строительных кон-
струкций могут представить определённый интерес и для печников, со-
здающих несущие (самонесущие) перекрытия и стены печей (в том числе
для современных гипокаустов представительских хаммамов). По крайней
мере ясно, что все конструктивные элементы печи должны быть огнестой-
кими, поскольку внутри печи в топливнике фактически бушует пожар.
Наиболее перспективной считается защита конструкций (в том числе
стальных) обмазками (например, по ГОСТ 25131 82), вспучивающимися
под действием высоких температур (НПБ 236 97). Такие обмазки при на-
чале пожара начинают отдавать газы или воду при повышенных темпера-
турах (выше 300°С), когда компоненты обмазки начинают подплавляться,
вследствие чего образуются пузыри тугоплавких жидкостей, заполненные
паром и выполняющие роль теплоизолятора. При этом слой обмазки тол-
щиной 2--3 мм может «распухнуть» до толщины 50--70 мм и тем самым
увеличить предел огнестойкости металлической конструкции до
45--60 минут. Ясно, что такого вида обмазки перспективны и для защиты
деревянных конструкций. Так, замена обычной штукатурки на вспучиваю-
щиеся обмазки повышает предел огнестойкости деревянных стен с 10--15
минут до 30--45 минут. Очень большой интерес могут представить колон-
ны каркаса здания или несущие стены в виде металлических сосудов, за-
полняющихся водой для повышения предела огнестойкости.
В повседневной жизни, в том числе в дачном быту, часто возникает
потребность хотя бы крайне ориентировочно оценить пожарную
опасность применения тех или иных материалов и конструкций. В насто-
ящее время в официальной строительной практике нормируются:
5. Климатический (отопительный) модуль
451

-- пожарная опасность строительных конструкций по ГОСТ 30403 95,
-- горючесть строительных материалов по ГОСТ 30244 94,
-- воспламеняемость строительных материалов по ГОСТ 30402 96,
-- трудносгораемость и трудновоспламеняемость пропитанной древе-
сины по ГОСТ 16363 76.
Все эти характеристики измеряются по абсолютно различным мето-
дикам и в совершенно различных условиях. Поэтому, к сожалению,
не удаётся сопоставить данные по горючести, воспламеняемости и по-
жарной опасности. Тем не менее, различие методик позволяет с несколь-
ко различных точек взглянуть на одну и ту же проблему.
Класс пожарной опасности строительных конструкций по ГОСТ
30403 95 определяется экспериментально в огневых камерах по методи-
кам определения огнестойкости (рис. 162), но нагружение конструкций
во время испытаний не производится. Класс пожарной опасности (в от-
личие от огнестойкости) определяет не последствия пожара (например,
обрушения здания), а степень участия конструкции в развитии пожара.
Класс К0 означает полную пожарную безопасность. Класс К0 определя-
ется без испытаний для конструкций, выполненных из негорючих мате-
риалов. При этом обозначение К0(15) означает, что в течение 15 минут
конструкция сохранила класс К0, то есть сама не загорелась, не разруши-
лась под собственным весом и не стала источником вторичных возгора-
ний. Класс К3 означает, что конструкция горюча, горит сама и поджига-
ет всё вокруг. Класс К3 определяется тоже без испытаний для
конструкций, выполненных только из горючих материалов группы Г4.
Классы К1 и К2 относятся к конструкциям, изготовленным
с применением как горючих, так и негорючих материалов, и характеризу-
ют промежуточные уровни пожарной опасности. Классы К1 и К2 опреде-
ляются экспериментально по наименее благоприятному показателю
(н/д -- не допускается, н/р -- не регламентируется):
Класс пожарной Размер Наличие Группа материала конструкции
опасности
повре
теплового горючести воспла
дымообра конструкции
ждений, см эффекта
меняе
зующей
мости способ
ности
К0
0
н/д
--
--
--
К1
до 40
н/дн
/рн
/рн
/р
до 40
н/р
Г2
В2
D2
К2
до 80
н/дн
/рн
/рн
/р
до 80
н/р
Г3
В3
D2
К3
не регламентируется
452
Дачные бани и печи

Обозначение группы дымообразующей способности повреждённого
материала D2 соответствует материалам с умеренной дымообразующей
способностью по ГОСТ 12.1.044 89 «Пожаровзрывобезопасность ве-
ществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определе-
ния». Само собой разумеется, обозначение классов К1 и К2 без указания
времени испытаний (продолжительности теплового воздействия в мину-
тах) не имеет физического смысла. Отметим, что если бы печь можно бы-
ло примыкать к стене класса К0(60) по пожарной опасности (то есть про-
сто к негорючей), а не к стене REI60 по пределу огнестойкости,
то проблем установки печей в банях не существовало бы, по крайней ме-
ре, в части использования металлических конструкций.
В соответствии с ГОСТ 30244 94 строительные материалы подразде-
ляются на горючие и негорючие. Факт негорючести устанавливается
экспериментально (рис. 163) при следующих значениях показателей из-
мерений:
-- прирост температуры (в испытательной печи с температурой стенок
835°С) за счёт горения образца не превышает 50°С,
-- потеря массы образца за 30 минут не превышает 50%,
-- продолжительность устойчивого пламенного горения не превышает
10 секунд.
Строительные материалы, не удовлетворяющие хотя бы одному из
указанных значений параметров, относятся к горючим. Таким образом,
обычная вода по вышеуказанной методике считается горючей. Горючие
строительные материалы разделяются на четыре группы горючести:
Группа
Параметры горючести
горючести Температура Степень Степень
Продолжительность
материалов дымовых
повреждения повреждения самостоятельного
газов, °С по длине, % по массе, % горения, сек
Г1
<135
<65
<20
0
Г2
<235
<85
<50
<30
Г3
<450
>85
>50
<300
Г4
>450
>85
>50
>300
В соответствии с ГОСТ 30402 96 строительные материалы, признан-
ные горючими, подразделяются на три группы по воспламеняемости.
Сущность испытания состоит в нагреве поверхности образца материала
размером 165×165 мм лучистым теплом от мощной инфракрасной лампы
(радиационной панели) мощностью 3 кВт с попыткой поджечь летучие
продукты термодеструкции (пиролиза) газовой горелкой (рис. 164).
Отодвигая или приближая лампу к образцу, находят тот тепловой поток,
5. Климатический (отопительный) модуль
453

при котором над образцом создаётся га-
зовоздушная смесь, способная воспламе-
няться от постоянного источника.
При величине теплового потока, необхо-
димого для воспламенения, 35 кВт/м2 и
более группа воспламеняемости составит В1, при (20--35) кВт/м2 -- В2,
при потоке менее 20 кВт/м2 -- В3. Отметим, что древесина воспламеняет-
ся при тепловом потоке 14 кВт/м2 (что отвечает группе воспламеняемо-
сти В3). Такой тепловой поток соответствует лучистому потоку от абсо-
лютно черной поверхности с температурой 440°С (нагревающей
древесину условно до 320°С).
В соответствии с НПБ 251 98 и ГОСТ 16363 76 огнезащитные средст-
ва для древесины разделяются по группам эффективности:
-- I группа, обеспечивающая получение трудносгораемой древесины,
то есть с потерей массы опытного образца при сжигании в определённых
условиях не более 9%,
-- II группа, обеспечивающая получение трудновоспламеняемой дре-
весины (то есть с потерей массы от 9% до 30%),
-- III группа, не обеспечивающая огнезащиты древесины (то есть с по-
терей массы более 30%).
5.7.17. Нормы пожарной безопасности
Печное отопление считается пожароопасным, а поэтому допускается
по СНиП 41 01 2003 только в одноэтажных банях при числе мест (лю-
дей) не более 25. Печь представляет опасность прежде всего потому, что
в ней горят дрова. При небрежной эксплуатации печи возможна вывалка
454
Дачные бани и печи
Рис. 163. Принципиальная схема установки
для испытания строительных материалов на го-
рючесть: 1 -- образец материала, лежащий на
держателе (подвешенной корзинке, чашке), 2 --
термопара, закреплённая на подвесе держателя,
замеряющая повышение температуры за счёт
горения образца материала, 3 -- термопара, за-
меряющая температуру в печи, 4 -- спираль эле-
ктронагревателя в печи, намотанная на огне-
упорную трубу с внутренним диаметром 75 мм,
5 -- теплоизоляция печи (порошок окиси маг-
ния -- периклаза), 6 -- огнеупорный конусный
стабилизатор (расширитель) воздушного пото-
ка, 7 -- самоподдерживающийся поток воздуха
за счёт естественной тяги в электропечи.
1
2
3
4
5
6
7
∅75

горящих поленьев, выброс искр и пламе-
ни из дверки топливника, выброс огня
при аварийных разрушениях стенок пе-
чи.
Образование трещин в кирпичных и металлических печах хоть и от-
носится к аварийным случаям, но представляется в быту обычным явле-
нием. Эти трещины особенно опасны в недоступных для повседневного
визуального контроля местах, например, в зонах, примыкающих к дере-
вянным стенам и потолкам. Опасными могут быть даже небольшие тре-
щины толщиной всего 2--3 мм, причём в кирпичных печах из за того, что
в них может накапливаться пушистая сажа: либо смолистая вначале
протопки в дымоходах, либо сухая в дымовой трубе. Более опасна сухая
сажа, но свежая. Слой сажи толщиной более 2--3 мм уже способен вос-
пламеняться от искр в дымовых газах. В дымоходах внезапно возникает
ровный глухой гул, в щелях прочисточных отверстий и задвижек появля-
ется ровное без всполохов жёлтое свечение, из трубы на крыше выходит
широкий размытый шлейф дыма с возможным появлением искр и даже
пламени. Горение сажи происходит в режиме тления примерно так же,
как тлеет папиросная бумага -- медленным фронтом, беспрепятственно
проникающим во все закоулки дымовой системы, включая аварийные
трещины, прогары и технологические отверстия (дверки, задвижки), так-
же обычно забитые сажей.
Опасность могут представлять и нагретые поверхности печей. В соот-
ветствии со СНиП 41 01 2003 максимальная температура поверхности
печи «не должна превышать 120°С на площади печи не более 5% общей
площади поверхности печи» (а на площадях более 5% превышать 120°С
может?!). Эта невнятность живёт в СНиПах с 1975 года! В помещениях
с временным пребыванием людей при установке защитных экранов до-
пускается применять печи с температурой поверхности выше 120°С. Та-
кие нормы очень неконкретны и воспринимаются дачниками просто как
меры для предупреждения ожогов при касаниях. В частности, не поясня-
ется, что такое экран, какие конструкции экранов допустимы и разреше-
5. Климатический (отопительный) модуль
455
Рис. 164. Принципиальная схема установки
для испытания строительных материалов на
воспламеняемость: 1 -- излучательный нагрева-
тельный элемент радиационной панели, 2 --
отражатель зеркальный, 3 -- поток лучистого
тепла, 4 -- образец строительного материала, 5 --
летучие продукты термической деструкции (пи-
ролиза), 6 -- подвижная газовая горелка, выпол-
няющая роль системы зажигания (поджига).
1
2
3
4
5
6

ны ли печи с температурой стенок выше 120°С в помещениях, где людей
вообще нет. В то же время СНиП 41 01 2003 не ограничивает температу-
ру чугунного настила, дверок и других печных приборов.
Государственный стандарт ГОСТ 9817 95 более конкретен, без всяких
оговорок устанавливается, что температура наружных поверхностей ап-
парата (бытового, работающего на твёрдом топливе) не должна превы-
шать 120°С на передней и задней стенках и 80°С на боковых стенках,
а температура пола под аппаратом не должна быть более 50°С. В то же
время стандарт, предусматривая наличие варочной поверхности, никак
не оговаривает температурные требования к ней.
Нормы пожарной безопасности НПБ 252 98, также признавая темпе-
ратуру 120°С как максимальную для внешних поверхностей печей, допу-
скают тем не менее в помещениях с временным пребыванием людей (до
2 часов в сутки) температуру внешних поверхностей печей до 320°С. Тем-
пература же чугунных настилов и подобных им деталей аппаратов не
ограничивается. Температура дверцы топки должна быть не более 320°С.
Температура мест контакта нагретых элементов печей с горючими мате-
риалами должна быть не более 50°С.
Типичная температура самовозгорания (самовоспламенения) древе-
сины, основного источника пожарной опасности в банях, составляет
330--470°С. Поэтому вышеуказанные нормативные требования являются
попыткой обеспечить, якобы, пожарную безопасность печи при её нор-
мальной эксплуатации, хотя все прекрасно понимают, что пожаробез-
опасных печей вообще не бывает, тем более, если сохраняется опасность
воспламенений на раскалённых чугунных (варочных, отопительных, тех-
нологических) настилах.
Пожаробезопасность -- это многоуровневое понятие. Первый уро-
вень -- это, конечно, отмеченная выше безопасность при нормальной экс-
плуатации. В качестве второго уровня можно принять подстраховку от
возможных аварийных ситуаций, причём пожароопасных. Например, ес-
ли прогорит топливник металлической печи, то безопасность должен
обеспечить металлический внешний кожух (защитный экран) печи. А ес-
ли разрушится кладка печи и начнут вываливаться кирпичи из стенок
топливника, то до ремонта должен спасти металлический чехол (футляр)
печи. И такие футляры издавна с XVII века широко использовались в За-
падной Европе, а затем и в городских усадьбах России. В советских усло-
виях запрещалось переводить на газ печи, выложенные в четверть кирпи-
ча, не имеющие металлического чехла. Если вывалятся из топливника
горящие дрова или головёшки, то спасти от пожара может металличес-
кий лист на полу, хотя его, скорее всего, следует отнести к следующему
третьему уровню безопасности -- к предупреждению пожара в помеще-
456
Дачные бани и печи

нии при развитии возможной пожароопасной аварии печи, а также при
небрежной или неумелой эксплуатации печи, в том числе и неисправной
или неправильно смонтированной. Предупреждение пожара достигается
защитой ограждающих конструкций помещения (полов, стен, потолков)
негорючими, малотеплопроводными и термостойкими материалами (по-
жаробезопасными). Четвёртый уровень -- это обеспечение возможности
эвакуации и спасения людей при пожаре, ограничения материального
ущерба. Наконец, последний, пятый уровень -- обеспечение возможности
эффективного тушения пожара и сохранения здания. Указанная града-
ция условна. Каждый дачник вправе по своему расставлять приоритеты
перечня требований СНиП 21 01 97 «Пожарная безопасность зданий
и сооружений» применительно к своей бане. Во всяком случае в действи-
ях дачника должна присутствовать осмысленность нормативных правил,
раз уж они столь декларативно составлены.
Ясно, что рассмотренное в предыдущем разделе понятие огнестойко-
сти конструкций, относится в первую очередь именно к четвёртому и пя-
тому уровню пожаробезопасности. Что касается первых трёх уровней
безопасности, то они представляются наиболее сложными для инженер-
ного анализа и должны в первую очередь обеспечиваться разработчиком
(изготовителем) печи в соответствии с государственными нормативны-
ми требованиями, причём нормы разрешают разработчику заводской
продукции устанавливать собственные правила монтажа печи в помеще-
нии в соответствии с техническим качеством продукции. Однако реаль-
ная действительность сельского и дачного быта такова, что основная
масса печей построена самостоятельно, зачастую по собственному разу-
мению, и порой находится в столь удручающем состоянии, что основную
тревогу вызывает сама целостность печи и трубы. В этих условиях
удаленность печи от горючих стен представляется первоочередным по-
желанием. Поэтому вполне естественно, что в методическом плане ос-
новной упор СНиП 41 01 2003 делает на третьем уровне безопасности --
на предупреждении возникновения пожара при аварийных разрушениях
печи. Это решается с помощью отступок и разделок печей, а также про-
тивопожарной защитой стен.
Отступка (отступ, зазор, воздушный промежуток) от огня до посто-
ронних горючих объектов является древнейшим методом защиты среды
обитания от воспламеняющего действия костров. Нормировать величи-
ну отступки для костров можно только очень условно, поскольку всё за-
висит от вида топлива, его количества в костре, наличия ветра и т. п. Так,
в банном быту считалось, что расстояние от открытого пламени до бре-
венчатых стен, равное одной сажени (1 сажень = 2 аршинам =2,13 м),
вполне достаточно в условиях курных бань, в противном случае огонь
5. Климатический (отопительный) модуль
457

следовало бы «посадить» в яму в земле или в углубление в куче булыж-
ников. В складском деле условнобезопасное расстояние между штабеля-
ми пиломатериалов составляет 12 метров. В лесных массивах с целью
предотвращения распространения пожаров ширину просек доводят до 20
и более метров.
Наибольшую пожарную опасность из всех банных печей представля-
ют неэкранированные металлические печи («буржуйки»), которые могут
раскаляться «докрасна», а то и «добела» (до белого каления). Стандарт
национальной ассоциации противопожарной защиты США NFPA
211 1984 предусматривает отступку неэкранированных твёрдотоп-
ливных печных аппаратов от горючих поверхностей в размере 1 ярд
=0,91 м. Реальные замеры температур, развиваемых на поверхности дере-
вянной стены, обращённой в сторону неэкранированной металлической
печи, дают такие типичные значения: на расстоянии 100 см от раскалён-
ной печи 80°С, на расстоянии 50 см -- 110°С, а при расстоянии 25 см --
150°С (С.И. Таубкин. Пожары и взрывы, особенности их экспертизы, М.:
ВНИИПО, 1999 г.). В наставлении по военно инженерному делу в СССР
(1966 г.) давалось указание: в целях пожарной безопасности печи и ды-
моходы (табельные или устраиваемые из подручных материалов, в том
числе и металлические) размещать не ближе 25 см от возгораемых частей
землянок или иных полевых жилых или хозяйственных построек. В дач-
ных условиях отступка 25 см слишком мала (хотя такая рекомендация,
к сожалению без пояснений, встречается в популярной литературе).
В соответствии со СНиП III Б.3 55 отступка от металлических печей
(без футеровки) до примыкающих (этот неудачный, но сохранившийся
в СНиП 41 01 2003 термин означает «рядом расположенных») сгорае-
мых конструкций была определена равной 100 см до стен, не защищён-
ных от возгорания, и равной 70 см до стен, защищённых от возгорания
(рис. 165). Для металлических труб отступка была определена размером
50 см от защищённых от возгорания сгораемых стен и размером 70 см от
незащищённых сгораемых стен (напомним, что термины «возгораемые»
и «сгораемые» были впоследствии в СНиП 21 01 97 заменены на терми-
ны «воспламеняющиеся» и «горючие»).
В последующих редакциях норм проектирования печного отопления
(СНиП II 33 75, СНиП 2.04.05 86, СНиП 2.04.05 91 и СНиП 41 01 2003)
вышеуказанные требования к размерам отступок бесследно исчезли, ви-
димо, на том основании, что СНиП II 33 75 определил, что для печного
отопления следует предусматривать только такие печи, температура по-
верхности которых не должна превышать 120°С (кроме чугунного насти-
ла, дверок и других печных приборов). Это означает, что неэкранирован-
ные печи стали запрещёнными для проектирования, но вся беда в том,
458
Дачные бани и печи

что заодно и абсолютно все металлические печи остались без норм для
проектирования и поныне. Единственно, что нормирует СНиП
41 01 2003 для металлических печей -- это расстояние между верхом ме-
таллической печи с нетеплоизолированным перекрытием (каменкой, ва-
рочной плитой) и незащищённым потолком 1200 мм (ранее в СНиП
II 33 75 это расстояние составляло 1000 мм). Чтобы разъяснить ситуа-
цию, в СНиП 2.04.05 91 и СНиП 41 01 2003 определено, что величины
отступок должны устанавливаться заводом изготовителем металличес-
ких печей. Однако ясно, что в условиях рыночных отношений редко ка-
кой завод захочет взять на себя ответственность и затраты на определе-
ние своих собственных норм (тем более в условиях, когда Госстрой РФ
и Пожарный надзор самоустранились от нормирования). Поэтому, как
правило, в технической заводской документации ограничиваются требо-
ваниями типа того, что «печь должна быть установлена на расстоянии не
менее 500 мм до сгораемых конструкций в соответствии с ГОСТ 9817 95
с соблюдением действующих норм пожарной безопасности НПБ 252 98»
(хотя ГОСТ 9817 95 относится только к аппаратам с водяным контуром,
а нормы пожарной безопасности НПБ 252 98 вовсе не содержат требова-
ний к отступкам). В этих условиях индивидуальные изготовители метал-
лических печей имеют по существу единственный юридически безупреч-
ный вариант монтажа любой печи -- вплотную к пожаростойкой стене
(см. выше). К сожалению, в большинстве случаев дачник не имеет в бане
таких пожаростойких стен, а отступка печи от негорючих пожаробезо-
5. Климатический (отопительный) модуль
459
Рис. 165. Нормы пожарной безопас-
ности при установке металлических пе-
чей в помещении с горючими стенами:
1 -- неэкранированная стена топливника,
2 -- экранированная стена топливника,
3 -- горючая стена, 4 -- защита стены или
потолка (стальной лист 0,55 мм по слою
асбестового картона 10 мм), 5 -- горючий
потолок, 6 -- металлическая листовая
разделка без защиты торца проёма по-
толка, 7 -- металлическая листовая раз-
делка с защитой торца проёма потолка
по методике поз. 4, 8 -- нижняя часть
сварной стальной разделки, 9 -- верхняя
часть сварной стальной разделки, 10 --
утеплитель. Размеры без звёздочек соот-
ветствуют действующим нормам СНиП
41 01 2003. Размеры со звёздочками со-
ответствуют отменённым нормам СНиП
III Б. 3 55 и СНиП II 33 75.
1
2
3
3
4
4
4
5
67
8
8
10
11
500
500
500*
700*
700*
1200 (1000*)
800 (700*)
1000*
380
380
9
9

пасных (но не огнестойких) стен норма-
ми также не определена. Так что, дачни-
ку приходится полагаться вовсе не на
официальные нормы и правила, а на ин-
женерные соображения.
В качестве примера приведём реко-
мендации финских фирм по установке
экранированных металлических печей
(рис. 166). Суть решения состоит в том,
что в целях снижения температуры по-
верхности печи и уменьшения тем са-
мым потоков лучистого тепла печь экра-
нируют обычным образом с помощью
металлических или кирпичных экранов. Эти экраны играют одновремен-
но и роль огнепреграждающих поверхностей, предотвращающих созда-
ние пожароопасных ситуаций при аварийном разрушении (прогаре, рас-
трескивании) топливника. Установка этих экранов позволяет снизить
размер отступки с 1000 мм до 500 мм (даже по российским нормам). Да-
лее, для предотвращения возникновения пожара (воспламенения горю-
чей стены в случае создания пожароопасной ситуации при разрушении
топливника и экранов) поверхность горючей стены экранируют стальны-
ми листами, причём один экран, отстоящий на расстояние не менее 30 мм
от стены, сокращает размер отступки до 250 мм а два экрана -- до 125 мм.
Такой размер отступки уже беспрецедентен для российских условий: да-
же заводские металлические газовые котлы с холодными водоохлаждае-
мыми стенками обычно располагают по заводской техдокументации на
расстоянии не ближе 100 мм от несгораемых стен (но не огнестойких).
Для объяснения своих норм финны утверждают, что экранная защита
стен не позволяет им нагреваться свыше 50°С в условиях нормальной
460
Дачные бани и печи
Рис. 166. Нормы пожарной безопасности
при установке металлических печей финской
фирмы «HARVIA»: 1 -- печь экранированная,
2 -- дымовая труба неэкранированная, перехо-
дящая у потолка в экранированную и утеплён-
ную, 3 -- стальные экраны печи, 4 -- горючая
стена, 5 -- стальные экраны стены, 6 -- горючий
потолок, 7 -- экран трубы, 8 -- утеплительный
слой из базальтовой ваты, 9 -- негорючий уп-
лотнитель (утеплитель), 10 -- воздушный зазор
технологический, играющий роль калорифер-
ного промежутка (отступки), 11 -- вентиляци-
онные отверстия (для паровых бань нежела-
тельны).
1
2
3
3
4
5
5
6
10
50
300
250
350
125
∅115
11
30
30
7
8
9

эксплуатации. Но понятие нормальной эксплуатации в российских усло-
виях очень расплывчато: из за небрежности монтажа и халатного обра-
щения листы экранной защиты могут быть деформированны, сдвинуты
и т. п. (например, при шатаниях каркаса строения, в том числе сезонных,
при усадках, при попытках хранить в металлических, якобы, совсем хо-
лодных, сухих зазорах дрова, щепу, бумагу), а сами экраны могут исполь-
зоваться для сушки белья или одежды. Узкие (труднодоступные для
щетки) зазоры к тому же сами по себе могут стать источником пожарной
опасности из за естественного накопления пыли, древесной муки, опи-
лок. Поэтому финны, двигаясь в общем то очень перспективном направ-
лении экранной защиты, совершенно разумно внедряют заводские спе-
циализированные пустотелые воздухопродуваемые металлические
двойные панели («защитные кожухи лёгкой изоляции») устойчивые
к температурным колебаниям, механическим нагрузкам на сжатие и за-
щищённые от излишнего проникновения горючих аэровзвесей. Ясно, что
в плане теплозащиты (но не в плане теплоизоляции) такие пустотелые
панели более эффективны, чем привычные панели типа «сандвич», за-
полненные термостойкой базальтовой ватой. В то же время принцип
«сандвича» незаменим при утеплении 8 (именно утеплении, а не защиты
от перегрева) дымовых труб 2, хотя принцип пустотелой панели иногда
скрытно присутствует и в экранированных дымовых трубах финского
производства в виде воздушного промежутка 10, может быть, даже про-
дуваемого 11 (рис. 166).
Действующие российские нормы СНиП 41 01 2003 не используют
пока принципа экранной защиты стен от возгораний. Для защиты горю-
чих стен предписывается использовать штукатурку толщиной 25 мм по
металлической сетке или металлический лист по асбестовому картону
толщиной 8--10 мм (ранее СНиП II 33 75 разрешал кроме того использо-
вать при отсутствии асбестового картона строительный (натуральный
шерстяной) войлок в один, а на потолке в два слоя, пропитанный глиня-
ным раствором с последующей штукатуркой по металлической сетке).
Защита металлическим листом по асбесту является очень надёжной ме-
ханически даже в российских условиях, однако огнезащитная эффектив-
ность не столь уж высока: теплопроводность асбеста находится на уров-
не теплопроводности древесины, а предел огнестойкости штукатурки
и стали по асбесту не превышает ЕI15. Повышение эффективности ме-
таллоасбестовой защиты может быть достигнуто устройством дополни-
тельного металлического экрана, отстоящего от металлического листа,
прижимающего асбест к стене, на расстояние 20--50 мм. В качестве экра-
на в банях очень удачно выглядят волнистые кровельные листы или
профнастил, хорошо сочетающийся с вагонкой. Отметим также, что
5. Климатический (отопительный) модуль
461

сокращение отступок до размеров менее 250 мм в банях неудобно, неже-
лательно также закрывать эти отступки даже с одной из сторон. Пол в от-
ступках, даже открытых, желательно изолировать хотя бы металличе-
ским листом. Отметим в связи с этим, что во все времена в закрытых
(загороженных с торцов) отступках пол всегда защищали сталью или
кирпичом, причём по нынешним нормам негорючий пол в закрытой от-
ступке должен располагаться на 70 мм выше пола помещения.
Помимо стен в печном узле необходимо защищать не только стены,
но и полы, и потолки. Причём в банях особую опасность представляет
высокая температура потолка, достаточно высокая даже в режиме нор-
мальной эксплуатации. В случае мощных металлических печей отступка
незащищённого потолка от верха печи в 1200 мм, предусматриваемая
в СНиП 41 01 2003, представляется недостаточной. Потолок над метал-
лической печью всегда необходимо защищать в том числе металлически-
ми экранами, которые на потолке могут иметь самые различные формы,
обеспечивающие и защиту от лучистых потоков, и отклоняющие горячие
воздушные потоки в стороны (поз. 11 на рис. 165).
Что касается пола, то он всегда непосредственно примыкает к печи,
и казалось бы, противопожарные правила должны категорировать полы
по степени огнестойкости. Однако СНиП 41 01 2003 не накладывает ни-
каких ограничений на конструкцию полов и предусматривает лишь от-
ступку от огня в печи (в топливнике, в зольнике, в дымооборотах, в ды-
мовом канале) от пола (рис. 167):
-- минимальные расстояния от уровня пола из горючих материалов до
дна зольника 140 мм, до дна газооборота -- 210 мм,
-- в случае каркасных печей, в том числе на ножках, пол из горючих
материалов следует защищать от возгорания листовой сталью по асбес-
товому картону толщиной 10 мм, при этом расстояние от низа печи до по-
ла должно быть не менее 100 мм,
-- при конструкции перекрытия или пола из негорючего материала
дно зольника и газооборота можно располагать на уровне пола,
-- пол из горючих материалов перед печью под топочной дверкой сле-
дует защищать металлическим листом размером 700×500 мм, располага-
емым длинной стороной вдоль печи, а пол вокруг печи «на расстоянии,
не менее чем на 150 мм превышающем габариты печи» (в редакции
СНиП 41 01 2003), защищают стальным листом по асбестовому картону
толщиной 8 мм.
Таким образом, можно ориентироваться на два размера отступки от
огня до горючего пола: 210 мм воздуха или кирпича при отсутствии за-
щиты пола и 100 мм при наличии защиты. Часто пол под металлической
печью защищают кирпичной кладкой, однако в малотеплоёмких банях
462
Дачные бани и печи

желательно применять низкотеплопроводные и малотеплоёмкие матери-
алы типа пенобетона, керамзитобетона, жёстких плит из базальтовой ва-
ты и даже финские пустотелые воздухопродуваемые металлические
панели 10 вместо бетонных плит 9 (рис. 167). Отметим попутно, что воз-
духопродуваемые зазоры 11, повышающие теплозащитные свойства
плит, допустимы лишь в сухих высокотемпературных саунах, где конден-
сация паров между плитой и полом не наблюдается.
Что касается кирпичных печей, то правила их установки в СНиП
41 01 2003 разработаны более детально. В методическом плане безопас-
ный характерный размер отступок от огня (в кирпичной печи) до неза-
щищённых горючих стен составляет не менее 500 мм, а защищён-
ных -- 380 мм. Такие же размеры приняты для разделок у печей
и дымовых каналов. Разделки родились исторически как местные утол-
щения стенок дымовых труб в местах прохода через перекрытия (потол-
ки). Потом, когда печное дело развилось настолько, что печи начали ста-
вить в проёмах стен, то промежутки между печью и стенами на всю
5. Климатический (отопительный) модуль
463
Рис. 167. Принципиальные
схемы защиты сгораемого пола
(вид сбоку): а -- слоем несгора-
емого материала А от пола
(или сгораемой конструкции)
до дна зольника (топливника,
газооборота); б -- для каркас-
ных (в том числе металличе-
ских) печей воздушным зазо-
ром В при одновременной
защите пола листовой сталью
по асбестовому картону тол-
щиной 10 мм; в -- бетонной
плитой с щелью под ней (фин-
ская рекомендация); г -- лег-
кий поддон из двух параллель-
ных металлических листов
с щелью между поддоном и по-
лом (финская рекомендация). 1 -- топливник печи, 2 -- внешний экран (кожух) печи,
3 -- сгораемый пол, 4 -- стальной лист по всему полу печного узла, 5 -- кирпичная клад-
ка в два слоя по черному полу до уровня чистого пола, затем продолжение кладки еще
одного слоя по металлическому листу внутри печи для формирования глухого дна
(пода) топливника, 6 -- металлический лист по слою асбестового картона, 7 -- слой ас-
бестового картона толщиной 8 мм для стен и 10 мм для пола, 8 -- металлический экран,
9 -- бетонная плита, 10 -- легкий поддон из двух параллельных сваренных по перимет-
ру стальных листов, 11 -- воздушный зазор между плитой или поддоном и сгораемым
полом. Нормируемые размеры, не менее: А =210 мм, В = 100 мм (СНиП 41.01 2003),
С= 60 мм, D = 300 мм (рекомендация финских фирм для своих печей).
а)
б)
в)
1
1
1
1
911
D
А
В
С
10 11
2
2
2
2
3
3
3
3
4
8
5
6
6
6
7
7
7
г)

высоту печи и выше стали закладывать кирпичом, и эта кирпичная клад-
ка, обязательно не перевязанная с печью, тоже стала называться раздел-
кой. Разделка печи -- это негорючая часть печи, увеличивающая толщи-
ну стенки печи в месте контакта с горючими стенами. Можно сказать, что
разделка -- это заложенная кирпичом отступка. Поскольку современный
размер разделки очень велик 500 мм, то часть разделки можно делать
расширением трубы кирпичём, а часть металлом, причём так, чтобы
возможные сезонные «гуляния» не приводили к её повреждению. Дач-
ник должен предусмотреть, кроме того, и осадку бревенчатого (брусово-
го) строения и делать толщину разделки трубы больше толщины пере-
крытия (или толщины стены, которая может перемещаться).
Разделки, конечно же, делают и у металлических труб, но не из кир-
пича, а из металла, материала гибкого, а потому более надёжного в усло-
виях подвижки ограждающих конструкций относительно трубы. Раздел-
ки металлических труб делают в банном быту зачастую как придётся,
конкретных технических решений десятки. Самая простая разделка -- это
целый лист металла в проёме потолка с отверстием для трубы в середи-
не. При этом надо выдержать расстояние от трубы до сгораемых кон-
струкций (скорее всего до обшивки потолка) в размере 500 мм. Сверху
можно уложить на лист металла несгораемую термостойкую засыпку
(утеплитель), а сверху по верхней поверхности перекрытия уложить вто-
рой лист металла (можно разрезной) с отверстиями для прохода дымо-
вой трубы. Такая разделка 6 (рис. 165) может быть дополнена защитой
перекрытия металлом 7. Более удобны сварные разделки 8 и 9, образую-
щие герметичный проход (канал) для многократного перемонтажа тру-
бы, не затрагивая утеплителя 10. Отметим, что по российским нормам эк-
ранирование и утепление металлической трубы (рис. 166) не дают права
уменьшать размер разделки трубы меньше 380 мм, тогда как финские ре-
комендации дают такую возможность для тонких деревянных перекры-
тий с толщиной менее 30 мм. Более того, дымовые трубы раньше запре-
щалось примыкать к негорючим металлическим несущим элементам
здания, поскольку механическая прочность металла снижается при высо-
ких температурах. Действительно, при прогаре трубы или аварийном за-
вале оголовка трубы (например, мертвой птицей) дымовые газы вынуж-
дены будут истекать через аварийные трещины в кладке или
неплотности трубы с нагревом примыкающих конструкций (в том числе
с искрами).
У дачника, впервые устанавливающего печь в свою маленькую тес-
ную баню, может возникнуть масса вопросов по обеспечению действен-
ной защиты от возможных возгораний. Ещё раз подчеркнём, правила бе-
зопасности разрабатываются не для нормального функционирования
464
Дачные бани и печи

объекта, а именно для случаев непредвиденных аварий зданий или аппа-
рата. Поэтому в рядовых случаях лучше просто напросто перестрахо-
ваться и выбирать размеры разделок и отступок по максимуму (даже во
вред комфорту) с надёжной защитой стен. За досадными умалчиваниями
официальных правил кроется традиционная российская небрежность,
которая ещё ярче проявляется в реальных постройках бань, изобилую-
щих несметным количеством нарушений: практически в любой бане
можно найти факты несоблюдения нормируемых размеров разделок
и отступок. Наиболее опасные (и, к сожалению, наиболее частые) нару-
шения наблюдаются при врезке металлических печей в сгораемые стены,
особенно в части соблюдения высотных норм. Поэтому совершенно ясно,
что если российские нормы по фински либерализовать, то не исключено,
что дачники порой будут ставить металлические экранированные печи
вплотную к деревянным стенам хотя бы на том простом основании, что
наружные стенки иной экранированной печи совсем холодные (с темпе-
ратурой не выше 50°С).
5.7.18. Защита древесины от воспламенения
Воспламенение древесины возможно лишь при нагреве её внешних
слоёв до температур активного пиролиза (см. рис. 95), в том числе и при
лучистом нагреве (см. рис. 164), когда горючая смесь продуктов пиролиза
(летучих) и воздуха становится способной загореться от внешнего ис-
точника воспламенения (огня, искры, горелки и т. п.). Если внешнего ис-
точника воспламенения нет, то воспламенение становится возможным
в режиме самовоспламенения, когда какой то участок древесины, перегре-
ваясь, не просто выделяет летучие, а обугливается. При этом активный
древесный уголь может начать взаимодействовать с воздухом (тлеть) с са-
мозагоранием и в конце концов за счёт своей высокой температуры вос-
пламеняет горючую смесь над поверхностью древесины. Таким образом са-
мовоспламенение древесины происходит за счёт тления возникающего
древесного угля. А тлеющий древесный уголь, как все знают, возникает
в первую очередь на ворсинках древесины в виде угольков (рис. 95). По-
этому защита древесины от самовозгорания (например, на полке бани, где
нет источников воспламенения, но есть высокие температуры) прежде все-
го должна подразумевать защиту от воспламенения ворсинок древесины.
Древесина всегда имеет ворсинки: структурные неровности и неровно-
сти обработки. Структурные неровности -- следствие капиллярно порис-
того строения древесины. При срезе часть волокон отдирается, а часть пе-
ререзается прямо по клеткам. Поэтому на поверхности древесины всегда
имеются возвышения, канавки, углубления и идущие вглубь каналы, ког-
5. Климатический (отопительный) модуль
465

да видимые глазом, а когда нет. Но всегда видна структура древесины, все-
гда видно, что разные участки по разному впитывают краски и воду. Не-
ровности обработки -- результат некачественной механической обработки
древесины (распиливания, обстругивания, шлифования и т. п.). Все эти
неровности в быту называются заусеницами. По ГОСТ 7016 82 все неров-
ности чётко классифицированы (риски, кинематическая волнистость, не-
ровности разрушения, неровности упругого восстановления по годичным
слоям, неровности прессования и т. п.) и называются шероховатостью
древесины. Шероховатость измеряется по ГОСТ 15612 85 с учётом нали-
чия отдельных оторванных волокон (ворсистости) и пучков волокон
(мшистости) по размеру высот неровностей над поверхностью.
Для снижения шероховатости древесину обстругивают, шлифуют, а за-
тем обжигают кратковременным, но мощным действием газовой горелки.
Заусеницы сгорают, не воспламеняя древесину, поскольку она не успевает
прогреться до температур активного пиролиза. Возможные, образовавшие-
ся при обжиге сажистые налёты, удаляют протиркой жёстким войлоком.
Заусеницы на поверхности древесины, конечно, остаются, но очень мелкие.
Чтобы сделать древесину ещё более инертной к огневому воздей-
ствию, её пропитывают водными солями с последующим высушиванием.
Ясно, что если все поры в древесине (и в ворсинках тоже) забиты него-
рючей солью, то древесина становится более теплоёмкой (труднее про-
гревается) и более теплопроводной (лучше отводится тепло от начинаю-
щего воспламеняться уголька). Соли в поверхностный слой надо ввести
много, не менее 20 кг на 1 м3 древесины. Усиление эффекта будет достиг-
нуто при выборе в качестве солей кристаллогидратов (бура, углекислый
натрий -- хозяйственная (кристаллическая) сода, медный или железный
купоросы и т. п.), которые при нагревании разлагаются с выделением во-
ды, испаряющейся и тем самым охлаждающей готовую вспыхнуть древе-
сину. Лучше, если соль будет разлагаться с поглощением теплоты и выде-
лением газов, отдувающих воздух от древесины или обрывающих цепи
химических реакций воспламенения продуктов пиролиза. Ещё лучше,
если разлагающаяся соль к тому же будет давать легкоплавкие окислы
и закрывать расплавом все поры древесины. Так что пропиточных соста-
вов и принципов их работы может быть очень много.
Если работа ответственная, делается под заказ, то пропиточный состав
следует выбирать промышленный (пусть даже изготовленный из отходов
производства), но аттестованный по ГОСТ 16363 76 (см. раздел 5.7.16),
предоставив заказчику формальный сертификат. Беда, правда, в том, что
сертификатам в нашей стране сейчас верить опасно, и полагаться можно
только на авторитет фирмы (если продукция не поддельная). Поэтому
для собственных нужд можно закупить на химбазе сами соли, лучше все-
466
Дачные бани и печи

го фосфорнокислого аммония и/или сернокислого аммония. Огнезащит-
ное количество этих солей составит 20--80 кг на 1 м3 древесины (СНиП
I А.12 55). Эти соли можно растворять в растворе жидкого стекла (натри-
евого или калиевого), а также с антисептическими солями типа фтористо-
го натрия, хлористого цинка, медного купороса и т. п.
Пропитав водным раствором солей и высушив древесину можно по-
крыть огнезащитной краской, которая не должна глубоко впитываться
в древесину, а создавать на поверхности желательно негорючую плёнку,
закрывающую неровности древесины. К таким краскам относятся сили-
катные, масляные с обязательным добавлением эффективных антипире-
нов, хлорвиниловые, кремнийорганические и др. Количество краски
должно составлять не менее 0,5--0,8 кг на 1 м2 поверхности древесины.
Из подручных средств в качестве краски можно использовать раствор
жидкого стекла («конторского» клея для бумаги) с добавлением мелкого
наполнителя (литопона, мела, окиси титана) так, чтобы порошок забивал
поры и оставался на поверхности в виде слоя склеенных силикатом (или
иным лаком) частиц.
Поверх краски (или вместо неё) можно нанести огнезащитное покры-
тие (обмазку) типа штукатурки, но содержащее специфические компо-
ненты: волокнистые наполнители, газообразующие вещества, водовыде-
ляющие кристаллогидраты, легкоплавкие окислы. К наиболее дешёвым
образцам относится широкоизвестная суперфосфатная обмазка СФО
(дисперсия суперфосфата в воде), известково глиносолевая обмазка
ИГСО (смесь известкового теста -- гашёной извести с глиной и поварен-
ной солью). Более продвинутыми являются вспучивающиеся покрытия,
например, ВПД по дереву (аналог ВПМ 2 по металлу). В качестве обмаз-
ки можно использовать обычные известково алебастровые, известко-
во цементные и цементно песчаные штукатурки, которые должны плотно
прилегать к поверхности древесины так, чтобы все неровности поверхно-
сти древесины были замазаны и имели надёжный тепловой контакт
с штукатуркой. Такие обмазки и штукатурки предупреждают возгорание
древесины по крайней мере от пламени короткого замыкания проводов
силового питания оборудования за время срабатывания автоматических
выключателей или 3 х минутного воздействия пламени паяльной лампы,
хотя вспучивающиеся обмазки могут обеспечить огнестойкость даже на
уровне ЕI45 и могут выдержать действие электрической и газовой сварки.
В рядовых банях надёжная огнезащита древесины в области печного
узла встречается редко. Чаще всего деревянная стена обивается листом
металла по асбесту. Огнестойкость такой защиты невелика из за высокой
теплопроводности асбеста. Повысить эффективность такой стандартной
защиты можно укладкой первого слоя асбеста в мокром виде на силикат-
5. Климатический (отопительный) модуль
467

ноглиняном растворе, плотно прилегающем ко всем неровностям по-
верхности древесины.
Все эти методы защиты могут затруднить самовоспламенение древеси-
ны, но при длительном воздействии огня древесина всё равно может
вспыхнуть, поскольку пиролиз древесины предотвратить невозможно ни-
какими способами. Затруднить сгорание древесины может ограничение
доступа воздуха к поверхности древесины (с появлением дымления), ог-
раничение передачи тепла из зоны пламени к древесине, а также пропит-
ка древесины очень большим количеством солей и антипиренов (до 200 кг
на 1 м3 древесины). Причём задача как раз и состоит в том, чтобы дым (по-
явление которого предотвратить невозможно) не перерождался в пламя.
5.7.19. Функциональность печей и вопросы выбора
Настоящий раздел является чисто методическим, поскольку многие
поднимаемые вопросы условны и спорны. Проблемы выбора порой край-
не субъективны, но вполне реальны. Они возникают тотчас при виде мно-
гообразия проектов кирпичных печей в литературе и множества металли-
ческих печей в торговле (ww.pechi.nm.ru). Счастлив тот дачник, который.
понимая, что любая печь даёт тепло, без долгих раздумий сразу возьмёт ту
печь, что ему понравилась с первого взгляда. Но есть и такие дачники, ко-
торые будут бесконечно мучиться, тщетно допытываясь, чем же всё же од-
на печь отличается от другой и за счёт чего одна печь якобы лучше другой.
Единых общепризнанных рецептов выбора печей (как и любого ино-
го товара) нет, также как нет и единых рецептов создания печей. Однако,
ясно, что исходным моментом является функциональность печи, то есть
не то, как в ней горят дрова, а то, что же она может обеспечить как обо-
гревательный прибор и как элемент интерьера. Конечно же, для дачника
важно, чтобы печь быстро и бездымно прогревалась (и зимой и летом) в
условиях эпизодической эксплуатации, чтоб горела на любых дровах
(даже мокрых), чтоб если и забивалась сажей, то легко чистилась. Но в
конце концов, печь является лишь инструментом в руках человека, таким
же, как кастрюля, в которой можно приготовить пищу, а можно и
испортить её. К любой печке и к любой топке можно приспособиться
(привыкнуть), поскольку любая печь имеет принципиальную возмож-
ность выполнить свою основополагающую функцию нагрева. А вот баня
с любой (произвольной) печью может и не выполнить своих основопола-
гающих функций. Так, например, представительская баня немыслима
с самодельной сварной жестянкой на самом видном месте, хотя такая
печь, может быть, обладает уникальным КПД и непревзойдённой темпе-
ратурой каменки. Солидной представительской бане может не подойти
468
Дачные бани и печи

даже суперэлитная дровяная или электрическая финская металлическая
печь. Достойный интерьер сможет создать порой только вальяжная кир-
пичная печь с открытыми раскалёнными валунами, скатываемыми в боч-
ку, или даже огромный открытый очаг с изящным чугунным литьём
исподвешенным на цепях котлом. В то же время для оперативной садо-
вой мытейной бани не подойдёт ни одна кирпичная печь и ни одна фин-
ская металлическая печь для саун.
Поэтому дачник должен в первую очередь решать, не какая печь ему
нужна, а какую баню он хочет и для чего. При всей своей банальности та-
кой подход способен привести к неожиданным и далеко идущим послед-
ствиям. Поэтому очень жаль, что дачники, особенно начинающие, редко
задумываются о главных задачах своей будущей бани -- баня, мол, она
и есть баня. Продавец печей в магазине не будет допытываться, зачем по-
купателю его баня. Продавец, скорее всего, будет скучно по фински
умножать кубы на коэффициенты, даже не догадываясь, что не только ба-
ня должна иметь конкретное назначение, но и все элементы бани (в том
числе и печь) должны быть подчинены этому конкретному назначению.
Рассмотрим вопрос в общем плане, не вникая в детали. Возможные
назначения (функции) бани и печи совсем разные:
Функции бани
Функции печи
1. Мытейная (гигиеническая) 1. Нагрев воздуха
2. Досуговая любительская
2. Нагрев воды
3. Развлекательная
3. Нагрев пола (лежаки)
4. Представительская
4. Нагрев стен (печи или бани)
5. Физиотерапевтическая
5. Нагрев камней
6. Интерьерная (экстерьерная) 6. Декоративная
ит.п.
ит.п.
Это следует понимать так, что баня как тёплое помещение, в котором
не холодно с мокрой кожей, может выполнять в принципе все эти функ-
ции (в том числе и одновременно), но используется преимущественно
лишь одна функция, под которую и дорабатывается баня (например, в ча-
сти либо оборудования лежаков для отдыха, либо сидений для мойки
и полов для слива воды, либо в части освещения, либо в части гигиены
и т. п.). Печь как устройство для сжигания дров и получения тепла также
может выполнять все вышеперечисленные функции, но используется
в конкретной бане с вполне определёнными узкими целями, например,
только для нагрева камней или для нагрева камней и воды одновремен-
но. Причем, если раньше на Руси бани использовались узко (в них пре-
имущественно мылись), а печь использовалась широко (для нагрева
5. Климатический (отопительный) модуль
469

и камней, и воды, и воздуха), то сейчас картина всё больше противопо-
ложная: баня используется широко (чтоб не только помыться, но и
пообщаться, и не только пообщаться, но и развлечься и т. п.), а печь ис-
пользуется всё более узко (например, только для нагрева воздуха, а кам-
ни и вода греются электричеством в электрокаменках и в электробойле-
рах). Всё это не может не накладывать дополнительных требований и на
печь, и на баню. В этом, кстати, кроется путаница в умах людей насчёт
выбора оптимальных решений в части конструкций бань и банных печей.
Так что логически следовало бы сначала осознанно определиться, что
же вы будете делать в бане, затем решить, что же надо при этом греть в ба-
не в первую очередь и только потом анализировать достоинства и недо-
статки тех или иных конструкций печей и других способов нагрева. На-
пример, если вам нужна простейшая баня, чтобы только мыться,
то необходимо нагреть воду и воздух в бане, причём так, чтобы зимой
можно было сильней греть воздух, а летом наоборот, воду, причём жела-
тельно было бы, чтобы нагрев воды и воздуха происходил быстро. Это
одна постановка задачи, и она решается с помощью металлической экра-
нированной печи с накладным или приварным баком для воды. Но если
вы хотите при этом хорошо просушивать полы после водных процедур,
то экраны печи лучше сделать распашными. Если у вас на даче есть бой-
лер (накопительный электронагреватель), и он всё равно всё время рабо-
тает на всю дачу, а не только на баню) или у вас на кухне есть газовая пли-
та от магистрального газа, то в принципе можно греть воду и вне бани
(и очень часто оказывается удобным, по крайней мере в части оператив-
ности). В таком случае приварной бак большой ёмкости (к которому мо-
гут быть постоянные нарекания из за сложностей эксплуатации и загряз-
нения ржавчиной, накипью и другими осадками) лучше и не делать,
заменив его варочной плитой на тот аварийный случай, когда вдруг ис-
чезнет магистральный газ или электричество. Можно пойти ещё дальше.
Если на даче есть постоянная (круглосуточная) ванная комната с горя-
чей ванной и/или душем, то мыться дачник будет всё равно в ванной
комнате, и в бане вообще в этом случае можно не предусматривать воду:
баня превращается в этом случае в сухую сауну (термокамеру). Печь для
такой «бани» (дровяная или электрическая) предназначена для преиму-
щественного нагрева воздуха, хотя её обычно дополняют верхней откры-
той каменкой (скорее декоративной, но вполне достаточной для неболь-
ших поддач) и небольшим навесным бачком для нагрева небольшого
количества 10--20 литров воды, достаточного для заваривания веника.
Специфику бань различного назначения всерьёз пока никто не изучал.
Так что просто отметим, что определиться с основной функцией своей ба-
ни дачнику бывает порой трудно. Некоторые вообще не могут понять, что
470
Дачные бани и печи

это такое, другие отчётливо понимают, но стремятся во что бы то ни стало
(в том числе и «на всякий случай») объединить несколько функций в од-
ном (чтобы «и мыла, и гостей принимала, и глаз радовала»), третьи -- ни-
как не решаются отойти от каких то порой только им ведомых традиций
и канонов. Всё это нормально, и в других объектах это также происходит
постоянно. Но в нашем случае это означает, что и с печью определиться
трудно. Часто и сами конструкторы печей не вполне отчётливо представ-
ляют себе, для чего в первую очередь наиболее удобна будет их печь
ивкакой бане. Бесконечным перечислением достоинств жаростойкой
стали топливника и пирамидальной формы каменки никак не удаётся
объяснить потребительскую ценность банной печи.
В связи с этим напомним, что методики проектирования самих объек-
тов и конструирования технических узлов объектов всегда имели в исто-
рии разную природу. Проектирование объектов и жилого, и производст-
венного назначения (например, бань) велось всегда с каким то
житейским потребительским смыслом (с целью удовлетворения ка-
кой то жизненной потребности) с использованием (и на основе) понятий
типа «уровня жизни». А вот конструирование узлов, например, банных
очагов и печей (или колёс для автомобилей), всегда велось с использова-
нием (и на основе) технических открытий и изобретений, не имевших
первоначально никакого потребительского смысла. Например, огонь был
открыт и очаг был изобретён раньше бань и безотносительно к баням,
точно так же, как колесо было изобретено раньше автомобиля. Поэтому
и кирпичная печь каменка появилась раньше белой паровой бани, но бе-
лая баня, дорабатывая печку каменку, создала такой симбиоз («сожи-
тельство» объектов, при которых они приносят пользу друг другу), что
печь и баня слились в умах людей в одно неразрывное целое. Такого ро-
да общепризнанных решений (так называемых «традиционных») в бан-
ном деле не так уж много. К ним относятся открытый очаг и курная баня,
кирпичная печь каменка и усадебная белая паровая баня, кирпичная
печь с открытой каменкой и парильные отделения городских бань, под-
вальная печь для нагрева полов и хаммамы, котельная печь для водяного
нагрева стен и современные турецкие и ирландские бани, магистральный
пар высокого давления и советские (и далеко не только советские) паро-
вые кабины, металлические печи и современные сауны.
Нет ничего удивительного в том, что создатели мощной высокотемпе-
ратурной электрической отопительной печи, с успехом прогрев ею, на-
пример, камеру для сушки пиломатериалов, скажем до 200°С, не остано-
вились на этом и успешно внедрили эту технику всюду, где это только
возможно, в том числе, естественно, в саунах. Совершенно очевидно, что
точно так же, разработчики инфракрасных обогревателей не ограничатся
5. Климатический (отопительный) модуль
471

камерами полимеризационной сушки, а разработчики электрокабелей
для нагрева не ограничатся размораживанием взлётных полос аэродро-
мов, крыш домов и тротуаров и вслед за тёплыми полами ванных комнат
и кухонь займутся банями. Это означает, что банный прогресс не рожда-
ется сам по себе в недрах собственной «банной системы», а приходит
извне из других отраслей науки и техники. Вместе с тем, отбор жизне-
способных решений из других отраслей знаний осуществляется конечно
не без учёта бани, причём с учётом её назначения, в том числе может быть,
выдуманного и совсем нового. Так, например, утеплённая деревянная
кабина с приходом инфракрасного обогревателя вдруг «превратилась»
в лечебно профилактическое средство (ИК сауну), пусть даже весьма со-
мнительное по лечебному эффекту. А обычная ванна с приходом пульси-
рующего насоса на оборотном водопроводе «превратилась» в физиотера-
певтическое гидромассажное средство, тоже правда, с неопределённым
лечебным эффектом. Всё это показывает, что многие решения со стороны
могут не укладываться в традиционные функции бань и даже противоре-
чить здравому смыслу основного назначения. Именно в таких случаях по-
могает реклама (мода), которая, однако, не может предсказать, какова бу-
дет истинная судьба такого товара после первого всплеска интереса со
стороны наиболее обеспеченных слоёв населения.
В настоящее время в дачном быту продолжается переход от кирпич-
ных дровяных печей с фильтрующей каменкой к металлическим банным
печам с нефильтрующей каменкой (дровяным, электрическим, газовым).
Дровяные печи имеют существенные недостатки: необходимость хлопот-
ного обслуживания (растапливания и удаления золы), пожароопасность,
загрязнение помещений, выброс дыма (в городах требуется разрешение
на выброс в атмосферу) и др. В то же время металлические печи на дровах
имеют существенные достоинства для эпизодического обогрева помеще-
ний с временным пребыванием людей, в том числе и бань: большие мощ-
ности, большие теплоотдачи в воздух, в воду и камни, возможность полу-
чения высоких температур воздуха, лёгкость монтажа и перемонтажа,
разнообразие высоких декоративных свойств и т. п. В истории банного де-
ла металл дал сначала возможность греть (кипятить) в открытых ёмко-
стях (котлах) воду на огне, затем оформлять жаровые (варочные) поверх-
ности в печах и очагах, потом нагревать воду в проточных замкнутых
ёмкостях (водогрейных котлах), в том числе с получением пара высокого
давления (автоклавах паровых котлах), затем делать духовые шкафы,
в том числе открытые каменки в закрытом контейнере, затем изготавли-
вать цельнометаллические печи, объединяющие все перечисленные воз-
можности, и, наконец, создавать и сами бани.
472
Дачные бани и печи

В этой книге мы не навязываем (и даже не приводим) какие либо кон-
кретные конструкции банных печей. Дачник волен сам выбрать то, что
ему нравится и что ему привычней. Мы только помогаем сделать выбор.
Мы осознаём, что найдутся «патриоты», отстаивающие кирпичные ка-
менки как «единственно обеспечивающие истинное парение». Мы лишь
отмечаем, что уже сейчас на дачах на десяток кирпичных приходится ты-
сяча металлических банных печей, и таков выбор широких масс населе-
ния. Кирпичные печи незаменимы в представительских банях, в крупных
парилках общественных и коммерческих бань, в любительских банях гос-
тевого типа «для знатоков пара». А вот в индивидуальных автономных
мытейных банях (полевых, сельских, дачных) наиболее удобны металли-
ческие банные печи с нефильтрующей каменкой. А физиотерапевтичес-
кие бани должны быть только на электричестве.
В качестве примера приведём возможные рассуждения и доводы дач-
ника при покупке или конструировании металлической печи для повсед-
невной мытейной бани, в которой можно при желании и попариться.
Во первых, для летней мытейной бани следует иметь печь с мощностью
не менее 10 кВт, а для зимней (всесезонной) -- не менее 20 кВт. Если баня
большая (более 20 м2), то мощность печи нужно увеличить (напомним, что
бытовой уровень мощностей по ГОСТ 9817 95 достигает 70 кВт). Тем не
менее, баню (даже летом) желательно в любом случае утеплять эффектив-
ным утеплителем: мытейную изнутри, любительскую (гостевую, предста-
вительскую) -- снаружи (для повышения теплоустойчивости).
Во вторых, металлические банные печи должны конструктивно обес-
печивать в первую очередь нагрев стенки контейнера каменки (причём
лучистым теплом, поскольку до высоких температур контейнер, в
отличие от фильтрующей каменки, конвективно кондуктивным теплом
просто не прогреть из за лучистых потерь), затем во вторую очередь про-
грев стенки топливника (причём тоже лучистым теплом), а потом воду
можно греть даже конвективно кондуктивным теплом ввиду высокой
теплоотдачи в воду. Водогрейный бак можно нагревать даже дымовыми
газами (дымовой трубой как в самоваре для повышения общего КПД пе-
чи). Таким образом классическая конструкция банной печи близка к схе-
ме на рисунке 147г (с экранированием стенки топливника и утеплением
баков с камнями и водой). При удалении из этой конструкции либо воды,
либо камней схема преобразуется в конструкцию на рисунке 147б и 168б.
Всякие иные схемы требуют оснований. Так, например, нагрев камней
в расширении дымовой трубы (рис. 147е) обоснован в том случае, когда
особо горячий пар бывает не очень то нужен (дачник редко парится, а ес-
ли и парится, то выпускает пар непосредственно под потолок), а требует-
ся повысить теплоёмкость печи за счёт массивной (сотни килограммов)
5. Климатический (отопительный) модуль
473

каменки, чтобы дольше не остывала для сушки белья или, скажем, дров.
При этом и КПД печи, кстати, сильно повышается до 80--90%. Или, на-
пример, нагрев воздуха стенками печи совсем не предусматривается
(рис. 147д) в летней любительской паровой бане (прогреваемой преиму-
щественно поддачами) или в бане прачке, где высокая температура возду-
ха не нужна, но желательно долгое умеренное тепло от камней. Схема на
рис. 147д имитирует в чём то кирпичную печь или печь с внешней футе-
ровкой и из за сильного нагрева стенок должна изготавливаться либо из
толстой или качественной жаростойкой стали.
В мытейных банях исходной для обслуживания схемой является кон-
струкция на рисунке 168б. Бак с водой желательно теплоизолировать (но
474
Дачные бани и печи
Рис. 168. Различные способы нагрева воды
в металлических печах: а -- в контейнерах, наве-
шиваемых на стенки печи, с заливкой через верх
и вычерпываемых сверху, б -- в баке над печью
(с крышкой, открываемой так, и в такую сторо-
ну, чтобы избежать ожогов рук и лица паром),
в -- в баке, навешиваемом на на дымовую трубу,
г -- в открытой водогрейной колонке (самоваре),
заливаемой сверху, д -- в закрытой колонке с вы-
теснением горячей воды холодной водой, пода-
ваемой снизу из водопровода (колонка требует
предохранительного клапана), при этом колон-
ка выполняет роль водоохлаждаемой разделки,
е -- в рекуператоре тепла (экономайзере) с водо-
охлаждаемыми стенками.
1 -- вертикальный бачок, вкладываемый
в карман каменки или топливника, 2 -- верти-
кальный бачок, подвешиваемый за крючки на
стенки топливника, 3 -- обычный наварной бак
для воды, 4 -- крышка съёмная или откидываю-
щаяся, 5 -- бачок с водой, подвесной на крючках
за кронштейны на трубе или устанавливаемый
на полку, 6 -- удлиненный люк тоннель заклад-
ки дров, 7 -- самоварный бак с водой (водогрей-
ная колонка безнапорная), 8 -- воронка для за-
ливки водой вёдрами, 9 -- бачок (кастрюля) на
варочной плите, 10 -- подвижный внутренний
экран, 11 -- водоохлаждаемая подвесная раздел-
ка в виде напорной водогрейной колонки, 12 --
подвесной бачок для воды, 13 -- экран выдвиж-
ной («задвижка») для регулирования скорости нагрева воды в бачке, 14 -- рекупера-
тор (водяной экономайзер) тепла, отходящего с нагретыми дымовыми газами, 15 --
рассекатель дымовых газов, 16 -- водяная рубашка, 17 -- траектория дымовых газов,
18 -- потоки лучистого тепла, 19 -- дымовая труба с опуском в корпус рекуператора,
20 -- люк для прочистки корпуса от сажи, 21 -- полка, приваренная к дымовой трубе.
а)
б)
1
2
3
5
6
7
8
9
21
11
12
13
14
15
10
16
17 18
19
20
4
в)
д)
г)
е)

необязательно). Стенки топливника необходимо экранировать, но жела-
тельно экраны сделать распахивающимися со стороны увлажняющихся
полов и далеко расположенных стен. К сожалению, именно такие
простейшие стальные печи (рис. 147г и рис. 168б), широко распростра-
нённые раньше (в основном индивидуального изготовления), найти
в продаже сейчас невозможно (но встречаются сборные чугунные).
В третьих, схема на рисунке 168б удобна в дачных условиях при по-
требности больших количеств воды. Стальной бак 3 изнутри следует очи-
стить от ржавчины, пассивировать преобразователем ржавчины (ортофо-
сфорной кислотой или фосфатами цинка) и окрасить по грунту
автомобильной эмалью (горячей сушки меламиновой МЛ или ещё лучше
акриловой). Вода при этом будет оставаться чистой. Крышка 4 совершен-
но необходима, лучше съёмная, но если сделать откидной, то только «на
себя» или в стороны, чтобы не ошпариться. Зимой такой бак не очень удо-
бен, поскольку надо после каждой помывки вычерпывать воду, а устанав-
ливать сливной кран на зимний бак опасно из за возможного прихватыва-
ния льдом. Самоварный бак 7 пригоден для небольших количеств воды
50--100 литров и также удобен тем, что его можно заливать через горлови-
ну ведром, но он точно требует сливного крана. Добиться чистоты воды
в баке 7 довольно трудно, поскольку даже при тщательной внутренней ок-
раске дымовая труба выше уровня воды обгорает с образованием окали-
ны. Возможен однако вывод дымовой трубы коленом (с загибом угольни-
ком) через боковую стенку бака ниже уровня воды, но это хлопотно из за
возможных забивок колена трубы сажистыми отложениями. В летних да-
чах при наличии возможности изготовления весьма удобными являются
водоохлаждаемые разделки, цельносваренные с насадной металлической
трубой. В частности они могут быть изготовлены в форме рекуператора
(водяного экономайзера) 16 (рис. 168е), теплообменного аппарата, ис-
пользующего тепло отходящих дымовых газов для нагрева воды в выше-
расположенном баке накопителе. Для лучшего усвоения тепла и для рас-
ширения разделки рекуператор можно сделать в виде широкого
(диаметром 500--700 мм) бака из бочки с водяной рубашкой 16, с рассека-
телем 15 и опуском 19 для организации колпакового дымооборота 17
и жаровых поверхностей, нагревающихся от дымовых газов и испускаю-
щих лучистое тепло 18 на водяную рубашку. Для периодической очистки
аппарата используется люк с заглушкой 20. Внутри бака 14 можно смон-
тировать и воздуходувные трубы для нагрева воздуха, поступающего для
поддержания огня в топке. В таком случае рекуператор превращается
в воздушный экономайзер. В качестве водоохлаждаемой разделки можно
использовать и приточно накопительную водогрейную колонку 11
(рис. 168д). Все эти схемы с замкнутыми ёмкостями относятся к водопро-
5. Климатический (отопительный) модуль
475

водным системам, зимой работоспособным только в постоянно отаплива-
емых зданиях и помещениях.
В четвёртых, в банях без водопровода (и летних, и всесезонных) не
прекращается использование для нагрева воды обычной металлической
посуды, способной обеспечить «кухонную» чистоту воды и удобство
в эксплуатации, особенно зимой. Ясно, что если бак (кастрюлю, ведро) по-
сле бани можно снять с печи, вылить воду и вычистить, то это открывает
возможности, недоступные, например, для бака 7 (рис. 168г). Лет сорок --
пятьдесят тому назад ещё можно было купить в магазине чугунный бан-
но прачечный котёл ёмкостью 50--100, а то и 200 литров, который вмуро-
вывался в топку кирпичной печки (рис. 116б). Сейчас используются свар-
ные из чёрной стали бачки, прокрашенные изнутри, эмалированные
кастрюли и баки, оцинкованные тазы и вёдра и, наконец, в последние го-
ды появился большой ассортимент посуды из тонкой 1 мм нержавеющей
стали, сваренной аргоновой сваркой.
Отметим попутно, что обычная вода из водопровода, колодца или во-
доёма загрязняет при нагреве посуду всегда. Это одна из наиболее серьёз-
ных неприятностей для водогрейных (и особенно паровых) котлов из за
осаждения накипи с низкой теплопроводностью 2,3 Вт/м.град, состоящей
преимущественно из карбоната кальция СаСО3. Дело в том, что даже
питьевая вода содержит (и должна содержать) различные соли в количе-
стве до 0,5 г/литр, а некоторые природные лечебные воды из родников
и скважин содержат в растворе до 5 г/литр разных химических соедине-
ний, а в озёрах даже больше.
Для ориентировки приводим средний состав солевых ионов (в мг/л)
в различных водах:
Ион
Na++K+ Ca2+ Mg2+ HCO3-- SO42-- Cl 1
Дождевая
5,3 4,8 1,7 18,2 9,2 5,5
Речная
7,7 16,7 4,4 59,0 14,7 8,4
Минерализованная 1000 400 100 1500 1000 300
Океанская
11100 420 1295 105 2695 19320
Эти соли образуются из за растворения в воде (частичного или очень
слабого) веществ, входящих в состав песка, глин, осадочных слоёв в грун-
те, в том числе и в присутствии углекислоты CO2+H2O→H2CO3. Наи-
большую роль в образовании накипи в посуде играют гидрокарбонаты
кальция и магния, называемые солями жёсткости, которые при нагреве
разлагаются по схеме Ca(HCO3)2→CaCO3+H2O+CO2. Очень плохо рас-
творимый карбонат кальция (образующий в природе известняк, мел,
мрамор, мочевой и водяной камень и т. п.) выпадает в осадок в виде наро-
476
Дачные бани и печи

стов на стенках или мути в воде. Кроме того, в грунтовых водах очень ча-
сто встречаются соединения двухвалентного (недоокислёного) железа
Fe(OH)2, FeCO3 и т. п. Содержание двухвалентного железа в реках, озё-
рах и поверхностных грунтовых водах обычно составляет (0,01--1) мг/л,
в болотах -- до 100 мг/л, в подземных источниках (глубоких скважи-
нах) -- до 50 мг/л при норме содержания железа в водопроводной воде
0,3 мг/л. Соединения двухвалентного железа в растворе бесцветны,
но при стоянии на воздухе и особенно при нагреве на воздухе двух-
валентное железо (закись) окисляется до трёхвалентного Fe(OH)2→
→Fe(OH)3→Fe2O3+3H2O, и очень плохо растворимая гидроокись желе-
за Fe(OH)3 выпадает из воды в виде ржавчины, бурым осадком, харак-
терным для болот, особенно торфяных. Такой осадок может выпасть из
воды, долгое время стоявшей в неэмалированном железном баке или
стальной трубе водопровода, частично за счёт прямого окисления метал-
ла кислородом воздуха, растворённого в воде, а преимущественно за счёт
деятельности так называемых железобактерий. Эти бактерии фактиче-
ски «едят» железо, окисляя его до «ржавой» трёхвалентной формы. Са-
ми по себе эти бактерии не представляют опасности для организма чело-
века, но продукты их жизнедеятельности считаются канцерогенными.
Колонии железобактерий образуют в водопроводных трубах обрастания
в виде ржавых бугров высотой до 10 мм, и именно под такими буграми
начинается сквозное разрушение стальных труб в виде свищей. В отло-
жениях, образованных железобактериями, находят благоприятные усло-
вия палочки, гнилостные бактерии и даже черви (В.И. Баглай). Так что
с самых разных объективных точек зрения открытая переносимая посу-
да в дачных банях лучше, чем различного рода стационарные несъёмные
баки и трубы систем котельного нагрева и центрального водопровода, не-
заменимого только при больших расходах воды. Напомним попутно, что
магнитная обработка воды работает только в условиях ржавых труб, ког-
да магнит создаёт в воде агрегаты намагниченных микрокристалликов,
на большой поверхности гидровзвеси которых и осаждается накипь.
Отношение дачников к «кастрюлям» в банях неоднозначное. Одни
считают, что бачок 9 (рис. 168г) на варочной плите«унижает» баню.
Но если на бачке есть краник, то смотрится более достойно. Другому нра-
вится навесной бачок 2 на стенке печи (с краником и без краника), осо-
бенно если бачок запрятан за экран (кожух) печи. Третьим больше нра-
вятся бачки 5, навешенные на дымовую трубу. Ясно, что все эти мнения --
вопросы вкуса. В конце концов все эти баки можно запрятать за краси-
вый чисто декоративный кожух точно так же, как роскошная душевая па-
нель современной пластиковой гидромассажной кабины скрывает за со-
бой ничем неприглядные узлы и детали водопроводной арматуры.
5. Климатический (отопительный) модуль
477

Самое красивое и самое современное в сантехнике -- это чистота.
Ни один бачок с краником не может сравниться по гигиеническим пока-
зателям с «кастрюлями». Тем более, если кастрюля 9 будет изготовлена
из первоклассного ударопрочного термостойкого стекла или стеклокера-
мики. Так что будущее за «кастрюлями» (чашами).
В пятых, наиболее энергетически выгодно (с точки зрения КПД
печи) располагать бак на трубе. Например, на подставке полке 21, прива-
ренной к трубе, можно поставить разрезной (разделённый на две три ча-
сти) съёмный бачок 5. Бачок же, подвешенный к стене топливника, как и,
впрочем, бачок на варочной плите, сокращает поверхность теплообмена
топливника с воздухом и тем самым снижает теплопередачу в воздух. Ба-
ки, опирающиеся на дымовую трубу, создают значительные статические
нагрузки на трубу, в том числе и изгибающие, поэтому требуют либо тол-
стой прочной трубы, либо крепления на перекрытии (рис. 168д), что
в свою очередь требует учёта термического удлинения дымовой трубы
(в том числе наличия свободного зазора). Большое влияние имеет уст-
ройство теплового контакта водогрейного бака с жаровой поверхностью.
Точно так же, как в случае каменок (раздел 5.5), теплопередача с жаровой
поверхности к поверхности теплосъёмного элемента (например, к дну
бачка кастрюли) резко возрастает с уменьшением величины зазора меж-
ду теплообменивающимися поверхностями (рис. 169). При больших за-
зорах (более 1--10 мм) преимущественный вклад вносит радиационный
поток, при малых зазорах (менее 0,1 мм) преимущественный вклад вно-
сит кондуктивный теплоперенос через воздух, а при непосредственном
контакте металла с металлом теплопередача может теоретически дости-
гать десятков тысяч кВт/м2 в точках контакта. Поэтому чем теснее каст-
рюля прилегает к поверхности жаровой (варочной) плиты, тем меньше
можно предусматривать площадь («пятно») контакта для передачи необ-
ходимой мощности. На нагрев воды в бане на одного моющегося требует-
ся предусматривать мощность теплопередачи в воду порядка 1--2 кВт.
Поэтому, если бы стенки топливника или дымовой трубы были бы нагре-
ты до 700°С, то в обычных условиях достаточна была бы площадь контак-
та всего в несколько квадратных дециметров. Но реальная температура
жаровых поверхностей меньше, и площадь контакта при плохом механи-
ческом контакте (большой величине зазора) должна быть существенно
большей -- не менее 10 дм2 на одного моющегося. Это относится и к на-
весным бакам на стенке топливника или дымовой трубе, но для «каст-
рюль» обычного типа (на варочной плите) площадь может быть много
меньшей. Из рисунка 169 следует, что регулировать темп нагрева воды
(что крайне необходимо при перегреве воды выше 70°С) можно отодвигая
бак от жаровой поверхности всего лишь на 1 мм или устанавливая в за-
478
Дачные бани и печи

зор металлический экран 13 (рис. 168е)
при величинах зазора более нескольких
миллиметров. Регулировать темпе-
ратуру жаровых поверхностей можно
внутренними экранами 10 (рис. 168г).
При вертикальном положении экрана 10
(т. е. вниз) лучистый поток переизлуча-
ется на дрова и другие стенки топливника, в конце концов нагревая ды-
мовые газы до более высоких температур. При горизонтальном положе-
нии экран 10 открывает стенку топливника для доступа лучистого тепла
от углей, поэтому температура дымовых газов падает. Но экран 10 при
этом превращается в горизонтальный дымооборот, загораживающий от
лучистого тепла бак с водой 7. При этом дымовые газы подогреваются за
счёт раскалённого горизонтального экрана, и температура дымовых газов
при изменении положения экрана 10 практически не изменяется. Дейст-
вительно, при изменении положения экрана 10 лишь загораживается от
теплового излучения то стенка топливника, то бак с водой 7.
В шестых, приходится продумывать не только функциональность
внешних устройств печи, но и технологичность монтажа печи. В первую
очередь это относится к дымовой трубе: боковой вывод дыма из печи луч-
ше применять лишь при наличии кирпичной коренной трубы, в том чис-
ле, в стене бани. А поскольку кирпичных стен в дачных мытейных банях
лучше не делать из за их высокой теплоёмкости, то и боковой вывод ды-
ма лучше вообще не рассматривать. По той же причине лучше не предус-
матривать встраивание экранированной печи в кирпичную стенку с при-
менением удлиняющей горловины дверцы печи 6 (рис. 168в). А вот
неэкранированную печь можно обложить кирпичём с обязательным кало-
риферным зазором. Ну и наконец, в последнюю очередь надо обратить
внимание на внутренности печи, которые мы уже подробно обсуждали
выше. Прежде всего, имеются в виду те элементы печи, которые никак
нельзя изменить в домашних условиях или на которые нельзя повлиять
особенностями эксплуатации. Так, очень большое значение для частой
топки имеет размер поленьев: печи с глубиной топки менее 500 мм лучше
5. Климатический (отопительный) модуль
479
Рис. 169. Мощность теплопередачи от
жаровой поверхности с температурой 700°С
к поверхности (дна) бака с водой при 0°С при
разных величинах зазора между тепловзаимо-
действующими поверхностями. Мощность
теплопередачи складывается из лучистой теп-
лопередачи и кондуктивной теплопередачи че-
рез слой воздуха.
400
700°С 0°С
δ
300
200
100
0,01 0,1 1 10
Величина зазора δ, мм
Мощность теплопередачи, кВт/м2

не изготавливать и не приобретать. Варочная (верхняя жаровая) поверх-
ность для «кастрюль» будет особо эффективна при расстоянии от углей
в печи (дна топливника) до этой поверхности 35--50 см (полтора два кир-
пича). Только тогда лучистое тепло сможет докрасна разогреть варочную
поверхность. Но в банях слишком быстрый разогрев воды и не нужен, за-
кипание воды при холодных стенах является одним из самых больших не-
достатков бань. Высоту топливника можно увеличить до 60--70 см, увели-
чив при этом площадь стенок топливника и тем самым повысив
теплоотдачу печи в воздух бани. Высота топливника выше 70--80 см при-
емлема лишь в случае водонагревателя самоварного типа 7 (рис. 168г).
Хорошо, если топка изнутри имеет футеровку по низу стен на высоту до
25 см. Выдвижные ящики зольников очень удобны лишь для строго дис-
циплинированных дачников, способных каждый раз чистить печь перед
растопкой и опорожнять ящик с золой. При обычной же частой эксплуа-
тации ящик переполняется, и при его извлечении остатки золы из топлив-
ника (особенно имеющего сужающееся дно) ссыпаются и забивают на-
правляющую камеру для ящика зольника. Поскольку эта камера делается
очень узкой и недоступной для веника и щётки, то такое «хорошо проду-
манное» решение (кстати, предусмотренное п. 4.1.20 ГОСТ 9817 95) тре-
бует съёма каждый раз колосниковых решёток из топки (см. поз. 7
рис. 150). По той же причине лучше отказаться и от красивых идей по
предварительному нагреву воздуха в змеевиках или стеновых теплооб-
менниках с подачей нагретого воздуха в зольник, а также по подаче вто-
ричного воздуха через зольник (поз. 11 на рис. 150). В общем то, чем про-
ще печь, тем она удобней и надёжней. Во всяком случае, если дачнику
даже в магазине не удаётся разглядеть целостность всех стенок печи, а тем
более хотя бы ощупать рукой все закоулки дымооборотов и дымоходов,
то от такой печи лучше отказаться, хотя она, может быть, и очень эконо-
мична. По той же причине лучше выбрать печь с отверстиями выхода го-
рячего воздуха из калориферного зазора, расположенными в верхней де-
коративной накладке 18 (рис. 117), поскольку такие отверстия позволяют
визуально контролировать покраснение топливника и его механическую
целостность (в отличие от отверстий 17). Ну и конечно же дачник всегда
обращает внимание на качество материалов печи и на качество сборки
(сварки), аккуратность, красоту, дизайн.
Аналогичный анализ дачник проводит и в случае выбора кирпичной
печи, незаменимой при постоянном отоплении дома (в сельском режи-
ме) или длительном отоплении бани (например, в коммерческом режи-
ме). Если дачник, лишь не надолго растапливая баню в пятнадцатигра-
дусный мороз, просто не в состоянии понять ценность высокого КПД,
то банщик предприниматель очень заинтересован в экономии дров
480
Дачные бани и печи

в непрерывно отапливаемой бане. Поэтому напомним, что поверхности
стенок кирпичных печей с температурой ниже 30--40°С не просто
бесполезны, но и вредны для бань (в отличие от жилых домов), так как
они отбирают тепло из бани. Фактически энергетически выгодней про-
сто напросто утеплить такие кирпичные стенки снаружи базальтовой ва-
той с пожаробезопасной облицовкой, а греть другие стенки и внутренно-
сти печи (каменку) до более высоких температур. В то же время черезчур
высокие температуры 700--1000°С, необходимые для «выжигания» за-
крытых фильтрующих каменок, также энергетически не выгодны, по-
скольку дымовые газы с температурой ниже 700--1000°С уже не способ-
ны нагревать каменку (и лишь загрязняют её пеплом) и фактически
выбрасываются (в лучшем случае на нагрев вспомогательных помеще-
ний) со снижением КПД по каменке. Кроме того, при высоких темпера-
турах камней поддача (полив, кидание) воды сопровождается её раз-
брызгиванием (и выбросом аэрозоля воды в баню) с характерным
хлопком. Именно хлопок указывает на мощное вскипание зоны контакта
5. Климатический (отопительный) модуль
481
Рис. 170. Особенности кипения жидкостей:
а -- процессы при нагреве воды в ёмкости; б --
образование пузырей на вертикальной стенке
дымовой трубы при кипении воды в самоваре;
в -- капля воды, бегающая по раскалённой ме-
таллической поверхности (сковородке); г -- кап-
ля воды, стекающая по раскалённой поверхно-
сти разных материалов. 1 -- ёмкость (стакан,
кастрюля) с водой, 2 -- конвективные потоки во-
ды, 3 -- источник тепла, 4 -- пузыри воздуха, 5 --
пузырёк пара, схлопывающийся при всплыва-
нии, 6 -- пузырёк пара, расширяющийся при
всплывании, 7 -- кратер (всплеск) от лопнувше-
гося пузырька пара, 8 -- пузырь (прослойка
пара), 9 -- с силой лопнувший пузырь пара с вы-
бросом капель, 10 -- пузырь пара на вертикаль-
ной раскалённой поверхности дымовой трубы,
11 -- капля, приподнятая потоками пара, 12 --
паровая «подушка», струя пара, возникшая при
кипении под каплей и возмущающая поверх-
ность воды в капле, 13 -- область возмущения поверхности воды (волнения, всплески,
неустойчивости), способная оборваться в отдельную мелкую каплю, 14 -- капля,
с хлопком отскакивающая от раскалённой поверхности под действием образующего-
ся под каплей пара высокого давления (с улётом в направлении, указанном стрелкой),
15 -- капля, спокойно стекающая по поверхности талькохлорита и кипящая, как в в ка-
стрюльке, 16 -- пар, образующийся над каплей, 17 -- капля, сбегающая (соскальзываю-
щая) вниз на паровой «подушке», 18 -- капля, сбегающая вниз с разбрызгиванием
и хлопками, 19 -- раскалённая наклонная поверхность.
а)
б)
в)
г)
1
2
456
7
8
3
10
1113 14
12
18
12
12
19
16
17
19
19
19
15
16
более 50°С
Кирпич Базальт Металл
70--98°С 98--100°С 100--101°С

воды с раскалённым камнем с возникновением зазора с высоким давле-
нием пара за счёт инерционности массы компактной воды. При простом
вскипании воды хлопок возникнуть не может, так что мощные хлопки
(столь любимые многими банщиками) не столь уж полезны (поскольку
брызги не несут с собой скрытую теплоту конденсации). Мощные хлоп-
ки выносят с собой и золу с камней, дополнительно запыляя и без того
запылённый пар: даже питьевая вода с обычной минерализацией
0,2--0,5 г/л даёт пар с запылённостью солями 300--800 мг/м3 при ПДК на
уровне 5--10 мг/м3. Ко всему прочему высокотемпературные кирпичные
каменки крайне недолговечны (обычно не более года при постоянной ра-
боте) как из за растрескивания кладки, так и из за разрушения камней.
Значительно более чистый пар можно получить при спокойном испаре-
нии с камней при 300-- 600°С и выводом пара обязательно под потолок
для предотвращения образования тумана (клубов пара). Ещё лучше под-
дачи сопровождать мощной продувкой каменки воздухом с получением
лёгкого пара, что предусматривалось ещё в конце XIX века в лучших бан-
ных печах Сюзора (но ныне благополучно забыто).
Кирпич как материал для печей крайне противоречив, поскольку име-
ет высокую теплоёмкость и одновременно низкую теплопроводность, не
дающую вывести аккумулированное тепло. Это даёт возможность созда-
вать печи из однородного материала (кирпича), но лучше бы иметь низ-
котеплопроводную оболочку (например, из пеношамота) и высокотепло-
ёмкое и высокотеплопроводное ядро, например, металлическое или
корундовое (в согласии с идеями А.Разоренова). Такие печи каменки с
холодными наружными стенками могут быть изготовлены и из металла
(рис. 147д). При этом модные ныне схемы прогрева низа печи канальны-
ми опусками до уровня пола (Я.Г. Порфирьев, Печные работы, М.:
Стройиздат, 1999 г.) в случае бань малоэффективны, поскольку увеличи-
вают потери тепла теплопроводностью по кладке под пол. Лучше смон-
тировать металлический экран (кожух) вокруг печи с щелью у пола.
Большим недостатком кирпичных печей (строящихся на месте) являет-
ся непредсказуемость качества и внешнего вида: металлическую печь
дачник покупает в готовом виде, а в случае постройки печи остаётся на-
деяться на порядочность печника.
В заключение остановимся на общеметодических вопросах надёжно-
сти выбора. Ранее, в период широкого использования печного отопления
в массовом социалистическом строительстве самодеятельность в области
конструирования кирпичных печей не допускалась или, во всяком случае,
не поощрялась. Печь в холодных регионах -- это вопрос жизни и смерти,
залог благополучия населения. Поэтому, если строился ответственный
объект (например, многоквартирный дом), то отопительная система
482
Дачные бани и печи

(в данном случае печная) должна была иметь утверждённую проект-
но сметную документацию, акты приёмки сдачи, регламенты техническо-
го обслуживания, как говорится, «для прокурора», для выяснения винов-
ных при авариях. Практика была такова, что все отапливаемые дома
входили в состав так называемого «жилого (жилищного) фонда» страны
вне зависимости от того, государственный ли был жилой дом или част-
ный. Причем показатели по жилому фонду входили в официальную госу-
дарственную статистику и жёстко контролировались. А вот многие дачи,
а затем и садовые домики в этот «жилой фонд» не входили (и даже не яв-
лялись чьей либо собственностью), а стало быть не повышали статисти-
ческий уровень благосостояния страны и населения. Такие бюрократиче-
ские тонкости подкрепляли идеологические доводы в пользу
первоначальных запретов какого либо отопления (даже дровяного печно-
го) садовых домиков. Впоследствии, вопрос о надежности печей в дачном
строительстве был «пущен на самотёк».
С другой стороны, «самотёку» и способствовали и сами печники. Про-
фессиональные печники всегда считали себя мастерами, а не мастеровыми,
то есть не относили себя к рабочим и строителям, работавшим «от и до»
слепо строго по чертежам. Печники всегда были ближе к ремесленникам,
авэтой среде очень уважался и ценился творческий «дух мастера», способ-
ного всё сделать, исправить и починить сообразуясь с собственным опы-
том, сделать лучше и не так, как другие. До сих пор в народе жива уверен-
ность в том, что печники и каменщики -- совсем разные специалисты, что
кирпичная стена в доме -- это одно, а кирпичная стенка в печи -- это чуть
ли не живое существо. Действительно, не только самодеятельные печные
умельцы, но и профессиональные печники, в том числе стремясь подтвер-
дить свой высокий уровень мастерства, считают своим долгом создавать
каждый раз в чём то новую печь, хотя бы для того, чтобы она лучше впи-
сывалась в конкретную планировку помещения. (А.М. Шепелев. Кладка
печей своими руками, М.: Россельхозиздат, 1983 г.). Особенной любовью
печников отличалось новаторство в части дымооборотов и каменок (но не
топок). В последние десятилетия это свободное творчество неизбежно
проявилось и в области стальных печей, технология изготовления ко-
торых открыла ещё более широкие возможности для полёта мысли,
но только уже не со стороны печников, а в среде заводских конструкторов
металлоизделий и, что особенно важно отметить, высокопрофессиональ-
ных сварщиков.
Если подытожить сказанное, то можно заметить, что как бани подраз-
деляются на жизненно важные мытейные и на второстепенной важности
досуговые, так и печи в быту подразделяются на заведомо надёжные
и жизненно важные и на многочисленные экспериментальные (опыт-
5. Климатический (отопительный) модуль
483

ные), пригодные лишь для любительского индивидуального строитель-
ства, как говориться, «на пробу». В дачных банях чаще всего как раз и со-
здаются самодеятельные случайные конструкции, иногда, может быть,
очень хорошие, а иной раз и неудачные. Как раз эти конструкции и опи-
сываются в многочисленных популярных журналах и книгах по индиви-
дуальному дачному строительству. Причём, как правило, авторы не при-
водят ни цифровых значений принципиально важных параметров
предлагаемых печей, ни каких либо отзывов по испытаниям печи. Как
говорится, приводят «голые» схемы печей для «безграмотных» лишь для
примера того, как эти печи можно было бы сделать в принципе. Но ведь
конструкций печей тысячи, а придумать можно миллионы, и все они бу-
дут работать с той или иной степенью эффективности и полезности.
Всё это приводит дачника к однозначному выводу. Если дачник
строит баню, к примеру, под присмотром жены или подряжается строить
баню соседу по дачному массиву, то такой объект, конечно же, является
ответственным. Печь в таком случае лучше приобрести готовую,
приличного заводского изготовления, с паспортами, аттестатами и серти-
фикатами (и не только для того, чтобы снять с себя ответственность).
Кирпичную печь дачнику тоже лучше заказать в специализированной
фирме (если найдёт такую) или изготовить, по крайней мере, сообразу-
ясь с некогда официально аттестованными проектами (см., например,
Альбом отопительных и бытовых печей, часть I. Печи отопительные, М.:
Стройиздат, 1961 г.; часть II. Печи отопительно варочные. М.: Стройиз-
дат, 1962 г., а также Перечень рекомендованных отопительных печей для
жилых и общественных зданий, М.: Госстройиздат, 1952 г.).
Если же дачник делает баню сам и для себя и не боится чьих либо
нареканий, то вполне естественно, что он рассчитывает изготовить печь
не просто «как следует», а «получше» и к тому же стремится удешевить
строительство. В таком случае дачнику придётся прорисовать десятки
вариантов печи и, может быть, покопаться в литературе, прежде чем по-
дыщет подходящий вариант, скорее всего максимально использующий
имеющиеся у него строительные материалы и узлы, в том числе и быв-
шие в употреблении. Такие любительские новаторские проекты, часто
публикуемые в популярной литературе, несомненно имеют методиче-
ский интерес, но, к сожалению, абсолютно неповторимы практически.
В заключение отметим, что среди продавцов металлических печей
распространены термины типа «соотношение цены и качества». Если
с ценой всё ясно, то понятие качества очень расплывчато. Многие
печи порой не сопоставимы в принципе. Сопоставлять можно только
объекты одного и того же назначения, причём узкого конкретного потре-
бительского назначения. Качество определяется по многим критериям:
484
Дачные бани и печи

-- удачность конструкции под назначение,
-- качество изготовления (сборки),
-- качество исходных материалов (комплектующих).
Отсюда следует, что сопоставлять соотношением «цены и качества»
можно лишь финские печи каменки для сухих саун разных фирм, кото-
рые имеют одно и то же назначение и одну и ту же конструкцию, но, мо-
жет быть, разное качество материалов и качество изготовления.
5.8. Электрические системы обогрева
При всех своих достоинствах печное отопление дачных бань имеет не-
достатки, связанные с загрязнением помещений, пожароопасностью,
ааглавное -- с хлопотностью процедуры протопки. Если редкие протопки
досуговых бань обычно представляются удовольствием и развлечением
для дачника на отдыхе, то постоянные регулярные протопки мытейных
бань представляется скорее серьёзной обузой, особенно если дачнику
уже удалось избавиться от печки в жилом доме. В городах печи в квар-
тирах и даже в коттеджах давно стали анахронизмом, хотя ещё часто
встречаются в домах (даже в США и Европе)преимущественно в деко-
ративных интерьерных целях и для аварийных случаев.
Дачники, имеющие на участке магистральный газ, предпочли бы га-
зовое отопление бани, поскольку газовые агрегаты могут иметь боль-
шую единичную мощность, просты и неприхотливы в эксплуатации. Од-
нако, тресты газового хозяйства и противопожарные службы, памятуя
о традиционной русской халатности обслуживания бань, относятся к га-
зу в банях с крайним предубеждением. Учитывая, что специализирован-
ное газовое банное оборудование в нашей стране только начинает
появляться, дачнику придётся скорее всего использовать газ нелегально
или полулегально, оформив баню как гостевой домик с газовой плитой
и/или с аппаратом отопительным газовым водогрейным (АОГВ), и/или
с проточным водообогревателем для ванны (если есть канализация),
и/или в крайнем случае с кирпичной печью, переведённой на газ со
стандартной горелкой с отсечной автоматикой.
Поэтому фактически единственной прогрессивной возможностью
для дачника является замена дровяной печи на злектрические системы
нагрева. К сожалению, в реальных условиях существуют серьёзные тех-
нические ограничения по установочным мощностям в дачных домах (до
3,5 кВт при автоматических выключателях 16 аидо 11 кВт при 50 а), так
что нередки случаи подключения коттеджей к собственным автономным
трансформаторным подстанциям электросетей напряжением 10 кВт.
5. Климатический (отопительный) модуль
485

Вместе с тем ограничения установочной мощности оборудования не яв-
ляются столь уж непреодолимым барьером для банных применений да-
же зимой, поскольку может быть использован традиционный для рус-
ских бань принцип аккумуляции тепла. Не является серьёзной
проблемой и высокая стоимость электроэнергии, так как время работы
банного отопления весьма ограничено (в отличие от постоянного отопле-
ния жилых домов). Во всяком случае периодическая эксплуатация дач-
ной бани на электричестве может быть сопоставима (и даже ниже) по це-
не с постоянной работой бытового холодильника. В Финляндии
и Швеции, где умеют считать деньги, электроотопление бань не считает-
ся расточительством, тем более, что само электрооборудование очень дё-
шево по сравнению с печным, а тем более газовым оборудованием.
Ввиду изобилия профессиональной литературы и технических реко-
мендаций фирм производителей электроотопительного оборудования,
ограничимся лишь обзорной классификацией электрических методов
нагрева жилых помещений и воды для хозяйственно бытовых нужд.
5.8.1. Электрические спирали
Ещё лет сорок пятьдесят тому назад в области электрообогреватель-
ных приборов царствовали открытые электроспирали -- мерные отрезки
проволоки из металлических сплавов с высоким электрическим сопро-
тивлением. Так, наиболее известный сплав 67,5% Ni, 16% Fe, 15% Cr
и 1,5% Mn (нихром) имеет удельное электросопротивление 100 мком.см,
много большее удельного сопротивления железа 9,8 мком.см, алюминия
2,8 мком.см, меди 1,7 мком.см. Высокое электросопротивление нихрома
позволяет использовать короткие отрезки проволоки (не более несколь-
ких метров при диаметрах 0,1--0,5 мм), которую для большей компактно-
сти наматывали на стержни диаметром 2--5 мм с получением спиралей.
Мощность тепловыделения составляет u2/R=u2.πd2/4lρ, где u -- напряже-
ние электросети, R -- электросопротивление отрезка спирали, d иl-- диа-
метр и длина проволоки, ρ -- удельное сопротивление материала проволо-
ки. Таким образом, чем короче и толще проволока, тем большую
мощность обеспечивает спираль. Очень короткие спирали перегреваются
и перегорают. Так, например, для мощности в 1 кВт надо было взять 3,5 м
нихромовой проволоки диаметром 0,3 мм, намотав которую на спицу
диаметром 3 мм, получали спираль длиной 11--12 см (если виток к витку).
В таком виде спирали поступали в продажу (рис. 171). Электрические
спирали растягивали на необходимую длину и укладывали в канавки ке-
рамических огнеупорных изоляторов (в электроплитках, в лучистых обо-
гревателях с зеркальным отражателем), помещали в керамические тру-
486
Дачные бани и печи

бочки бусы (в электроутюгах), подвешивали на проволочных крючках
(в электрофенах). Все эти приёмы могут использоваться и сейчас в про-
стейших самодельных дачных конструкциях. Так, например, весьма рас-
пространены были кирпичи с намотанной на них нихромовой проволо-
кой, которые закладывались вразбежку всухую в штабель кирпичей,
играющий роль бытового высокотеплоёмкого нагревателя.
5.8.2. Трубчатые электронагреватели
Наибольшие неудобства электрических спиралей проявлялись при на-
греве воды. Решение было найдено с помощью трубчатых электронагрева-
телей (ТЭНов), изготовляемых в виде стальных или алюминиевых трубок,
внутрь которых вдевались спирали с керамическими бусами (рис. 172а),
или со слюдой, асбестом и т. д. Такие ТЭНы ещё и сейчас можно встретить
в эксплуатации и даже в продаже. Несмотря на сложность сборки (особен-
но при сложных формах трубки, сгибавшейся в основном до закладки в неё
спирали с бусами), такие ТЭНы в ряде случаев были очень удобны из за
того, что допускали разборку, сборку и ремонт на месте.
В последние десятилетия разборные ТЭНы были вытеснены нераз-
борными конструкциями (рис. 172б), которые стали основной покупной
элементной базой вместо спиралей. Суть технического решения состоит
в следующем. В вертикально удерживаемую металлическую трубку вде-
вают и точно центрируют по оси (в том числе дополнительной вспомога-
тельной трубкой, временно вставляемой в трубку) металлическую про-
волоку или спираль так, чтобы проволока или спираль не касались
трубки. Затем трубку с виброутряской засыпают некомкующимся, хоро-
5. Климатический (отопительный) модуль
487
Рис. 171. Принцип устрой-
ства спиральных электронагре-
вателей: а -- намотка нихромо-
вой проволоки в спираль, б --
укладка спирали в пазы (углуб-
ления) электроизоляционной
керамической плиты в электро-
плитке, в -- укладка спирали, за-
ключённой в керамические бусы, в пазы металлической плиты основы электроутюга,
г -- подвеска спирали в принудительном потоке воздуха (проточный воздухонагрева-
тель, электротепловентилятор, калорифер, фен) или в естественном потоке воздуха
(конвектор).
1 -- нихромовая проволока, 2 -- стержень (спица), 3 -- электроспираль в углубле-
нии, 4 -- плоская электроизоляционная термостойкая плита, 5 -- фарфоровые бусы,
изолирующие спираль от металлической плиты подошвы электроутюга, 6 -- подошва
электроутюга, 7 -- проволочные электроизолированные крючки, удерживающие спи-
раль в потоке воздуха, 8 -- набегающий поток воздуха от вентилятора.
а)
б) в)
г)
12
3456
7
8

шо сыпучим (лучше сфероидизированным и суспендированным в воде)
диэлектрическим тугоплавким порошком. После этого металлическую
трубку обжимают (катают, сдавливают) с уменьшением диаметра, напри-
мер, с 15 мм до 12 мм и ещё меньше, в результате чего порошок в трубке
уплотняется, причём в основном во внешних слоях) и прочно фиксирует
спираль, не допуская её касания стенок. Концы спиралей обжимаются
в металлических токопроводящих мундштуках контактах и уплотняют-
ся герметиком. Ценным свойством такой конструкции является
возможность согнуть её кольцами или спиралями (из за сыпучести по-
рошка) в компактную конструкцию. Ясно, что чем ближе спираль к труб-
ке и чем плотнее порошок между спиралью и трубкой, тем лучше ТЭН.
Так что технология изготовления ТЭНов сложна и ответственна.
В настоящее время ТЭНы выпускаются сотнями предприятий по все-
му миру для тысяч назначений. Поэтому конструкции их бывают самыми
разнообразными. Для нагрева воды (кипятильники, чайники, котлы, сти-
ральные и посудомоечные машины и т. п.) и масла (электрообогреватели,
полотенцесушители и т. п.) при температуре до 100°С используются алю-
миниевые, латунные, стальные никелированные трубки, кварцевый песок
и пластмассовый или стеклоэмалевый герметик. Для нагрева воздуха при
температурах 100--500°С используются стальные (в том числе нержавею-
щие) трубки, порошки плавленной окиси кремния (кварца) или перикла-
за (окиси магния), легкоплавкое стекло в качестве герметика. Для инфра-
красных нагревателей с температурами 500--900°С используются
488
Дачные бани и печи
Рис. 172. Принцип устройст-
ва трубчатого электрического
нагревателя (ТЭНа): а -- устарев-
шая конструкция с фарфоровы-
ми бусами, электроизолирующи-
ми нихромовую спираль трубки,
б -- современная конструкция
с электроизолятором в виде за-
сыпки порошком тугоплавкой
окиси. 1 -- металлическая трубка
(например, стальная), 2 -- кера-
мические изоляционные кольца
(бусы), охватывающие спираль, 3 -- нихромовая спираль, 4 -- фарфоровый торцевой
изолятор, закреплённый на трубке, 5 -- токоподводящий зажим болтовой со сквозным
проходом нихромовой проволоки, 6 -- токоподводящий зажим болтовой с болтовым
закреплением проволоки, 7 -- порошок диэлектрической окиси, 8 -- металлическая
трубка (например, из нержавеющей стали или коррозионностойкого сплава «инкал-
лой», или латуни, или алюминия), 9 -- нихромовая проволока или лента, 10 -- электро-
изолирующий герметик (пластмасса, стекло, керамика), 11 -- металлический контакт,
напрессованный чулком на конец проволоки.
а)
12345
6
78910
11
б)

жаростойкие трубки из хромистых сталей (в том числе из сплава «инкал-
лой») с керамическим покрытием, порошки высокочистой плавленной
окиси магния и керамические спекаемые герметики.
ТЭНы для нагрева воды преимущественно выпускаются для стацио-
нарной установки в подводном положении (рис. 173), хотя выпускаются
и погружные кипятильники, временно опускаемые сверху в ёмкости с во-
дой любой конструкции. ТЭНы для подводного монтажа имеют фланец
3, герметично соединяемый с трубкой 4. В ёмкости с водой 1 делается от-
верстие, которое через уплотнительное кольцо 2 закрывается фланцем 3,
притягиваемым с помощью болтовой системы 6. Как правило, трубка
ТЭНа свивается в компактный по размерам узел (рис. 173б, в, д), чтобы
он поместился в ёмкости с водой. Однако, в ряде случаев бывает жела-
тельна протяжённая конструкция (рис. 173г).
ТЭНы для нагрева воздуха (а также камней) герметичного крепления
обычно не требуют (рис. 174). Даже в случае каменок для саун предусма-
тривается лишь защита от потоков воды сверху вниз. В ряде моделей эта
защита отсутствует, поскольку предполагается, что воду льют только на
горячие камни, а они, мол, воду вниз не пропускают. К сожалению, про-
течки воды сквозь раскалённые камни на пол являются обычным событи-
ем. Поэтому ТЭНы для каменок делают не U образными, а широкими
П образными на всю ширину каменки с тем, чтобы в центральной зоне
камней, куда льют воду, располагался горизонтальный участок (чаще все-
го волнистый) ТЭНа и отсутствовали бы токоподводящие контакты
(рис. 174г). В связи с этим отметим, что ТЭНы, располагающиеся в возду-
5. Климатический (отопительный) модуль
489
Рис. 173. Водонагреватель-
ные приборы на основе ТЭНов:
а -- водонагревательный ТЭН
в сборе, б -- электрочайник (водо-
нагреватель накопительный), в --
проточный водонагреватель, г --
накопительный (беспроточный)
водонагреватель, водогрейный
бак (или масляный воздухона-
греватель), д -- проточно накопи-
тельный водонагреватель. 1 --
стенка ёмкости с водой, имеющая
отверстие для крепления ТЭна,
2 -- герметизирующая прокладка
(резиновая, пластиковая, паро-
нитовая и т. п.), 3 -- фланец
ТЭНа, 4 -- трубка ТЭНа, согнутая
в спираль, 5 -- прижимная (упорная) шайба, 6 -- болтовое крепление ТЭНа, 7 -- герме-
тичное крепление трубки с фланцем с помощью сварки или пайки.
а)
б)
123
4
5
6
7
в)
г)
д)

хе (правая часть рисунка 174в), постоянно находятся примерно в одних
и тех же условиях теплоотдачи, а ТЭНы, располагающиеся в глубине за-
сыпки камней (левая часть рис. 174в), претерпевают сильные изменения
теплоотдачи. Действительно, в начальный период после включения ка-
менки холодные камни отбирают тепло с поверхности ТЭНа более интен-
сивно, чем холодный воздух. В заключительные же периоды прогрева ка-
менки горячие камни уже не в состоянии отобрать тепло с поверхности
ТЭНа, поэтому последний перегревается. Ситуация, в общем то, анало-
гична той, которая имеет место в топке кирпичной дровяной печи, когда
раскалённые стенки печи уже не могут поглощать тепло от огня. Поэтому
ТЭНы для каменок (а также для теплоаккумулирующих воздухонагрева-
телей) должны иметь повышенную термостойкость или автоматически
отключаться (регулироваться) при перегреве. Особенно опасны местные
перегревы, которые не могут контролироваться обычной автоматикой
с единым температурным датчиком. Поэтому предприятия изготовители
электрокаменок обращают внимание покупателей на недопустимость раз-
мещения в местах сгибов трубок ТЭНов скоплений мелких камней, кото-
рые в засыпке имеют пониженную теплопроводность (см. раздел 5.5),
не могут отвести тепло от поверхности ТЭНа (точно так же, как и песок),
вследствие чего являются причиной местного перегрева трубки ТЭНа.
Электрокаменки для домашних саун имеют номинальную мощность
(3--12) кВт, для общественных саун («профи») -- (12--30) кВт.
ТЭНы для инфракрасного нагрева в быту всегда пользовались дурной
славой у населения из за высокой пожароопасности: температура поверх-
ности ТЭНов свыше 500°С могла вызвать воспламенение бумаги, древе-
сины, тканей. Тем не менее из за очень низких цен инфракрасные обогре-
ватели пользовались успехом. Наиболее известными у нас в быту были
переносные спиральные лучистые нагреватели (электрокамины), а также
ТЭНовые инфракрасные обогреватели по конструкции похожие на элек-
трокалориферы (рис. 174а), только имеющие защитное металлическое
сетчатое ограждение. Воздухонагревательные ТЭНы для них мощностью
2 кВт производятся и продаются поныне по очень низкой цене. В промы-
шленности требовались высокотемпературные инфракрасные излучатели
большой единичной мощности (10--100) кВт для потолочных систем лу-
чистого обогрева производственных цехов, для сушки листовых материа-
лов, для высокотемпературной полимеризации лакокрасочных покрытий,
в частности, автоэмалей и т. п. Поэтому жаростойкие стальные трубки
ТЭНов стали дополнительно защищаться сверху от окисления напылён-
ными или химически осаждёнными слоями окисной, карбидной или нит-
ридной керамики. Кстати, наличие керамического покрытия на поверхно-
сти ТЭНов удачно (по мнению продавцов) обыгрывается коммерческой
490
Дачные бани и печи

рекламой: мол, засыпка порошка периклаза внутри ТЭНов «вырезает» из
излучения электрической спирали узкий спектральный диапазон, затем
слои инкаллоя и поверхностной керамики «вырезают» из этого узкого
диапазона ещё более узкие спектральные диапазоны, в результате чего по-
лучают излучение с длиной волны, например, строго 10 мкм, являющейся
«резонансной» для человеческого организма, вследствие чего инфракрас-
ные «сауны» и кабины являются (по мнению «физиотерапевтов и передо-
вых врачей») столь полезными для здоровья. В действительности же,
в этих «научных» рассуждениях всё является неправдой от начала до кон-
ца: материалы ТЭНов никаких спектральных областей прозрачности не
имеют, свойств «резонансности» организм не имеет, полезность инфра-
красных кабин в серьёзной медицине не установлена.
Применение металлов и их сплавов в высокотемпературных ТЭНах
не оправдано, поэтому до сих пор живы и даже развиваются ТЭНы с тер-
мостойкими диэлектрическими трубками (рис. 175). Прежде всего, это
наиболее древние решения из электротехнических сортов фарфора (ще-
лочных алюмосиликатов), шамота, непрозрачного кварца. Такие ТЭНы
по прежнему широко применяются в промышленных печах производст-
венного назначения (рис. 175а). Во вторых, это электроосветительные
5. Климатический (отопительный) модуль
491
Рис. 174. Воздухонагрева-
тели на основе ТЭНов: а,б -- Эле-
ктроконвекторы, в,г -- банные
электропечи каменки, д,е -- теп-
лоаккумулирующие воздухона-
греватели. 1 -- ТЭН, 2 -- крючок
для подвеса (крепления) ТЭНа,
3 -- подвод холодного воздуха,
4 -- вывод горячего воздуха через
отверстия (перфорации) в кор-
пусе, 5 -- камни, 6 -- корпус ка-
менки (в том числе экранирован-
ный), 7 -- термостойкая
теплоизоляция (базальтовая ва-
та, перлит), 8 -- теплоёмкий сер-
дечник, теплоаккумулирующие
термостойкие массивные блоки
(например, магнезитовые) или
обычные керамические кирпичи
нагреваемые до 600--650°С, 9 --
экран, 10 -- вентилятор.
а)
б)
1
1
1
1
9
9
2
3
3
3
3
4
4
4
4
4
5
5
6
6
7
7
7
10
8
8
в)
г)
д)
е)

приборы, которые являются оптическими и неминуемо содержат инфра-
красную (тепловую) составляющую спектра излучения. Усугубляя недо-
статки осветительных приборов путём уменьшения доли светоотдачи
в видимом диапазоне (в том числе снижением температуры излучателя)
можно обеспечить нужные характеристики излучения инфракрасного
диапазона.
Осветительные приборы подразделяются на лампы накаливания
(рис. 175б), газоразрядные лампы (рис. 175в) и излучающие штифты ке-
рамические стержни (рис. 175г). Лампы накаливания представляют со-
бой нить (тонкую проволочку) из металла, разогреваемую протекающим
током до высоких температур (выше 1200°С), когда свечение нити стано-
вится видимым (теряет красные и жёлтые цвета и становится белым).
Для предотвращения окисления нить накаливания обычно скручивают
в спираль, помещают в колбу из стекла, либо вакуумируемую, либо за-
полненную инертной газовой средой (обычно 86% аргона и 14% азота
или 86% криптона и 14% азота). Бытовые лампы накаливания обычно
выполняются с круглым (грушевидным) баллоном (колбой) с односто-
ронним токоподводом в виде резьбового цоколя диаметром 14, 27 или
40 мм. В настоящее время нити ламп накаливания изготавливают из воль-
фрама, причём короткие (компактные) спирали приходится изготавли-
вать из очень тонкой проволоки. Температура плавления вольфрама
очень высока 3380°С, но реализовать такую температуру даже в инертной
газовой среде не удаётся. Так, в вакууме уже при 2200°С вольфрам быст-
ро испаряется, и поверхность колбы чернеет. В среде криптона с азотом
температуру вольфрамовой нити можно поднять до 2400°С, но всё равно
через год эксплуатации колба темнеет, а нить утоньшается и перегорает.
Наиболее совершенной конструкцией является галогеновая лампа нака-
ливания. Это в общем то самая обычная вольфрамовая лампочка, внутри
колбы которой помещают небольшое количество кристаллического йода
(который относится к химическому классу галогенов галоидов). Напом-
ним во избежание недоразумений, что бытовой медицинский «йод» явля-
ется 5% ым раствором йода в этиловом (пищевом) спирте, а элемент йод
является кристаллическим порошком тёмно фиолетового цвета с темпе-
ратурой плавления 114°С и кипения 186°С (при давлении в 1 атм).
При нагреве лампы пары йода соприкасаются с вольфрамом, осаждённым
на стенках лампы, и образуется летучий йодистый вольфрам. Это соеди-
нение в виде пара образуется уже при сравнительно низких температурах
100--200°С, но при температурах выше 2000°С, попадая в зону раскалён-
ной нити, йодид вольфрама разлагается на йод и вольфрам. Последний
осаждается на нить, а йод в виде газа (пара) перемещается к стенкам кол-
бы и вновь вступает в реакцию с вольфрамовым налётом на колбе. Поэто-
492
Дачные бани и печи

му нить в процессе работы лампы практически не утоньшается, а стенки
колбы остаются чистыми. Это позволяет существенно поднять температу-
ру нити до 2800°С и значительно повысить световую отдачу. На практике
это даёт возможность кардинально уменьшить размеры ламп и выполнять
их в миниатюрном исполнении (например, для фар автомобилей или то-
чечной подсветки в жилых помещениях). Всё это может быть использова-
но и в теплотехнических целях. Несмотря на то, что лампы накаливания
испускают интенсивный белый свет, максимум излучения приходится на
А инфракрасный диапазон (0,95 мкм при 2800°С), причём три четверти
светового потока испускается в спектральной области более 0,95 мкм. Все
знают, как жарко светят театральные и телевизионные «юпитеры» (так
назывались первые киносъёмочные модели осветительных прожекторов).
5. Климатический (отопительный) модуль
493
Рис. 175. Инфракрасные ТЭНы и лампы: а --
ТЭН с нихромовой нитью накаливания и кера-
мической неэлектропроводной трубкой, б --
лампа накаливания с цилиндрическим трубча-
тым баллоном, в -- линейная газоразрядная ме-
таллогалогеновая лампа, г -- керамический элек-
тропроводный штифт, д -- потолочный
рефлектор (отражатель), е -- потолочная тепло-
излучающая кассета (панель), ж -- электро-
печь каменка с кварцевыми ТЭНами (ООО
«Электропечь»), з -- электропечь каменка му-
фельная с керамическими (фарфоровыми) ТЭ-
Нами. 1 -- клеммы (контактный узел болтовой,
штырьковый, резьбовой патронный и т. п.), 2 --
спираль из нихромовой проволоки, 3 -- керами-
ческая диэлектрическая прямая трубка (или из-
делие сложной формы) из шамота, фарфора,
кварца и т. п., 4 -- колба (баллон) из оптическо-
го плавленного кварца (кварцевого стекла), 5 --
стеклянная трубка с люминофором, 6 -- кварце-
вая газоразрядная лампа (ампула, трубка), 7 --
стержень (штифт) из токопроводящей керами-
ки, 8 -- трубчатый инфракрасный источник, 9 --
параболический отражатель из полированного
или никелированного металла, в частности из
анодированного зеркального алюминия, 10 --
ход лучей в отражателе, преобразующихся в направленный луч (пучок) света, 11 --
теплоизолирующая кассета, препятствующая уходу тепла вверх в потолок и ограни-
чивающая распространение инфракрасных лучей в стороны и вверх, 12 --
термостойкая теплоизоляция (песок, перлит, базальтовая вата), 13 -- ТЭНы с нихро-
мовой нитью и керамическими нетокопроводными трубками, 14 -- каменная засыпка,
15 -- ТЭНы с кварцевыми трубками, 16 -- экран, задерживающий инфракрасное излу-
чение от раскалённого корпуса печи.
а)1
1
1
10
11
12 13
14
14
15
16
1
23
4
5
6
7
8
8
9
б)
в)
г)
д)
е)
ж)
з)

Инфракрасные лампы накаливания для тепловых воздействий имеют уд-
линенную (линейную) цилиндрическую колбу (рис. 175б) и помещаются
в фокус рефлектора из зеркального анодированного алюминия
(рис. 175д). Колбы предпочтительно изготавливать из плавленного опти-
ческого кварца (чистой окиси кремния, имеющей температуру плавления
порядка 1700°С), обеспечивающего прозрачность колбы для длинных
волн излучения до 4 мкм (рис. 176). В качестве нити накаливания в по-
следние годы стали использовать вместо вольфрама углеродную (карбо-
новую) нить, промышленный выпуск которой налажен уже в нескольких
странах для производства особо прочных термостойких композитных ма-
териалов (температура эксплуатации углерода до 3600°С). Вместе с тем,
для дешёвых бытовых излучателей может использоваться и нихромовая
проволока, способная нагреваться до 1000--1100°С и давать жёлтое свече-
ние с максимумом излучения на длине волны около 2 мкм. В качестве
электропроводника можно использовать и ионизированный газ плазму,
возникающую при электрическом пробое газа в колбе. Пробой и после-
дующий газовый разряд легко осуществляется при пониженных давле-
ниях газа порядка 0,1--1 мм рт. ст. Простейшие газоразрядные лампы
низкого давления известны как «неоновые» рекламные трубки, исполь-
зующиеся для оформления светящихся надписей, например, над магази-
нами. Заполнение колб неоном даёт красный цвет излучения, гелий в за-
висимости от давления даёт розовый, жёлтый и зелёный цвета, аргон,
ксенон и криптон дают различные оттенки голубого цвета. Но это только
при протекании через газы электрического тока: в лампах накаливания
газы в колбе не светятся, поскольку для возбуждения атомов газов
требуются удары энергичных электронов. Для повышения интенсивнос-
ти излучения в инертные газы добавляют ртуть, дающую мощные ульт-
рафиолетовые лучи. Для перевода ультрафиолетовых лучей в видимые
лучи используют слой люминофора, наносимый на внутреннюю стенку
колбы. Такие осветительные газоразрядные ртутные лампы называются
люминесцентными (в быту -- лампами дневного света) и выпускаются
номиналом от 6 до 150 Вт (и не более даже в случае большой длины кол-
бы 1 метр и более). Теплового излучения люминесцентные лампы не да-
ют, что и обуславливает их высокий КПД по видимому излучению.
Более мощные ртутные газоразрядные лампы, пригодные для освеще-
ния улиц, основаны не на слабомощном тлеющем разряде низкого давле-
ния, а на мощном дуговом разряде высокого давления. Разряд возбужда-
ется в герметичной кварцевой ампуле при низком давлении газа, затем
из за нагрева газа и испарения ртути давление в ампуле возрастает, и раз-
ряд из тлеющего переходит в дуговой режим. Кварцевая газоразрядная
ампула помещается в стеклянную вакуумируемую колбу с внутренним
494
Дачные бани и печи

слоем люминофора. Такие лампы
марки ДРЛ с круглой колбой и резь-
бовым цоколем выпускаются но-
миналом от 50 до 2000 Вт. Разно-
видностью таких ламп являются
металлогалогенные лампы ДРИ, ко-
торые конструктивно мало отлича-
ются от ДРЛ, но содержат в ампуле
кроме ртути галогенные излучающие
добавки (галоидные соли металлов, например, йодистый натрий). Такие
лампы ДРИ имеют бо1льшую номинальную мощность от 250 до 3500 Вт
и обладают значительной долей инфракрасного излучения. В развитие
этих разработок шведская фирма «Фрико» выпускает мощные инфра-
красные обогреватели IRCF для нагрева наружных площадок, содержа-
щие линейные металлогалогенные газоразрядные лампы единичной
мощностью 1500 Вт и длиной 35 см (рис. 175в). Отметим, что в послед-
ние годы появились лампы ДРВ, не требующие для своего подключения
дроссельно конденсаторной группы.
5.8.3. Токопроводящая керамика
Очень перспективными инфракрасными источниками являются ке-
рамические токопроводящие элементы (в том числе стержневые штиф-
ты), имеющие чрезвычайно большой ресурс работы при большой свето-
отдаче.Эти достоинства обуславливаются тем, что керамика состоит из
частиц окислов или из частиц, покрытых окисью, обладающих высокой
термостойкостью из за невозможности окисления кислородом воздуха.
Технология производства керамических изделий включает стадию из-
готовления искусственных или добычи натуральных (природных) исход-
ных порошков, их размола и рассева, стадию формирования изделия (мо-
крым способом замачивания и лепки, влажным способом
с трамбовкой «битьём», сухим способом с уплотнением под прессом)
и стадию обжига спекания. В основе технологии лежит свойство мелких
порошков спекаться (сцепливаться) при температурах ниже температуры
плавления за счёт «диффузионной сварки». Так, при температуре плавле-
ния природных глин 1100--1400°С спекание в кирпич происходит при
5. Климатический (отопительный) модуль
495
Рис. 176. Спектральная прозрачность
слоёв воды (1), оконного стекла натриевого
(2), кварца плавленного оптического (3)
и флюорита -- фторида кальция CaF2 (4).
12
34
246810
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Ультрафиолетовые лучи
Видимые лучи
В инфракрасные
С инфракрасные
А инфракрасные
Длина волны излучения, мкм
Пропускание лучей

496
Дачные бани и печи
700-- 1000°С. Технология керами-
ки развивается по многим направ-
лениям: строительным (кирпич,
черепица, дренажные трубы, плит-
ки для фасадов, полов, санитарная
техника и т. п.), хозяйственно бы-
товым (посуда, художественно де-
коративные изделия и т. п.), техни-
ческим (электротехника, оптика,
магниты, проводники и сверхпро-
водники, подшипники и сложные фигурные детали в машиностроении.
химические аппараты, радиоферриты и т. п.), огнеупорным др. В качестве
материала используют многочисленные окислы, карбиды, нитриды, сили-
циды и т. п., а также порошки углерода и металлов (порошковая метал-
лургия, керметы).
Электропроводная керамика, пригодная для изготовления электрона-
гревателей, использует порошки карбидов, силицидов, боридов, углерода.
Так, наиболее известные в промышленных печах карбидокремниевые эле-
ктрические нагреватели (КЭНы) обычно представляют собой трубку или
сплошной стержень из прессованного и обожжённого порошка карбида
кремния (так называемого, зелёного). Средняя часть стержня имеет более
высокое сопротивление, чем вводные концы (рис. 175г). Это достигается
пропиткой выводных концов металлом и/или заполнением концов тру-
бок электропроводящим составом и/или надевают на трубку и припекают
манжеты из более электропроводящего материала. Основной сложностью
использования многих керамик является необходимость предварительно-
го подогрева, так как проводимость многих порошков появляется лишь
при высоких температурах (рис. 177). Поэтому керамику приходится ле-
гировать электропроводящими добавками, пропитывать металлами, а для
повышения термостойкости снижать пористость и покрывать диэлектри-
ческими окислами, например, двуокисью кремния. Максимальная рабо-
чая температура на поверхности КЭНов в воздушной среде составляет
1450°С, при защите поверхности окислами -- до 1600°С.
В последние годы усиленно развивается керамика на основе двуокиси
(диоксида) циркония (бадделеита). Особенностью диоксида циркония
является высокая температура плавления 2700°С и высокая электриче-
Рис. 177. Температурная зависи-
мость электрического сопротивления
различных видов карбида кремния: 1 --
чёрного, 2 -- зелёного.
1
1
10
103
102
10 2
10 1
200 500 800 1100
Температура, °С
Электрическое сопротивление, ом.см
2

ская проводимость, особенно при повышенных температурах. Наиболь-
шая проводимость 4 (ом.см) 1 (отвечающая удельному электрическому
сопротивлению 0,25 ом.см) достигнута на керамике из диоксида цирко-
ния, стабилизированной оксидами скандия, иттрия, иттербия. Высоко-
температурные электронагреватели сопротивления на основе такой ке-
рамики способны работать на воздухе до температуры 2200°С (см.:
Химическая технология керамики, под ред. И.Я. Гузмана, М.: Строймате-
риалы, 2003 г.).
5.8.4. Электронагревательные кабели
ТЭНы могут мыслиться и с пластмассовой электроизоляцией. Такие
ТЭНы называются нагревательными (греющими резистивными) кабеля-
ми и работают при температурах 65--130°С в обычных исполнениях и до
350°С в особых термостойких моделях в зависимости от свойств приме-
няемой полимерной изоляции (рис. 178).
Простейший нагревательный кабель (рис. 178а) состоит из централь-
ной нагревательной жилы 4 из нихрома (или из особо тонкой стали или
меди), выполненной в виде проволоки или ленты (полосы), из электро-
изоляционного слоя 3 из пластмассы (полиэтилена, полипропилена,
фторполимера, силикона и т. п.), из оплётки из медной проволоки (но
иногда её нет) для механической (обрыв) и электрической (заземляю-
щей, экранирующей) защиты 2 и из наружной оболочки из ПВХ пласти-
ката, полиэтилена, каучука, силикона, фторполимера. Кабели обычно
выпускаются кусками мерной длины под заданную мощность, причём
концы нагревательной жилы монолитно соединены с помощью встроен-
ной соединительной муфты с «холодными концами» из медного экрани-
рованного провода для подключения к электросети здания.
Более сложные кабели содержат две жилы, из них одна является на-
гревательной 4 (нихромовой или тонкой из иного металла), а другая 5
может быть и ненагревательной, то есть, например, толстой медной
(рис. 178б). Такой кабель может подключаться к электросети с одного
конца (рис. 178д) при условии замыкания проводников 4 и 5 с другого
конца. Кроме того, такой кабель имеет особо низкий уровень электромаг-
нитного излучения (в 300 раз ниже предельно допустимой нормы)
и предназначен для обогрева помещений (особо тесных) с постоянным
пребыванием людей. Вместе с тем, такой кабель не удобен тем, что при
фиксированном напряжении обязан иметь строго мерную длину. Это
обусловлено тем, что тепловыделение на одном погонном метре кабеля
обратно пропорционально квадрату длины кабеля и должно быть мень-
ше установленной номинальной удельной мощности, которая может
5. Климатический (отопительный) модуль
497

быть отведена через полимерные слои
кабеля без их разрушения (расплавле-
ния). Обычно удельные мощности ка-
беля составляют (10--60) Вт/м, но специальные зональные кабели могут
иметь мощность до 150 Вт/м и даже больше.
Наиболее удобными при монтаже и эксплуатации являются саморе-
гулирующиеся нагревательные кабели с токопроводной полимерной
сердцевиной матрицей (рис. 178в). В этом кабеле слой специальной
пластмассы 6 (матрица) между медными жилами 7 является токопровод-
ным, причём с повышением температуры сопротивление пластмассы
растёт, и тепловыделение автоматически уменьшается. В результате ка-
бель в исправном состоянии перегреться и «перегореть» практически не
может. Для монтажа может быть отрезан кусок кабеля любой длины,
причём один погонный метр выдаёт вполне определённое количество
тепла в единицу времени (обычно 17--32 Вт/м) вне зависимости от дли-
ны кабеля (при постоянстве приложенного напряжения).
Электронагревательные кабели являются очень маломощными источ-
никами тепла. Поэтому в подавляющем числе случаев они используются
как вспомогательное средство для подогрева полов, стен, сидений в тёп-
лых помещениях. Для подсушки деревянных полов кабель укладывают из
расчёта удельной мощности тепловыделения в полу 10--18 Вт/м2, на бал-
конах 180--210 Вт/м2. Если отопление помещения целиком базируется на
применении электрического кабеля, то удельная мощность принимается
на уровне 200 Вт/м2.
Применительно к баням электрокабельный нагрев развивается в
России благодаря разработкам В.А.Маслова в области «новорусских
498
Дачные бани и печи
Рис. 178. Электронагревательные кабели:
а -- одножильный экранированный, б -- дву-
жильный экранированный, в -- двужильный
экранированный кабель саморегулирующий-
ся с токопроводящей металлопластиковой
матрицей, г -- план монтажа одножильного ка-
беля, д -- план монтажа двужильных кабелей.
1 -- наружная оболочка из пластика или поли-
этилена, 2 -- экранирующая оплётка из мед-
ной проволоки, 3 -- изоляция из пластика, 4 --
нагревательная жила из нихрома, 5 -- вспомо-
гательная жила из медной или нихромовой
проволоки, 6 -- полупроводящая (резистив-
ная) матрица (тепловыделяющий слой), 7 --
жилы из медной проволоки.
а)
1
1
2
2
3
3
4
5
67
б)
в)
г)
д)

бань» в керамическом исполнении с
температурой полов 30-400C, лежаков
400C и стен 50-600C, которые могут с
успехом монтироваться в городских
квартирах.
5.8.5. Тонкоплёночные и ленточные элек-
тронагреватели
Мощность, выделяющаяся в тепловы-
деляющем проводнике при протекании
по нему тока, равна u2/R (где R -- сопро-
тивление проводника), а мощность отво-
да тепла пропорциональна площади по-
верхности проводника. Поэтому круглые
проводники (проволока) являются самыми неудачными видами
тепловыделяющих элементов. Наибольшую эффективность имеют тон-
кие плёнки и ленты (полосы), сочетающие малое поперечное сечение про-
водника и большую поверхность теплоотдачи.
Тонкие токопроводящие плёнки наносятся на диэлектрические под-
ложки (стеклянные, керамические, пластмассовые) методами металлиза-
ции благородными металлами (золото, серебро, платина), тугоплавкими
(вольфрам, молибден, тантал, хром), сплавами на основе железа. Толщи-
на металлических плёнок изменяется от долей микрона до сотен микрон.
Применяются и керамические токопроводные покрытия, лакокрасочные,
металлополимерные и др. В быту тонкие плёнки используются уже до-
статочно широко: это и тонкоплёночные настенные обогреватели на ос-
нове стеклопластика типа «доброе тепло» и нагревательные полоски на
задних стёклах автомобилей, и незапотевающие зеркала в ванных комна-
тах. Теплопроводящие плёнки могут оформляться в виде декоративных
мелких сеток или узоров на стекле, и даже само листовое стекло с добав-
ками окиси олова может изготавливаться целиком токопроводным и теп-
5. Климатический (отопительный) модуль
499
а)
12
3
4
б)
Рис. 179. Тонкоплёночные и ленточные эле-
ктронагреватели: а -- тонки плёнки на стеклян-
ной или пластмассовой подложке, б -- лента из
нихрома или нержавеющей стали. 1 -- рисунок
из напылённых или осаждённых слоёв металла,
2 -- диэлектрическая подложка, 3 -- фарфоровые
стержневые изоляторы, 4 -- тонкая металличес-
кая лента.

ловыделяющим (рис. 179а). Плёночные электронагреватели, как прави-
ло, маломощны (не более сотен ватт на 1 м2 площади).
Ленточные электронагреватели изготавливаются из тонких сортов
нержавеющих сталей и сплавов толщиной 5--30 мкм, имеют большую ме-
ханическую прочность и обычно наматываются на электроизоляторы
(рис. 179б). Несмотря на большую длину, сопротивление ленты, как
правило, не велико (из за большого поперечного сечения), поэтому мощ-
ность ленточных электронагревателей велика и достигает десятков кило-
ватт. Ленточные электронагреватели не могут эксплуатироваться в высо-
котемпературном состоянии, поскольку обвисают при нагреве из за
термического удлинения, хотя и используются для нагрева каменок.
5.8.6. Низкотемпературные нагреватели
В последние годы резко повысился интерес к низкотемпературным
электронагревателям, в частности, из за того, что нагретые до температур
не более 200--300°С элементы пожаробезопасны и «не выжигают кисло-
род». Последний профессионально бытовой термин неточен: кислород
«выжигаться» не может никогда, это в кислороде могут «выжигаться»
органические и неорганические вещества. Под «выжиганием кислорода»
понимается то, что при высоких температурах пыль (взвешенная в возду-
хе и осевшая на нагреваемой поверхности) окисляется (сгорает, выжига-
ется) в кислороде воздуха с возможным образованием токсичных и паху-
чих продуктов сгорания. Всем известны характерные «запахи утюга»,
«запахи духовки», «запахи раскалённого металла и т. п. Эти запахи воз-
никают уже при температурах 150°С, а при температурах утюга
180--220°С проявляются очень отчётливо. Так что для предотвращения
«выжигания кислорода» температуры должны быть не выше 100--150°С.
Наиболее сложно обеспечить это требование в электронагревательных
воздуходувках (фенах) типа известного советского «Ветерка». Действи-
тельно, если воздух на выходе из воздуходувки обычно не превышает
60--120°С, то электрическая спираль должна быть нагрета до 300--500°С,
а порой и докрасна. При этом часть пылинок из воздуха неминуемо каса-
ется поверхности горячей спирали и сгорает. Одним из путей предотвра-
щения «выжигания кислорода» является фильтрация приточного в фен
воздуха (как в пылесосе), но при этом сохраняется возможность выжига-
ния газообразных органических примесей, не задерживаемых механиче-
скими фильтрами, а использование противогазных поглотителей в элек-
тронагревательных воздуходувках (приточных калориферах) может
мыслиться на практике только применительно к бомбоубежищам.
500
Дачные бани и печи

Всё это не значит, что спиральные и ТЭНовые воздуходувки изжили
себя: они востребованы и продолжают производиться во всё больших
промышленных масштабах для нагрева производственных помещений
с временным пребыванием людей (складах, гаражах, шлюз тамбурах
с воздушными тепловыми завесами и т. п.). Для жилых помещений, осо-
бенно с воздушным отоплением, всё более настойчиво рекомендуются
низкотемпературные нагреватели (100--150°С) потока воздуха, такие как
водяные или паровые с радиаторами теплообменниками в системах теп-
лового притока воздуха в помещения (системах воздушного отопления).
Применительно к электрическим нагревателям это значит, что тепловы-
деляющие проводники должны иметь не просто низкую температуру,
а непременно большую площадь теплоотдачи. Это может быть обеспече-
но с помощью ленточных нагревательных элементов, а также керамиче-
ских, в частности, циркониевых (хотя последние наиболее удачны имен-
но в сверхвысокотемпературных режимах накаливания). Дело в том, что
керамические изделия могут формоваться в весьма сложные сетчатые,
решётчатые, трубчатые, сотовые и другие формы конструкций с очень
развитой внешней поверхностью теплообмена. При этом короткий раска-
лённый элемент, скажем трубка, может быть заменена не столь раскалён-
ной, но длинной трубкой -- температура воздуха на выходе из фена при
этом не изменится (не изменится и мощность воздухонагревателя).
Аналогичная, но несколько более сложная ситуация возникает в слу-
чае низкотемпературных инфракрасных обогревателей. Здесь недоста-
точно сделать просто развитую (изломанную, дырчатую, мелкотрубча-
тую) поверхность, а как и в случае топливников дровяных печей
необходимо обеспечить именно большие габариты излучающей поверх-
ности, поскольку интенсивность излучения чёрного тела определяется
не площадью его поверхности, а только геометрическими размерами
(проекцией) поверхности вне зависимости от её шероховатости или из-
ломанности (рис. 156). Поэтому низкотемпературные излучатели выпол-
няются в виде крупногабаритных панелей стеновых или потолочных.
Простейшей конструкцией является обычный инфракрасный обогре-
ватель (в том числе и высокотемпературный), подвешенный под утеп-
лённым потолком так, чтобы нагретая от обогревателя потолочная
поверхность вторично излучала вниз длинноволновые тепловые лучи
(рис. 175е). В этом случае излучение от горячей поверхности ТЭНа (спи-
рали, ленты) сочетается с излучением от низкотемпературной 100--
150°С поверхности утеплённого потолка помещения.
Если закрыть открытую инфракрасную кассету (рис. 175е) металличе-
ской крышкой 4 (рис. 180а), то тепловыделяющие элементы будут греть
крышку 4, и эта крышка будет выполнять роль низкотемпературного излу-
5. Климатический (отопительный) модуль
501

чателя. Такие закрытые кассеты
(рис. 180а) выполняются большой пло-
щади до 1--2 м2 в красивом декоратив-
ном исполнении (например, с тиснённой
или профилированной алюминиевой
крышкой 4) и предназначены для подвески на потолках или на стенах. Тех-
нической задачей таких кассет является «размазывание» лучистого тепла
от локального (или даже точечного) источника на большую площадь,
вследствие чего их можно подвешивать на меньшей высоте без перегрева
(ожога) головы и плеч. Так если открытые кассеты (рис. 175е) требуют вы-
соты потолков не менее 3--4 метров (чтобы не вызвать перегрев головы при
нахождении человека строго под кассетой), то закрытые кассеты с темпе-
ратурой 100--150°С могут подвешиваться в жилых помещениях на высоте
2--3 метров (с обеспечением защиты от касания), а в инфракрасных саунах
реально располагаются в 0,2--0,4 м от человека.
Инфракрасные низкотемпературные панели могут изготавливаться
не только в виде съёмных (подвесных) автономных блоков отдельного
нагревательного прибора (рис. 180а), но ивформе части здания, напри-
мер, тёплого (горячего) потолка (стены, пола) с заделкой тепловыделяю-
щих элементов в штукатурный (навесной бетонный) слой (рис. 180б)
и даже в бетонную плиту перекрытия (рис. 180в). В качестве тепловыде-
ляющих элементов могут использоваться и электрические греющие кабе-
502
Дачные бани и печи
Рис. 180. Низкотемпературные инфра-
красные панельные обогреватели: а -- под-
весная металлическая кассета, б -- тёплая
штукатурка, в -- бетонная панель с замоноли-
ченными греющими трубками. 1 -- поверх-
ность потолка, 2 -- утеплитель в корпусе, 3 --
тепловыделяющие элементы (ТЭНы, спира-
ли, кабель, трубки с теплоносителем водой),
4 -- крышка кассеты металлическая излучаю-
щая, 5 -- массив потолка, 6 -- слой утеплителя,
например, жёсткая плита минваты, 7 -- анкер-
ное крепление сетки, 8 -- штукатурный слой
(торкрет покрытие), 9 -- бетонная плита, в том
числе и несущая, 10 -- трубка водяного нагре-
ва, 11 -- водяной циркуляционный контур,
12 -- водонагреватель пластинчатый, 13 -- ти-
тановые пластины, 14 -- сетка металлическая
или стальная монтажная лента, удерживаю-
щая на потолке утеплитель и тепловыделяю-
щие элементы.
а)
1
2
3
10 14
11
12
13
3
4
5
6
7
8
9
б)
в)

ли, и обычные трубки с горячей водой, применяемые при водяном отоп-
лении зданий. Тёплые стены очень комфортны. но и дороги.
Низкотемпературные панели точно так же, как и батарей отопления,
могут рассматриваться и как мягкие (длинноволновые) инфракрасные
обогреватели (радиаторы), и как нагреватели воздуха свободноконвек-
тивного типа (конвекторы), поскольку любые панели имеют обе состав-
ляющие теплоотдачи. Граница раздела между радиаторами и конвектора-
ми очень условна: обычно радиатором называют отопительный прибор,
радиационная (лучистая) составляющая теплоотдачи которого составля-
ет не менее 50% от общей теплоотдачи, а конвектором -- прибор с долей
радиационной составляющей не более 10% (покупные радиаторы чаще
всего являются конвективно радиационными отопительными прибора-
ми). Доля лучистой составляющей в 50% уже достаточна для полного из-
менения климатической обстановки в помещении за счёт подогрева стен.
В случае применения низкотемпературных панелей ситуация абсолютно
аналогична батареям, но более сложна (вернее, непривычна) для понима-
ния, чем в случае локальных радиаторов водяного отопления, что вызы-
вает определённую путаницу в популярной литературе, коммерческой
рекламе и умах людей. Так, например, утверждается, что человек, окру-
жённый в изотермической («идеальной») бане со всех сторон тёплыми
панелями, якобы, находится в каком то мистически неведомом «биорезо-
нансе» со стенами, и к этому «родному резонансу» человек привык ещё
со времён пребывания в чреве матери, поэтому, мол, длинноволновое из-
лучение является не просто полезным, но и необходимым для жизни.
В действительности, чтобы объективно разобраться в реальной обста-
новке, надо просто напросто оценить тепловой баланс человека. Если
стены помещения, воздух в помещении и кожа тела человека находятся
при одной и той же температуре 37°С, то это отвечает тепловому (термо-
динамическому) равновесию (потоков тепла нет) и тепловому комфорту
человека. Этот случай реализуется в идеальном хаммаме. Если при этом
внутри человека идут обменные процессы (то есть человек жив), то вы-
деляющееся биологическое тепло (возникающее при усвоении пищи)
постепенно нагревает тело. Это тепло «глубинное» (поскольку исходит
изнутри тела) и порой ложно воспринимается обывателями как форма
«биорезонансного тепла», истекающего от тёплых стен. Конечно, это
биохимическое тепло никакой мистикой не обладает. В этом может убе-
диться каждый -- стоит только заняться физическими упражнениями,
и тотчас этого «биорезонансного тепла от стен» станет больше, и челове-
ку станет жарко. Стоит человеку смочить свою кожу водой, тотчас этого
«биорезонансного тепла от стен» станет меньше, и человеку может стать
даже холодно за счёт охлаждения при испарении воды с кожи.
5. Климатический (отопительный) модуль
503

Приняв за базис состояние температурного равновесия с едиными
(равными) температурами стен, воздуха и человека, можно проанализи-
ровать возможные последствия отклонений от этого равновесия. Темпе-
ратура живого человека изменяться не может, поэтому реальный интерес
представляют температуры стен (потолков и полов, то есть всех окружа-
ющих ограждающих конструкций в целом) и воздуха.
Если в помещении установлен мощный локальный конвектор с горя-
чими спиралями, то он греет воздух, а затем воздух греет стены, то есть
воздух горячей стен. Такой случай реализуется в сухих циркуляционных
саунах и в обычном жилом помещении, обогреваемом батареями, в чёр-
ных банях и банях палаточных. Тепловое равновесие неразогретого раз-
детого человека с сухой кожей будет достигаться, например, условно при
температуре воздуха 50°С и при температуре стен 25°С. При этом в орга-
низме также происходит выделение биохимического тепла, постоянно
нагревающего тело.
Если в помещении нагреты стены (например, за счёт низкотемпера-
турных панелей), и существует вентиляция (приток холодного воздуха),
то стены теплее воздуха. Тепловое равновесие неразогретого раздетого
человека с сухой кожей будет достигаться, например, условно при
температуре воздуха 25°С и при температуре стен 50°С. Именно этот слу-
чай теплового комфорта человека в холодном воздухе с тёплыми стенами
обыватели ошибочно характеризуют термином «биорезонансное тепло
от стен». Специалисты называют этот способ отопления лучистым. Лу-
чистое отопление -- это когда радиационная температура (стен) выше
температуры воздуха. Отметим, что в случае холодного воздуха 25°С аб-
солютная влажность воздуха не может превышать величины порядка
0,025 кг/м3, вследствие чего человеку с мокрой кожей в таких помещени-
ях может быть тепло лишь при температурах стен не менее 150°С (в со-
ответствии с простейшими теплотехническими расчётами. Поэтому кра-
сивые рассуждения о «биорезонансном тепле» для бань не пригодны
и могут быть использованы лишь для рекламы инфракрасных кабин,
в которые человек входит с сухой кожей.
5.8.7. Водяное отопление
Водяное отопление с котлами на твёрдом топливе, газе или электри-
честве, крайне малодоступное рядовым садоводам, является сейчас ос-
новным видом отопления жилых домов в сельской местности и крупных
дач в пригородах. Тем не менее, и в сельских банях водяное отопление
практически не используется. Это обусловлено тем, что удельная мощ-
ность тепловыделения от тепловых приборов с температурой поверхно-
504
Дачные бани и печи

сти 50--90°С весьма мала. Типичная номинальная мощность теплоотдачи
стандартной чугунной семисекционной «батареи» типа М 140 составля-
ет порядка 1 кВт. По данным НИИ санитарной техники реальная тепло-
отдача ещё меньше: для радиаторов чугунных секционных МС 90 --
790 Вт/м2, для радиаторов стальных панельных -- 730 Вт/м2, для радиа-
торов чугунных секционных М 140 -- 595 Вт/м2, для конвекторов с кожу-
хом -- 357 Вт/м2, для ребристой чугунной трубы -- 388 Вт/м2 при
температурах входящей воды 105°С, выходящей 70°С, воздуха в помеще-
нии 18°С. Поэтому для прогрева холодной бани с мощностью 10--20 кВт
придётся поставить 20-40 батарей-радиаторов. Кроме того, горячая вода
с температурой 50--90°С никак не сможет нагреть каменку с камнями да-
же до 100°С, не говоря о требуемых температурах 300--700°С.
Вместе с тем, если дом отапливается постоянно круглый год горячей
водой или если речь идёт о богатой представительской бане типа хамма-
ма (даже в отдельно стоящем строении загородом), то вполне естествен-
но стремление максимально использовать этот централизованный ре-
сурс в виде горячей воды для обогрева бани. Прежде всего речь заходит
об обычной городской ванне, не требующей жарких помещений и до-
вольствующейся лишь достаточно большим объёмом горячей воды для
заполнения ванны. Для обычной ванны водяное отопление с централизо-
ванным котлом является идеальным обеспечением, поэтому то обычные
городские ванны стремительно ворвались в городской быт водоотапли-
ваемых многоэтажных домов, а затем и в сельские жилые дома. Но чтобы
из обычной ванной комнаты сделать баню, необходимо поднять темпера-
туру в ней хотя бы до 40--50°С, а это достигается прежде всего использо-
ванием низкотемпературных панелей, например, горячих водонагре-
ваемых полов, стен и потолков как в хаммаме. Именно это решение
используется уже давно в городских банях Турции: в постоянно действу-
ющих хаммамах нынче устраивают не подвальную печь, а кирпичную
или чугунную печь со стальным змеевиком котлом для нагрева воды, ко-
торая затем течёт по стальным трубам в толще каменных (кирпичных)
стен, полов, лежаков (чебеков), нагревая их до требуемой температуры.
Система водяного обогрева стен зародилась в России: идея отопления
с заделкой стальных труб с горячей водой в толщу стены, потолков и по-
лов, в том числе и бетонных, а также в колонны, пилястры и даже лестни-
цы принадлежит русскому инженеру В.А. Яхимовичу, названа им па-
нельным отоплением и запатентована в 1907 году. В том же 1907 году
английский инженер Баркер также получил патент на устройство систем
отопления с плоскими нагревательными поверхностями. В России за ко-
роткий срок 1907--1911гг. по проекту Яхимовича были созданы системы
отопления свыше 20 крупных больничных, школьных и общественных
5. Климатический (отопительный) модуль
505

зданий с применением горячей воды. За рубежом панельное отопление
распространилось лишь в конце 1920 х годов под названием лучистого
отопления. В России бетонные греющие панели возродились в 1952 году
в связи с переходом на индустриальные методы сооружений зданий и до-
стигли пика распространения в массовых сборных пятиэтажках -- «хру-
щёвках», обогреваемых именно панелями (см. А.Н. Сканави, Л.М. Ма-
хов, Отопление, М.: АСВ, 2002 г.).
К достоинствам систем панельно лучистого отопления относится эко-
номия жилых площадей, сокращение затрат труда на стройплощадке, рас-
хода металла и теплоносителя, высокая санитарно гигиеничность, вырав-
нивание температур воздуха по высоте обогреваемых помещений.
В основе технической полезности труб, замоноличеных в бетон является
повышенная теплоотдача системы отопления. Бетон с высокой теплопро-
водностью легко забирает тепло с малой площади труб, а затем легко от-
даёт тепло в малотеплопроводный воздух за счёт большой площади пане-
ли. В результате теплоотдача труб с горячей водой возрастает до 2--3 раз.
К недостаткам систем панельно лучистого отопления относятся труд-
ности ремонта замоноличеных греющих элементов, сложность регулиро-
вания теплоотдачи отопительных панелей как при пуско наладке, так
и при эксплуатации жильцами. Отопительные панели подразделяются на
совмещенные (включённые в несущую часть здания) и подвесные (навес-
ные, укладываемые, сменные, прикрепляемые). Поскольку в массовом
строительстве применялись в основном совмещённые панели, то их смена
и ремонт требовали демонтажа несущих конструкций, что снижало ре-
сурс зданий и их надёжность. Со временем в жилых домах от совмещён-
ных отопительных панелей отказались: тёплые полы сейчас делают толь-
ко в сменном исполнении без затрагивания несущих конструкций.
Системы водяного отопления подразделяются на однотрубные
и двухтрубные (рис. 181а, б). В двухтрубных по всем отапливаемым по-
мещениям прокладывают две трубы: прямую 1 (водоподающую) и обрат-
ную 2 (водоотводящую). Каждый отопительный прибор 3 (батарея)
в двухтрубной системе подсоединяется и к прямой, и к обратной трубе,
так что все приборы работают при одной температуре. В однотрубной си-
стеме по всем помещениям проходит одна сквозная неразрывная труба,
может быть разветвляемая (более того, практически всегда разветвляе-
мая по отопительным приборам), но имеющая начальную точку (водопо-
дающую) и конечную (водоотводящую), которые соответственно подсо-
единяются к двум патрубкам котла. При этом каждый отопительный
прибор подсоединяется к трубе параллельно (к горячей воде разной тем-
пературы). Деление на однотрубные и двухтрубные системы весьма ус-
ловно, поскольку речь идёт фактически о способах разветвления труб-
506
Дачные бани и печи

ных систем в многотрубные отопительные. Так, двухтрубная система, во-
обще то говоря, также является однотрубной, поскольку прямая и обрат-
ная трубы неминуемо где то замыкаются (по крайней мере на наиболее
удалённом конце) и превращаются в единую неразрывную трубу. В одно-
уровневых системах (одноэтажных) понятия однотрубной и двухтруб-
ной систем вообще совпадают (не отличаются).
Система водяного отопления является циркуляционной (замкнутой
кольцевой). Водяной контур (рис. 181в) в самом общем случае содержит
котёл 4 (нагреватель воды), воздухонагреватель теплообменник 5 (бата-
рею, радиатор, конвектор, регистр, который может быть заменён или до-
полнен водонагревателем теплообменником проточно накопительным),
циркуляционный насос 6, расширительный бак 7, воздухоотвод 8, соеди-
нительные трубы 9, патрубок для заливки и слива теплоносителя 10
5. Климатический (отопительный) модуль
507
Рис. 181. Схема водяного отоп-
ления: а -- однотрубная система мон-
тажа, б -- двухтрубная система
монтажа, в -- блок схема циркуляци-
онного водного контура отопления,
г -- монтажная схема системы отоп-
ления с естественной циркуляцией
воды, д -- присоединение отопитель-
ных приборов «на сцепке». 1 -- пря-
мая труба, 2 -- обратная труба, 3 --
отопительный прибор (радиатор,
конвектор, батарея сборка), 4 --
водонагреватель (котёл), 5 -- ком-
плекс отопительных приборов, 6 --
циркуляционный насос, 7 -- расши-
рительный бак, 8 -- воздухоотводя-
щее устройство, 9 -- соединительные
трубы, 10 -- патрубок для залива
и слива воды, 11 -- стояк утеплён-
ный, 12 -- расширительный бак
верхний, открытый сверху, 13 -- рас-
ширительный бак нижний откры-
тый, 14 -- мембранный расшири-
тельный бак, 15 -- накачивание бака
газом, 16 -- воздухоотводный патру-
бок (кран, штуцер), 17 -- верхняя
(прямая) магистраль (припотолоч-
ная), 18 -- нижняя (обратная) маги-
страль (околопольная), 19 -- предо-
хранительный клапан для выпуска
жидкости или газа при чрезмерном
повышении давления в системе.
а)
б)1
1
2
2
3
3
4
4
4
5
i
i
5
5
5
5
5
6
7
8
9
9
9
10
10
10
11
12
12
18
13
14
15
16
16
19
17
в)
г)
д)

(воды, антифриза, веретенного масла и т. п.). При наличии насоса, напри-
мер, электрического, обеспечивающего принудительное течение тепло-
носителя по контуру, последовательность и высотность расположения
узлов (4--10) безразлична, лишь бы воздухоотвод подключался к самой
верхней точке контура, а патрубок слива -- к самой нижней части конту-
ра (например, котельная может располагаться на крыше многоэтажного
здания). Во избежание закипания теплоносителя указанная схема долж-
на предусматривать регулировку мощности котла (или мощности отбора
тепла воздухонагревателем) вручную по показанию термометра, измеря-
ющего температуру теплоносителя на выходе из котла, или автомати-
ческую, учитывающую и температуру теплоносителя, и температуру
воздуха в помещении. Характерные значения коэффициента теплопере-
дачи на внешней поверхности отопительных приборов составляют
11,5 Вт/м2.град для вертикальных бетонных панельных радиаторов,
10 Вт/м2.град для чугунных секционных радиаторов и 7 Вт/м2.град для
конвекторов с кожухом. Таким образом и здесь номинальные коэффици-
енты теплопередачи близки к условно принятому ранее для оценочных
расчётов бань значению коэффициента теплопередачи 10 Вт/м2.град для
любых поверхностей (в том числе и тела человека). Напомним, что под
батареями в быту понимают сборные секционные единицы конвекторов
или радиаторов.
*Хотя циркуляционные насосы для горячей воды в контурах отопле-
ния (например, марки Грундфос) стали в дачной практике вполне при-
вычными, всё же в подавляющем количестве домов предпочитают систе-
му отопления (включая газовые котлы), не требующую бесперебойного
электроснабжения. При отсутствии механического насоса роль движите-
ля теплоносителя играет гравитационный перепад давления, обуслов-
ленный разностью весов водяных столбов в разных коленах водяного
контура и обуславливающий естественное (непринудительное) свобод-
но конвективное движение жидкости за счёт всплывания более тёплых
объемов воды. По аналогии с процессами естественной тяги в вентсисте-
мах (раздел 4.1.4) и дымовых трубах (раздел 5.7.4), одно из колен систе-
мы должно быть заполнено тёплой, а потому более лёгкой водой. Роль та-
кого колена играет так называемый «стояк» 11 (рис. 181г), вертикальная
труба над котлом 4, к которой не подсоединяют никаких теплоотбираю-
щих устройств и приборов, более того, её утепляют, чтобы вода в ней ос-
тавалась горячей до самого верха. Вторым коленом системы являются
циркуляционные трубы 9 и отопительные приборы 5, которые специаль-
но охлаждаются за счёт контакта с воздухом, вследствие чего и вода в них
охлаждается, сжимается и становится тяжелее. Ясно, что чем выше рас-
положены отопительные приборы 5, тем более низкая температура воды
508
Дачные бани и печи

достигается в левом колене. Ещё лучше было бы, если приборы 5 распо-
лагались бы на верхней припотолочной трубе 17. Ранее этот случай в бы-
товой практике никогда не рассматривался, поскольку приборы 5 стре-
мились расположить как можно ниже к полу, в том числе под окнами,
чтобы обеспечить наибольшую интенсивность циркуляционных конвек-
тивно отопительных движений воздуха в помещении. В соответствии
с последними воззрениями зарождается концепция горячих (тёплых) по-
толков, обеспечивающих мягкое длинноволновое лучистое отопление
помещения. Что касается котла 4, то его следует располагать как можно
ниже и даже при возможности совмещать с нижней обраткой 18, которая
в свою очередь может по современным представлениям выполнять роль
тёплого пола.
Система водяного отопления заполняется жидким теплоносителем че-
рез патрубок с краном 10 с выпуском воздуха через патрубок с краном 16.
Слив теплоносителя осуществляется через патрубок 10, для чего горизон-
тальные трубопроводы 17 и 18 выполняются с уклоном i не менее 0,005
(0,5 см на 1 м трубы). При нагреве системы жидкий теплоноситель расши-
ряется, вследствие чего контур в обязательном порядке должен содержать
расширительный бак одной из конструкций 12, 13 или 14. В случае воды
(антифриза) чаще всего используется открытый сверху напорно расши-
рительный бак 12, монтируемый над всей водной системой. При нагреве
100 кг воды от 0°С до 95°С объём воды возрастает со 100 литров до
104,2 литра. Отсюда легко найти необходимый объём бака 12, причём ре-
альный размер лучше выбрать с запасом 30--50%. Расширительный бак 13
также подсоединяется к самой высокой точке системы и располагается
хоть на полу, хоть в подвале, лишь бы высота водяного столба не превы-
шала бы 9,8 м (водяной напор 9,8 м соответствует атмосферному давле-
нию 1 атм). Наполнение водной системы водой в случае расширительных
баков 12 или 13 производится при закрытом штуцере 16.
Мембранные расширительные баки 14 имеют центральную резиновую
эластичную диафрагму (перегородку), которая в состоянии растягивать-
ся и облегать ту или иную половину бака. Перед заполнением системы во-
дой через штуцер 15 в расширительный бак подаётся воздух от компрес-
сора (или азот из баллона) с таким расчётом, чтобы диафрагма выгнулась
вверх. Затем подают воду по штуцеру 10 до полного заполнения системы
с выливом по штуцеру 16, после чего штуцер 16 закрывают. При нагреве
системы вода расширяется, диафрагма расширительного бака опускается.
Чтобы в системе не образовалось слишком высокое давление воды (в бы-
ту не более 1,2--1,3 атм, ну и во всяком случае не выше 1,7 атм, что соот-
ветствует избыточному давлению 0,7 ати), в системе предусматривают
предохранительный клапан 19, сбрасывающий часть воды из системы.
5. Климатический (отопительный) модуль
509

Обычно расширительные баки производятся объёмом от 8 до 200 литров,
с рабочим (максимально допустим по прочности) давлением 5 атм, с но-
минальным давлением внутри бака 1,5 атм, с температурным режимом от
минус 10°С до плюс 110°С, стандартная окраска -- красная.
При первичном нагреве системы из воды выделяются растворённые га-
зы, в первую очередь компоненты воздуха: азот, кислород, углекислый газ
и другие. Растворимость воздуха в воде достаточно велика -- десятки лит-
ров газа в тонне воды (рис 182). Причём растворимость кислорода в воде
примерно в два раза выше, чем азота (при одном и том же парциальном
давлении). Но в воздухе содержится, грубо говоря, пятая часть кислорода
и четыре пятых по объёму азота, вследствие чего парциальное давление
азота в воздухе в четыре раза выше, чем парциальное давление кислорода.
Несложным расчётом легко убедиться, что вследствие лучшей раствори-
мости кислорода воздух, растворённый в воде, содержит уже не одну пя-
тую часть кислорода по объёму, а одну треть (33% об.). Это значит, что ры-
ба дышит в воде воздухом, обогащённым кислородом. Но ивтрубах,
заполненных водой, в таком случае больше кислорода, чем в воздухе атмо-
сферы, поэтому «водяной» воздух более опасен в коррозийном отношении
для стальных труб. Аналогичной оценкой можно убедиться, что «водяной»
воздух содержит 1,4% об. углекислого газа (имеющего растворимость
0,88 м3/м3), а не 0,03%, как атмосферный воздух. Это соображение очень
важно при анализе явлений в лёгких человека (в которых кислород и угле-
кислый газ связываются дополнительно и гемоглобином крови).
Растворимость газов с температурой падает, но не столь существенно
(рис. 182). В то же время в магистралях водного контура отопления вода
теряет газы практически полностью. Дело в том, что реальное содержа-
ние газа в воде равно произведению растворимости на парциальное
давление газа над водой. С ростом температуры парциальное давление
воздуха над водой снижается, поскольку оно равно атмосферному за вы-
четом парциального давления водяных паров, а последнее быстро растёт
с температурой и становится равным атмосферному р=1 атм при 100°С.
То есть при 100°С над водой уже нет воздуха (а присутствуют только од-
ни водяные пары), а это значит что и количество растворенного воздуха
в воде магистрали (или в кастрюле с кипящей водой) становится равным
нулю (пунктирная кривая 4 на рис. 182). Таким образом, надо быть гото-
вым к тому, что из водяного контура может выйти до нескольких литров
воздуха в расчёте на 100 литров воды. Этот воздух в случае расширитель-
ных баков типа 12 или 13 свободно уйдёт наружу в атмосферу. В случае
же мембранного расширительного бака 14 выделившийся газ остаётся
в системе и может быть удалён лишь при срабатывании предохранитель-
ного клапана 19 или стравливания через штуцер 16. Если накапливаю-
510
Дачные бани и печи

щийся воздух заполнит верхнюю
трубу 17 и выдавит из неё воду,
то циркуляционное течение воды
в контуре прекратится. Это явле-
ние на профессиональном уровне
называется «воздушной пробкой». Воздушная пробка может возникнуть
в той части воздушного контура, в котором не предусмотрена возмож-
ность выхода воздуха наружу. Так, например, на всём протяжении трубы
17 (рис. 182) на внутренней поверхности трубы возникают мельчайшие
пузырьки воздуха, удерживаемые на шероховатостях или уносимые по-
током воды. Мельчайшие пузырьки воздуха постепенно сливаются в ни-
шах шероховатостей и укрупняются, образуя укрупнённые пузырьки
размером 0,1 см3 и более, которые уже могут быстро всплывать из воды.
Они как бы «катятся» вдоль «потолочной» поверхности труб, иногда
объединяясь в виде прерывистой ленты «воздушного» ручья. «Катятся»
они по трубе 17 вверх к расширительному баку 12 навстречу потоку во-
ды, причём при скорости движения воды 0,6 м/сек газовые скопления на
«потолке» трубы 17 могут дробиться на вторичные пузыри, которые от-
рываются от поверхности. При скорости движения воды 1 м/сек мелкие
пузырьки постепенно распространяются по всему водяному контуру, об-
разуя газоводяную эмульсию. Таким образом, в ряде случаев вывод воз-
духа из системы может представить серьёзные трудности (А.Н. Сканави,
Л.М. Махов, Отопление, М.: АСВ, 2002 г.).
Критическая скорость потока воды, увлекающая воздушные скопле-
ния по трубам, составляет (0,20--0,25) м/сек, а в горизонтальных (на-
клонных -- (0,10--0,15) м/сек. Поэтому скорость движения воды в точках
сбора воздуха в трубах должна быть менее 0,1 м/сек. Именно такие ско-
рости (0,01--0,1) м/сек достигаются в водных контурах отопления при
свободноконвективной конвекции при перепаде температур на входе
и выходе из котла порядка 10°С (и при скоростях циркуляции воды в си-
5. Климатический (отопительный) модуль
511
Рис. 182. Растворимость газов в во-
де (число объёмов газов на объём во-
ды) в зависимости от температуры: 1 --
кислорода при парциальном давлении
кислорода над водой 1 атм, 2 -- азота
при парциальном давлении азота над
водой 1 атм, 3 -- воздуха при парциаль-
ном давлении воздуха над водой 1 атм,
4 -- воздуха при парциальном давле-
нии воздуха и водяных паров над во-
дой 1 атм.
1
Температура, °С
Растворимость объёмная, м3/м3
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
20406080
2
3
4

стеме порядка 0,5--0,7 м3/час). Если же в водном контуре стоит циркуля-
ционный насос, то скорости циркуляции могут достигать (0,4--0,5) м/сек
при маломощных насосах мощностью до 100 Вт и (0,1--1,5) м/сек при
мощностях до (200--300) Вт.
Таблица 23
Характеристики циркуляционных насосов для систем водяного
отопления дачных строений
Тип
Мощность, Вт Напор, атм Производи Присоеди
тельность, нительный
м3/час
размер, мм
«Vorteх» (Германия):
HZ 401DN25
78
0,05--0,35 0,5--3,2
25
HZ 401DN32
78
0,05--0,35 0,5--3,2
32
HZ 601DN25
91
0,05--0,45 0,5--3,2
25
HZ 601DN32
91
0,05--0,45 0,5--3,2
32
HZ 801DN32
255
0,05--0,58 0,5--10,2 32
IA 80/180XM220B 236
0,1--0,7
4,5--8,5 32
IBPH60/280.50M220B 630
0,75
24
50
IBPH 120/280. 50T 1040
1,15
30
50
380B
«Wester» (Англия):
WP425
78
0,05--0,42 0,5--2,5 25
WP432
78
0,05--0,42 0,5--2,5 32
WP625
91
0,05--0,52 0,5--2,7
25
WP632
91
0,05--0,52 0,5--2,7
32
WP732
160
0,05--0,52 0,5--8,0
32
«Calpeda» (Италия):
NC 25--40
50
0,02--0,34 0,5--3,0
25
NC32 40
50
0,02--0,34 0,5--3,0
32
NC25 55
81
0,02--0,55 0,5--3,0
25
NC32 55
81
0,02--0,55 0,5--3,0
32
NR50A
250
0,23--0,56 2--12
50
NR50D/2
450
0,6--1,1
6--13,2
50
NR50C/2
750
0,55--1,6 6--18,9
50
NR65A
370
0,27--0,56 6--20
65
Grundfos (Германия):
TP,TPD,CLM
0,25--45
0,2--6,0
2--600
разные
Таким образом, в месте подсоединения расширительного бака труба
должна иметь расширение для сбора воздуха. В то же время в других ме-
стах возможных «воздушных пробок» скорость водного потока должна
512
Дачные бани и печи

быть максимально высокой. «Воздушные пробки» могут «рассасывать-
ся» не только при высоких скоростях потока (при водных толчках, уда-
рах). Если, например, одна из батарей 5 на рисунке 181е греется плохо,
но всё же греется (пропускает воду), то воздух (включая аргон с раство-
римостью 0,038 м3/м3) в «воздушной пробке» может постепенно раство-
риться в воде, после чего этот растворённый воздух выделится из воды
при её нагреве в котле и уйдёт с пузырями в расширительный бак 12.
В садовых домиках и дачных банях (душевых) используются упро-
щённые водные системы, например, батареи на «прямой сцепке»
(рис. 181д). Такие системы особенно страдают от «воздушных пробок», и,
несмотря на очень малую металлоёмкость, неудобны тем, что невозмож-
но провести ремонт батарей без остановки всей системы.
При нагреве системы отопления теплофизические свойства воды
(теплоёмкость и теплопроводность) изменяются слабо (рис. 183). В то
же время вязкость воды изменяется при нагреве очень сильно (рис. 85).
Это значит, что все трубы с более холодной водой (обратной) должны из-
готавливаться с максимально возможным проходным сечением. Кроме
того, коэффициент термического расширения воды (равный наклону
зависимости плотности воды от температуры на рис. 85) растёт
с температурой. Поэтому для обеспечения интенсивной циркуляции
в условиях естественной (свободной) конвекции желательна работа си-
стемы с максимально возможной температурой, то есть пользоваться ми-
нимальным количеством отопительных приборов (выключая излишние
кранами), а ещё лучше, не выключая параллельных цепей батарей, при-
крывать их поверхность при необходимости тёплыми матами (утепляю-
щими чехлами) с целью уменьшения теплоотдачи и повышения темпера-
туры воды в системе.
В случае применения принудительной (механической) циркуляции
воды в отопительной системе с помощью насосов гидравлическое сопро-
тивление водяного контура определяется уже не столько вязкостью во-
ды, сколько местными гидродинамическими сопротивлениями при за-
ужениях, расширениях и поворотах водного потока из за возникающих
турбулентностях (по аналогии со случаем воздушных течений, рассмот-
ренным в разделе 5.7.4). Отметим, что число Рейнольдса для воды равно
Re=106V.а, где V(м/сек) -- скорость движения воды в трубе, а(м) -- попе-
речный размер (диаметр) трубы. Число Рейнольдса 2200, соответствую-
щее переходу в турбулентное течение, достигается в дюймовой трубе при
V=0,1 м/сек, при этом в трубах может появиться гул.
В заключение отметим, электрокотлы являются самым безопасным
способом отопления и, несмотря на материалоёмкость и трудоёмкость
монтажа отопительных приборов, наиболее перспективны для встроен-
5. Климатический (отопительный) модуль
513

ных бань (наряду с электрока-
бельным обогревом). Электро-
котлы выпускаются двух раз-
ных
типов: на основе
погружённых
ТЭНов
(рис. 173в) или на основе элект-
родов, пропускающих электри-
ческий ток непосредственно че-
рез воду как через проводник
с умеренно высокой электро-
проводностью. Электротеновые котлы преимущественно применяются
для нагрева воды пищевого или хозяйственного назначения и пригодны
для воды любой электропроводности. Электродные котлы применяют
преимущественно для нагрева воды в замкнутых контурах (например,
отопления), где вода поддерживается в условно стабильном интервале
свойств по электропроводности. Поскольку дистиллированная (деиони-
зованная) вода является диэлектриком и электрического тока не пропу-
скает, то вода для электродных котлов должна содержать в небольшом
количестве электролиты, в частности, соли металлов (например, хлори-
стые и сернокислые соли натрия, магния, кальция). Обычная водопро-
водная (речная), а тем более глубоководная колодезная вода свойства
электропроводности сохраняет даже в кипячёном состоянии. В качестве
погружных электродов обычно используют титановые пластины (ленты,
полосы листового титана, давно уже не являющегося остродефицит-
ным), не загрязняющие воду вредными примесями. Так, широкораспро-
странённые в советском быту в 1960--1980 гг. устройства для получения
«живой и мёртвой» воды в лечебных целях как раз и использовали прин-
цип протекания электрического тока через питьевую воду, причём имен-
но с использованием титановых электродов.
5.8.8. Проблемы выбора
Осмысленный подбор банного элекроотопительного оборудования
обычно бывает намного сложней, чем выбор банных печей на твёрдом
топливе. Это обусловлено, прежде всего тем, что электрическое оборудо-
вание для бань воспринимается в народе порой чересчур прогрессивным
индустриальным решением, убивающим исконную прелесть традиций.
514
Дачные бани и печи
Рис. 183. Температурные зависи-
мости теплоёмкости Ср и теплопро-
водности λ жидкой (компактной)
воды.
0,70
Температура, °С
Коэффициент теплопроводности, Вт/м.град
Удельная теплоёмкость, кДж/кг.град
4,22
Ср
λ
4,21
4,20
4,19
4,18
4,17
0,66
20406080
0,62
0,58
0,54
0,50

Действительно, любительские или представительские русские бани «без
живого огня и запаха дыма» немыслимы точно также, как немыслимо
скрыть сущностную скудость идеи сухой потельной электросауны пере-
водом её на дровяное отопление. Во всяком случае, русский мужик ни-
когда не отождествлял баню с просто потением голым у огня. Тем не ме-
нее, до сих пор ни в одной из стран не выпускаются электропечи,
полностью имитирующие банные печи на дровах в части одновременно-
го нагрева и воздуха, и воды, и камней. Чтобы собрать некое подобие рус-
ской белой бани придётся приобрести целый комплект отдельных узлов,
включая теплоаккумулирующую электропечь каменку (типа термоса),
воздухонагреватель и проточно накопительный водонагреватель, а это
уже весьма сложно для рядового дачника.
Простейшим и логически последовательным шагом освоения элект-
рической энергии в банях является перевод обычных дровяных кирпич-
ных печей каменок на электричество. Для этого в топку печи с перекры-
той трубой через реконструированную загрузочную дверку можно
ввести набор высокотемпературных инфракрасных ТЭНов, закреплён-
ных на общей сборке так, чтобы клеммные подводы располагались вне
топливника печи. Наиболее удобно это сделать в том случае, если кир-
пичная (или металлическая дровяная) печь имеет топочную дверку в су-
хой раздевалке, а каменку в бане (парилке). Как и в случае горения углей
основным механизмом теплопередачи от ТЭНа к стенкам топки являет-
ся лучистый. Поэтому необходимо располагать ТЭНы вдоль стенок топ-
ки, можно не касаясь их. При обычном размере топки 0,25×0,5×0,5 м
и толщине кирпичных стенок 0,12 м (полкирпича) система ТЭНов с но-
минальной мощностью 3,5 кВт по расчёту нагревает топливник до темпе-
ратуры внутри 300°С и снаружи 80°С за 5 часов. После этого переключе-
нием ТЭНов с параллельного включения на последовательный можно
снизить мощность до 1,75 кВт и поддерживать печь в таком состоянии до
прогрева камней, воды и воздуха в бане. Процесс прогрева бани долгий,
но не хлопотный: включить ТЭНы можно и за сутки до принятия банной
процедуры. Энергозатраты составляют 50 кВт.час, что вполне приемлемо
в стоимостном отношении. Ясно, что мыться в бане с такой электропечью
можно только после приличных поддач, причём ожидать экстремальнос-
ти от пара не приходится. Так что для любительских целей такой метод
электронагрева не подходит. В то же время для современных мытейных
и физиотерапевтических бань электроотопление является наиболее до-
стойным и разумным выбором. Всё это означает, что прогрессивный пе-
реход от дровяного отопления к электрическому должен сопровождаться
и более критичным осознанием конкретных назначений бань и более
современным конструктивным оформлением интерьера.
5. Климатический (отопительный) модуль
515

Наибольший перспективный интерес для дачников и садоводов пред-
ставляют мытейные электробани в двух вариантах: встроенная мытейная
(туалетная) баня, располагаемая непосредственно в постоянно отаплива-
емом доме, и автономная отдельно стоящая мытейная баня в периодиче-
ски (эпизодически) отапливаемом строении. В первом случае вполне до-
статочны относительно маломощные и малоинерционные
воздухонагреватели хотя бы типа финских электропечей для саун. Но бо-
лее удобными и пожаробезопасными были бы низкотемпературные сте-
новые и потолочные панели в водозащищённом (или брызгопарозащи-
щённом) исполнении, желательно водообогреваемые от собственного
электрокотла (рис. 181г) или от отдельного контура центрального отопи-
тельного агрегата дома. В экономичном варианте можно использовать
потолочные инфракрасные обогреватели в сочетании с малотеплоёмки-
ми стенами. Во втором же случае автономных бань пригодны только теп-
лоаккумулирующие агрегаты, предусматривающие предварительный
(длительный) нагрев теплоёмкой сердцевины (металл, кирпич, камень)
и значительного количества воды для мытья. Причём нагреватель воды
для зимних бань должен выполняться не в напорном накопительно про-
точном исполнении (наиболее распространённом в быту для душей
и умывальников), а в накопительном виде типа бачка рукомойника (бой-
лера) со съёмной крышкой для залива воды ведром, с краном полного
опорожнения и ТЭНом с заземлённым корпусом.
Проблема выбора не заканчивается анализом показателей назначения
оборудования, а продолжается в части оценки показателей эффективно-
сти (экономичности) и качества (надёжности). Ориентироваться на за-
явления рекламы в этом вопросе крайне опрометчиво. Так, часто утверж-
дается, что, мол, тот или иной электровоздухонагреватель имеет
больший КПД нежели другие или, например, что лучистые системы обо-
грева обеспечивают невиданный КПД прямого преобразования электро-
энергии в тепловую энергию 90% и даже выше. Однако общеизвестно,
что электронагреватели любой конструкции имеют КПД, равный 100%,
точно так же, как КПД преобразования электроэнергии в тепловую энер-
гию также всегда равен 100%, поскольку даже потери в проводах в конеч-
ном счёте представляют собой нагрев. В то же время КПД нагрева
дачных бань -- понятие весьма неопределённое, никем пока не сформули-
рованное. Так, энергозатраты на разогрев банной печи и самого помеще-
ния до 40°С не являются, вообще говоря, полезными затратами. Поэтому
КПД банной кирпичной печи (хоть на дровах, хоть на электричестве) мо-
жет быть близок к нулю, тем более зимой.
Большой интерес представляют для бань потолочные системы инфра-
красного нагрева, имитирующие привычное воздействие солнечного из-
516
Дачные бани и печи

лучения, столь сильно влияющего на человека. Остановимся на двух ас-
пектах: во первых, на локальности нагрева, а во вторых, на тепловых по-
терях здания. Локальность нагрева в принципе может обеспечить любой
источник нагрева, а не только лучистый. Можно взять в руки фен и на-
править тёплую струю воздуха именно на лицо или на руки. Можно
прижать к груди тёплую электрогрелку, а можно положить её на полок.
Но будет ли это системой отопления бани? Конечно же, нет. С локальной
системой обогрева человеку, может быть, и тепло, но сама баня остаётся
холодной. В этом легко убедиться, выключив систему локального отоп-
ления. Так что, человек, одев, например, на себя дополнительный свитер,
не может утверждать, что дом стал теплей или что свитер является наи-
более эффективным и дешёвым способом нагрева помещения. Вместе
с тем, локальный нагрев (точно также как и локальный отсос или приток
воздуха) является эффективным дополнительным средством жизнеобес-
печения, и эффективность его, прежде всего, обусловлена узкой целена-
правленностью. В этом смысле КПД любого обогревательного прибора
может рассчитываться не на тепловыделение вообще, а на тепловыделе-
ние строго целенаправленное, например, на нагрев рук человека или все-
го тела целиком, на нагрев воды в бачке или пола в конкретном месте.
И этот КПД, конечно же, будет сильно отличаться от 100%, причём будет
изменяться даже в зависимости от конкретного месторасположения при-
бора относительно человека или иного нагреваемого объекта. Для бань
все эти соображения ещё более важны, чем для жилых помещений, по-
скольку бани накладывают большие требования к климатической зо-
нальности. Если жилые помещения (причём все помещения) желательно
поддерживать примерно при одних и тех же температурах и влажностях,
то в банях в одних помещениях должно быть жарко, в других -- тепло,
в третьих -- прохладно или даже холодно. Обычно в банях климатические
зоны разделяют перегородками (стенами), которые могут выполнять
и иные роли (визуального или акустического разделения, например,
или декоративные). Но при наличии локальных источников нагрева эти
перегородки могут быть и излишними. Например, если в чёрной бане по-
дойти к раскалённой куче камней -- станет теплей, отойти -- холодней.
Так и в современных мытейных банях надо делать так, чтобы не было
нужды переходить из помещения в помещения, а можно было бы просто
включить систему локального нагрева тела, если вдруг стало прохладно.
Такие системы иногда называют «душами» (завесами): тепловой душ, лу-
чистый душ (а в некоторых официальных документах применяют тер-
мин «душирование»).
Что касается тепловых потерь отапливаемого здания в целом, то они,
конечно, зависят от того, как расположены тепловые источники в зда-
5. Климатический (отопительный) модуль
517

нии и какой они конструкции. Так, если в помещении установлен кон-
вектор (оребрённая труба в кожухе) или радиатор (чугунная сборная
секционная батарея или стальной или алюминиевый теплообменник),
то у потолка всегда теплей, чем у пола, поскольку тёплый воздух всплы-
вает вверх (рис. 184а). При этом возникает ощущение, что повышенная
температура у потолка обусловлена недостатками отопителя, а не само-
го помещения. А если в помещении установлен потолочный инфракрас-
ный обогреватель, то у пола всегда теплей, чем у потолка, поскольку теп-
ловые лучи сначала греют пол, а затем от пола уже греется воздух
в помещении, причём тёплый воздух преимущественно располагается
внизу (рис. 184б). Такой нагрев помещения уже можно рассматривать
как достоинство именно инфракрасного обогревателя, поскольку нагре-
вается не припотолочная область, а та зона, в которой обитает человек.
Температура 24°С у пола может стать чрезмерной для человека, поэтому
её можно снизить до комфортного уровня (например, до 20°С у пола)
путём уменьшения мощности инфракрасного обогревателя, что приве-
дёт в конечном счёте к экономии энергии и денежных средств на отоп-
ление помещения.
В действительности картина более сложная, особенно применительно
к баням. Конвектор (рис. 184а) преимущественно греет потолок, но на-
грев потолка не является столь уж бесполезным. Тёплый потолок являет-
ся инфракрасным излучателем, панелью мягкого лучистого обогрева, что
отчётливо ощущается в саунах. Инфракрасный обогреватель (рис. 184в)
испускает тепло на пол, но в условиях бань пол не бывает настолько
утеплён, чтобы нагреться до гипотетически возможных высоких темпе-
ратур, особенно в условиях сквозняков, вечно дующих именно по полу.
Строго говоря, анализ необходимо начинать с абстрактного случая
«идеальной» изотермической бани, когда потери тепла через стены
отсутствуют, и источники тепла тоже отсутствуют. Появление потерь
тепла или источников тепла нарушают всю картину даже в случае
стационарности, когда в целом по постоянно отапливаемому зданию яс-
но, что сколько тепла введено, столько и выходит наружу из здания. Дело
в том, что выходит тепло из бани неравномерно: через одни участки стен
больше, через другие меньше, даже если все стены, полы и потолки
утеплены одинаково. Это обусловлено тем, что отопительные приборы
внутри здания расположены, как правило, локально, а значит можно
ожидать и локальных изменений температур стен, а отсюда и уровней
теплопередач. Если бы температура конвектора (а не мощность) строго
поддерживалась на одном уровне, например, 40°С, то при тщательно
утеплённых и не пропускающих тепло стенах всё помещение прогрелось
бы от пола до потолка до 40°С, после чего отбор тепла от конвектора
518
Дачные бани и печи

прекратился бы. Но потолок, стены и пол отво-
дят тепло и при этом охлаждаются, охлаждая
вслед за собой соприкасающийся воздух. По-
этому, совершая циркуляционный оборот, воз-
дух постепенно охлаждается сначала у потол-
ка, например, до 24°С, затем у стен до 16°С,
затем у пола и вновь поступает на нагрев в кон-
вектор. Таким образом, основной отвод тепла
из здания (однокомнатного) будет происхо-
дить через потолок. Поэтому потолок (а в ба-
нях особенно) тщательно утепляют, добиваясь
тем самым прогрева пола: если потолок будет
холодным, то всё внизу будет холодным. Если
конвектор оснастить вентилятором (воздухо-
дувкой), то получится электротепловентиля-
тор (фен), который может весь воздух в бане
перемешать и выровнять температуры. Более
того тёплую струю можно послать вдоль пола
(рис. 184б). В этом случае поток воздуха ох-
лаждается сначала у пола, затем у стен, а потом
иупотолка. Максимальные температуры при
этом будут достигаться у пола, поэтому основ-
ной отвод тепла из здания будет происходить
через пол. Поэтому именно его придётся в первую очередь утеплять осо-
бо тщательным образом. Аналогичная ситуация возникает при использо-
вании потолочных инфракрасных обогревателей (рис. 184в) и обогрева-
емых полов (рис. 184г).
В последние годы за рубежом и в России изучаются особенности про-
грева помещений и тела человека длинноволновым инфракрасным излу-
чением, в том числе в окне прозрачности (относительной) углекислого
газа и водяных паров. Так, в частности, наряду с сомнительными сообра-
жениями о глубоком проникновении излучения 10 мкм в тело человека
(В.В. Маслов, Патент на изобретение РФ 2199981 от 9.02.2001), иссле-
дуется процесс перехода от режима беспрепятственного распростране-
ния теплового излучения в сухом воздухе бани к режиму объёмного про-
5. Климатический (отопительный) модуль
519
Рис. 184. Схемы обогрева помещения с различны-
ми системами отопления: а -- конвектор, б -- тепловен-
тилятор (калорифер, фен), в -- инфракрасный обогре-
ватель, г -- подогреваемый пол. Прямые стрелки --
конвективные потоки тепла, -- лучистые потоки.
а)
40°С
40°С
300°С
24°С
24°С
24°С
24°С
16°С
16°С
16°С
16°С
б)
в)
г)

грева высоковлажного воздуха в бане за счёт поглощения теплового из-
лучения водяными парами при повышении температуры излучателя от
50--100°С до 300--500°С. Действительно, имеющиеся экспериментальные
данные (рис. 109е) свидетельствуют о реальной возможности поглоще-
ния инфракрасного излучения в банях влажным воздухом, но не более
20% лучистого тепла, испускаемого инфракрасным источником (что
впрочем является не столь уж малой величиной).
В рядовых дачных банях (преимущественно летних) электрообогрев
чаще всего мыслится конвекционный, в первую очередь, с использовани-
ем металлических печей типа электрических печей каменок для саун
производства Швеции, Финляндии или России. Остальные способы
отопления оказываются весьма дорогостоящими и технически сложны-
ми. В качестве дополнительного средства локального обогрева наиболее
удобны инфракрасные обогревательные панели. Качество изготовления,
комплектации и монтажа промышленного электрообогревательного обо-
рудования проверять сложно. При самостоятельном изготовлении дан-
ных отопительных печей следует обращать внимание в первую очередь
на прочность и термостойкость ТЭНов, возможность их термического
расширения, надёжность электрических контактов.
5.9. Банные парогенераторы
Под банными парогенераторами будем понимать устройства для
увлажнения воздуха в бане до требуемого уровня. Совместно с нагрева-
телем воздуха парогенератор составляет банный климатический модуль,
банный кондиционер -- генератор горячего влажного воздуха.
5.9.1. Баланс влаги в воздухе бани
Температура воздуха в бане формируется процессами подвода и отвода
тепла. Точно так же абсолютная влажность воздуха в бане формируется
процессами подводаиотвода влаги из воздуха бани. При этом под влагой
будем понимать водяной пар в виде газа (отдельных молекул воды), кото-
рый присутствует в воздухе в виде примеси, формируя влажный воздух.
Водяной пар образуется и поступает в воздух бани многими путями.
Во первых, это пар из каменки, вырывающийся горячей турбулентной
струёй подчас в больших количествах и с огромным расходом. Во вто-
рых, это пар из кипятильников, например, из бачков (кастрюль, баков)
с подогреваемой (кипящей) водой. В третьих, это пар с горячих увлаж-
нённых поверхностей потолков, стен, полов, полок, с кожи и лёгких чело-
520
Дачные бани и печи

века. В четвёртых, это пар, образующийся при испарении аэрозолей во-
ды (брызг, водной пыли, тумана), попавших в горячий воздух бани.
Однократно увлажнённый воздух в бане сохранял бы свою абсолют-
ную влажность бесконечно (даже при наличии циркуляции воздуха), ес-
ли бы температуры в бане всюду были бы достаточно высокими и если
бы не было вентиляции. Но в том и дело, что в реальных условиях прак-
тически всегда находится холодное место (например, пол), где конденси-
руются пары воды (в том числе гигроскопически в порах древесины или
штукатурки), или находятся (а чаще всего специально устраиваются) не-
плотности, через которые в баню проникает свежий воздух. Поэтому
влажность в бане (после однократного увлажнения) обычно снижается --
баня, как говорят, «не держит пара». Для обеспечения постоянства абсо-
лютной влажности воздуха приходится увлажнять воздух.
Обычно считается, что основным увлажнителем воздуха (парогенера-
тором) в бане является каменка. Порой даже считают, что паровая баня
без каменки немыслима. Это не так. Все знают, насколько сильно может
увлажнить воздух в бане (и саму баню) кипящая в баке вода или горячие
мокрые стены. Более того, каменка по своей внутренней сущности выда-
ёт настолько горячий пар, что он тут же конденсируется на потолке и сте-
нах, нагревая и увлажняя их так, что последующее увлажнение воздуха
происходит за счёт медленного испарения с них (то есть за счёт осуше-
ния нагретых и увлажнённых потолков и стен). Известно также, что го-
рячие массивные стены чёрной бани, сильно разогретые излучением от
огня и затем облитые водой («опаренные»), дают превосходный мягкий
пар для длительного комфортного парения. Так и в сухой высокотемпе-
ратурной сауне достаточно спрыснуть раскалённые деревянные стены
водой (например, брызгами с веника или пульверизатором). чтобы полу-
чить режим паровой бани. Всеми этими приёмами пользуются опытные
парильщики, подбирая оптимальный «пар» для парения комплексом
различных взаимодополняющих способов.
Очень важным моментом технологии является тот факт, что пар, по-
ступающий из парогенератора любого типа, вовсе не является тем «па-
ром», который нужен парильщику. Пар из парогенератора надо каким то
образом смешать с воздухом бани, чтобы получить горячий высоковлаж-
ный воздух, который и называется в бане «паром». Это смешение может
происходить и диффузией, и конвективно (циркуляционными потоками
от печи или взмахами веника). В ходе этого смешения может даже воз-
никнуть туман (в виде «клубов пара»). Все эти вопросы относятся к уме-
нию пользоваться строением и оборудованием, а не вопросам конструи-
рования и строительства, поэтому в этой книге не рассматриваются (см.
Ю.М. Хошев, Теория бань, М.: Книга и бизнес, 2006 г.). Напомним одна-
5. Климатический (отопительный) модуль
521

ко, что появление тумана легко предугадать, пользуясь простейшей диа-
граммой (рис. 185). Суть анализа в том, что при смешении пара с возду-
хом образуется некая паровоздушная смесь со вполне определённой тем-
пературой и абсолютной влажностью. Если эта абсолютная влажность
смеси оказывается выше плотности насыщенного пара при этой темпера-
туре (кривая А), то может выпасть (а термодинамически обязан выпасть)
туман. В качестве примера на рис. 185 представлено несколько характер-
ных случаев. Например, обычный пар из чайника (кипятильника) с тем-
пературой 100°С и плотностью 0,58 кг/м3 (метеоточка 1) смешивается с
сырым воздухом с температурой 30°С и абсолютной влажностью
0,03 кг/м3 с образованием смеси с характеристиками, располагаемыми на
прямой (1--4). При этом процедура постепенного подмешивания пара
к воздуху отвечает стрелке В, а постепенного подмешивания воздуха
к пару -- стрелке С. Видно, что вся прямая (1--4) располагается выше
кривой А, а это значит, что туман в этом случае выпадает всегда. Но если
пар из чайника нагреть до температуры 160°С (метеоточка 2), то прямая
(2--4) уже не будет располагаться выше кривой А, то есть туман может
образовываться не всегда. Так при подмешивании пара к воздуху снача-
ла появляется туман, а затем при увеличении подачи пара туман исчеза-
ет. Такой удивительный результат есть следствие свойств перегретого па-
ра. Если же пар нагреть до температуры 200°С (метеоточка 3), то он будет
смешиваться, например, с воздухом с температурой 40°С и абсолютной
влажностью 0,025 кг/м3 (метеоточка 5 с относительной влажностью
50%) вообще без образования тумана, поскольку вся прямая (3--5)
находится ниже кривой А. Всё это объясняет, почему в банях стремятся
получить и подать в воздух как можно более горячий пар. Но имеется
и другой путь предотвращения образования тумана: увлажнять воздух
в бане не чистым паром (сплошь состоящим только из молекул воды),
522
Дачные бани и печи
1
4
5
6
А
С
В
7
23
0,5
0,8
0,2
0,6
0,4
0,4
0,3
0,2
0,1
40 80 120 160 200
Температура, °С
Абсолютная влажность
воздуха, кг/м3
Массовая доля водяных паров
в паровоздушной смеси, кг/кг
Рис. 185. График для определения воз-
можности выделения тумана при смеше-
нии водяного пара с воздухом. Кривая
А -- зависимость плотности насыщенно-
го пара от температуры. Обсуждаемые
метеоточки: 1 -- пар (1 атм, 100°С), 2 --
пар (1 атм, 160°С); 3 -- пар (1 атм, 200°С);
4 -- воздух (насыщенный водой при
30°С); 5 -- воздух (сухой с относительной
влажностью 50%, 40°С); 6 -- воздух (с аб-
солютной влажностью 0,3 кг/м3 при тем-
пературе 120°С); 7 -- воздух (с абсолют-
ной влажностью 0,15 кг/м3 при
температуре 100°С). Пояснения в тексте.

а паром, разбавленным воздухом, то есть
высоковлажным воздухом. Так, влажный
воздух с температурой 120°С (метеоточка
6) и даже с температурой 100°С и ниже
(метеоточка 7) способен увлажнять воз-
дух в бане без образования тумана. Такой
разбавленный пар может быть получен продувом каменок воздухом, ис-
пользовался ещё в конце XIX века в городских банях по проектам
П.Ю. Сюзора, но забылся.
Ныне в погоне за экстремальным паром иногда нагревают каменки
в футерованных кирпичных печах вплоть до 1000°С (рис. 186). При под-
кидывании воды 1 на докрасна раскалённые камни происходит хлопок:
это вода под напором пара отскакивает от камней и разбрызгивается на
мелкие капли (рис. 170). Большая часть капель попадает на стенки и свод
каменкии испаряется, давая прозрачный пар 2, вырывающийся под напо-
ром из каменки. Но часть брызг не успевает испариться и в виде мелких
капель воды 3 выходит из каменки с потоком пара. Хлопки, представляю-
щие собой аэродинамические удары, всегда сопровождаются выбросом
капель воды: этот эффект был назван А. Разорёновым неполной «диссо-
циацией» пара (хотя в физике под диссоциацией понимают не испарение
воды, а распад молекул). Вместе с брызгами воды из каменки под действи-
ем хлопка вылетают и частицы пепла, а также остаточные количества не
полностью выжженой сажи. Наличие в струе пара 2 брызг, пепла и тума-
на можно наблюдать по рассеянию красного луча лазерной указки 4 (по-
лупроводникового миниатюрного лазера) или в луче света от мощной
лампы (рис. 170).
Преодолеть путаницу с популярными ныне терминами типа «сырость
пара» (В.Чернышев, Баня. Толковый словарь, М.: Дашков и К, 2005 г.),
«диссоциация пара» (А.Разоренов) и «дисперсия пара» (А.Ферингер)
можно лишь, осознав разницу понятия «воды» (не имеющей теплоты
конденсации, но способной существовать в виде брызг и тумана) и
понятия«пара воды» (имеющего теплоту конденсации, существующего
только в виде прозрачного газа). При поддачах в объеме бани
действительно образуется смесь брызг, тумана (аэрозоля) и пара
воды.Брызги воды и пыль (пепел и сажа) постепенно оседают на пол,
5. Климатический (отопительный) модуль
523
14
3
2
Рис. 186. Парообразование в раскалённой филь-
трующей каменке футерованной кирпичной пе-
чи: 1 -- подкидывание воды (поддача), 2 -- поток
водяного пара перегретого, 3 -- брызги воды
(кипятка), 4 -- подсветка лазерной указкой для
наблюдения пыли (в том числе водяной).

и воздух в парилке становится чище. Если баня горячая, то часть брызг ус-
певает испариться, тем самым охлаждая воздух в бане. Численные оценки
показывают, что воздух охлаждаясь со 150°С до 50°С, способен испарить
до 0,03 кг/м3 воды (0,03 кг брызг в 1м3 исходного воздуха). Это объясня-
ет иногда наблюдающийся в банях с закрытой каменкой феномен сниже-
ния температуры воздуха при поддачах. Ещё большее снижение темпера-
туры воздуха наблюдается при поддачах на открытые каменки сухих саун,
когда снижение температуры воздуха обусловлено также и резким охлаж-
дением каменки, дававшей заметный вклад в нагрев воздуха.
Напомним, что использование для поддач минерализованной воды
способно серьёзно запылять воздух в парилке. Так, обычная питьевая во-
да содержит 0,1--0,5 г/л солей (сухого остатка). Если эти соли не остают-
ся на камнях в виде накипи при относительно спокойном кипении воды,
а вылетают при хлопках в объём бани, то при увлажнении воздуха в бане
до хомотермального уровня 0,05 кг/м3 запылённость может достичь
5--25 мг/м3 (а при паровых режимах ещё в 2--4 раза выше) при официаль-
ных значениях предельно допустимых концентраций солей в воздухе ра-
бочей зоны 5--10 мг/м3. Поэтому при использовании раскалённых каме-
нок желательно использовать дистиллированную воду. Отметим
попутно, что брызги воды могут образовываться и при интенсивном ки-
пении (с бурлением) воды, например, как в котлах паровозов.
5.9.2. Каменки
И каменки, и паровые котлы вырабатывают именно чистый водяной
пар -- газ, состоящий целиком из молекул воды. Такой пар в бане вообще
не нужен. Нужен горячий воздух, увлажнённый парами воды, то есть газ,
состоящий из молекул воздуха и молекул воды в заданном соотношении.
Именно такой горячий влажный воздух в народе называют «банным па-
ром», в отличие от пара из каменки или «клубов пара» (а фактически ту-
мана) из чайника. Так что каменка по существу является лишь частью
некого генератора «банного пара», включающего и устройство смешения,
роль которого играет само помещение парилки.
Пар, поступающий в помещение бани, тотчас «забывает» о каменке
и начинает «подстраиваться» к новым условиям. Во первых, он имеет по-
вышенную температуру и способен нагреть воздух и саму баню. Так, на-
пример, полкилограмма пара с температурой 200°С, перемешавшись с по-
мощью веника с 10 кг воздуха с температурой 40°С, поднимает
температуру воздуха до 47,6°С. Но этот резкий скачок температуры (в об-
щем то не очень значительный при быстром перемешивании -- «разгоне
пара по сторонам») тут же исчезает, поскольку тепло тотчас идёт на нагрев
524
Дачные бани и печи

стен, масса которых велика. Если принять, что нагревается 200 кг древеси-
ны, то через несколько минут температура стен бани и воздуха установит-
ся на уровне 40,4°С. Во вторых, пар несёт с собой скрытую теплоту конден-
сации. И если бы весь пар тотчас сконденсировался в воздухе в туман,
то температура бы гипотетически подскочила до 150°С, а потом снизилась
бы за счёт нагрева стен до 46°С (а если весь пар сразу же сконденсировать
на стенах, то температура бани и воздуха стала бы также 46°С). Весь пар
можно тотчас сконденсировать на пол («посадить»), и нагреется только
пол. Ясно, что все эти следствия определяются вовсе не каменкой, а поме-
щением и действиями человека. Как печь, так и каменка, и вся баня в це-
лом являются лишь инструментом в руках человека, и этим инструментом
можно создавать совсем разные условия. В русских банях наиболее рас-
пространён режим конденсации пара на потолке (который происходит как
бы «сам собой»): в неподвижном воздухе у потолка образуется слой
горячих испарений от распаренной древесины.
Наиболее правильным путём получения «банного пара» мог бы быть
метод одновременной подачи в каменку воздуха и воды в необходимом
соотношении. Тогда бы вода, испарившись на камнях, смешалась бы меж-
ду камней с горячим воздухом, и на выходе из каменки сразу же получи-
ли бы тот самый «банный пар», который банщик захватывает веником
с потолка парилки. Если бы «банный пар» выходил из каменки слишком
горячим, то его можно было бы сначала охладить (например, путём на-
грева лежака или пола), а затем направить на тело. Такое устройство
можно было бы назвать условно «русским банным веником», поскольку
подставляя тело под струю горячего влажного воздуха из такого аппара-
та человек испытывал бы те же ощущения, как при парении веником как
опахалом. К сожалению, разовые поддачи на каменку в обычном режиме
бывают настолько крупными (не менее 0,1 л, а достигать могут несколь-
ких литров в секунду), что пришлось бы направлять в каменку слишком
большое количество воздуха (кубометры в секунду). Это потребовало бы
использования мощных пульсирующих (импульсных) воздуходувок,
строго отслеживающих автоматикой количество вручную подаваемой
воды. Поэтому такие устройства не созданы и, видимо, не будут созданы
никогда. Однако вполне возможно создать устройство непрерывного до-
зированного ввода воды и воздуха в каменку одновременно при расходе
воздуха, к примеру, не более 1 м3/сек. Такие «русские банные веники»
уже вполне реальны и будут рассмотрены ниже (раздел 5.9.4).
На практике каменки в паровых банях используются в трёх режимах,
отличающихся величиной поддач. Во первых, при достаточно высокой
температуре в бане (60--100)°С у потолка, поддают совсем чуть чуть -- не
более (0,1--0,5) литра воды (в расчёте на объём парилки 10 м3) в каменку
5. Климатический (отопительный) модуль
525

так, чтобы воздух всё же остался сухим. Станет жарко, можно «попарить-
ся», даже слегка похлопывая себя веником по телу. Это наиболее распро-
странённый сейчас случай в дачных банях и финских саунах.
Во вторых, при более низкой температуре в бане (40--60)°С у потолка,
поддают воды в каменку побольше (0,5--2 литра) так, чтобы началась кон-
денсация паров на потолке. Если бы потолок был непористым, то воздух
стал бы сырым («тяжёлым паром»), с потолка бы закапало. Но если пото-
лок деревянный или штукатурный, то воздух не становится сырым толь-
ко из за того, что потолок гигроскопически всасывает в себя водяные па-
ры. Этот режим используется в любительских банях для парения веником
как опахалом. Воздух в таких банях «лёгкий» -- знойный, сухой, «звон-
кий».
В третьих, при явно недостаточной температуре в бане (20--40)°С
у потолка поддают воду в каменку в большом количестве (2--5) литров
так, чтобы добиться существенного прогрева потолка за счёт
конденсации на нём пара. Этот режим используется в любительских
банях для парения веником как опахалом и для хлестаний веником.
В этом режиме потолок содержит много воды, которая испаряясь, посто-
янно увлажняет воздух при парении веником. Поэтому горячий мокрый
потолок в этом режиме играет фактически роль самостоятельного паро-
генератора точно также, как мокрый тёплый пол турецкой бани.
5.9.3. Горячие полы и потолки
Если на горячей поверхности располагается вода, то над поверхно-
стью образуется воздушная среда, полностью насыщенная парами воды.
Такой воздух является сырым и неблагоприятным для человека. В хам-
мамах с мокрыми каменными полами сырой воздух (как более лёгкий)
всплывает вверх (см. рис. 187), разбавляется более сухим воздухом и как
следствие может «осушиться» в том смысле, что может снижать свою от-
526
Дачные бани и печи
1
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
2
3
4
5
30405060708090
Температура, °С
Плотность воздуха, кг/м3
Рис. 187. Плотность абсолютно сухого воз-
духа (кривая 1) и максимально увлажнён-
ного (сырого) воздуха со 100% ной относи-
тельной влажностью (кривая 2). Рисунок
на графике показывает, что образующийся
над каплей воды 3 лёгкий влажный воздух
4 всплывает вверх, а вместо него подсасы-
вается тяжёлый сухой воздух 5 (схема
образования циклона над морской поверх-
ностью).

носительную влажность. При этом необходимо, чтобы более высокорас-
положенные слои воздуха были достаточно прогреты, но такое в хамма-
мах обеспечивается далеко не всегда (ввиду отсутствия иных подогрева-
телей, кроме полов), вследствие чего для хаммамов характерны туманы
(«тяжёлый пар»). Для устранения туманов и получения «лёгкого пара»
практикуется способ подвода тёплого сухого воздуха через пол или в об-
ласть над полом, чаще всего подогретого вентиляционного (приточного)
воздуха (ирландские бани).
В русских банях для создания горячего осушённого воздуха («лёгко-
го пара») используется гигроскопический потолок (деревянный или
оштукатуренный), который поглощает часть влаги из воздуха при подда-
чах либо сразу в виде паров, либо сначала конденсирует воду на поверх-
ности (например, при сильных поддачах), а затем и впитывает. Основны-
ми недостатками такого потолка являются низкая влагоёмкость
древесины и низкая площадь контакта воздуха с древесиной.
Говоря о низкой влагоёмкости надо в первую очередь иметь ввиду, что
быстро увлажняется и насыщается поверхностный слой древесины, по-
сле чего относительно медленно влага распределяется по глубинным
слоям древесины. Кроме того, для работоспособности древесины как осу-
шителя необходимо обеспечить хорошую просушку потолка, что, напри-
мер, в белых банях с кирпичными печами бывает затруднительно. Поэто-
му совершенствование потолков бань как парогенераторов мыслится
в нескольких направлениях.
Во первых, имеется возможность улучшения гигроскопических
свойств древесины. Это достигается обработкой досок (брёвен) потолка
веществами, вымывающими лигнин (например, горячими сульфитами
серной кислоты, щёлочью), вследствие чего вскрываются дополнитель-
ные субмикронные поры. Можно термообработать древесину при высо-
ких температурах, при которых начинается выход летучих в виде белого
дыма. Можно обжечь древесину, увеличив тем самым её удельную по-
верхность, в том числе и за счёт образующихся следов сажи. Но наиболь-
шую роль может сыграть пропитка древесины водными растворами со-
лей, которые к тому же обеспечивают пожарную и биологическую
защиту древесины. Дело в том, что растворы солей обладают свойствами
гигроскопичности в том смысле, что давление водяных паров над ними
меньше давления водяных паров над поверхностью чистой воды. Это
объясняется тем, что при растворении соли (или иного вещества) моле-
кулы соли заменяют собой часть молекул воды, и молекул воды в раство-
ре становится меньше. Значит, и молекул воды, способных «улететь»
с поверхности воды (испариться, газифицироваться), становится мень-
ше. Так, если поставить рядом в эксикаторе (закрытой кастрюле) два ста-
5. Климатический (отопительный) модуль
527

канчика -- один с чистой водой, а другой с водным раствором соли, то во-
да из стаканчика с чистой водой постепенно испарится и сконденсирует-
ся в стаканчике с раствором соли.
Равновесные относительные влажности воздуха над насыщенными
растворами солей при 20°С составляют (СП23 101 2000):
Формула соли
Без соли K2SO4 Na2CO3 NaSO3 KCl
Упругость водяных паров, Па 2338 2306 2090 2038 1968
Относительная влажность
воздуха, %
100
98
89
87 84
Формула соли
NaSO4 NaCl NaBr Ca(NO3)2
Упругость водяных паров, Па 1927 1807 1400 1288
Относительная влажность
воздуха, %
82
77
60 55
Формула соли
Na2S2O3 MgCl2 ZnBr2
Упругость водяных паров, Па 1051 771 230
Относительная влажность
воздуха, %
45
33
10
При этом вязкость водяных растворов незначительно отличается от
вязкости чистой воды. Так, если принять относительную вязкость чистой
воды за единицу, то относительная вязкость водных растворов с концен-
трацией 1 моль/литр (примерно 60 г/л) при 25°С составит для 1,1 для
NaCl и 0,99 для KCl.
Ещё меньше равновесные (остаточные) относительные влажности
воздуха могут быть достигнуты над сухими (безводными) солями, кото-
рые называются осушителями (Б.В. Некрасов, Основы общей химии, М.:
Химия, 1973 г.):
Формула соединения
Чистая вода CuSO4 ZnCl2 CaCl2 NaOH
Упругость водяных паров, Па 2338
187 107 48 21
Относительная влажность
воздуха, %
100
8,0 4,6 2,1 0,9
Группы соединения
H2SO2 KOH Mg(ClO4)2 P2O5
Упругость водяных паров, Па 0,40 0,26 0,06
0,0027
Относительная влажность
воздуха, %
0,02 0,01 0,003
0,0001
528
Дачные бани и печи

Уменьшение равновесной относи-
тельной влажности над раствором
означает, что температуры кипения
растворов всех этих соединений пре-
вышают 100°С. Так, например,
для хлористого кальция, используе-
мого ныне наряду с каменной солью
как антиобледенительное средство
для автомобильных дорог в городах
(в частности, марки ХКМ -- хлористый кальций модифицированный),
повышения температуры кипения весьма существенны (рис. 188). Как
следствие, дороги обработанные хлористым кальцием зимой не обледе-
невают, а летом остаются мокрыми (непыльными).
Указанные свойства солей играют в нашей жизни очень большую
роль. Так, к специфическим факторам жизнедеятельности человека
(и вредным и полезным -- консервирующим одновременно) относится
солёность пота. Пот содержит 0,5% поваренной соли (то есть содержит
5 г/литр хлорида натрия NaCl), вследствие чего равновесное давление
водяных паров над потом меньше, чем над чистой водой. Это приводит
к уменьшению скорости испарения пота с кожи и к уменьшению мощно-
сти охлаждения тела человека. Человек в повседневной жизни выделяет
в среднем 1 литр пота в сутки, содержащего 5 г соли. Поскольку жидкая
фаза испаряется, а соль остаётся на коже и накапливается, то уже через
день после принятия душа при выделении испарины в объёме 10 мл на
коже будет достигнуто состояние насыщенного солевого раствора, соот-
ветствующее табличной растворимости NaCl в воде 359 г/литр. Это зна-
чит, что поверхность солёной кожи не будет испарять пот. Эпидермис
кожи при этом не пересушивается, но человек чувствует себя диском-
фортно. Поэтому очень важно ежедневно обливаться или обтираться
мокрым полотенцем, что придаёт ощущение лёгкости за счёт лучшего
испарения пота. Из таблицы следует, что особо плохо чувствует себя че-
ловек при относительной влажности воздуха выше 77%. Помогает также
впитывание пота хлопчатобумажной одеждой, которая постепенно про-
питывается солью и перестаёт со временем удалять соль с кожи. Так или
5. Климатический (отопительный) модуль
529
150
100
50
0
 50
0,4 0,8 1,2 1,6 2,0
0
1
Содержание хлористого кальция
Температуры кипения и замерзания, °С
в растворе, кг/литр H2O
2
Рис. 188. Температуры кипения при атмо-
сферном давлении (1) и температуры плавле-
ния (замерзания) водных растворов хлори-
стого кальция с различной массовой
концентрацией соли в растворе. Раствори-
мость хлористого кальция при 20°С в воде
0,5 кг/литр Н2О.

иначе, хоть человек и связан непре-
рывно с поваренной солью и не мо-
жет без неё жить (а земная атмосфе-
ра содержит до 10 5 г/л частиц соли,
образующихся при испарении
брызг морской воды), обильный пот
ивбане, и в повседневной жизни
желательно тотчас либо вытирать,
либо смывать -- именно тогда чело-
век имеет эффективную возмож-
ность охлаждаться испаряющимся
потом. В сухих саунах пот не выти-
рают и не смывают, поскольку на-
капливающаяся на коже соль спо-
собна ещё более усиливать эффект
нагрева тела за счёт угнетения про-
цесса испарения пота. По этой же
причине в саунах смазываются в ко-
сметических целях мёдом именно
с солью, предотвращающей пересу-
шивание кожи в сухой сауне (а растворимость сахара также велика и со-
ставляет 0,2 кг/литр при 15°С и 0,5 кг/литр при 100°С). В физиотерапии
в целях имитации морского климата практикуют вдыхание мелкодис-
персной поваренной соли (галоингаляционная терапия), препятствую-
щее пересыханию слизистых оболочек бронхов и увеличивающее коли-
чество мокроты. На морских пляжах солёная вода на теле препятствует
потоотделению, а при высушивании соль на теле «вытягивает» влагу из
кожи, и она «стягивается». Причём наибольшую роль играют соли
с большей мольной растворимостью, а именно бромистые и йодистые
(см. рис. 189). Древесина и ткани, пропитанные соленой водой, более
влажные и хуже гниют в земле из за высокой влажности. Точно также
деревянные бочки, пропитавшиеся соляными растворами (например,
для засолки огурцов), всегда остаются мокрыми снаружи, хотя чистая
сухая поваренная соль не гигроскопична.
В то же время пропитки водорастворимыми неорганическими веще-
ствами могут и снижать гигроскопичность древесины. Например, про-
питка спиртовым раствором хлористого алюминия снижает гигроско-
пичность древесины из за последующего окисления (гидролиза)
530
Дачные бани и печи
18
Равновесная растворимость солей в воде, моль/литр
16
14
12
LiBr
CsCl
NaBr
NaCl
NaCl
KCl
Температура, °С
KI
KBr
LiCl
NaI
LiI
10
20406080100
8
6
4
2
Рис. 189. Температурные зависимости
растворимости галидов щелочных метал-
лов.

с образованием оксихлоридов и гидроокисей алюминия, забивающих по-
ры. Поэтому хлористые соединения алюминия, титана, циркония (чаще
в виде оксихлоридов) применяются и в качестве антиперспирантов
(препаратов для уменьшения потовыделения за счёт закупорки потовых
пор и протоков). Пропитка древесины раствором сахара с последующим
нагреванием (карамелизацией) тоже снижает гигроскопичность и равно-
весную влажность древесины (до 2 раз). Отметим, что препараты, снижа-
ющие гигроскопичность древесины и тем самым предохраняющие от
биоразрушений (в том числе и пропитки смолами), отличаются от лю-
бых влагоизолирующих поверхностных покрытий (красок) самым кар-
динальным образом, поскольку покрытия (обычно имеющие трещины
и маленькую толщину) не предотвращают диффузионный влагообмен
и лишь удлиняют время для достижения равновесия между водой в ка-
пиллярах и паром в воздухе.
Возвращаясь к препаратам, увеличивающим гигроскопичность дре-
весины и штукатурок, отметим, что чем гигроскопичней материал, тем
лучше его надо просушивать перед использованием и тем лучше надо
организовать его контакт с воздухом в бане. Без выполнения этих усло-
вий реализовать преимущества высокогигроскопических материалов
невозможно. Действительно, если потолок гладкий (непористый или
пористый), то пар увлажняет верхний припотолочный слой воздуха,
и этот увлажнённый воздушный слой так и остаётся наверху, поскольку
влажный воздух (а тем более тёплый) имеет пониженную плотность.
Можно легонько перемешивать припотолочный воздух рукой или вени-
ком так, чтобы воздушные потоки не опускались, но обтекали потолок.
Можно увеличить площадь контакта древесины с воздухом с помощью
брусовых или бревенчатых балок, желательно растрескавшихся
(рис. 190в), или вертикально навешенных (набитых) на потолок досок,
образующих глубокие застойные пазухи (рис. 190г). Древесину лучше
располагать волокнами не горизонтально (рис. 190б, в, г), а вертикально
(рис. 190д), торцами досок, брёвен или брусьев вниз, можно разновысот-
но для увеличения площади контакта и для придания декоративных
свойств. Такой «мощёный» потолок легко армировать металлическими
листовыми или стержневыми вставками, передающими тепло в глубин-
ные слои древесины (рис. 190е). Ещё более развитую поверхность кон-
такта древесины с воздухом можно получить с применение диспергиро-
ванной древесины -- щепы, опилок, стружек, укладываемых на решётку
(сетку) под потолком (рис. 190ж). В качестве высокогигроскопических
материалов можно использовать ткани из природных материалов (хлоп-
ка, льна, шерсти и т. п.), развешенных на потолке (рис. 190з), а также
бумажные материалы (картоны, папье маше и т. п.) на решётке
5. Климатический (отопительный) модуль
531

(рис. 190и). Все вышеупомяну-
тые примеры изготовления гиг-
роскопических потолков работа-
ют с увлажнением и нагревом
снизу за счёт конденсации пара
из каменки. Но гигроскопиче-
ские потолки вполне рабо-
тоспособны и при увлажнении
гигроскопического материала
компактной (капельной) жидко-
стью (рис. 190к, л, м) и нагревом
от трубчатых нагревателей как
водных, так и электрических
(рис. 190л) и/или инфракрасных обогревателей (рис. 190м) и/или лю-
бых иных источников тепла. Принципиально новые возможности этих
схем открываются при использовании систем «дыхания» потолков,
включающих фильтрацию увлажняемого воздуха через слой гигроско-
пического материала при засасывании воздуха из помещения с последу-
ющим выпуском (выдохом) увлажнённого воздуха в помещение
(рис. 190к). Такой дышащий потолок «с мехами» имитирует систему ды-
хания человека (который также увлажняет воздух в помещении), но ес-
ли человек не может дать воздух с метеопараметрами выше хомотер-
мальной кривой, то более высокотемпературный поток может
обеспечить паровой режим бани, в том числе и с «лёгким паром». Прин-
цип «дыхания» (с постоянным движением воздуха туда и обратно) мож-
но заменить принципом однонаправленного продува потолка приточ-
ным воздухом или рециркуляционным. В этом случае потолок
превращается в увлажняющий узел кондиционера, то есть преобразует-
ся в отдельный прибор, который может быть установлен в любой точке
помещения, а не только у потолка. Можно и просто брызгать на горячий
потолок мокрым веником.
532
Дачные бани и печи
а)
б)
в)
г)
д)
е)
ж)
з)
и)
к)
л)
м)
Рис. 190. Парогенерирующие по-
толки, разогреваемые и увлажняемые
паром из каменки: а -- непористый (ка-
менный, металлический и т. п.) пото-
лок, не впитывающий росу и создаю-
щий сырой воздух, б -- пористый
гигроскопический потолок (деревян-
ный, штукатурный, керамический
и т. п. в--м -- пояснения в тексте

Рис. 191. Парогенераторы бойлеры:
а -- стандартный парогенератор кипя-
тильник (типа чайника) для увлажне-
ния саун пародушевых кабин, б -- про-
дуваемый бойлер (генератор «лёгкого
пара»), в -- продуваемый бойлер с пода-
чей воздуха вглубь воды для получения
особо влажного воздуха, вплоть до сы-
рого («тяжёлого пара»). 1 -- корпус водонагревателя (бойлера), 2 -- ТЭН, 3 -- патрубок
выпуска чистого пара, 4 -- патрубок подвода воздуха, 5 -- патрубок выпуска «лёгкого
пара», 6 -- патрубок ввода воздуха под воду. Сплошные стрелки -- потоки воздуха,
пунктирные -- потоки пара.
5. Климатический (отопительный) модуль
533
а)
б)
1
1
1
2
2
2
3
4
4
5
5
6
в)
5.9.4. Бойлеры
Чаще всего под банным парогенератором понимают каменку, но это не
единственный способ увлажнения воздуха. В промышленности водяной
пар производится в паровых котлах -- в закрытых (герметичных) металли-
ческих сосудах (автоклавах), в которых вода перегревается выше 100°С
под избыточным давлением. Нагрев котла может осуществляться любым
источником тепла -- дровами, углём, жидким или газообразным органиче-
ским топливом, электричеством, солнечной энергией, атомной энергией
и т. п. При открывании котла пар над жидкостью (например, с температу-
рой 150°С при давлении 5 атм) вырывается наружу, давление пара в котле
снижается, вода вскипает, выделяя пар, который стремится восстановить
равновесное давление пара над жидкостью. В предельном частном случае
постоянно открытого на атмосферу котла имеем обычный кипятильник,
бойлер (от английского слова «boil» -- кипение), «титан» (по названию
первой фирмы производителя), чайник, кастрюлю, в которых возникаю-
щий при кипении пар тотчас удаляется в атмосферу и в которых количест-
во пара строго соответствует количеству подведённого тепла. Для получе-
ния пара в кастрюле абсолютно безразлично, сколько воды в кастрюле,
лишь бы вода закрывала дно кастрюли. Так что генератором пара может
быть любая мокрая поверхность, причём не только при температуре кипе-
ния воды.
Самыми распространённым парогенератором для увлажнения возду-
ха в саунах и пародушевых кабинах является бойлер -- ёмкость с водой,
в которую вмонтирован ТЭН (рис. 191а). По существу это обычный ки-
пятильник (электрочайник), имеющий специальную систему залива
и слива воды, вывода пара по трубке в необходимое место. Как правило,
такой банный кипятильник имеет электронный индикатор (сигнализа-
тор) уровня воды, чтобы не сгорел ТЭН, а также устройство для автома-
тического слива остатков воды и подачи свежей порции воды, чтобы

ТЭН не обрастал накипью. Бойлер может работать как парогенератор
только при кипении воды, то есть при температуре 100°С. При отсут-
ствии кипения пар из бойлера не выходит. Таким образом, бойлер явля-
ется генератором чистого пара.
Для получения влажного воздуха («банного пара») бойлер необходи-
мо продувать воздухом (рис. 191б). При этом можно получать воздух
разной температуры и разной влажности. Так, если поддерживать воду
при температуре, например, 80°С, а бойлер продувать очень медленно,
то через штуцер 5 будет выходить влажный воздух с температурой 80°С
исравновесной абсолютной влажностью (с относительной влажностью
100%), то есть сырой воздух («тяжёлый пар»). Все выводные магистрали
надо будет поддерживать при температуре 80°С и более во избежание
конденсации водяных паров и образования тумана. В этом режиме пода-
ваемый воздух действует как поршень, выталкивающий воздух, находя-
щийся в равновесии с водой. Но если продувать воздух быстрее, то тем-
пература выходящего воздуха снизится, также снизится и влажность
воздуха. Для получения воздуха заданных параметров необходимо регу-
лировать температуру входящего воздуха мощностью проточного возду-
хоподогревателя и скорость парообразования (желательно в режиме ки-
пения) мощностью ТЭНа.
Для дополнительного нагрева воздуха его можно подавать прямо
в воду (рис. 191в), причём для предотвращения прохода воздуха в виде
крупных пузырей, ёмкость кипятильника можно заполнить
гранулированным наполнителем (битым стеклом, фарфоровыми элект-
ротехническими бусами, стекловатой и т. п.), разбивающим крупные пу-
зыри в мелкие (пену). Указанные методы отработаны в химической тех-
нологии для интенсификации гетерогенных реакций.
Продуваемые бойлеры можно использовать при создании генерато-
ров «лёгкого пара» для мытейных бань, косметических процедур, банных
аттракционов. Так, для создания аппарата, имитирующего воздействие
банного веника как опахала, необходимо создать поток воздуха попереч-
ным сечением 0,5×0,5 м со скоростью 1 м/сек с абсолютной влажностью
воздуха 0,1 кг/м3. При этом необходим электротепловентилятор с произ-
водительностью по горячему воздуху 900 м3/час и, что более существен-
но, ТЭН мощностью 56 кВт для испарения 90 кг воды в час. Так что
банный веник как опахало весьма мощный потребитель тепла и исполь-
зовать его дачник может либо кратковременно, либо в импульсном режи-
ме («дуновениями», например, один раз в десять секунд).Столь высокая
мощность обусловлена тем, что поток горячего влажного воздуха, набега-
ющий на тело человека, передаёт на кожу лишь один два процента свое-
го теплосодержания.
534
Дачные бани и печи

В современных финских саунах для небольшого увлажнения воздуха
и заваривания трав для запаха (ароматерапия) применяют бойлеры (ки-
пятильники), скомпонованные с каменкой (рис. 192а). Чистый пар из ки-
пятильника поступает в струю горячего воздуха от продуваемой камен-
ки, смешивается гарантированно без образования тумана с воздухом
и уже в виде паровоздушной смеси выходит в помещение сауны, в том
числе и в виде «лёгкого пара». Примерно этот же режим задумывался
в схеме дровяной печи каменки типа «Вулкан» при открытии нижней
воздушной заслонки каменки (рис. 149), но при мощной подаче воды по-
тока воздуха через каменку оказывается недостаточно для сколько ни-
будь существенного разбавления водяного пара.
Схема на рисунке 192а интересна тем, что не требует сухости пара, вы-
рабатываемого парогенератором. Например, в каменку можно подать сы-
рой пар (с туманом и брызгами) из централизованной паровой магистра-
ли. В некоторых городских банях, работающих на магистральном паре,
для высушивания пара его подавали в раскалённую каменку.
Для получения горячего воздуха заданной абсолютной влажности не-
обходимо организовать контролируемую (дозированную) подачу воды
и воздуха в раскалённую каменку (рис. 192б). Воздух желательно пода-
вать принудительно с помощью воздуходувки (компрессора). Воду мож-
но подать капельницей, струёй, потоком пара, с помощью ультразвуково-
го распылителя (увлажнителя) или другими способами. Указанная схема
легко переводится в импульсный режим путём импульсной подачи во-
ды -- при этом образуются волны «лёгкого пара». Достоинством схемы
является использование высокотеплоёмкой каменки, аккумулирующей
большее количество тепла, чем горячая вода в схеме на рисунке 191в, что
позволяет получать мощные импульсы «лёгкого пара».
5. Климатический (отопительный) модуль
535
а)
1
1
2
2
3
4
5
6
б)
Рис. 192. Воздухопродуваемые ка-
менки: а -- комбинация продуваемой ка-
менки с бойлерным парогенератором
(кипятильником), б -- дозированная по-
дача воды и воздуха в каменку с получе-
нием «лёгкого пара». 1 -- корпус камен-
ки, 2 -- ТЭН, 3 -- кипятильник, 4 --
дозатор воды (капельница, ультразву-
ковой распылитель, кипятильник
и т. п.), 5 -- патрубки ввода воздуха, 6 --
отверстия для ввода воздуха. Сплош-
ные стрелки -- потоки воздуха, пунктир-
ные -- потоки пара.

Ничто не обесценивает вашу баню так, как
новая баня соседа.
6. Водообеспечивающий модуль
Встречается мнение, что «настоящие» русские бани и водопровод -- вещи
по сути абсолютно никак не совместимые. Действительно, баня хороша в ав-
тономных условиях в том числе и тем, что вполне успешно обходится руч-
ной доставкой воды, в частности, вёдрами. Тем русская баня и была незаме-
нима в полудиких условиях деревенской России в течение тысячелетий.
Но это вовсе не означает, что транспортировка воды по трубам может как то
унизить банную идею. В свою очередь, и водопроводу абсолютно безразлич-
но, куда он подаёт воду: то ли в баню, то ли в душевую кабину. Иными сло-
вами, водопровод никак нельзя отождествлять с ванной и душем. Бани,
ванны и души - это способы купания. Водопровод - это один из способов
транспортировки воды.
Вода может транспортироваться емкостным (ведрами), водоводным (по
лоткам) и водопроводным (по трубам) способами. Банные водопроводные
системы ничем не отличаются от других водопроводных систем. Напомним,
что в соответствии со СНиП 30 02 97 устройство ввода напорного водопро-
вода в строения на дачных и садовых участках допускается лишь при нали-
чии местной канализации или при подключении к централизованной систе-
ме канализации.
6.1.Водотранспортирующие системы
Когда то человек совсем не умел транспортировать воду кроме как на
своём теле (волосяном покрове). Поэтому в период появления первых при-
митивных бань (как жарко натопленных жилищ) человек мылся (обтирал-
ся) своим потом или намоченными пучками травы, комками мха, вениками,
шкурками. Затем распространился паровой принцип нагрева мытья, когда
испарённая на раскалённых камнях вода осаждалась в виде конденсата (го-
рячей росы) на теле человека, нагревая и увлажняя кожу. Воду на камни от-
жимали из пучков травы или брызгали с веников (пучков ветвей), увлаж-
нённых дождём или в водоёмах. Затем, по аналогии с переносом воды

6. Водообеспечивающий модуль
537
в ладонях и во рту, стали делать всевозможные сосуды (из бересты, древеси-
ны, глины). Потом по аналогии с ручьями и реками стали обустраиваться
водопроводные системы для транспортировки воды в баню, где воду нагре-
вали погружением раскалённых булыжников. Ввиду нехватки воды, особен-
но тёплой, паровые бани повсюду строились около естественных или руко-
творных водоёмов так, чтобы помывшись (растеревшись) и прогревшись
в горячем поту и росе, можно было обмыться (пусть кратковременно -
облиться) в чистой воде (пусть даже холодной). Иными словами, в течение
многих тысячелетий было легче самому добраться до воды, чем принести её
в достаточном количестве в нужное место.
Отметим, что практика беснапорных водоводных систем (технология
«рек и ручьёв») крайне интересная и многогранная область техники по
транспортировке воды с открытой поверхностью. Это наиболее производи-
тельные системы, вовсе не относящиеся к устаревшим методам. Реки, пло-
тины, каналы, ливневые канавы, канализационные водоводы, заливные по-
ля -- это всё примеры водоводных систем, способных по своему управляться
по производительности и направлению потока.
Напоминаем мы эти общеизвестные факты затем, чтобы обратить внима-
ние на то, что создавая представительские и музейно познавательные бани
«под глубокую старину», надо учитывать особенности не только древних
конструкций очагов, но и древних средств для доставки и нагрева воды.
Нельзя, воссоздавая облик дымной сауны, предусматривать наряду с грудой
камней напорный водопровод, а то и современный тёплый душ с гидромас-
сажом, хотя в чисто декоративных целях для экзотики можно, конечно же,
делать всё, что угодно, но только чётко представляя себе границы бутафории
(фальши) и исторической реальности.
Пока древние германские и славянские племена учились делать бревен-
чатые строения и деревянные ёмкости для переноса и хранения воды, в ци-
вилизациях Средиземноморья и Китая уже давно строились каменные зда-
ния, а вода черпалась вёдрами, прикреплёнными к лопастям водяного
колеса на реке, и направлялась потом по водоводам и каналам на орошение
и водоснабжение городов. Во времена расцвета термов в I--III веках н. э. уже
широко использовались напорные водопроводы из керамических, свинцо-
вых и медных (латунных) труб.
На Руси первый водопровод (безнапорный) был построен Иваном Кали-
той в Московском Кремле в 1339 году: под землёй была заложена деревян-
ная труба, в которой как по каналу текла вода из Москва реки до колодца
внутри Кремля. Затем при Иване III при постройке кирпичных стен Крем-
ля были проложены под землёй кирпичные сводчатые галереи (тоннели,
трубопроводы) для подачи воды из родников. Первый настоящий напорный
водопровод был построен лишь в 1634 году царём Михаилом Романовым:

Дачные бани и печи
538
в Англии была закуплена водоподъёмная машина на конной тяге. Лошади
ходили по кругу, приводя в движение колесо, которое двигало бесконечную
(замкнутую) цепь вёдер, черпавших воду, которая затем поступала в бак,
а оттуда по свинцовым трубам направлялась к кремлёвским постройкам.
Подъём воды на Руси назывался взводом, поэтому и башню Кремля, где бы-
ла установлена водоподающая машина, называли Водовзводной. Произво-
дительность машины составляла 50 м3 в сутки. В дальнейшем Пётр I демон-
тировал свинцовые трубы Кремля и перевёз их в город на Неве, что
свидетельствует об уникальности водопровода в те годы. За пределами
Кремля воду для питья брали в колодцах, а на баню и для стирки -- из реки,
где она была много мягче. Ценилась очень дождевая вода с крыш. Бедой
Москвы было то, что вся потребляемая в быту вода возвращалась в виде
сточных вод снова в реку, пруды и озёра, откуда она тотчас же вновь потреб-
лялась, что вызывало постоянные случаи заболевания брюшным тифом
и холерой. Люди побогаче пользовались привозной водой из загорода, по-
ставляемой водовозными телегами с большими деревянными бочками.
Лишь в 1804 году был построен первый водовод длиной 24 км от Мытищ до
Трубной площади, откуда её черпали из ротонды (бассейна) и развозили
бочками по всему городу. Водовод строился более, чем четверть века, и пред-
ставлял собой безнапорный (самотечный) канал в виде ручья в кирпичной
галерее, местами высоко поднятой над землёй в виде римских виадуков
(мостовых сооружений над низинами). Мытищинский водопровод много-
кратно реконструировался с увеличением мощности с 3,3 тыс. м3 в сутки из
28 родниковых колодцев до 15 тыс. м3 в сутки в 1893 году, причём вода уже
добывалась из многокилометровых систем подземной откачки в Мытищах.
На Сухаревской башне со временем был установлен крупный водонакопи-
тельный резервуар, откуда вода поступала к водоразборным фонтанам (бас-
сейнам) на нескольких площадях города, а затем эту воду распространяли по
городу 6 тысяч водовозов и 3 тысячи водоносов. И это было всего сто лет на-
зад. Первая очередь городской канализации была запущена лишь в 1898 го-
ду (М. Эшкинд, БАНБАС, 4, 1999 г.).
В части культуры водопотребления Москва в те годы сильно отставала от
других европейских столиц и даже рядовых городов. Так, в Париже первые
напорные водопроводные сети с подачей воды непосредственно в дома
появились в 1781 году, а к 1881 году к водопроводу был подключён уже каж-
дый второй дом города. Причём первые счётчики расхода воды появились
в 1876 году, а уже в 1880 году установка таких счётчиков в домах стала обя-
зательной. Первые ванны в домах зажиточной буржуазии появились
в 1880 году, причём первые газовые нагреватели воды появились ещё рань-
ше -- в 1851 году. К 1910 году появились газовые колонки прямого нагрева,
обеспечивающие горячей водой весь дом. В 1932 году начинается примене-

6. Водообеспечивающий модуль
539
ние накопительных электронагревателей. И только в 1951 году становится
возможным получать воду желаемой температуры благодаря изобретению
кранов смесителей (В. Алексеев, БАНБАС, 5(11), 2000 г.).
Рис.193. Системы горячего водо-
снабжения: а -- общегородская (район-
ная) централизованная схема, б -- схе-
ма автономного водоснабжения
загородного коттеджа (дачи) с двух-
контурным котлом (на твёрдом топли-
ве, на газе, на электричестве), в -- схема
горячего водоснабжения дома (кварти-
ры) от централизованного водопрово-
да с применением электрических или
газовых проточно накопительных на-
гревателей (бойлеров). 1 -- городской
(районный) тепловой центр (теплоэле-
ктроцентраль, котельная), 2 -- насосная
станция, 3 -- комплекс автоматики уп-
равления и аварийного отключения,
4 -- грязевики, 5 -- регулировочные
и запорные устройства (задвижки, кра-
ны, вентили), 6 -- теплообменник для
нагрева водопроводной воды (тепло-
вой пункт), 7 -- отопительные прибо-
ры -- «батареи» (радиаторы, конвекто-
ры, регистры), 8 --
насос
нагнетательный, 9 -- напорно накопи-
тельная ёмкость (бак, цистерна, реси-
вер), 10 -- циркуляционный насос ГВС
для непрерывного течения горячей во-
ды по контуру (по всем этажам зда-
ния), 11 -- низкие здания, не требующие специальных напорно накопительных ёмко-
стей, 12 -- городской (районной) водонакопительный резервуар (как правило,
высокорасположенный на возвышенности или на водонапорной башне), в который
вода поступает со станции очистки воды, 13 -- водозаборный погружной насос, 14 --
водогрейный котёл двухконтурный, 15 -- накопительный бак с горячей водой, 16 -- бак
расширительный закрытый мембранный (гидроаккумулятор, резервуар автоклав),
17 -- насос самовсасывающий, 18 -- утепление скважины (домик, углубление), 19 -- во-
дозабор с обратным клапаном для самовсасывающего насоса, 20 -- централизованная
подача холодной воды по трубе под давлением, 21 -- проточно накопительный водона-
греватель электрический для верхней подвески (например, на стене), 22 -- то же для
нижней подвески (например, для монтажа под раковиной (мойкой) в кухонной тумбе
(шкафчике), 23 -- проточный водонагреватель, 24 -- душ, 25 -- выпуск холодной воды,
26 -- выпуск горячей воды, 27 -- ниппель для закачки воздуха, 28 -- циркуляционный
насос системы отопления.
а)
123
4
5
5
5
6
7
7
81112
28
13
1427 17
252622
20
21
24
23
18
19
15
16
9
9
9
б)
в)

Дачные бани и печи
540
В Москве чугунные напорные трубопроводы вместо кирпичных галерей
начали строиться в середине XIX века, что позволило уже вводить воду
внутрь некоторых домов. Однако полноценный напорный централизован-
ный водопровод появился только в 1903 годов в связи с пуском знаменитой
Рублёвской водокачки на Москве реке. Там воду отстаивали, фильтровали
и подвали на самую высокую точку города -- на Воробьёвы горы, а оттуда са-
мотёком под напором по трубам в городскую сеть. Рублёвская станция по-
стоянно наращивала свою мощность и работает до сих пор. К 1930 году зара-
ботала Кужуховская станция аэрации, обеспечившая биологическую
очистку централизованных канализационных сточных вод. Всё это заложи-
ло основы современного сантехнического оснащения промышленных пред-
приятий и коммунального хозяйства города, в том числе и банно прачечных
комбинатов. Во второй половине XX века Москва вышла на лидерские по-
зиции в мире по водопроводно канализационному хозяйству, обеспечив по-
дачу более 7 млн. м3 питьевой воды в сутки.
6.2. Водопроводное оборудование
Общегородские (районные) схемы предусматривают предварительную
закачку воды в накопительные резервуары 12, расположенные на возвышен-
ностях или специальных водонапорных башнях (рис.193а). Затем вода само-
тёком по герметичным стальным, чугунным или асбоцементным трубам по-
ступает в низкие строения 11. Однако имеются и высокие (высотные) дома,
на все этажи которых вода поступать не может. В этом случае на чердаках
высотных зданий располагают напорно накопительные ёмкости 9, в кото-
Рис. 194. Водонагреватели электричес-
кие: а -- накопительные (чайники, умываль-
ники дачные), наливаемые в частности
сверху, б -- проточные, начинающие греть
воду до заданной температуры при появле-
нии потока воды (Atmor Израиль, Redring
Англия и др.), в том числе и электродные
для нагрева воды в батареях отопления, в --
проточно накопительные, автоматически
поддерживающие заданную температуру воды. 1 -- ТЭН, 2 -- запорно регулирующая
арматура (кран, вентиль), 3 -- входной патрубок, 4 -- выходной патрубок (штуцер), ко-
торый в проточных нагревателях может быть подсоединён непосредственно к
душевому рассекателю, 5-- электронное устройство, регулирующее мощность нагрева
воды и поддерживающее заданный уровень температуры воды, 6 -- ёмкость для горя-
чей воды, выполненная из листовой стали толщиной 1,5--2 мм, 7 -- внешний кожух
(стальной, пластмассовый), 8 -- утеплитель пенополиуретановый (типа «монтажной
пены»), 9 -- магниевый анод, 10 -- электродный подогреватель воды (требует заземле-
ния корпуса и использования УЗО).
а)
б)
в)
1
1
10
2
22
3
3
4
4
5
6
8
9
7

6. Водообеспечивающий модуль
541
рые закачивается вода насосами 8. Для получения горячей воды, холодную
воду пропускают через теплообменник 6, обогреваемый горячей водой (или
паром) от городской (районной) теплоцентрали 1. Горячая вода в зданиях
постоянно (непрерывно) циркулирует по всему контуру труб горячего водо-
снабжения с помощью циркуляционного насоса 10 так, чтобы горячая вода
тотчас бы поступала потребителю при открытии соответствующего вентиля.
В загородных домах (коттеджах, дачах) обычно пользуются автономны-
ми системами добычи и нагрева воды (рис. 193б). Применяются либо погру-
жные насосы 13 (помещаемые непосредственно в воду), либо всасывающие
насосы 17 (располагающиеся вне воды и поднимающие воду за счёт разря-
жения). Вода накапливается либо в напорных баках 9, либо в гидроаккуму-
ляторах 16. Последние представляют собой стальные сосуды небольшой ём-
кости от 10 до 500 литров, имеющие разделительную резиновую диафрагму
(плоскую, вогнутую или сменную цилиндрическую мембрану), способную
растягиваться, накапливая воду и одновременно сжимая воздух по другую
сторону мембраны и тем самым создавая избыточное давление (напор) вну-
три водопроводной сети. Такие гидроаккумуляторы аналогичны по конст-
рукции расширительным бакам для систем отопления, но имеют вместо тер-
мостойкой резиновой мембраны гигиеническую мембрану из полимера
пищевой квалификации, а поэтому красятся не в красный, а в синий (голу-
бой) или белый цвет. Гидроаккумулятор может работать с насосом только
в комбинации с системой автоматики: при достижении определённого дав-
ления в системе (до 8 атм) насос по команде датчика давления выключается
(но давление в системе сохраняется избыточным за счёт обратного клапана
19). При открытии же любого вентиля, выпускающего из системы воду, дав-
ление в системе снижается, и насос по команде датчика давления вновь
включается. Нагрев воды производится в водяном контуре котла 14 (змее-
вике или рубашке). Система водоснабжения и отопления на рисунке 193б
является автономной (местной), но считается центральной, поскольку об-
служивает из одного центрального пункта все помещения здания.
Электрическая система нагрева воды позволяет создать автономную
квартирную систему горячего водоснабжения (рис. 193в). Для этого исполь-
зуются различного рода водонагреватели (бойлеры).
Водонагреватель в виде непроточной ёмкости (бака, кастрюли), в кото-
рую вмонтирован (или опущен сверху) электронагреватель (ТЭН), называ-
ется накопительным (рис. 194а). Частным случаем накопительного водона-
гревателя является обыкновенный чайник или бак, стоящий на плите
(печной, электрической, газовой).
Водонагреватель, в котором с помощью ТЭНа нагревается непрерывный
поток воды, называется проточным (поз. 23 на рис. 193в и рис. 194б). К про-
точным относятся, в частности, электродные и безэлектродные электричес-

Дачные бани и печи
542
кие котлы водонагреватели для систем водяного отопления (см. раздел 5)
или водные контуры отопительных котлов 14. Двухконтурные котлы 14 яв-
ляются сейчас основным средством горячего водоснабжения (ГВС) коттед-
жей и дач круглогодичного проживания, но только в сочетании с накопи-
тельной ёмкостью для постепенно нагревающейся воды 15 (рис. 193в),
при этом проточный водонагреватель становится по существу нагреватель-
ным элементом для бака с горячей водой 15. Выпускаются и проточные
электронагреватели для душей, автоматически нагревающие подаваемую
холодную воду ровно до той температуры, которая желательна для ком-
фортного душа или задана регулировочным устройством. Поскольку такие
прямоточные душевые электронагреватели имеют большую установочную
мощность (более 3,5 кВт) и зачастую не справляются со строгим поддержа-
нием необходимой температуры воды, покупку их можно рекомендовать
лишь при дополнительном всестороннем обосновании или при крайней не-
обходимости.
Наиболее практичными при наличии холодного напорного водопровода
являются проточно накопительные (комбинированные) электронагревате-
ли (рис. 194в и поз. 21 и 22 на рис. 193в) объёмом от 10 до 200 литров и ра-
бочей температурой до 85°С (более высокие температуры могут вызвать от-
ложения солей жёсткости на ТЭНе и стенках аппарата).
Проточно накопительный электронагреватель включает прочную стальную
ёмкость 6 (рис. 194в), рассчитанную на рабочее давление от 6 до 12 атм, от-
вечающее давлению в городском водопроводе. Самые дешёвые водонагрева-
тели имеют оцинкованную изнутри ёмкость 6 (например, Concepta, Болга-
рия), которая поверх гальванического покрытия может покрываться
в гигиенических целях специальным полимером, например, Vidron (Merloni
TermoSanitary, Италия). Наиболее ходовые в быту водонагреватели имеют
эмалированное покрытие (стеклофарфоровое), не подверженное коррозии
(как и эмалированные чугунные и стальные ванны), но ввиду хрупкости
(малой эластичности) способное растрескиваться под воздействием терми-
ческих напряжений (при быстрых охлаждениях). Поэтому эмалированные
баки, как правило, снабжаются «магниевым анодом» -- стержнем из водоус-
тойчивого магниевого сплава (Ariston, Aquatec, ACV, Wester и др.). Магний
(точно также, как и цинк) более активно отдаёт электроны в воду, чем желе-
зо. Поэтому при нарушении стеклоэмалевого покрытия образуется гальва-
ническая пара железо магний (цинк), в которой магний (цинк) приобретает
положительный заряд (анод), а железо -- отрицательный (катод). Сталь, за-
ряженная отрицательно, не ржавеет, поскольку отталкивает окисляющие от-
рицательные ионы, содержащие хлор и кислород. Этот метод предотвраще-
ния коррозии называется катодной электрохимической антикоррозийной
защитой. При этом, если цинк биологически вреден (в повышенных дозах),

6. Водообеспечивающий модуль
543
то магний скорее полезен в виде солей в питьевой воде. Вместо магниевого
анода иногда используется титановый (практически не расходуемый) анод,
который необходимо подсоединять к положительной клемме специального
источника постоянного напряжения, поэтому такую электрохимическую за-
щиту от коррозии называют активной. Титан является инертным по отноше-
нию к воде элементом (вследствие чего часто используется в качестве элек-
тродов водонагревателей котлов), поэтому в отличие от химически
активного магния (цинка) сам по себе не реагирует с водой и положительно
не заряжается. Титановым анодом обычно снабжаются дорогостоящие водо-
нагреватели большой ёмкости 150--500 литров (De Dietrich, Франция).
Наиболее качественные водонагреватели имеют ёмкость из нержавеющей
стали.
Проточно накопительные водонагреватели удобны в быту тем, что име-
ют низкий уровень установочной мощности 1--2 кВт, долго греют воду, акку-
мулируя тепловую энергию, но и долго сохраняют воду горячей за счёт хо-
рошей теплоизоляции 8. В качестве электронагревателей используются
обычные ТЭНы (с латунной, алюминиевой или стальной нержавеющей
Рис. 195. Водяные насосы: а -- по-
гружной вибрационный, б -- погруж-
ной центробежный, в -- самовса-
сывающий на понтоне, г --
самовсасывающий с гидроаккумуля-
тором (насосная станция), д -- дре-
нажный центробежный, е -- цирку-
ляционный насос (поз. 28 рис.193)
центробежный для систем отопле-
ния, ж -- циркуляционный насос
(поз. 10 рис. 193) с «шаровым двига-
телем», приводимым в движение
магнитным полем, для систем ГВС
(тип BWZ Vortex, Германия). 1 --
скважина (колодец), 2 -- сетчатый
(дырчатый) фильтр, 3 -- обратный
клапан мембранный, 4 -- корпус насоса (сталь, алюминий, латунь), 5 - вибрирующая
мембрана, 6 -- электромагнит, 7 -- вибратор (сердечник стальной, вибрирующий в пе-
ременном магнитном поле и приводящий в возвратно поступательное движение мем-
брану 5, 8 -- кабель электрический силовой, 9 -- трос удерживающий, 10 -- шланг для
отвода воды, 11 -- труба оцинкованная водоотводящая и одновременно удерживаю-
щая насос, 12 -- трос страховочный, 13 -- крыльчатка центробежной камеры, 14 -- элек-
тродвигатель, 15 -- поверхность воды водоёма, 16 -- понтон деревянный, 17 -- электро-
двигатель, 18 -- центробежная камера, 19 -- отвод воды струйный, 20 -- обратный
клапан погружной на конце всасывающего шланга, 21 -- гидроаккумулятор мембран-
ный, 22 -- стена здания, 23 -- труба водоотводящая пластиковая жёсткая (несминаемая
разряжением внутри), 24 -- боковые водозаборные щели (отверстия).
а)
б)
в)
11
1
10 1112
13
14
15
16
17
17
18
18
19
19
20
20
21
22
23
24
2
2
3
4
4
567
88
8
9
г)
д)е)ж)

Дачные бани и печи
544
трубкой). Разработаны также специальные терморезисторы из нихрома, на-
матываемые на сердечник из стеатита (электроизолятора) и вставляемые
в цилиндрические трубки патроны (футляры) в форме углублений в корпу-
се ёмкости. Такие терморезисторы удобны тем, что могут заменяться без
опорожнения водонагревателя (Noirot, Франция и De Dietrich Франция).
Проточно накопительные водонагреватели относятся к сложному сантех-
ническому оборудованию, требующему защиты от избыточного давления
(с помощью предохранительного клапана), от поражения электрическим то-
ком, от перегрева воды, от гальванического разрушения металлических
(медных, латунных) трубопроводов (необходимы диэлектрические соеди-
нительные муфты) и т. п.
Трубопроводные системы требуют применения различного рода насосов
для приведения в движение воды. Прежде всего необходимо отметить водо-
поднимающие (напорные) насосы. Наиболее популярны среди дачников
и садоводов погружные вибрационные насосы типа «Ручеёк», «Малыш»,
«Водолей» производительностью 0,5 м3/час и напором до 20--40 метров во-
дяного столба (до 2--4 атм). Такие насосы подвешиваются на
амортизирующем тросе в скважине диаметром более 100 мм или колодце
(рис. 195а).
В последнее время всё большее распространение получают центробеж-
ные многоступенчатые скважинные (артезианские) насосы, подвешиваемые
на водоотводящей стальной оцинкованной трубе (рис. 195б). Ранее в СССР
такие насосы выпускались лишь с трёхфазными двигателями для скважин
диаметром от 6 дюймов, поэтому применялись на общественных дачных во-
докачках (тип ЭЦВ с более, чем с 60 ю моделями, мощностью 2,8--90 кВт, на-
пором 50--270 м. вод. ст., производительностью 6,3--160 м3/час). Сейчас име-
ются многочисленные бытовые однофазные центробежные погружные
насосы с условным проходом менее 100 мм (отечественные БЦПЭ мощнос-
тью порядка 1 кВт, напором 40--60 м. вод. ст., производительностью
1,2--1,8 м3/час), в том числе и из нержавеющей стали (импортные MXS, SD,
SQ, TWV с напором до 120 м.вод.ст.).
Погружные насосы не позволяют качать воду из неглубоких источников
(котлованов, прудов, рек и т. п.). Поэтому для этих целей используются са-
мовсасывающие насосы, располагаемые над водой, например, на понтоне,
на берегу или на уровне земли рядом с колодцем. Самовсасывание происхо-
дит за счёт разряжения, создаваемого насосом на своём входном патрубке,
которое достигает своих максимальных значений при заполнении всей вход-
ной трубы водой (глубина самовсасывания на воде 5--8 м. вод. ст., а на воз-
духе всего лишь 0,1--0,5 м. вод. ст. из за неспособности рабочего колеса насо-
са всасывать воздух). Поэтому все самовсасывающие насосы имеют
обратный клапан на конце шланга (трубы), опущенном в воду, а также зали-

6. Водообеспечивающий модуль
545
вочное отверстие в корпусе насоса и повышенную герметичность входных
труб. Следует подчеркнуть, что максимальная теоретически возможная глу-
бина самовсасывания составляет 9,8 м. вод. ст., что соответствует нормаль-
ному атмосферному давлению воздуха 1 атм =1 бар = 0,1 Мпа=100 КПа.
При большой глубине колодца водяной столб в трубе (открытой снизу) про-
сто напросто разрывается. Так, если трубу длиной, например, 20 метров, на-
глухо заваренную с одного из концов, заполнить водой и вертикально под-
нимать из воды водоёма закрытым концом вверх, то уровень воды
поднимается над уровнем воды в водоёме на 9,8 метра, после чего подни-
маться перестанет, а верхняя часть трубы окажется свободной от воды и бу-
дет заполнена воздухом (давлением ноль атмосфер или минус одна атмо-
сфера избыточная), а точнее парами воды под равновесным давлением.
Такая картина образуется также и при кавитации -- разрыве сплошности во-
ды за быстро движущимся телом (например, пули в воде или за концом ло-
пасти гребного винта или центробежного насоса).
К самовсасывающим (поверхностным) насосам относятся широко изве-
стные отечественные бытовые насосы моделей «Кама» и «Агидель» (мощ-
ность 0,4--0,5 кВт, напор 20 м. вод. ст., производительность 1,4--1,8 м3/час),
а также БЦС 0,63 25 («Алтай М»), БЦ 0,5 20 и более мощные БН 2 40,
НДНМЭ 4, ПС 08. В последние годы в продаже появились импортные са-
мовсасывающие насосы в очень широком ассортименте, зачастую комплек-
туемые мембранными гидроаккумуляторами и называемые «насосными
станциями» (рис. 195г).
К самовсасывающим насосам можно отнести и так называемые дренаж-
ные центробежные электронасосы (рис. 195д). Они предназначены для от-
качки вод, в том числе и загрязнённых, содержащих механические примеси
размером до 5 мм (Гном) и даже до 45 мм (GM Calpeda Италия), из котлова-
нов и даже из луж (разливов). Известная отечественная серия насосов
«Гном» использовала трёхфазный двигатель и поэтому была малодоступна
дачникам. Сейчас в продаже имеются многочисленные импортные однофаз-
ные дренажные насосы, в том числе из нержавеющей стали, например, моде-
ли GM фирмы Calpeda (мощность 0,3--1,5 кВт, напор 1--14 м. вод. ст., произ-
водительность 2--48 м3/час). Разновидностью дренажных насосов являются
фекальные насосы, которые оснащены специальной измельчающей систе-
мой и могут перекачивать жидкости с волокнистыми включениями (напри-
мер, Zenit Италия). Для дач могут оказаться очень удобными электрические
дренажно фекальные системы удаления загрязнённых вод из специальных
внутридомовых накопительных ёмкостей, например, когда воды не удаётся
отвести в канализацию самотёком или когда по гидрологическим условиям
невозможно установить накопительные ёмкости вне дома. Такие дренаж-
но фекальные системы обычно называются «канализационными насосны-

Дачные бани и печи
546
ми установками» (Grundfos Дания). Они предназначены для откачивания
сточных вод из туалетов, раковин, душевых, ванн, бань, кухонных моек, при-
чём накопительные ёмкости (пластиковые, фарфоровые) могут быть очень
маленькими (10--50 литров) за счёт немедленного включения насоса при по-
явлении в ёмкости воды. Например, модель «Sololift+WC 3» содержит
пластмассовый резервуар ёмкостью 20 литров, встроенный погружной насос
с режущим механизмом, защиту от перегрева, реле для контроля уровня во-
ды, обратный канал, естественную вентиляцию через фильтр с активирован-
ным углем. Центробежный насос с электропитанием 220 в обеспечивает на-
пор 6,5 м. вод. ст. при производительности 4 м3/час. Аналогичные установки
освоены и другими фирмами, например, WILO Германия выпускает под на-
званием «откачивающей установки» модель КН32 04 с напором 5,7 м. вод.
ст. и производительностью 4 м3/час и модель ТМР32 05ЕМ с напором 7,5 м.
вод. ст. и производительностью 4 м3/час при диаметре напорного (выходно-
го) патрубка 32 мм и мощности электродвигателя 450 Вт (230 в, 50 гц).
Кроме перекачивающих насосов в трубопроводных системах с горячей
водой очень важны циркуляционные насосы, поддерживающие воду в по-
стоянном движении. Такие насосы имеют низкие напорные характеристики,
поскольку в замкнутых водяных контурах не требуется подъём воды на вы-
соту, и потери напора связаны только с гидравлическими потерями давле-
ния. Если в водяном контуре имеется разрыв струи (например, вода вытека-
ет из трубы в раковину, а затем из раковины вновь попадает в трубу
контура), то такие насосы использовать нельзя (из за малости напора). Цир-
куляционные насосы для систем отопления используются при нехватке гра-
витационного перепада давлений для перемещения горячей воды от котла
к приборам («батареям») отопления или при высокой сложности и большой
протяжённости трубных систем. На дачах в системах отопления в основном
используются насосы мощностью (80--250) Вт с напором (0,5--5) м. вод. ст.
и производительностью (0,5--10) м3/час (Vortex Германия, Grundfos Герма-
ния, Wester Англия и др.). Эти насосы категорически запрещено (по гигие-
ническим соображениям) использовать для перекачки горячей воды для
ванн и умывальников, хотя они и рассчитаны для эксплуатации в воде с тем-
пературой до плюс (90--110)°С и давлениями до 10 атм. Для горячего водо-
снабжения необходимо применять специальные циркуляционные насосы
гигиенической квалификации для ГВС, имеющие очень низкие мощности
(25--100)Вт при напоре (0,25--1,4) м. вод. ст. и производительности
(0,5--3) м3/час (Wilo Германия, Vortex Германия, Wester Англия и др.).
Для бесперебойной работы электрических насосов, водонагревателей, за-
порно регулировочной арматуры (вентилей, кранов, задвижек) воду жела-
тельно иметь чистой (см. раздел 6.4). Поэтому водоочистка нужна не только
для питьевой (пищевой) воды и хозяйственно бытовой (для мытья, стирки,

6. Водообеспечивающий модуль
547
умывания и т. п.), но и для любой иной воды (например, для полива), кото-
рая подаётся по трубам с применением городской запорной арматуры. Так,
Рис. 196. Виды трубопроводов: а --
стальной (оцинкованный) на резьбовых
соединениях, б -- медный на паяных соеди-
нениях, в -- полипропиленовый на свар-
ных или на разборных резьбовых со-
единениях, г - металлопластиковые (поли
этилен алюминий) на резьбовых обжим-
ных фитингах, д - полиэтиленовые на
прессующих фитингах, е -- кран, ж -- за-
движка, з -- вентиль. 1 -- штуцер аппарата,
2 -- гайка уплотнительная, 3 -- сгон (удли-
нённая резьба на трубе), 4 -- труба сталь-
ная сварная или бесшовная (в том числе
оцинкованная), 5 -- муфта разъемного со-
единения, 6 -- резьбовое соединение на
пакле, 7 -- муфта неразъёмного соедине-
ния, 8 -- герметизация намоткой пакли, 9 --
медная труба, 10 -- тройник (или иной
подсоединяемый элемент, например, муф-
та), 11 -- пайка, 12 -- припаянный штуцер
(медный) с резьбой, 13 -- ввинчивающий-
ся элемент (например, кран), 14 -- метал-
лический элемент присоединяемый, 15 --
гайка прижимная уплотняющая, 16 -- тру-
ба полипропиленовая с отбортовкой (раз-
вальцовкой, утолщением на торце), 17 --
муфта пропиленовая, 18 -- труба пропиле-
новая погонажная, 19 -- муфтаспереходом
на металл (приварной полипропиленовый
наконечник с вплавленным металличе-
ским крепежом (резьбовым, фланцевым,
с внешней или внутренней резьбой и т. п.),
20 -- вплавленный (впрессованный) резь-
бовой штуцер, 21 -- сварное соединение,
22 -- муфта (фитинг) из штампованной ла-
туни для перехода от пластика на металл, 23 -- резиновое кольцо, 24 -- затяжная гайка,
25 -- изолирующая прокладка, 26 -- обжимающее кольцо разрезное, 27 -- резиновые
кольца, 28 -- металлопластиковая труба, 29 -- наконечник (штуцер) из латуни с двумя
резиновыми уплотнительными кольцами, 30 -- муфта (фитинг), 31 -- уплотняющая
гильза, напрессованная на пластиковую трубу движением влево до упора к муфте,
32 -- пластиковая или металлопластиковая труба, 33 -- шар (или конус) со сквозным
проходным отверстием (вид сверху со стороны ручки вращения), 34 -- клиновая за-
движка, перемещающаяся вверх вниз за счёт вращения ручки, 35 -- шток с резьбовым
подпятником, перекрывающим седло проходного отверстия.
а)2345267
11
14151721 19 20
222324
28
30
31 32
34
35
33
252627 29
8
9
9
10
12
13
16
18
б)
в)
г)
д)
е)
ж)
з)
27
1

Дачные бани и печи
548
современные наполнительные устройства бачков унитазов вообще нерабо-
тоспособны на грязной воде.
В последние десятилетия заметен существенный прогресс в трубопро-
водной технике. Ещё лет пятьдесят тому назад единственной возможностью
были стальные водопроводные (шовные сварные или бесшовные, в том чис-
ле оцинкованные) трубы с резьбовыми соединениями (рис. 196а). Такие тру-
бы распространены в наибольшей степени и сейчас в городском хозяйстве и
в дачном быту. Уплотняют резьбовые соединения сантехническим льном
в пряди или в быту паклей, наматываемой либо на вывинчивающуюся резь-
бу 6 или между гайками 8. Пакля представляет собой отходы при переработ-
ке (чесании) конопли на пеньку. Последняя представляет собой лубяное во-
локно, извлекаемое из стеблей конопли и применяемое для изготовления
канатов, верёвок, шпагата. Поэтому вместо пакли лучше использовать пря-
ди пеньки. В водной среде пенька разбухает, плотно герметизируя резьбовое
соединение. Часто пеньку при намотке на резьбу смачивают олифой, масля-
ной краской, латексом. Некоторые специалисты предпочитают намотку из
специальных ниток для герметизации резьбы (например, типа Tangit
UNI LOCK), в том числе синтетических, а также ленточки из тонкой плён-
ки фторопласта (ФУМ -- фторопластовый уплотнительный материал).
В холодильной технике, в автомобильной промышленности, кондицио-
нерах, в горячем водопроводе и системах водоподогреваемых тёплых полов
используются медные трубы (рис. 196б). Если в тормозных системах авто-
мобилей используются резьбовые уплотнители развальцованных медных
трубок малого диаметра 3--5 мм, то в водопроводах используются паяные со-
единения или обжимные с фитингом (включающем гайку обжимную, су-
харь, вставку латунную). Пайку ведут газовыми горелками мягкими (97%
Sn+3% Cu; 97% Sn+3% Ag) или твёрдыми (91% Cu+2,6% Ag+6,4% Pb; 94%
Cu+6% Pb) припоями с соответствующими флюсами (например, типа
SANHA). Современные медные трубы (например, типа Silmet) содержат на
внутренней поверхности особый оксидный слой, защищающий трубу от
коррозии, а при необходимости и внешнее покрытие из полихлорвинильно-
го пластика. Диаметр труб от 6 до 22 мм (отожжённые мягкие) и до 54 мм не-
отожжённые. Имеются в продаже многочисленные комплектующие для
монтажа медных трубопроводов (паяные переходы на резьбу, отводы, уголь-
ники, обводы, тройники, муфты), в том числе арматура (краны шаровые под
пайку, задвижки под пайку и т. п.).
Жёсткие полипропиленовые напорные трубы (например, фирмы
Ekoplastik Чехия) выпускаются диаметром от 20 до 110 мм под давление от
10 атм (PN10) до 25 атм (PN25) при 20°С при толщине стенок труб
(2,3--10,0) мм для PN10 и (3,4--15,2) мм для PN25. Рабочие температуры до
95°С, кратковременно до 110°С. Отрезки труб соединяются с помощью по-

6. Водообеспечивающий модуль
549
липропиленовых муфт, угольников (поворотов), переходов, тройников
сваркой, заключающейся в нагреве соединяемой внутренней поверхности
элемента и одновременном нагреве внешней поверхности торца трубы (спе-
циальной насадкой электрического сварочного аппарата электронагревате-
ля), после чего горячий конец трубы впрессовывается в соединяющий эле-
мент. Выпускаются также специальные переходники 19 от пластмассовой
трубы к металлической, представляющие собой полуфабрикат из пропиле-
новой части, в которой впрессована (вплавлена) металлическая часть 20.
Соединения труб могут проводиться и традиционно с резьбовым уплотне-
нием торцевого утолщения (бортика) трубы 16.
Широкое распространение в коттеджах и на дачах получили очень удоб-
ные в монтаже водопроводных и отопительных сетей мягкие металлополи-
мерные трубы 28. Они легко гнутся, не требуют точной подгонки линейных
размеров и без дополнительных приспособлений сохраняют ту форму, кото-
рую им придал монтажник. К недостаткам относятся непривлекательность
внешнего вида обычно искривлённых трубопроводов, что требует скрытой
прокладки сетей, затрудняющей техобслуживание. Металлополимерные
трубы являются многослойными (композитными): между внутренним и на-
ружным слоями поперечно сшитого полиэтилена РЕХ заложена прослойка
из алюминиевой фольги. Обычный полиэтилен РЕ (и высокого и низкого
давлений) имеет линейный характер полимерных молекул, что обуславли-
вает низкую механическую и термическую прочность пластмассы. Сшитый
полиэтилен РЕХ за счёт поперечных связей формируется в виде более жёст-
кой пространственной структуры с термостойкостью до 100°С. Алюминие-
вая фольга не пропускает внутрь трубы атмосферный кислород, что предот-
вращает биоразрушения и коррозию (KitecBV Англия, Unicor, Wavin,
Purmo Германия, Henco Бельгия, Oventrop Австрия, Metzerplast Израиль,
ГентаКаучукПласт Россия и др.). Соединяются эти трубы с помощью резь-
бовых латунных фитингов 22 (например, фирмы Рехаl): труба одевается на
штуцер 29 с двумя уплотнителями резиновыми кольцами 27, затем надвига-
ется разрезное латунное обжимное кольцо 26, стягивающееся за счёт кони-
ческой гайки 24. Для предотвращения электрохимической коррозии латун-
ный штуцер отделён от алюминиевой фольги изолирующей шайбой 25.
Более надёжное соединение металлопластиковых труб, не требующее пе-
риодической подтяжки и рекомендуемое даже для укладки в бетонную мас-
су, обеспечивают пресс фитинги 30, например, фирмы Rehau Германия,
Henco Бельгия. Труба 32 расширяется с торца (с усилием специального ин-
струмента типа круглогубцев), надевается на штуцер (имеющий канавки,
насечки, иногда резиновые кольца 27), после чего на штуцер с усилием на-
двигается (напрессовывается специальным ручным пресс инструментом)
сжимающее кольцо 31. Вместо металлопластиковой трубы можно использо-

Дачные бани и печи
550
вать более дешёвую, простую и надёжную полиэтиленовую РЕХ трубу 32,
в которой функцию диффузного барьера выполняет не алюминиевая фоль-
га, а слой этиленвинилового (EVON) или поливинилового (PVON) спирта
(Raupink Германия).Напомним, что в трубопроводных системах использу-
ются шаровые (или конусные) краны 33, задвижки в виде поднимающегося
клина 34 или вентили, перекрывающие проходное отверстие либо резино-
выми шайбами 35, либо конусными пришлифованными иглами (регулиру-
емые «натекатели»).
6.3. Источники водоснабжения
Дачники потребляют воду либо из колодцев (родников, скважин), либо
из рек (озёр, прудов, водохранилищ). Вода из колодцев, как правило, содер-
жит мало взвешенных частиц (мути, грязи), но часто сильно
минерализована, то есть содержит много солей, в том числе солей жёсткос-
ти (гидрокарбонатов щелочноземельных металлов). Поэтому колодезная
вода часто бывает вкусной и предпочтительна для приготовления пищи.
Иногда колодезная вода (и особенно из глубоких скважин) бывает чересчур
минерализована (содержит солей более 0,5 г/литр). Глубинные воды часто
содержат соединения двухвалентного железа (обычно бесцветные и хорошо
растворимые типа Fe(OH)2), быстро окисляющиеся в ведре (открытом ба-
ке) до труднорастворимых соединений типа Fe(OH)3, выпадающих в бурый
осадок (ржавчину). Поэтому глубинную воду обычно очищают от солей (де-
минерализуют).
Речная проточная вода является по существу дождевой (дисти-
ллированной), в которой соли из почвы и грунта ещё не успели растворить-
ся. Чем дольше вода течёт в реке (или стоит в озере), тем больше в ней солей.
Бывает и так, что реки текут в замкнутое озеро (море), откуда вода уходит не
через реки, грунт или протоки (родники), а только за счёт испарения. В этом
Рис. 197. Источники подземных
вод: 1 -- материковый грунт, 2 -- пес-
чаный слой, частично или полностью
заполненный водой, 3 -- поверхност-
ный слой грунта и почвы, 4 -- осадки,
5 -- ручьи, мелкие водоёмы, 6 -- реки,
7 -- поверхностный сток воды, 8 --
просачивающаяся вода, 9 -- колодец,
углублённый в водоносный песча-
ный слой, 10 -- пустой колодец, 11 -- родник, 12 -- колодец, выкопанный в месте под-
земного потока «ручья» (родника), 13 -- глубокая скважина, пронизывающая слой ма-
терикового глинистого грунта, 14 -- водоносные карстовые слои.
3598
1
4
712
11
6
10 13
3
2
14
2

6. Водообеспечивающий модуль
551
случае непроточные озёра становятся сильно минерализованными, солёны-
ми (озёра Эльтон, Баскунчак, моря Мёртвое, Аральское, Каспийское и т. п.,
в том числе Мировой Океан). А вот озеро Байкал является проточным, и по-
тому слабоминерализованным.
Поясним качественный состав водоисточников, доступных дачникам
и садоводам, на примере Центрально Европейского региона России (верхо-
вья Волги, Оки, Москвы реки, Клязьмы). Когда то эти места были берегами
и дном древнего моря юрско мелового периода, которое оставило на своём
глинисто каменистом дне 1 обширные слои песка 2 толщиной ориентиро-
вочно (3--20) метров (рис. 197). Этот песок содержит множество остатков
древних ракушек, состоящих в основном из соединений кальция. Дно древ-
него моря имело и впадины, и возвышенности, и даже глинисто каменистые
острова. Когда древнее море ушло (миллионы лет назад до появления чело-
века), глинистые острова под действием дождей, размываясь, местами при-
крыли глиной и суглинком (грунтом) слои песка. В результате на большей
части региона на слое песка 2 возник слой коричневого каменисто глинис-
того грунта 3 ориентировочно толщиной (1--30) метров, а в низинах ещё тол-
ще. Основываясь на этой крайне упрощённой геологической модели, не-
трудно предугадать основные характерные последствия. Поступающая на
поверхность земли вода от дождей 4 частично стекает по поверхности 7 в ни-
зины (в реки, озёра), а частично проникает вглубь 8 через слой почвы и грун-
та 3 в песчаный слой 2, заполняя его либо полностью, либо частично. По-
верхностная вода (верховодка) может образовывать мелкие болота и речки
5, дно которых не достигает песчаного слоя. Вода из этих речек (ручьёв)
и болот в конечном счёте стекает в более крупные реки 6, в том числе и че-
рез всё разрастающиеся овраги. Вода в крупных реках 6, особенно во время
весенних половодий, уже способна интенсивно размывать глинистое дно,
достигая в конечном счёте песчаных слоёв 2 и даже слоя материковой глины
1. Поэтому, чем шире река, тем больше в ней песка (маленькие речки либо
глинистые, либо каменистые) При этом за счёт поверхностных потоков во-
ды 7 глиняный слой 3 сползает к реке в виде оползней и размывается, пере-
крывая выход воды из песчаных слоёв в реки. Поэтому песчаные слои сохра-
няют свою функцию в форме гигантских аккумуляторов воды. Местами
вода из песчаных слоёв всё же находит (вымывает) каналы в глинистых
грунтах и образует местные локальные протоки 11, называемые родниками.
Родники бывают самыми разными: могут вытекать из песка или болот (но
только более высоколежащих), могут вытекать еле еле или мощной струёй
под напором (артезианские источники), могут даже нагреваться в глубинах
земли и выходить тёплыми и даже горячими (в форме холодных или горя-
чих ключей). Родники являются основным способом вывода воды из песча-
ных слоёв (и каверн в горных породах) в реки. Так, весной во время таяния

Дачные бани и печи
552
снегов на громадных территориях полей и лесов вода в основном просачива-
ется вниз 8, заполняя песчаные слои, которые выполняют фактически роль
подземных рек, запруженных глиняными барьерами. Ввиду ограниченной
скорости «течения подземной реки» и из за «включения в работу» подавля-
ющего числа родников только при высоком уровне стояния вод в песках, по-
ловодье рек начинается лишь через одну две недели после исчезновения на-
земных снегов.
Таким образом, дачник располагает следующими водоисточниками.
Во первых, это дождевая вода с крыш, собираемая в бочки. Такая вода очень
хороша для бань, в которых пользуются мылом (мыльная вода). Во вторых,
это верховая вода 5 в виде мелких колодцев в глинистом грунте, канав, ручь-
ёв, маленьких водоёмов. Такая вода является по существу той же дождевой
и слабоминерализованной. Если такую воду дачник принесёт на простей-
ший анализ в санитарно эпидемиологическую станцию, то скорее всего по-
лучит положительное заключение, поскольку основным доводом при анали-
зе будет степень минерализации воды (норма -- содержание солей менее 0,5 г
на литр). Дорогостоящие импортные тест индикаторы также укажут, что эта
верховая вода «очень чистая». Такой результат будет обусловлен тем, что
тест индикаторы предназначены для контроля работы осмотических водя-
ных фильтров и измеряют электросопротивление воды: чем больше электро-
сопротивление, тем меньше солей в воде, тем «лучше» вода. Отметим, что
любой дачник вместо дорогостоящего тест индикатора стоимостью 100 у. е.
может купить простейший бытовой электронный «тестер» (цифровой муль-
тиметр), стоимостью 3 у. е., который будет прекрасно «мерить качество» во-
ды по её электросопротивлению (на шкале 1--10 Мгом). Тем не менее, дач-
ник сознаёт, что эта «очень чистая» вода является всё же скорее «лужей»,
пригодной разве что для полива или водопоя животных, тем более, что такая
вода действительно может локально загрязняться бытовыми отходами
и сельхозудобрениями.
В третьих, это вода из рек 6, биологические загрязнения в которых «раз-
мазаны» по громадной величине объёмов стока. Вода из рек испокон веков
пользовалась для бань, которые как раз и обустраивались у рек. В русских
городах в общественных банях до XX века использовалась исключительно
речная вода, добывать которую из рек удобней всего было с помощью «жу-
равлей». Поэтому городскую баню у речки можно было сразу угадать имен-
но по этому «журавлю». Зимой вода черпалась из проруби и вручную или на
тележках доставлялась по крытым сверху и с боков дощатым коридорам
(проходам, водным сеням) непосредственно на двор бани (где стоял на кост-
ре чан с горячей водой) или непосредственно в баню. В XX веке речная вода
стала основой городского напорного водопровода. Поскольку речная вода
берётся преимущественно с верховьев рек, имеющих глинистые берега,

6. Водообеспечивающий модуль
553
то вода имеет высокую мутность, что требует механической очистки воды
(см. ниже). Что касается дачников, то речная вода им, как правило, малодо-
ступна.
В четвёртых, это родниковая (ключевая) вода 11, чаще всего забираемая
с помощью неглубоких колодцев 12, выкапываемых на пути подземной трас-
сы родника. Родниковая вода очень ценится для пищевых и хозяйственных
назначений. Вода очень чистая, но сильно минерализована (вкусна), по-
скольку истекает в постоянно действующих родниках именно из нижних
придонных зон песчаного слоя 2, где движется (фильтруется) очень медлен-
но и долго растворяет из песка минеральные вещества. Многие ценители
мытейных русских бань не очень уважают родниковую воду (ввиду её низ-
кой мыльности), но в то же время некоторые современные физиотерапевты
рекомендуют родниковые (особенно глубинные, так называемые «ювениль-
ные») минеральные воды для лечебных целей, в том числе и в банях.
В пятых, это колодезная вода 9 из глубинных водоносных песчаных сло-
ёв (плывунов). Эта вода более мягкая, чем родниковая, поскольку берётся из
верхних слоёв плывуна, хотя иногда удаётся проходить колодцем
(10--15) метров плывуна до материкового глиняного слоя 1. Вместо колод-
цев очень часто делают скважины диаметром 100 мм (стальная или пласти-
ковая труба) с электронасосом. Поскольку обычная глубина скважин при-
мерно та же, что и у колодцев (5--20) метров, то состав воды практически тот
же, что и в колодцах. Колодцы значительно более долговечны, чем скважи-
ны, поскольку последние со временем «заливаются», особенно при
нерегулярном использовании. При небольших глубинах порядка (3--7) мет-
ров колодцы дешевле скважин, а при значительных глубинах (7--15) метров
скважины дешевле колодцев (даже изготовляемых своими руками), а при
глубинах до воды более 15 метров колодцы сейчас практически не делают
вообще.
Колодцы и скважины глубиной до 30 метров являются основными инди-
видуальными источниками водоснабжения на садовых и дачных участках,
в том числе для бань. Когда то (лет пятьдесят сто тому назад) вода из подоб-
ных водоносных слоёв считалась питьевой. Сейчас же во многих регионах
страны (в том числе и в Подмосковье) такая вода является «условно пригод-
ной» из за резкого ухудшения экологической обстановки. Сейчас, даже по-
лучив положительное заключение санитарных служб (в основном по соле-
вому содержанию), к такой воде относятся крайне настороженно.
Основной проблемой при изготовлении колодцев и скважин является
выбор их месторасположения. Поскольку неровности дна песчаного слоя
могут быть очень значительными, то сдвиг месторасположения колодца на
3--5 метров может привести к существенному уменьшению толщины водо-
носного слоя и даже к полному его исчезновению. В случае родниковых ко-

Дачные бани и печи
554
лодцев ситуация ещё более критична. Поэтому могут быть парадоксальные,
казалось бы, случаи, когда вода в колодце на высоком берегу есть, а в колод-
це 10 в низине у реки (где вода должна была бы быть точно) воды нет, сколь-
ко ни копай, даже ниже уровня воды в реке 6. Отметим, что распространён-
ные в быту у мастеров методы «поиска воды» с помощью рамки или
прутиков (ивовых или металлических) не имеют физического обоснования.
В шестых, это вода из очень глубоких скважин 13. На глубинах
(50--250) метров могут встретиться водные полости в материковых глинис-
тых грунтах, вода в которых может иметь затхлый (в том числе сероводород-
ный) запах. Но можно попасть скважиной в каменные водопроницаемые по-
ристые образования, в частности, в карстовые вымываемые пустоты
и трещины известняков, гипсов и доломитов. Вода в таких глубинных пус-
тотах бывает чиста (но бывает и ожелезненной), не имеет запаха, биологи-
чески не загрязнена, тем и ценна.
Такие скважины имеют промышленное значение, в том числе и для фаб-
ричного производства питьевой воды и различного рода напитков. Исполь-
зуются они и в дачных и садовых массивах для местных централизованных
водокачек (насосных станций с водонапорными башнями), питающих кол-
лективный водопровод. В последнее время они появились и в наиболее бла-
гоустроенных коттеджах. Ведомственные правила и федеральный закон
предусматривает жёсткую защиту подобных глубинных вод от загрязнений
(Санитарные правила СП 2.1.5.1059 01 «Гигиенические требования к охра-
не подземных вод от загрязнения»). Разработка этих водных запасов тре-
бует государственной лицензии (разрешения на бурение и на добычу воды).
Сложности эксплуатации глубоких скважин двояки. Во первых, воз-
можны трудности при ремонте, поскольку высоконапорный насос подвеши-
вается на длинной «гирлянде» взаимно накручиваемых водопроводных
труб и поднимать их приходится с помощью специального подъёмного обо-
рудования (автовышки). Поэтому необходимо выбирать наиболее квалифи-
цированного и добросовестного строителя подрядчика, а оборудование (на-
сосы, трубы, фильтры) лучше закупать высокого качества с запасом по
мощности. Во вторых, скважинные воды могут быть сильно минерализо-
ванными и даже сильно железистыми (буреющими на воздухе), требующи-
ми очистки на специальных фильтрах.
Ввиду высокой стоимости глубоких скважин целесообразно пользовать-
ся услугами специализированных геологических служб, ведущих (или име-
ющих доступ к водному кадастру) георазведку (в том числе и подземных
вод) и обобщение данных регистрируемых бурений. Известны многочис-
ленные случаи, когда случайные подрядчики ведут бурение на воду без ка-
ких либо гарантий в любом указанном им месте. При этом, благополучно
пройдя первый водоносный слой (может быть, очень неглубокий) и продол-

6. Водообеспечивающий модуль
555
жая бурение «до победного конца» в поисках глубинных вод, заказчик, ис-
тратив весь лимит денежных средств на никому не нужную «георазведку»,
так и остаётся без воды (и без денег).
Любые источники питьевой и хозяйственно-бытовой воды должны
защищаться от биозагрязнений, периодически дезинфицироваться
химическими средствами. Колодцы и скважины должны располагаться не
ближе 8 метров от уборной и компостных ям и не ближе 12 метров от душа,
бани, сауны и построек для содержания птицы и скота (СНиП 30-02-97).
Стенки колодцев и скважин со временем покрываются бурыми,
коричневыми или черными налетами. Как правило, это безвредные
продукты жизнедеятельности непатологических грибков и бактерий, в
частности, железоокисных, выделяющих наросты, в том числе, и на
фильтрующих сетках скважин. Зарастание сетки такой «ржавчиной» часто
воспринимается как «заиливание» скважины. Для предотвращения такого
Рис. 198. Элементы водоподготовки (без мас-
штаба): 1 -- системы водопоставки (насосы, пере-
ливы и т. п.), 2 -- отстойник, 3 -- осадок, 4 -- хлора-
тор, 5 -- латунный корпус фильтра механической
очистки (самоочищающийся), 6 -- сетчатый
фильтр из нержавеющей стали, 7 -- манометр, 8 --
штуцер для слива осадка, 9 -- кран слива осадка,
10 -- фильтр пластиковый, 11 -- свинчивающийся
пластиковый корпус крышка (в том числе и про-
зрачный), 12 -- сменный трубчатый фильтрую-
щий элемент (картридж), 13 -- фильтр косой ла-
тунный со съёмной цилиндрической сеткой, 14 --
фильтрующий слой песка, 15 -- фильтрующая сет-
ка (металлическая, тканая, полимерная, нату-
ральная и т. п.), удерживающая слой песка, 16 --
перфорированная металлическая плита, предот-
вращающая разрыв фильтрующей сетки, 17 --
краны запорные для обеспечения промывки
песчаного фильтра обратным током воды (из во-
допровода в канализацию), 18 -- корпус (метал-
лический эмалированный, пластиковый, стек-
лопластиковый) современного фильтра для
бассейнов, 19 -- водоотвод, система цилиндриче-
ских фильтров («звёздочка» из трёх восьми ради-
альных горизонтальных ответвлений от верти-
кальной опускной трубы), 20 -- подвод воды, 21 --
штуцера (фланцы) водоотвода и водопровода.
Al2(SO4)3
Ca(OH)2 NaOCl
1
1
1
2
3
4
5
6
7
10
11
12
13
14
14
151617
18
19
из бассейна
в канализацию
из водопровода
в бассейн
20
21
8
9

Дачные бани и печи
556
«заиливания» и реанимации неглубоких скважин можно периодически
промывать скважину химическими соединениями, растворяющими окиси
железа, например, минеральными (соляной, серной, ортофосфорной) или
органическими кислотами. Чаще всего на дачах в скважину засыпают 1кг
пищевой лимонной кислоты (при необходимости многократно),
растворяющей заодно и известковые отложения. После недельной
выдержки скважину очищают откачкой (не менее 10 кубометров воды)
обычным вибронасосом (лимонная кислота ни сталь, ни алюминий, ни
резину не разрушает). При восстановлении дебита скважины, пробу воды
передают на анализ в санэпидемлабораторию.
6.4. Очистка воды
Напомним основные способы очистки добываемой воды (рис. 198).
Во первых, это возможные отстойники, где твёрдые частицы оседают на дно
под действием силы тяжести. На очистных станциях применяют коагуляци-
онные методы, основанные на эффектах объединения (слипания) частиц
в крупные агрегаты, которые оседают значительно быстрее. В большинстве
случаев в мутную воду добавляют сернокислый алюминий и небольшое ко-
личество гашёной извести. В результате реакции Al2(SO4)3+3Ca(OH)2 →
2Al(OH)3+3CaSO4 в отстойнике 2 образуется коллоидный раствор
Al(OH)3, который коагулирует (укрупняется) с образованием геля (студня),
захватывающего взвешенные в воде частицы (и даже бактерии) и увлекаю-
щего их затем на дно отстойника 3. Для лучшего отделения осадка можно ис-
пользовать песчаный фильтр. Кстати такие песчаные фильтры малого разме-
ра (10--100 литров) сейчас широко используются в плавательных и бытовых
бассейнах (в том числе банных) для очистки циркулирующей воды.
После отстаивания и фильтрации вода поступает в хлоратор, куда добав-
ляют обычно гипохлорит натрия NaOCl, хлорирующий органические при-
меси, в том числе и живые микроорганизмы NaOCl+RH→NaOH+RCl. Ги-
похлорит натрия как товарный продукт по ГОСТ 11086 76 представляет
собой жидкость зеленовато жёлтого цвета с характерным запахом свежести,
являющуюся водным раствором гипохлорита натрия до 450 г/л (не менее
170--190 г/л активного хлора) и щёлочи NaOH до 60 г/л. Отметим, что ещё
более разбавленный гипохлорит натрия реализуется населению под назва-
нием «Белизны» или «Радуги» по ТУ6 40 00209645 56 92 (хлорный отбе-
ливатель для стирки белья). По мере стояния растворов гипохлорита натрия
содержание активного хлора в них снижается за счёт разложения гипохло-
рита натрия на NaCl и кислород. При нейтрализации щёлочи (в составе рас-
твора гипохлорита натрия) кислотой (соляной, серной, уксусной, щавеле-

6. Водообеспечивающий модуль
557
вой) хлорирующая активность препарата увеличивается. При контакте
с белками (кожей, волосяными покровами, шерстью, микроорганизмами)
гипохлорит натрия образует азотистые соединения хлора -- хлорамины
NR2Cl, имеющие характерный «запах бассейна» (то есть «хлор» вопреки
обыденному мнению в воде не пахнет, запах «хлора» в бассейне появляется
именно из за того, что в бассейне купаются люди). Борьба с запахом «хлора
в бассейнах» -- сложная и актуальная задача в современной индустрии бас-
сейнов. Помимо гипохлорита натрия для дезинфекции воды применяют ги-
похлорит кальция CаOCl2 (хлорную известь) в виде порошка, предвари-
тельно замачиваемого в воде с отделением в отвал осадка извести. Также
в качестве хлорирующего агента можно использовать хорошо растворимый
порошок дихлоризоцианурата натрия (Химпром, Славгород), известного за
рубежом под торговой маркой «диклозан».
На основе вышеуказанных дезинфицирующих химических веществ
разработаны хлорпатроны ДТСГК ёмкостью 250, 500 и 1000 см3 для обезза-
раживания воды в колодцах сроком на 1 месяц. Многочисленные зарубеж-
ные фирмы предлагают аналогичную по назначению продукцию, в том чис-
ле и для плавательных бассейнов, а также аппаратуру по контролю
содержания активного хлора в воде. Напомним, что в соответствии с Сан-
ПиН 2.1.2.568 96 «Гигиенические требования к устройству, эксплуатации
и качеству воды плавательных бассейнов» содержание остаточного активно-
го хлора в воде бассейнов должно быть не менее 0,5 мг/л, то есть гипохлорит
натрия следует добавлять в количестве одной капли на ведро воды, а «Бе-
лизны» -- 3 капли на ведро (10 литров). В случае сильных загрязнений воды
дозу хлора можно увеличить в 3 раза (до 1,5 мг/л активного хлора). При
стирке для отбеливания белья кладут 60 г «Белизны» на ведро воды, то есть
в 500 раз больше, а для дезинфекции ванных и туалетных комнат (для про-
тираний) готовят раствор ещё более концентрированный (300 г на ведро во-
ды).Напомним, что хлор убивает далеко не все микроорганизмы. Поэтому
помимо хлорирования используются и другие методы дезинфекции воды --
бромирование, озонирование, ультрафиолетовое облучение, которые явля-
ются более дорогостоящими, но более экологическими («Перечень матери-
алов, реагентов и малогабаритных очистных устройств, разрешённых Гос-
комсанэпиднадзором России для применения в практике
хозяйственно питьевого водоснабжения»
01 19/32 11 от 23.10.92 г.). Эти
методы рекомендуются и для бассейнов.
В дачных условиях воду в небольших количествах можно дезинфициро-
вать окислением органики перекисью водорода. Остаточные количества пе-
рекиси можно удалить разложением (на воду и газообразный кислород)
с помощью перманганата калия («марганцовки»). Перманганат калия

Дачные бани и печи
558
KMnO4 может быть использован и как самостоятельный дезинфицирую-
щий агент: фиолетовый раствор следует выдержать до обесцвечивания и вы-
падения чёрного осадка MnO2.
В соответствии с СанПиН 2.1.2.568 96 качество пресной воды, поступаю-
щей в ванны, души и бассейны, должно отвечать гигиеническим требовани-
ям к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения вне
зависимости от принятой системы водоснабжения и характера водообмена
(СанПиН2.1.4.559 96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству
воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль каче-
ства»). Аналогичные требования должны предъявляться к воде для бань.
При недостаточности качества воды можно использовать популярные ныне
всевозможные бытовые фильтры.
Во первых, для предварительной очистки от крупных частиц ржавчины
и песка в трубах применяют так называемые косые или прямые механичес-
кие фильтры (то есть с наклонным или перпендикулярным расположением
фильтрующего цилиндрического сетчатого фильтра) с размером ячейки сет-
ки (0,4-0,8) мм с диаметром прохода от половины до четырёх дюймов (поз.
13 рис. 198). Такие фильтры устанавливаются на магистралях водопроводов
при входу в квартиру или в автономных условиях на выходе скважин. Вслед
за ними (или вместо них) можно установить механические фильтры более
тонкой очистки -- так называемые самоочищающиеся фильтры 5 со сталь-
ным нержавеющим сетчатым фильтром 6 с размером ячейки сетки 0,1 мм
исдиаметром прохода от половины до двух дюймов (RBM Италия). Само-
очищающиеся фильтры 6 обычно оснащаются манометрами на 6 атм,
устанавливающимися после фильтрующей сетки с целью контроля степени
забивки (загрязнения) фильтра. Для ориентировки напомним, что общая
высота фильтра (с манометром и сливным штуцером) составляет от 280 до
360 мм. Самоочищающиеся фильтры удобны тем, что для его очистки не на-
до освобождать от воды магистрали: при открытии крана 9 напор воды смы-
вает отстой (осадок) через штуцер 8 в ведро. Рабочее давление всех этих
фильтров составляет не менее 16 атм, рабочая температура до 100°С и выше.
Для более тонкой очистки в быту используются цилиндрические фильт-
рующие элементы 12, изготовленные самыми различными способами: на-
моткой на перфорированную бобину нитей, тканей (в том числе синтетиче-
ских), нетканых материалов. Такие фильтры изготавливаются в виде
сменных картриджей длиной 10 или 20 дюймов и диаметром внешним
30--70 мм, устанавливаемых в специальных пластиковых корпусах 11 (с под-
соединительными штуцерами на половину, три четверти и один дюйм), ко-
торые в свою очередь могут набираться в комплектные единицы (батареи)
из нескольких фильтров с разными фильтрующими элементами. Тканые
и нитяные фильтры улавливают частицы с размером более (0,01--0,07) мм.

6. Водообеспечивающий модуль
559
В последние годы всё шире стали применяться фильтры из вспененных по-
лимеров, улавливающие частицы с размером 1--10 мкм (и даже 0,1 мкм),
разработанные ранее для очистки жидких реагентов при производстве элек-
тронных изделий. В корпуса 11 могут вставляться и картриджи специально-
го назначения, например, угольные для очистки от органических примесей,
ионно обменные для умягчения воды, для обезжелезивания, для
обеззараживания (в том числе и с помощью серебра) и т. п. Стоимости таких
фильтров могут достигать сотен долларов США за штуку. Наиболее качест-
венная вода может быть получена с помощью фильтров обратного осмоса,
представляющих собой мембраны со столь мелкими отверстиями, что через
них могут проходить лишь молекулы воды, а бактерии, вирусы, химические
вещества (соли, органика, тяжёлые металлы), гормоны, радиоактивные эле-
менты не пропускаются. Корпуса 11 фильтров обычно рассчитаны на
5--7 атм, поэтому в дачных условиях они могут находиться постоянно под
давлением, но в городах, где возможны скачки давления водопроводной во-
ды до более высоких величин, особенно ночью, следует ставить запорный
кран до пластиковых фильтров.
Для фильтрации больших количеств воды фильтрующие элементы мо-
гут оказаться чересчур дорогостоящими. Поэтому водоподготовку на город-
ских водопроводных станциях ведут с помощью песчаных фильтров. В по-
следние годы этому направлению придали мощный импульс новые
разработки в области фильтров для плавательных и частных бассейнов.
Суть техпроцесса заключается в фильтрации со скоростью не более
1,4 см/сек (50 м3/час.м2) через слой песка сверху вниз под избыточным дав-
лением (0,5--2,5) атм. При размере частиц кварцевого песка (0,4--0,8) мм уда-
ётся улавливать частицы загрязнений с размером более 1 мкм. По мере
фильтрации песчаный слой загрязняется, очистка ведётся периодически об-
ратной промывкой фильтра. Для этого краны 17, ведущие из бассейна
ивбассейн, перекрываются, а краны из водопровода и в канализацию от-
крываются. Многие фирмы выпускают полипропиленовые многоходовые
краны, позволяющие одним движением рукоятки переключать различные
режимы подачи воды на фильтрацию или промывку (в том числе и краны
с электрическим и пневматическим приводом рукоятки). Обратное (снизу
вверх) течение жидкости облегчено по сравнению с прямым течением (свер-
ху вниз), поскольку слой песка при восходящем потоке воды разрыхляется,
и высокая скорость течения может быть обеспечена при малых перепадах
давления на слое песка. Основной проблемой при промывке является
предотвращение уноса песка вверх, а затем в канализацию.
Конструктивно песчаные фильтры оформляются по разному. Наиболее
распространённая конструкция включает пластиковый, стеклопластиковый
или металлический эмалированный корпус 18 ёмкостью от десятка до сотни

Дачные бани и печи
560
литров, водоподводящий патрубок 20 и водоотводящий патрубок 19 в виде
цилиндрических сетчатых фильтров, звездой расходящихся по радиусу го-
ризонтально вдоль дна ёмкости 18. Такая конструкция водоотводящего пат-
рубка обеспечивает большую площадь водоотводящих сеток, которая долж-
на быть не менее площади поперечного сечения аппарата. Штуцера 21
патрубков могут быть выведены по разному: вбок (как на рис. 198) или че-
рез верх и низ, или только через верх.
6.5. Горячий водопровод в автономной бане
В автономной бане нет централизованного отопительного энергоносите-
ля (силового электроснабжения, газа, пара, горячей воды), подаваемого из
жилого дома или из инженерных сетей посёлка. В лучшем случае имеется
слаботочная электропроводка для питания электронасоса 1 и для электроос-
вещения (рис. 199). Поэтому воду из скважины 1 электронасосом или из ко-
лодца 2 вручную подают в напорно накопительный бак 3. Объём заполне-
ния бака контролируют, поскольку после работы бани излишнюю воду
приходится либо сливать, либо утилизировать на дачном участке. Это наи-
более существенно при расположении бака внутри бани под потолком (зим-
ний вариант).
Напорный бак 3 очень удобен при большом числе моющихся или при
стирке (в том числе автоматической стиральной машиной), причём не толь-
ко из за исключения большого количества вёдер, напольных бочек
и подвесных баков. Напорный бак позволяет нагревать воду печью в замк-
нутых баках ёмкостях 4 и 5 под давлением и тем самым создавать душевые
кабины, особенно подходящие для представительских бань. Кроме того, за-
мкнутые водогрейные баки 4 и 5 позволяют получать чистую (не ржавую)
горячую воду, поскольку постоянно полностью заполнены водой и потому
могут быть защищены изнутри антикоррозийными лакокрасочными покры-
Рис. 199. Автономный банный на-
порный водопровод: 1 -- скважины с с
насосом, 2 -- колодец с ручным подъё-
мом и доставкой воды вёдрами, 3 --
напорный бак, накапливающий воду
на одну помывку, 4 -- змеевик для на-
грева воды, 6 -- водогрейный бак ко-
лонка, 7 -- топка печи, 8 -- раздача во-
ды (в шайки, в душ, в ванну), 9 --
вентили (краны) регулировочные
1
2
3
5
7
4
6
8
8
9
9

6. Водообеспечивающий модуль
561
тиями (которые обгорают на раскаленной дымовой трубе при неполном
заполнении бака 6 водой).
При наличии автономного водопровода всё большее применение нахо-
дят системы дозированного накопления воды (рис. 200). Кроме уровнеме-
ров, помогающих вручную заполнять закрытые резервуары водой, большое
распространение в быту приобрели устройства, автоматически заливающие
воду до заданного высотного уровня (бачки унитазов, стиральные машины
и т. п.). Наиболее известны поплавковые приборы, перекрывающие клапа-
ном 4 подачу воды 5 при подъёме поплавка 2 (рис. 200а). В промышленнос-
ти имеются многочисленные иные устройства, работающие на гидростати-
ческом принципе (рис. 200б), а также с электрическим или
электропневматическим управлением клапанами по командам оптических,
электроконтактных, радиоактивных, магнитных и других датчиков. Напом-
ним о существовании особого типа наполнителей, например, типа пистоле-
тов для заправки автомобилей бензином, работающих на гидродинамичес-
ком принципе (рис. 200в). Нажатием ручки 10 (рычага привода)
ослабляется пружинный прижим клапана 12 к седлу, вследствие чего клапан
12 под действием напора бензина 5 открывается (смещается влево), подавая
Рис. 200. Устройства дозированного за-
полнения водой: а -- рычажный поплавковый
клапан, б -- поршневой поплавковый и мемб-
ранный клапаны, в -- пистолет с гидродина-
мическим клапаном. 1 -- бак накопительный,
2 -- поплавок рычажный, 3 -- ось рычага, 4 --
клапан запорный, 5 -- штуцер подачи воды,
6 -- мембранный (сильфонный) гидростати-
ческий клапан, 7 -- запорная игла, 8 -- направ-
ляющая поплавка, 9 -- поршневой поплавок,
10 -- ручка подачи воды, 11 -- тонкий сиг-
нальный (управляющий) канал, 12 -- пру-
жинный прижимной клапан, 13 -- рабочая
камера с резиновой мембраной, приводящей
в действие дополнительную запорную пру-
жину клапана, 14 -- трубка подачи жидкости
в бак, 15 -- трубка, соединяющаяся с рабочей
камерой.
а)
1
1
2
3
4
5
5
5
5
6
11
10
12
13
14
15
7
89
б)
в)
Рис. 201. Водопады: а -- опрокидывающее-
ся ведро, б -- плоская плёночная струя (заве-
са). 1 -- ведро (деревянная кадка, пластмассо-
вый или металлический бачок), 2 --
поплавковый клапан, 3 -- ось подвеса ведра,
4 -- струя из ведра, 5 -- ручка для опрокидыва-
ния, 6 -- плёночная струя.
а)
б)
1
2
2
3
4
5
5
6

Дачные бани и печи
562
бензин в бензобак по трубе 14 (каналу
прохода топлива). Пистолет имеет
сигнальный очень тонкий канал 11, со-
единяющийся с рабочей камерой 13,
а затем по трубке 15 с бензобаком. Ког-
да уровень бензина в бензобаке достигнет горловины, концы труб 14 и 15 по-
гружаются в бензин. При этом за счёт высокой скорости потока в основном
канале в рабочей камере 13 возникает разрежение, затягивающее бензин из
бензобака в рабочую камеру. Рабочая камера 13 имеет резиновую мембрану,
которая выгибается вверх и приводит в действие пружинный механизм за-
крытия клапана 12 (пистолет «щёлкает»).
Такая конструкция пистолета предотвра-
Рис. 202. Напорные гидромассажные
системы. 1 -- бак с тёплой водой, 2 -- насос
нагнетательный (в том числе импульсный),
3 и 4 -- струйные форсунки, 5 -- центробеж-
ная форсунка, 6 -- трубка для засасывания
воздуха в воду для создания пенных струй,
7 -- мембранный напорный бак, 8 -- клапан
запорный, 9 -- электромагнитный привод
клапана, 10 -- факел брызг.
1
2
2
3
10
4
4
5
6
7
8
9
Рис. 203. Смесители: а -- вентиль с керами-
ческим затвором, б -- смеситель с вентилями, в --
картридж вентиля смесителя с керамическим
затвором, г -- однорычажный смеситель с шаро-
вым механизмом. 1 -- корпус вентиля, 2 - шток
вращающийся, 3 -- гайка прижимная, 4 -- вен-
тильная головка, 5 -- седло, 6 -- нижний керами-
ческий диск с отверстием (неподвижный), 7 --
уплотнительное кольцо, 8 -- верхний керамиче-
ский диск с отверстием (вращающийся за счёт
штока), 9 -- рукоятка штока, 10 -- ввинчиваю-
щийся ограничитель вращения, 11 -- ввод хо-
лодной воды, 12 -- ввод горячей воды, 13 -- вы-
вод тёплой воды, 14 -- керамический диск
с двумя отверстиями неподвижный, 15 керами-
ческий диск подвижный (вправо влево), 16 --
шток, 17 -- ось штока, 18 -- уплотнение, 19 -- шар
из нержавеющей стали с высверленными кана-
лами, 20 -- ручка смесителя, 21 -- корпус смеси-
теля с шаровой полостью, 22 -- фторопластовые
вкладыши уплотнители, 23 -- уплотнительное
кольцо, 24 -- прижимное кольцо.
а)
1
2
3
10
11
11
11
12
20
21
22
23
24
12
12
14 19
15
17
16
18
13
13
13
13
21
4
5678
9
б)
в)
г)

6. Водообеспечивающий модуль
563
щает розлив бензина при заполнении бензобака. Аналогично и в банях по-
добные пистолеты могут оказаться полезными для заполнения ёмкостей во-
дой.Поскольку напор автономного банного водопровода обычно низок (не
более 0,3--0,5 атм), вместо душа удобнее использовать водопады, образую-
щиеся при сливе воды из припотолочных ёмкостей (рис. 201). В случае ис-
пользования нагнетательных электронасосов можно получить и мощные
струи воды, в том числе импульсные гидромассажные (рис. 202). Только
в случае сильных струй или высокодиспергированной «в пыль» воды мож-
но говорить об истинном душе, а не водопаде. Создание тёплых водопадных
и душевых систем сталкивается с серьёзной проблемой получения воды со
строго фиксированной температурой, приемлемой для тела человека.
В обычных городских душах регулировка температуры душа осуществляет-
ся с помощью смесителей и является длительной операцией регулирования,
связанной с потерей большого количества воды (рис. 203). Поэтому для ав-
тономных бань с дефицитом горячей воды целесообразно использовать
предварительное смешение горячей и холодной воды в специальном баке
с получением воды заданной температуры с последующей подачей этой тёп-
лой воды в душ или водопад. В последние годы появились специальные го-
родские смесители с термостатом, автоматически подбирающие расходы хо-
лодной и горячей воды с получением заданной температуры (В.В. Линь,
Современная сантехника, М.: Аделант, 2004 г.).
6.6. Нагрев воды в открытых ёмкостях
Водопроводные (напорные) системы, создавая неисчислимые удобства
и уникальные возможности, тем не менее, причиняют в ряде случаев много-
численные хлопоты. Например, если вы редко пользуетесь баней, то вода
в трубах и баках ржавеет и тухнет. Зимой стоячая вода в трубах замерзает
и рвёт трубы, да и наполнять зимой промёрзшие трубы и баки очень трудно.
Водопроводные системы дорогостоящи, недолговечны, требуют постоянных
ремонтов, а если оснащены электроаппаратурой (насосами, электромагнит-
ными клапанами, нагревателями), то к тому же представляют реальную
опасность для жизни, особенно при традиционно халатном отношении дач-
ников к баням.
При малых объёмах эпизодически используемой воды намного удобней
(особенно зимой) оказываются методы безнапорного хранения и транспор-
тировки воды (отдельными открытыми или закрывающимися ёмкостями,
а также водоводами -- открытыми потоками и водопадами переливами). Пе-
ренос воды вёдрами или бутылками также, как перевоз жидкостей цистерна-

Дачные бани и печи
564
ми (бочками) вовсе не является следствием низкого технического уровня.
Это отдельный и очень важный метод хранения и транспортировки со свои-
ми правилами и особенностями, поддающийся и механизации, и автомати-
зации, и постоянному усовершенствованию. Прогресс этого способа хране-
ния и транспортировки жидкостей связан с прогрессом в области
манипуляций со штучными товарами (не сыпучими и не кантующимися),
поскольку бутыль воды в этом отношении мало отличается от коробки с те-
левизором.
Важной методической особенностью способов хранения и транспорти-
ровки отдельными ёмкостями является порционность: заданность и сохран-
ность объёма и качества (свойств) жидкости в единице хранения и транс-
портировки. Это позволяет не только готовить и транспортировать
необходимые количества, например, растворов заданного состава для мытья
в бане (точно так же, как блюд в кухонной практике), но и готовить, хранить
и транспортировать разные составы одновременно одним и тем же оборудо-
ванием и в одном и том же помещении (например, готовить разные блюда на
одной и той же плите одновременно, хранить их в одном и том же холодиль-
нике и транспортировать их на одном и том же подносе и кузове автомоби-
ля). Ещё более уникальные (но более узкие) возможности открываются при
изготовлении, хранении и транспортировании продуктов в одних и тех же
ёмкостях без переливов и перетариваний.
Ёмкостные, водоводные и водопроводные (трубопроводные) системы
транспортировки могут не только самым естественным образом дополнять
друг друга, но и плавно переходить друг в друга. Так, река (как водовод)
плавно переходит в водохранилище (как ёмкость), запруженное плотиной,
а потом плавно переходит в напорную трубу (как водопровод), падающую
воду на лопасти турбины гидроэлектростанции. В быту (да и профессио-
нальном стройпроектировании) неосознанно и произвольно смешивают все
эти методы транспортирования и хранения, порой улучшая, а порой и низ-
водя на нет достоинства и преимущества того или иного способа. Даже про-
стой краник на ведре с водой превращает ведро из чисто ёмкостного объек-
та в водопроводный напорный, не пригодный для зимнего использования.
Также и на кухне для приготовления пищи пригодны лишь чисто ёмкостные
способы с переливами методами черпания и водопадов, столь удобные так-
же и в банях.
Не углубляясь в методические подробности, отметим, что ёмкостные
способы приготовления, хранения и транспортировки воды наиболее удоб-
ны именно в простейших автономных банях. Взял ведро, зачерпнул воду из
колодца (реки), принёс в баню, поставил на огонь. Потом принёс ещё ведро
с водой и поставил на пол. Всё, проблемы с водой решены. Нужен ещё лишь
черпак и тазик (шайка). После помывки вёдра унёс в дом или бросил в ба-

6. Водообеспечивающий модуль
565
гажник автомобиля. При всём примитивизме, ёмкостный способ обеспечит
вам наиболее элитное мытьё, поскольку в том же багажнике автомобиля
можно привести канистру какой нибудь особо экологически чистой или по-
лезной воды.
Основной проблемой когда то в древности был тот простой факт, что не
было самих ёмкостей. Впервые проблема была решена тысячи лет назад
с помощью керамических (обожжённых глиняных) горшков и кувшинов.
Однако, вплоть до XX века металлическая банная посуда, особенно крупная,
была в России дефицитом, серьёзной ценностью. Наиболее труднорешае-
мой оказалась задача изготовления банной посуды, совмещающей функции
хранения (нагрева) и транспортирования. Так, например, носили воду в де-
ревянных или берестяных вёдрах, а потом переливали для нагрева в чугун-
ные горшки (котлы). Так что даже самое обычное оцинкованное ведро ока-
залось на самом острие технического прогресса. Другой сложной задачей
оказался перелив больших количеств воды из одних больших ёмкостей
в другие, что и породило сначала простейшие водоводные, а затем водопро-
водные системы, интегрированные в единую конструкцию. В качестве при-
мера, приведём схему нагрева воды для бассейна лаконикума 6 (рис. 204).
Вода может быть нагрета либо сбрасыванием в бассейн раскалённых булыж-
ников из очага (что загрязняет воду), либо (при наличии хотя бы мелкой и
хрупкой, пусть керамической, неподъемной, но термостойкой ёмкости 1)
Рис. 204. Ёмкостные системы
нагрева воды: а -- способ получения
больших количеств горячей воды
с помощью маленького нагреваемо-
го сосуда (применялся в древнегре-
ческих лаконикумах), б -- способ
нагрева больших количеств воды
в каскаде ёмкостей (применялся
в древнеримских термах), в -- на-
грев в большой термостойкой ём-
кости. 1 -- медный или глиняный
сосуд, 2 -- костёр, 3 -- тренога, 4 --
подача холодной воды черпаком
(в том числе и из бассейна 6), 5 --
переливающаяся вода, водопад,
струя воды, 6 -- бассейн (ванна, ба-
ня) лаконикума, 7 -- фригидарий,
8 -- тепидарий, 9 -- кальдарий, 10 --
лоток переливной (водовод), 11 --
дымовой канал, 12 -- топка, 13 --
крупный металлический сосуд (на-
пример, чугунная ванна).
а)
1
2
2
3
4
4
5
5
6
10
11
12
12
13
6
789
б)
в)

Дачные бани и печи
566
можно подливать холодную воду 4 в переполненный бак 1 с горячей водой
с переливом 5 в бассейн 6. Эта схема по сути была простейшим прототипом
современных проточно накопительных водонагревателей. В дальнейшем,
эта греческая схема была усовершенствована римлянами путём создания ка-
скада ёмкостей 7, 8, 9 для нагрева воды в термах. Ясно, что с появлением
крупных термостойких сосудов 13, способных самостоятельно нагреваться
огнём, актуальность каскадных систем из мелких ёмкостей 7, 8, 9 исчезла
(рис. 204).
При нагреве воды в ёмкостях возникают проблемы транспортировки го-
рячей воды (кипятка) из за опасности серьёзных ожогов кожи. Эта опера-
ция может быть облегчена путём разбавления кипятка холодной водой
(например, с помощью водопровода 4) до температуры безопасного уровня.
Поскольку и при мытье необходима вода со вполне определённой темпера-
турой, то и здесь нельзя обойтись без смешения холодной и горячей воды.
Обычно это осуществляется с помощью вспомогательной смесительной ём-
кости 6 (рис. 205), в которую, как правило, сначала наливают порцию холод-
ной воды 5, а затем черпаком или по трубопроводу доставляют горячую во-
ду из нагреваемого бака 2. Имеется возможность подачи холодной воды
непосредственно в бак с горячей водой 3, и это будет наиболее безопасный
способ для последующей ручной подачи воды в бак для обливаний 7.
Банные (или так называемые «деревенские») ёмкости для воды (посуда)
отличаются от современной кухонной посуды в первую очередь устойчиво-
стью к возможным замерзаниям воды. Это достигается расширением корпу-
са кверху: шайки, тазы 10, баки 9 (котлы), вёдра 7, умывальники 15 имеют
форму опрокинутого конуса, при котором расширяющийся лед выталкива-
ется из ёмкости вверх и не разрывает корпус ёмкости. Выпускная система 4
Рис. 205. Ёмкостные системы сливов,
переливов, смешений: 1 -- печь, 2 -- несъём-
ный бак (котёл) для нагрева воды, 3 -- съём-
ный бак (ведро), 4 -- вентильная (водопро-
водная) система слива, 5 -- подливание
холодной воды черпаком, 6 -- ёмкость для
смешения горячей и холодной воды, 7 -- на-
порный бачок (ведро), 8 -- душевой рассека-
тель, 9 -- чугунный котёл, 10 -- таз, шайка,
11 -- переливная ёмкость с носиком, 12 --
лейка, 13 -- кувшин (амфора), 14 -- черпак,
15 -- умывальник, 16 -- опрокидывающийся
«чайник», 17 -- цепочка (бечева) с ручкой
для опрокидывания, 18 -- сосуд с узким гор-
лом (жбан), 19 -- воронка (раковина).
1
2
3
4
4
5
5
6
7
8
10
11
14
16
18
19
13
15
17
12
9

6. Водообеспечивающий модуль
567
(рис. 205), точно так же как и любая система с кранами, является водопро-
водной, не рассчитанной на зимнюю эксплуатацию. «Зимние» ёмкости име-
ют переливные отгибы 11 (носики), а «летние» ёмкости наклонные трубные
сливы 12 (тоже называемые «носиками»). В быту хорошо были известны
разного рода кувшины 13 и 18 (жбаны) с заужением «в горле» и переливны-
ми отгибами разной формы, предотвращающими расплёскивание и в то же
время позволяющими переливание. Теория многочисленных типов кувши-
нов (амфор) серьёзно изучалась ещё в догреческую эпоху, поскольку высо-
кие (именно высокие) нерасплёскивающиеся, но легко сливающиеся кувши-
ны были единственными видами тары для перевозки вин и масел на судах по
морю.
Переливные системы из малых сосудов в большие просты и отработаны
хорошо, в том числе и для дозированной подачи, например, с помощью оп-
рокидывающихся «чайников» 16 (при потягивании за цепочку 17), самовоз-
вращающихся затычек (притёртых в седле) в умывальниках 15 или эластич-
ных мембран пробок в бачках унитазов. Переливы из крупных сосудов
в мелкие более сложны, они производятся с помощью черпаков 14, воронок,
сливных труб (в том числе сифонных).
Ёмкостные системы хранения и транспортирования до сих пор живы
и развиваются в очень многих областях техники (от крупной промышленно-
сти до кухонного быта). Поэтому и в банях нет смысла относиться к бочкам,
вёдрам, тазам и черпакам с пренебрежением. Вопрос лишь в качестве этих
изделий. Так, деревянные шайки, «возрожденные финской сауной», из-за
низкой гигиеничности уже век назад официально запрещены во всех
российских общественных банях (СанПиН 982-72 «Санитарные правила
устройства, оборудования и содержания бань»). Так что усмешки финнов
относительно «позорных» русских оцинкованных банных тазиков не имеют
объективной почвы. Деревянные шайки осознанно заменялись сначала на
стальные оцинкованные, затем на эмалированные, а потом и пластмассовые
(полиэтиленовые, затем более твердые полипропиленовые) тазы, а в лучших
банях царской России использовалась тазы из меди и даже из серебра. Уда-
ропрочное стекло, высокомарочный сантехнический фарфор, твёрдые глян-
цевые пластики (полистирол, поликарбонат) делают из бочек и шаек произ-
ведения искусства самой высокой гигиенической квалификации.

7. Канализационный модуль
Сколько воды мы льём на пол бани, ровно столько же воды надо удалить
из бани. В простейшем случае вода утекает по наклонным глиняным или бе-
тонным полам на улицу или протекает через щели дощатого пола на грунт,
а затем по канаве или в грунте поступает в низины (овраги, реки). Это водо-
водный метод вывода сточных вод. Можно всю воду собрать в ёмкости (вё-
дра, сливные баки), вынести и вылить в канаву, на огород или на компост-
ную кучу. Это ёмкостный метод вывода сточных вод. И наконец, можно всю
воду с полов собрать вместе и вывести по канализационной трубе на улицу
и там где то как то вылить (рис. 206). Это водопроводный метод вывода
сточных вод. Все эти методы вывода отличаются лишь способом транспор-
Рис. 206. Схемы сбора сточной воды:
а -- каменный пол с трапом, б -- поддон ду-
шевой кабины, в -- поддон переливной (во-
доводный), г -- поддон водоводный для
дачной мытной бани. 1 -- стена помещения
брызговлагозащищённая, 2 -- пол кафель-
ный, 3 -- трап (сливной гидрозатвор)
с решёткой, 4 -- труба сливная, 5 -- обшедо-
мовая вертикальная сливная канализаци-
онная труба (стояк), 6 -- поддон (чугун-
ный, стальной, пластиковый), 7 -- стены
душевой или банной кабинки, 8 -- сифон,
9 -- решётка сливная, 10 -- поддон (в том
числе подиум каменный), 11 -- поток воды,
12 -- сифонный слив (трап), 13 -- поддон
наклонный металлический водоводный,
14 -- лоток (водовод), принимающий вод-
ный поток с наклонного поддона, 15 -- тру-
ба выпускная с разрывом струи воды.
а)1
1
i
i
i
i
1
23
4
10
11 12
13
14
15
5
6
7
7
7
8
9
б)
в)
г)
Каждый хочет жить среди людей, но
без соседей.

тировки воды. А вот конечной точкой транспортировки сточной воды во
всех случаях может оказаться одно и то же место выброса (канава, овраг, сеп-
тик, фильтрующий колодец или траншея и т. п.). Поэтому проанализируем,
что же поступает в эту точку выброса, как обрабатывается и затем распреде-
ляется.
7.1. Макробиологическое обеззараживание отходов
Отходы жизнедеятельности здорового человека (естественные отправле-
ния, пищевые отбросы, сточные воды от уборки помещений, стирки, мытья
тела, в том числе и от бани) сами по себе при наружном контакте относи-
тельно безопасны для человека (не токсичны, безвредны), хотя и вызывают
врождённое отвращение. Действительно, если пот находится непосредст-
венно на теле, то это ни у кого не вызывает опасений. Так почему же тот же
пот в сточной воде должен стать токсичным? На самом деле, если отходы
жизнедеятельности распределяются на больших площадях, то быстро как то
разлагаются, усваиваются растениями, микроорганизмами, червями, други-
ми живыми существами. Это не касается современных упаковочных матери-
алов -- стекла, пластиков, металлов, -- представляющих долговременную
экологическую опасность и требующих вывоза на свалки ( п р о м ы ш л е н -
но бытовые полигоны).
Будучи сконцентрированы на свалках у населённых пунктов, у садовых
и дачных массивов, отходы уже не успевают быстро разлагаться и неминуе-
мо становятся скоплениями грызунов (мышей, крыс), птиц и насекомых
(мух), которые могут распространять и свои болезни, и болезни, приобрета-
емые на свалках. Поэтому сбор отходов (в том числе и сточных вод) следует
сопровождать дезинфекцией (уничтожением возбудителей заразных болез-
ней), дезинсекцией (уничтожением вредных насекомых), дератизацией
(уничтожением вредных грызунов), дегельминтизацией (уничтожением
яиц глистов) и дезодорацией (устранением дурных запахов). Все эти про-
цессы являются дорогостоящими, точно так же, как сжигание отходов, их
термическое или химическое уничтожение. Поэтому единственным прием-
лемым методом массового обезвреживания отходов жизнедеятельности
человека остаётся их биологическое разрушение, то есть то самое «естест-
венное» разложение органических веществ, наблюдаемое в природе под вли-
янием микроорганизмов, желательно без доступа грызунов, птиц и насеко-
мых (или вдали от людей).
Все знают, что куча собранных сорняков или кухонных отходов «сама по
себе» постепенно сгнивает, превращаясь в компост, полезное удобрение.
Многие полагают, что при этом происходит некое химическое окисление от-
569
2.7. Канализационный модуль

ходов кислородом воздуха, тем более, что процесс гниения зачастую называ-
ют минерализацией (преобразованием органических веществ в неорганиче-
ские). Однако, процессы гниения хоть и являются по сути химическими яв-
лениями, но всецело обусловлены жизнедеятельностью микробов, то есть
являются биологическими явлениями.
Многие дачники даже не подозревают о существовании вокруг нас
всеобъемлющего мира микроорганизмов (микробов), который не просто со-
седствует с нами, но и управляет нами (в части обмена веществ). Жизнь на
Земле зародилась около 4 млрд. лет назад в виде неких микроорганизмов
растительного типа, сначала неклеточных, способных к автотрофному пита-
нию (то есть синтезу всех необходимых органических продуктов из неорга-
нических веществ). Около 3 млрд. лет назад появились одноклеточные безъ-
ядерные (прокариоты), а 2 млрд. лет назад одноклеточные ядерные
(эукариоты) микроорганизмы. Около 500 млн. лет назад многоклеточные
растения «вылезли» из воды и колонизовали сушу, а 200 млн. лет назад по-
явились первые млекопитающие. К этой земной эпохе (200-- 500 млн. лет на-
зад) относится каменноугольный период, которому мы обязаны подземны-
ми источниками топлива. Учитывая, что первые человекообразные
появились 1--5 млн. лет назад, а человек разумный 40-100 тыс. лет назад, нам
становится ясным, что человек пришёл в мир не столько лесов и животных,
сколько всякого рода микроорганизмов, число видов которых миллионы,
а оборот биомассы просто огромен. Так, при благоприятных условиях бес-
препятственного размножения потомство одной единственной бактерии че-
рез 5 дней способно заполнить все водоёмы земного шара. В действительно-
сти, размножение микроорганизмов ограничивается множеством факторов:
сложностями перемещения, недостатком пищи, температурой, кислотнос-
тью среды, наличием вредных веществ, в том числе и выделяемых самими
микроорганизмами. Для дачника наибольшее значение имеет тот факт, что
за 5--7 месяца тёплой погоды в год происходит не только жизненный (веге-
тативный) цикл растений, но и наиболее активный цикл микроорганизмов,
питающих растения и уничтожающих потом (на следующий год) останки
растений.
Под микроорганизмами (микробами) понимаются вирусы, бактерии,
грибы (в том числе и дрожжи), водоросли и простейшие животные (прото-
зоологические). В биотехнологиях очистки сточных вод применяются пре-
имущественно бактерии, в то время как при компостировании оказываются
более эффективными грибы, простейшие животные и черви (М. Хенце и др.,
Очистка сточных вод. Биологические и химические процессы, пер. с англ.,
М.: Мир, 2004 г.).
К бактериям относятся одноклеточные микроорганизмы, состоящие из
стенки (оболочки мембраны из белков и жиров), протоплазмы (желеобраз-
Дачные бани и печи
570

ного коллоидного раствора белков, органических и неорганических ве-
ществ) и нуклеоида (ДНК, но в отличие от клеток высших организмов не за-
ключённой в ядро). Первыми клетками (как живыми образованиями) были,
видимо, мицеллы с участием белковых веществ (ионы, окруженные
диполями). Стенка бактерии является осмотической мембраной, пропуска-
ющей только мелкие молекулы (воды, спиртов, простых кислот и солей).
Так, в концентрированных растворах солей или сахара бактерия теряет воду
из протоплазмы из за явления осмоса, и её жизнедеятельность затормажи-
вается, что используется при хранении (консервировании) пищевых про-
дуктов в рассолах и сиропах. Спирты и кислоты проникают через стенку
и переводят протоплазму из полужидкого в твёрдое состояние (белки про-
топлазмы сворачиваются), что используется при стерилизации объектов
этиловым спиртом, фенолом (карболовой кислотой), уксусной кислотой
(маринованием). Хлорная известь, хлорамин, йод, перекись водорода, мар-
ганцевокислый калий, будучи сильными окислителями, разрушают актив-
ные группы белков протоплазмы. Поверхностно активные вещества, адсор-
бируясь на стенке, нарушают её проницаемость. Бактерии чувствительны
также к ультрафиолетовому излучению (причём намного менее выносливы,
чем грибы и дрожжи). Природа губительного действия ультрафиолетовых
лучей точно не установлена до сих пор (предполагается образование озона).
В то же время имеется много факторов, способствующих развитию и раз-
множению (делению) бактерий. В первую очередь, таким фактором являет-
ся питание бактерий. Элементный состав всех микроорганизмов отличается
от состава других живых существ и представлен в основном девятью элемен-
тами: углеродом, азотом, кислородом, водородом и составляющими золы
(серой, фосфором, калием, магнием и железом). Именно эти элементы необ-
ходимо восстанавливать внутри бактерии в ходе обмена веществ в первую
очередь. Химический состав бактерий включает воду (до 85%), разнообраз-
ные белки (до 80% от сухого остатка), минеральные соли (5--15% от сухого
остатка), жиры и углеводы и другие органические вещества в небольшом ко-
личестве. Поступление питательных веществ и выделение продуктов обме-
на осуществляется через всю поверхность бактерии путём осмоса и диффу-
зии. Поскольку внутри клетки содержится раствор, то вода создаёт внутри
бактерии повышенное давление -- бактерия оказывается «набухшей» («на-
качанной водой»); такое напряжённое состояние называется тургором. Если
же бактерия попадает в концентрированный раствор (рассол, сироп), то про-
исходит обратное явление: клетка обезвоживается, сморщивается, прото-
плазма загущается, питание прекращается, а следовательно бактерия не раз-
множается; такое явление называется плазмолизом.
Бактерии классифицируются по способу питания, по методам усвоения
кислорода, воды (водорода), углерода и азота. Если микроорганизмы не
7. Канализационный модуль
571

нуждаются в органической пище, то они называются автотрофными. Синтез
белков (протеинов - азоторганических полимеров) в автотрофных микроор-
ганизмах осуществляется из углекислого газа, минеральных солей и воды.
Такой синтез возможен в силу закона сохранения энергии только за счёт
внешней энергии. Если энергия потребляется за счёт фотосинтеза с помо-
щью зелёного пигмента хлорофилла, то таким (солнечным) типом питания
обладают высшие типы растений, водоросли и лишь очень немногие бакте-
рии (зелёные и пурпурные бактерии, живущие в пресных водоёмах и мо-
рях). Если энергия потребляется за счёт реакции окисления неорганических
веществ (сероводорода, водорода, метана, аммиака), то такой тип автотроф-
ного питания называется хемосинтезом (серные, водородные, нитрофици-
рующие бактерии).
Подавляющее число видов бактерий (а также многие грибы -- плесени
и дрожжи) подобно животным не создают сами органических веществ, необ-
ходимых для синтеза белков, а берут их готовыми из окружающей среды (ге-
теротрофное питание). Большинство гетеротрофных бактерий питается
мёртвыми органическими субстанциями (останками растений и животных,
пищевых продуктов и др.). Такие гетеротрофы называются сапрофитами.
Некоторые гетеротрофы питаются органическими соединениями другого
живого существа и называются паразитами. Паразитами являются многие
возбудители заболеваний человека, животных и растений (патогенные бак-
терии).
Для очистки сточных вод используются сапрофиты, либо окисляющие
органические соединения кислородом воздуха (аэробные бактерии), либо
разлагающие органические соединения без доступа кислорода (анаэробные
бактерии). Группа аэробных микробов чрезвычайно разнообразна. К ним
кроме бактерий относятся и водоросли, и простейшие животные, и плесне-
вые грибы. Аэробные микробы обитают в верхних слоях почвы на глубинах
2--30 см, в водоёмах; способны окислять спирты, органические кислоты, па-
рафин, керосин, нефть, пластмассы, краски и т. п. Группа анаэробов тоже
очень многообразна (дрожжи, молочнокислые, маслянокислые бактерии
и т. п.). Широко распространены и промежуточные виды бактерий, сочетаю-
щие аэробные и анаэробные свойства.
Сапрофиты питаются азотом в виде белков. Азот в виде свободного атмо-
сферного газа азота не усваивается ни растениями, ни животными, ни мик-
робами, кроме особых азотнофиксирующих бактерий (клубеньковых на
корнях бобовых растений и некоторых других типов). Азот в виде мочевины
CO(NH2)2 (карбамида) также не усваивается ни растениями, ни животны-
ми. Все эти колоссальные количества связанного азота накапливались бы
в природе до бесконечности, если бы мочевина не разлагалась особыми аэ-
Дачные бани и печи
572

робными бактериями--уробактериями с образованием аммиака NH3,
который в виде солей уже может усваиваться растениями.
Процесс жизнедеятельности анаэробных бактерий, сопровождающийся
разложением органических веществ, называют брожением (без доступа воз-
духа), хотя в промышленном жаргоне брожением иногда называют действие
и анаэробных бактерий (уксуснокислых, лимоннокислых). Считается, что
процессы брожения участвуют в обороте углерода в живой природе, по-
скольку разлагают углеводы и углеводороды (в том числе и сахара в процес-
сах спиртового брожения). К полисахаридам относится также клетчатка
(образующая оболочки растительных клеток), разрушаемая двумя типами
анаэробных маслянокислых бактерий (либо с выделением водорода, либо
метана -- болотного газа). Активно разрушают клетчатку и многочисленные
виды грибов (аэробов).
Разложение белковых веществ под действием бактерий называется гни-
ением. Гнилостные бактерии могут быть аэробными и анаэробными, могут
быть вредными (патогенными) и полезными, например, подготавливающи-
ми почву. В мышцах животных (в том числе и рыбы) гнилостных бактерий
нет, но при смерти животных бактерии из кишечника и из жабр (лёгких) бы-
стро распространяются в мышечные ткани. В останках растений белков
очень мало (до 1%), но в семенах (зёрнах) содержание белков может дости-
гать 10--20%.
Ни белки, ни клетчатка, ни многие органические вещества напрямую
бактериями не усваиваются. Сначала бактерии вырабатывают и выделяют
либо внутрь самой клетки (в протоплазму), либо наружу из клетки специ-
альные вещества ферменты (эндоферменты и экзоферменты), первично рас-
щепляющие органические вещества. Например, крахмал непосредственно
проникать в клетку (в том числе и бактерию) не может. Но из клетки (бак-
терии) или из железы животного выделяется фермент амилаза, который
превращает крахмал в растворимые сахара, а другой фермент мальтаза пре-
вращает сахар в глюкозу, уже поглощаемую клеткой (бактерией). Просле-
дить последовательность явлений удаётся лишь в простейших случаях, на-
пример, брожения глюкозы с получением спирта. При обработке сточных
вод процессы брожения (в септиках) и гниения (в аэротенках) изучаются
лишь на крупных городских станциях водоочистки. В быту (деревенском,
дачно, садовом), в том числе и при компостированиях (с перегниванием на
воздухе) и при аэрациях сточных вод пользуются лишь вышеуказанными
соображениями общего плана. При этом справедливо предполагают, что все-
гда и везде найдутся те самые микробы, которые переработают органические
отходы в различные виды перегноя. Надо только создать микробам благо-
приятные условия жизнедеятельности.
7. Канализационный модуль
573

Число разновидностей микробов огромно, поэтому их классифицируют
по форме крупными группами, внутри которых свойства разных видов бак-
терий считаются условно одинаковыми. Например, есть бактерии в виде ша-
риков, и если в микроскоп увидят шарообразные бактерии, то их называют
«кокки» (микрококки). Если шарики объединены в цепь, то такие бактерии
называют стрептококками. Шарики, объединённые в комки, называются
сарцинами. Бактерии в форме извилистых или изогнутых палочек называ-
ют вибрионами, спириллами или спирохетами. Бактерии в виде прямых па-
лочек называют просто бактериями (Bacterium) в узком смысле этого слова.
Палочки, образующие споры, называются бациллами (Bacillus). При образо-
вании споры протоплазма бактерий обезвоживается (вследствие неблаго-
приятных внешних условий), сгущается и собирается вокруг нуклеоида
в виде споры, а сама клетка отмирает и разрушается. Спорообразование яв-
ляется защитным действием для сохранения вида в изменившихся услови-
ях среды. Так, споры бактерий сибирской язвы устойчивы в кипящей воде
в течение 10 минут, а споры ботулинуса (вызывающего ботулизм -- смер-
тельное пищевое отравление) в течение 360 минут. Поэтому вздувшиеся пи-
щевые консервы необходимо кипятить не менее 6 часов, а лучше вообще не
использовать в пищу. В сухом состоянии споры некоторых бактерий способ-
ны сохраняться при 170°С в течение 1--2 часов, после чего, попав в благопри-
ятные условия жизни, возродить полноценную бактерию. В то же время
большинство бесспоровых бактерий погибают в нагреваемой жидкости при
50--60°С в течение 30 минут, а при 80--100°С в течение 1--10 минут. Устойчи-
вость бактерий и спор к внешним условиям повышается при обезвоживани-
ях. Так или иначе, утверждение, что мол в бане все микробы погибают, глу-
боко неверны. На коже с температурой 40°С не погибает ни одна бактерия
и ни один грибок. Микробы в бане просто вымываются с кожи и её пор.
Большинство микробов (мезофилов) как раз «любит» температуры
20--50°С, а теплолюбивые микробы (термофилы), живущие в тропических
странах и компостных кучах, лучше всего развиваются при 50--70°С. Что ка-
сается низких температур (до минус 190°С), то они вызывают лишь замед-
ление жизненных процессов в бактериях и грибках («зимняя спячка»).
При гниении отбросов жизнедеятельности человека имеют большое зна-
чение и аэробные грибки (плесени), и анаэробные грибки (дрожжи). Так,
упомянём аэробные картофельные грибки (фитофтору, поражающую побе-
ги и клубни картофеля), мукоровые грибки (поражающие в виде пушистого
войлока-плесени сероватого цвета пищевые продукты и отсыревшие стены),
пенициллы (развивающиеся в продуктах питания - сырах, на коже и тексти-
ле во влажных условиях и вырабатывающие антибиотики -- пенициллины).
Дрожжи обуславливают бродильные процессы в септиках на фракции твёр-
дых отходов.
Дачные бани и печи
574

Разные микробы в разных условиях образуют самые различные виды пе-
регноя (гумуса) из одного и того же растительного или животного сырья:
почву, торф, сапропель, компост и т. п. Наихудшие условия для
перегнивания растительных остатков создаются сразу при четырёх негатив-
ных параметрах: при пониженных температурах, при сильном переувлажне-
нии, при химически кислой реакции среды и при малом насыщении возду-
хом (при низкой аэрации). При этом идёт образование торфа, очень плохо
усваиваемого растениями, поскольку торф не содержит водорастворимых
соединений азота. Торф с точки зрения органических удобрений является
наименее ценным продуктом, но с точки зрения обезвреживания отходов да-
же торф является вполне приемлемым конечным продуктом распада, по-
скольку состоит из химических соединений, непригодных для питания
микробов, грызунов и выплода мух. Отметим, что торф в смеси со щелочны-
ми агентами (известью, золой, фосфоритом), а также в смеси с навозом, фе-
калиями, компостом способен и далее биологически разлагаться вплоть до
образования полноценного удобрения. Большое количество органических
остатков (перегноя) превращает грунт в почву (и даже чернозём), в которой
растения находят все необходимые элементы для корневого питания, вклю-
чая азот. Однако сам углерод из органической составляющей почвы не по-
требляется, а улетучивается в ходе гниения в виде углекислого газа, который
затем усваивается из атмосферы листьями в ходе фотосинтеза. Так что сам
по себе органический углерод, как ни удивительно, в почве мало что даёт
растениям (кроме разрыхления). А вот азот, калий, фосфор, натрий и
многочисленные микроэлементы потребляются исключительно через
корни, что и используется в гидропонике.
7.2. Схемы очистных сооружений
В самом общем случае с садового или дачного участка (из дома или кот-
теджа) в канализационные системы поступают сточные воды из ванной (ду-
шевой, банной) комнаты, из кухни, из туалетов. Все эти сточные воды име-
ют разный состав, но все они включают две фазы: твёрдую разного
гранулометрического состава (из туалета крупные, из кухонной мойки и по-
судомойки средние, из ванны и стиральной машины самые мелкие по разме-
ру твёрдые включения -- хлопья) и жидкую (в том числе и мутную эмульсию
или дисперсию). Каждый вид и каждая фаза сточных вод может очищаться
по своему, но на практике обычно все сточные воды объединяются с получе-
нием консолидированного стока единого, но порой очень сложного химиче-
ского состава. Поскольку дачнику (в отличие от горожанина) приходится
в конечном счёте самому принимать решение о способе утилизации сточных
7. Канализационный модуль
575

вод, то он должен руководствоваться требованиями СанПиН 2.1.7.573 96
«Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для
орошения и удобрения» (даже в случае вывоза сточных вод).
Простейшая схема утилизации -- ассенизационная (рис. 207а). Она за-
ключается в сборе всех сточных вод без исключения в герметический коло-
дец 3, например, в бетонную или металлическую ёмкость (кессон) или,
в крайнем случае, яму с глиняными утрамбованными стенами, примерно так
же, как и в случае дворовых выгребных уборных. Все трубы и ёмкости вен-
тилируют 16, устройства слива оборудуются гидрозатворами для предотвра-
щения распространения запахов. При накоплении сточных вод периодичес-
ки (1--2 раза в год или чаще) вызывают ассенизационный автомобиль 4,
который высасывает под вакуумом (разряжением) жидкие отбросы в транс-
портную цистерну. При накоплении на дне колодца 3 плотного слоя ила, на-
сос автомобиля имеет возможность создавать в шланге не разряжение, а на-
Дачные бани и печи
576
Рис. 207. Принципиальные схемы сбо-
ра, удаления и обезвреживания бытовых не-
чистот и сточных вод: а -- вывоз нечистот
при помощи ассенизационного транспорта,
б -- сплавная канализация со сбросом очи-
щенных в септике сточных вод в поля под-
земной фильтрации, в -- сплавная канализа-
ция со сбросом очищенных в септике
сточных вод в фильтровальную траншею
или в песчано гравийный фильтр, г -- упро-
щенная схема с отстойником и песчано гра-
вийным фильтром траншеей беструбной.
1 -- сливное устройство с гидрозатвором
(раковина, поддон, унитаз и т. п.), 2 -- кана-
лизационная труба для вывода сточных вод
из здания, 3 -- выгребной колодец (выгреб-
ная яма), 4 -- ассенизационная машина (ав-
тоцистерна с вакуумным насосом), 5 -- поля
ассенизации (распаханные земельные уча-
стки), 6 -- выгруженный слой нечистот (жидких отбросов), 7 -- септик (отстойник), 8 -- ги-
дрозатвор (щит) для задержки плавающих нечистот, 9 -- гидрозатворы (тройники) для за-
держки плавающих нечистот, 10 -- осветленная сточная вода, 11 -- выпавший осадок
органических веществ (ил), 12 -- канализационная труба для вывода осветленных (очищен-
ных) сточных вод, 13 -- фильтрующий колодец (распределительный колодец), 14 -- труба
оросительной системы, 15 -- песчаные поля подземной фильтрации (подземной аэрации),
16 -- вентиляционные стояки, 17 -- слой торфа, покрытый слоем грунта, 18 -- фильтрующий
слой из крупнозернистого песка, гравия, щебня, котельного шлака, 19 -- труба дренажной
системы, 20 -- вывод очищенной воды в водоем, 21 -- отстойник из 1--2 бетонных колец с бе-
тонированным дном и отверстиями на 0,2 м ниже уровня грунта, 22 -- выводные отверстия
диаметром 10 20 мм (20--100 штук), 23 -- глинистый грунт, 24 -- аварийный сливной кран,
25 -- стационарно установленная стальная труба для подключения шланга ассенизацион-
ной машины в удобном месте.
а)
б)
в)
г)
1
1012
14
19
23
12
917
9
10 11
2
2
1
1
1
2
2
3
5
23 23
22
24
21
20
11
13
15 16
16
16
16
16
17 18
18
7
4
6
8

оборот, избыточное давление и размывать жидкостью из цистерны илистый
слой, перемешивая содержимое колодца. Технология перегруза хорошо от-
работана, а ассенизационные службы на селе продолжали действовать бес-
перебойно даже в сложные годы становления рыночных отношений.
Дачника обычно не интересует, куда вывозятся отходы ассенизационной
машиной. Но с методической точки зрения важно понимать, что в соответ-
ствии с официальной технологией нечистоты должны сбрасываться на
предварительно перепаханные поля ассенизации равномерным слоем тол-
щиной до 10 см. При этом органические вещества перегнивают именно на
поле (почвенный метод), а не в выгребной яме. Поля ассенизации озеленя-
ют и используют в таком режиме: первый год -- загрузка, второй -- выращи-
вание кормовых трав, третий -- выращивание кормовой столовой свёклы,
четвёртый -- картофеля. Недопустимо выращивать на этих полях помидоры,
огурцы, редис, салат и другие овощи, употребляемые в пищу без тепловой
обработки в основном ввиду опасности распространения яиц гельминтов
(глистов). Ясно, что при малом количестве отходов их можно примерно
как то так же использовать на самом дачном участке. Чаще всего это осуще-
ствляется методом компостирования: отбросы черпаками извлекаются из
выгребного колодца, но не разбрасываются как попало на больших площа-
дях, а выкладываются на слои торфа на компостной площадке (или в сухой
яме), прикрываются торфом и перелопачиваются так, чтобы обеспечивалась
хорошая аэрация. В правильно организованном компосте за счёт жизнедея-
тельности аэробных микробов температура повышается до 50--70°С, что
обеспечивает надёжное уничтожение яиц гельминтов.
Несмотря на свою простоту, ассенизационная схема до сих пор является
для многих дачников необычной, поскольку выгребные устройства до 1997
года на садовых участках не допускались. Выгребной колодец является хра-
нилищем нечистот, которое может представить опасность при половодьях
(затоплениях), при растрескивании стенок, при переполнениях. Поэтому
в соответствии с п. 8.7 СНиП 30 02 97 во избежание претензий соседей мес-
торасположение и конструкцию выгребного колодца необходимо согласо-
вать с органами по охране подземных вод и с санитарно эпидемиологичес-
кими службами в составе проекта застройки участка. При этом следует
иметь в виду, что выгребной колодец должен располагаться никак не ближе
12 метров от дома, 8 метров от колодца водоснабжения и 4 метра от границы
соседнего участка. В соответствии с СП11 106 97 рекомендуется избегать
устройства люфт клозетов (тем более со сливом хозяйственно бытовых
вод), а значит и выгребных колодцев (выгребных уборных), при высоком
уровне грунтовых вод -- 1,5 м и выше. Если уровень почвенных вод близко
от поверхности земли, то есть опасность залива и переполнения выгребного
колодца и распространения нечистот.
7. Канализационный модуль
577

Не углубляясь в этот непрофильный для нас вопрос, отметим, что проек-
тировщики считают более рациональными на садовых и дачных участках де-
централизованные системы канализации, чтобы «размазать» стоки и сбросы
по территории разными компостными кучами и фильтрующими траншея-
ми. Вместе с тем, при благоприятных грунтовых условиях (пески, супеси,
мелкие суглинки) и низком уровне стояния грунтовых вод СП11 106 97 до-
пускает использование на садовых участках даже септика с сооружениями
подземной фильтрации (фильтрующий колодец, фильтрующая кассета, пес-
чано гравийный фильтр).
Септик представляет собой ёмкость 7 (отстойник) с водонепроницаемым
дном и стенками и с объёмом, равным двум десяти суточным объёмам
сброса вод (то есть сточные воды проходят септик в течение 2--10 суток).
Септик устроен так, что за счёт поверхностных гидрозатворов 8 или 9 удер-
живает (не выпускает) ни плавающие, ни тонущие твёрдые включения.
Удерживаемая твёрдая фаза за время хранения до 6--12 месяцев сгнивает
(точнее, сбраживается за счёт анаэробных бактерий и грибков), превращает-
ся в так называемый активный ил 11, который вывозится ассенизационной
машиной или компостируется (стабилизируется на воздухе в удобрение)
прямо на участке. Таким образом, септик является выгребной ямой, из кото-
рой постоянно выводится жидкая фаза. А поскольку её всегда много больше,
чем твёрдой фазы, то септик может иметь много меньшие размеры (габари-
ты), чем выгребной колодец.
Что касается осветлённых в септике вод, то их можно, конечно, накапли-
вать в каком либо большем колодце для последующего вывоза, но это невы-
годно, поскольку представляло бы собой по существу то же решение, что
и на рисунке 207а. Можно также накапливать воды в каком либо небольшом
колодце и продувать его воздухом для обеспечения жизнедеятельности аэ-
робных бактерий, но это делают лишь на крупных городских станциях био-
логической очистки сточных вод, хотя аэротенки уже начинают появляться
в коттеджах России. Проще всего сточные воды в дачных условиях просто
«по русски» вылить на землю, но только так, чтобы они не остались на по-
верхности в виде тухнущего болота (обиталища мух), и поступили бы в не-
кий глубинный слой 5--50 см, где нет губительного для бактерий ультрафи-
олета, но вполне достаточно воздуха для жизни бактерий. Этот слой земли
(почвы, песчаного грунта) должен быть свободен от высоких грунтовых вод
так, чтобы поступающая сточная вода растекалась бы по сухим крупинкам
(песчинкам) земли тонким легко окисляемым слоем (поверхностной плён-
кой). Иными словами, в качестве резервуара используется сама земля. Если
она глинистая (водонепроницаемая), то надо искусственно создать водопро-
ницаемый слой (из песка, торфа и т. п.), и этот слой называют фильтрующей
траншеей, полем фильтрации, участком аэрации и т. п. В конечном счёте пе-
Дачные бани и печи
578

ред дачником стоит задача вывести воду с участка не канавой или болотис-
тым потоком (что запрещено), а завести воду в верхний слой земли и так вы-
вести за пределы своего участка. Ясно, что если сточная вода при этом углу-
бится слишком глубоко, то процессы аэрации (за счёт аэробных бактерий)
замедлятся, и сточная вода к тому же может поступить в водоносный слой,
питающий питьевые колодцы.
В соответствии с этими соображениями сточные воды сбрасывают
в фильтрующий колодец 13, имеющий проницаемое дно и отверстия в стен-
ках. Если скорость просачивания в грунт оказывается слишком малой (а это
случается очень часто, особенно при постепенной забивке пор грунта грязью
из сточной воды), то колодец 13 используют в качестве распределительного
устройства: во все стороны от колодца или в одну сторону рядами в опреде-
лённом (безопасном для населения) направлении в песчаном грунте роют
траншеи, в них закладывают керамические или асбоцементные ороситель-
ные трубы 14, водовыводящие стыки труб прикрывают сверху водостойким
мягким материалом (желательно водопроницаемым), после чего трубы за-
сыпают сначала гравием, а потом песком (рис. 207б). Получается поле под-
земной фильтрации вод, обеспечивающее вывод воды из труб в искусствен-
ный песчано гравийный грунт. Песок при этом не просто впитывает воду.
Песок при фильтрации задерживает в своём объёме взвешенные органичес-
кие частицы сточных вод и с помощью аэробных бактерий (которые есть по-
всюду) и газообразного кислорода (в составе воздуха, глубоко диффундиру-
ющего в относительно сухой песок из атмосферы) преобразует их в перегной
(гумус), частично потребляемый растениями, произрастающими на поле
фильтрации. Поэтому поля подземной фильтрации иногда называют поля-
ми подземной аэрации. Если грунт не песчаный (или песчаный, но не имею-
щий выхода в удалённые низины, овраги, реки), то фильтрующий колодец
и поля подземной фильтрации устраивать бесполезно (более того, запреще-
но), поскольку будет происходить постепенное заболачивание местности за-
грязнёнными водами. В этом случае необходимо предусматривать дополни-
тельные мелиорационные работы по осушению места сброса вод.
Комплексные решения называются фильтрующей траншеей или песча-
но гравийными фильтром (рис. 207б), они отличаются конструктивными
схемами расположения труб. При производстве фильтрующей траншей
в глинистом грунте роют траншею, в неё закладывают сначала дренажную
(водовпитывающую) трубу 19 (керамическую, асбоцементную с разрезами
для поступления воды), закапывают крупным песком или песчано гравий-
ной смесью (ПГС -- продуктом карьерной разработки), а потом на расстоя-
нии порядка одного метра вверх (выше дренажной трубы) закладывают оро-
сительную трубу 14, по которой в песок подаётся сточная вода из септика 7.
Оросительную трубу также засыпают песчано гравийной смесью 18, а
7. Канализационный модуль
579

сверху для утепления насыпают слой торфа 17 или перегноя (для лучшей аэ-
рации) и слой глины (грунта) для предотвращения проникновения значи-
тельных количеств ливневых вод от атмосферных осадков. Дренажную тру-
бу 19 обязательно выводят в нижерасположенные овраг, канаву, канал,
водоём. При производстве песчано гравийного фильтра оросительная и дре-
нажная трубы расположены и засыпаны фильтрующим слоем песчано гра-
вийной смеси точно так же. Точно так же происходит фильтрация и аэрация
и вывод чистой воды. Единственным отличием является то, что трубы зало-
жены не в траншею, а в котлован (с шириной, сопоставимой с длиной), что
даёт возможность расположить целую систему параллельных оросительных
и дренажных труб в одном песчаном массиве, что повышает производитель-
ность и снижает стоимость изготовления очистной системы.
В последние годы в России вместо септиков (с анаэробными
бактериями) в загородных домах стали применять аэротенки (с аэробными
бактериями). Грубо говоря, чтобы из септика сделать аэротенк, надо
организовать постоянный дозированный мелкопузырчатый продув воздуха
через жидкость, например, с помощью электронасоса. Это приводит к
усложнению конструкции (поскольку требует постоянного электропитания,
а может быть, и термостатирования аэротенка при оптимальной
температуре), но за счёт много более высокой активности аэробных
бактерий позволяет снизить размеры отстойника и повысить степень
очистки до 95--98% при полном отсутствии дурного запаха. Для
ориентировки приведём характеристики пластмассовых аэротенков типов
«Астра», «Циклон» и «ЮБАС» производства России (на основе технологии
Чехии):
Максимальная Мощность Вес, кг
Габариты, м
суточная произ электрическая, (длина×ширина×высота)
водительность,
ватт
м3/сутки
1,0
60
250
1,0×1,0×2,3
1,6
60
380
1,5×1,0×2,3
2,0
80
450
2,0×1,0×2,3
3,0
100
480
2,0×1,0×2,3
4,0
160
530
2,0×1,5×2,3
6,0
180
600
2,0×2,0×2,3
7,0
240
690
2,9×2,0×2,5
9,0
400
850
3,0×2,0×2,5
12,0
450
1050
4,0×2,0×3,0
16,0
700
1400
3,0×4,0×3,0
Ещё более перспективной является аэробно аноксидная очистка с цик-
лически прерываемой активностью за счёт периодически прерываемой аэра-
Дачные бани и печи
580

ции с искусственным перемещением (SBR -- реактор). Эффективность тех-
нологии объясняют тем, что активные бактерии, выделяющие ферменты,
при прекращении подачи воздуха склеиваются в хлопья и оседают на дно,
а малоактивные бактерии остаются в виде взвеси и поедаются простейшими
многоклеточными (инфузориями, жгутиковыми, амёбами, коловратками
и т. п.). Это позволяет омолаживать бактериальную массу.
Все эти ультрасовременные методы тем не менее никак не могут снизить
объём жидкой фазы, столь сложно удаляемой в грунт.
7.3. Очистные устройства малой мощности
Несмотря на многочисленные трудности создания, местная канализация
является настолько большим благом, что редкий садовод не пытается как то
приспособиться, лишь бы не выносить сточную воду вёдрами по нескольку
раз в день. Как мы уже отмечали, основной трудностью является очистка
и отвод жидкой фазы бытовых отходов. Из любой кухонной мойки, из лю-
бой ванны или бани и даже из унитаза, так сильно меняющего быт дачников
и садоводов, истекает в основном вода. Поэтому главной задачей дачника яв-
ляется экономное расходование воды для облегчения утилизации сточных
вод. Именно поэтому строительные нормы и правила СНиП 30 02 97 запре-
щают ввод водопровода в дачные и садовые дома (а также использование
двухконтурных газовых котлов для нагрева воды) в отсутствии должной ме-
стной канализации или централизованной поселковой системы канализа-
ции. В связи с этим ещё раз особо подчеркнём, что все многочисленные
литературные советы по отводу сточных вод в канавы и в овраги абсолютно
неприемлемы и запрещены без обезвреживания и очистки. СНиП30 02 97
допускает в принципе сброс хозяйственных сточных вод (кухня, стирка)
в наружный кювет по специально организованной канаве, но при обязатель-
ном согласовании в каждом отдельном случае с органами санэпиднадзора.
Сброс и обработку стоков душа, бани, сауны и хозяйственных сточных вод
в соответствии со СНиП 30 02 97 следует производить в фильтровальной
траншее с гравийно песчаной засыпкой или других очистных сооружениях,
расположенных на расстоянии не ближе 4 м от границы соседнего участка.
Прежде всего отметим, что всесезонные (зимние) очистные сооружения
даже малой мощности (менее 0,5 м3 в сутки) могут оказаться рядовому
дачнику и садоводу недоступными и по цене, и по специфике грунтов и
рельефа местности. Что касается сезонных (летних) систем сброса сточных
вод, то здесь вариантов может быть много.
Во первых, необходима фильтровальная траншея (или котлован) с объё-
мом не менее 1,5 м3 песка на суточный сброс до 200 литров воды и 6м3 пес-
7. Канализационный модуль
581

ка на суточный сброс до 500 литров воды (без залповых сбросов, например,
из ванны). Во вторых, чтобы сохранилась проектная величина фильтрую-
щей способности песка 50--100 л/м2.сутки, необходимо очищать воду от
осадков. Например, мыслимы следующие варианты сугубо летних «микро-
устройств» для очистки сточных вод из садовых домиков и бань (рис. 208).
Можно собирать весь суточный слив в накопительную ёмкость 7 и изучить,
что же вы сливаете из бани, проверить, есть ли отстой, какова мылкость
и т. п. При необходимости можно даже продезинфицировать, например,
при серьёзном инфекционном заболевании дачника, или осветлить
коагулянтами типа сернокислого алюминия за счёт образования студенис-
того геля гидроокиси алюминия. После отстоя вода (даже мыльная) может
быть слита на огород (под картофель или свёклу) или, по крайней мере на
газон, а в случае сильно загрязнённых вод в рядом расположенную фильтру-
ющую траншею типа 16. Фильтрующую траншею можно изготовить следу-
ющим образом. Роется котлован глубиной 0,5 м, длиной не менее 3 м и ши-
риной не менее 1 м и засыпается крупным песком или торфом (рис. 208в).
Пятно слива 17 можно покрыть торфом, кучей сена, мешковиной для допол-
нительного улавливания твёрдых включений. Пятно слива можно обвало-
вать 14 и периодически перекапывать (или отбрасывать верхний слой песка
в компостную кучу и заменять свежим песком). Фильтровать можно и саму
первичную сточную воду, например, полипропиленовой мешковиной или
стальной сеткой, устанавливаемой на бак 7 и периодически очищаемой с от-
Дачные бани и печи
582
Рис. 208. Схемы сбора и обработки сто-
ков бани, сауны, душа на садовом и дачном
участке: а -- ассенизационная схема, б -- схе-
ма компостирования, в -- схема прямого
сброса в фильтровальную траншею. 1 -- грунт
(почва), 2 -- бетонная плита фундамента, 3 --
ограждающие конструкции бани (полы, сте-
ны), 4 -- поддон банный, 5 -- цокольные стол-
бики, 6 -- сливной выпуск из поддона, 7 --
бак накопитель, 8 -- кран шаровой, 9 -- шланг
поливочный, 10 -- компостная куча (торф,
старый перегной, песок, доломитовая мука),
11 -- перелив очищенной (осветленной) сточ-
ной воды, 12 -- фильтрующее дно, 13 -- филь-
трующая мембрана (войлок, лавсановая или
капроновая ткань, нетканный синтетический
материал, поролон и т. п.), 14 -- обваловка ме-
ста слива сточной воды, 15 -- озеленяющий
кустарник, 16 -- фильтрующая траншея (пес-
чано гравийный фильтр), 17 -- пятно слива
(место поступления сточной воды в фильтро-
вальную траншею).
а)
1
1
1
1
1
1
3
3
3
5
5
5
7
89
2
2
2
4
4
4
6
6
10
11
16
16
12
13
14
15
17
14
6
б)
в)

бросом осадка в компостную кучу. Можно воду из бани 6 сразу направить на
пятно слива 17 (рис. 208в) или бак 7 трансформировать в фильтр 10 различ-
ной конструкции. В основе всех этих простейших решений лежит улавлива-
ние твёрдых включений (хлопьев, листьев, грязи) как и в септике, но с пере-
работкой фазы не в анаэробных условиях, а аэробным компостированием.
Летний сброс сточных вод через трубу 6, расположенную на высоте не
менее 30--70 см над землёй, очень удобен, поскольку позволяет и собирать
стоки, и транспортировать их по шлангу или водоводу (лотку) в нужное ме-
сто сброса. Такой высокорасположенный слив с разрывом струи работоспо-
собен и зимой, причём нет опасений образования наледей высотой, способ-
ной перекрыть сливовой конец выпуска 6. Замёрзшие (и не поступившие
зимой под землю) наледи на земле весной тают и смываются огромным ко-
личеством талых вод (без претензий со стороны возможно отсутствующих
зимой соседей).
При количестве сточных вод до 0,5 м3 в сутки (например, из ванны с зал-
повыми выбросами) при летней эксплуатации можно использовать стацио-
нарные малозаглублённые ёмкости 21 (колодцы, баки накопители, отстой-
ники), обеспечивающие за счёт отверстий с стенках равномерное
поступление сточных вод в песок (рис. 207). Роют котлован объёмом 5--6 м3
глубиной до 1 метра и диаметром до 10 метров с пологими стенками. В цен-
тре котлована устанавливаются два бетонных кольца друг на друга с бетони-
рованием дна. В образовавшийся колодец высотой до 2 метров вводится тем
или иным образом труба 2, а в стенках организуются выпуски воды в песок
в виде щели между кольцами или высверленных перфоратором отверстий
22. Затем котлован засыпается крупным песком и защищается от атмосфер-
ных осадков пологим слоем почвы и озеленяется. Накопительная ёмкость
может эксплуатироваться по разному: дачник может опробовать несколько
вариантов (вплоть до установки гидрозатворов типа 8 или перелива воды че-
рез верхний срез колодца на поверхность фильтрующего слоя песка 18).
Фактически ёмкость 21 является фильтрующим колодцем типа 13, но из неё
можно легко периодически удалять всплывающие и тонущие нечистоты на
компостирование. Зимой ёмкость 21 промерзает и использоваться не может,
вода должна вычерпываться во избежание разрушения системы силами мо-
розного пучения. Указанная схема не годится на грунтах с высоким стояни-
ем грунтовых вод. Для механизации работ по периодическому опустошению
ёмкости 21 может быть использован дренажный (или фекальный) электри-
ческий насос.
7. Канализационный модуль
583

Нашими собратьями по разуму были
обезьяны, а по березовому венику - финны.
8. Моечный модуль
Что бы там ни говорили, моечный узел в бане - самый главный. Без
мытья нет бани. Ведь Сандуны - это «дворец чистоты», а не «мир жары» и
не «мир пота».
Банный моечный модуль включает обогреваемое помещение, мытей-
ное место (сиденья, лежаки, в том числе для парения и для массажа, пол-
ки), средства для обмыва (шайки, черпаки, купели, ванночки для ног
и т. п.) и средства для мытья (мочалки, тёрки, веники и т. п.). Именно к
моечному модулю подводятся водаисистемы канализации. Кроме того,
моечный модуль оснащается системами нагрева и увлажнения воздуха,
системами контактного и бесконтактного нагрева тела.
Парильное помещение (даже отдельное) всегда остается частью моеч-
ного модуля, поскольку настоящее парение - это мытьё горячей росой и
потовыми выделениями (или развлекательная «игра в мытьё») и/или
разогрев тела перед мытьём.
8.1.Баня как мытьё
Бани в городах сейчас находятся в состоянии глубочайшего идеоло-
гического кризиса. Если в сельской местности к баням попрежнему (как
и ранее тысячелетиями) относятся в первую очередь как к повседневно-
му гигиеническому мытью (поскольку мыться порой больше негде), то в
городах (уже давно привыкших к квартирным ваннам и душам) под
банями все чаще понимают (даже на дачах) просто жаркие помещения, в
которых можно делать все, что угодно, но только не мыться. Сейчас
городская молодежь зачастую даже не знает, что в банях можно не толь-
ко париться (в смысле греться-развлекаться), но и мыться.
Еще хуже то, что к баням в городах стали относиться с явным преду-
беждением, причем не только как к техническому анахронизму, но и как
к очагу аморальности. Как говорится, для иного прокурора нынче в
России посещение бани может окончиться неприятностями по службе, а
то и концом карьеры. Это обусловлено тем, что не выдержав конкурен-

ции с квартирными ваннами и душами, бани, оставшись «не у дел», стали
трансформироваться в некие теплые воздушные процедуры и переме-
щаться в сторону сомнительных сфер досуга, развлечений, общений и
лечений. Но изменяется ли при этом коренная суть бань? Ведь и раньше
в области известных человеческих пороков бани не имели себе равных, и
католическая церковь беспощадно боролась (из-за упадка нравов) с
общественными паровыми банями веками. Иными словами, возникает
вопрос, чем же являются бани по своей коренной сущности - то ли
мытьем, то ли просто купанием, то ли банальной жарой, то ли любой
паровой или особой потельной, контрастной, массажной, развлекатель-
ной или еще какой-нибудь иной процедурой? И что важнее в банях - тех-
ническая суть (конструкция) или потребительские свойства (назначе-
ние)?Исторически термин «баня» впервые возник три тысячи лет тому
назад в Древней Греции («банио») как понятие очищения (и телесного, и
душевного) именно водой. Такая трактовка бани развилась затем и в
Древнем Риме ( народнолатинское «банеум»), а потом через христиан-
ство распространилась по всему миру как понятие именно водной проце-
дуры. В Киевскую Русь слово «баня» проникло тоже как церковный тер-
мин (из Константинополя «от греков») в качестве синонима
древнеславянским понятиям «мовня» (омовение) и «мыльня» (мытье).
Греко-латинский ( общеевропейский) термин «баня» до сих пор на всех
европейских языках означает «купание вообще» (любое очищение
водой). Но не в России!
Дело в том, что россияне, признавая баню купанием (мытьем), терми-
нологически четко отличают бани от ванн и душей. Бани «по-русски» -
это все то, что совсем не похоже на ванны и души, а именно то, что было
в нашей стране до ванн и душей. Так что русские бани являются более
узким понятием, чем европейские «купания вообще» - являются лишь
одним из видов купаний, что и обуславливает многочисленные недора-
зумения и непонимания. Еще большую путаницу внесли финны-суоми,
которые в чисто рекламных целях назвали термокамеру сауной, а саму
сауну провозгласили чисто тепловой воздушной процедурой (потель-
ной), никак не связанной с водой и мытьем. К сожалению, такая выхоло-
щенная трактовка бани нашла сторонников и в нашей стране. Четче всех
это выразил классик русских саун А.Разоренов - «сколько, мол, можно
мыться, мы и так чистые» (БАНБАС, 4/16, 2001 г., стр. 64). В частности,
среди горожан распространилось безхитростное мнение, что и русская
баня - это просто парилка (не приспособленная для купаний водой дере-
вянная термокамера с печкой-каменкой), где можно попотеть (но не
мыться!) в жаре (либо в сухом зное, либо в паре) перед душем.
8. Моечный модуль
585

Конечно, каждый вправе в бане только греться и не мыться. Каждый
вправе считать теплушку парилкой, а парилку называть баней. Но толь-
ко если это не приводит (по недомыслию или ради корысти и выгоды) к
запутыванию других людей, к выхолащиванию фундаментальных идей, к
подмене и утере важнейших принципов, имеющих свои глубокие объек-
тивные технические и исторические корни. Чтобы разобраться в техни-
ческой сути русских бань, вспомним, что процесс купания (омовения)
может мыслиться тремя способами. Во-первых, можно погрузиться в
теплую (горячую) воду всем телом (или большей частью тела). Это
будут купели, ванны, бассейны, реки, моря и т.п. Во-вторых, можно поме-
ститься всем телом (большей частью тела) в поток падающей воды, том
числе диспергированной. Это будут дожди, души, водопады. В-третьих,
можно захватывать ладонями, мочалками, черпаками малые количества
теплой воды и обмывать отдельные части тела протиранием, смачивани-
ем, орошением, плесканием, обливанием. Это будут разного рода умы-
вальники (начиная от луж и тазов и кончая водопроводным смесителем
над раковиной). Вот как раз этот третий способ теплого (горячего) омо-
вения (умывания), применяемый ко всему телу (целиком и одновремен-
но), и является мытьем по-русски (русской баней).
Отличительным признаком русских бань является (помимо обяза-
тельного наличия воды) высокая температура воздуха (жара). Дело в
том, что в русской бане (в отличие от ванн и душей) все тело человека
находится не в теплой воде, а на воздухе. А это значит, что вода с мокрой
кожи может испаряться, охлаждая тело за счет теплоты испарения
(имеющей для воды экстремально высокую величину 539 кал/г). Все
знают, что если раздеться в теплой квартирной ванной комнате и проте-
реть себя мокрой теплой мочалкой, то сразу же станет холодно. Но если
прогреть ванну (до банных температур), то все проблемы с холодом при
обмываниях на воздухе пропадают. То есть русская баня является свое-
образным аналогом тропического пляжа, когда выходящему из воды
человеку на воздухе совсем не холодно.
Теперь достаточно вспомнить, что на низших уровнях цивилизации
людям было проще нагревать костром воздух в пещере (норе), чем нагре-
вать воду. Поэтому первые горячие купания в пещерах неизбежно
использовали малые количества горячей воды, но зато горячие помеще-
ния, то есть были банными (в вышеупомянутом русском понимании
этого слова). Конечно, такой способ купания использовался всюду во
всех странах мира без исключений (в том числе и намного раньше появ-
ления самой Руси) и является интернациональным, но сохранился в
особо развитом виде только в холодной и отсталой в быту России.
Также ясно, что с развитием техники и с повышением благосостояния
Дачные бани и печи
586

населения (и в первую очередь с появлением дешевой и доступной
металлической посуды и водогрейных котлов) становится проще нагре-
вать (и транспортировать) воду, чем нагревать воздух и помещения. А
это значит, что рано или поздно в силу чисто технических причин бани
уступают место ваннам (купелям) и душам, не требующим жарких поме-
щений, но потребляющим огромное количество теплой воды. Но это
вовсе не значит, что бани как идея - это технический анахронизм. Ведь
технический принцип не может быть анахронизмом, пережитком про-
шлого могут быть только конкретные технические конструкции. Так что,
в дальнейшем, затруднения городов по доставке и отводу больших коли-
честв воды могут вновь изменить ситуацию и возродить интерес горожан
к «русским» мытейным купаниям, но уже на новом витке цивилизации
(бесповоротно превратившей повседневное мытье в исключительно
интимную бытовую процедуру).
Сам по себе банный принцип реализуется в трех формах - потовой
бани, паровой бани и классической русской бани. Потовая баня самая
древняя и самая естественная, заложенная в саму физиологию человека.
Греясь у жарких костров, древние люди неизбежно потели и, расчесыва-
ясь, удаляли загрязнения с кожи. Несмотря на примитивизм, потовая
баня успешно использовалась в Древнем Риме при высоком уровне
цивилизации (раздел 8.4).
Паровая баня - это мытье горячей росой. При плескании воды на
раскаленные камни образуется водяной пар, который затем конденсиру-
ется на голом теле в виде «кипятка», пощипывающего кожу. Для усиле-
ния выделения росы с одновременным расчесыванием использовались
веники из ветвей деревьев. Такие паровые бани были известны и у всех
кочевых народов, и у всех оседлых, были развиты в древнегерманских
племенах VII века. В связи с церковными запретами (по причине упадка
нравов при совместном мытье), германцы (франки, англосаксы, датчане,
норвежцы, шведы и др.) постепенно стали мыться в купелях, а паровые
бани сохранились преимущественно у языческих восточных славян.
Классическая русская баня - это мытье всего тела в тазу (шайке) со
сливом воды непосредственно на пол под ноги. Такая баня уже требует
специального нагрева компактной воды (сбросом раскаленных камней в
воду или кипячения воды в посуде). Получила распространение в России
преимущественно в городах и богатых усадьбах, видимо не ранее XIII-
XV веков, а в XX веке ставшая основным видом бань, постепенно пере-
ходящих в ванны и души. Так, первые в нашей стране редакции
Строительных норм и правил СНиП II-В.11-55 и СНиП II-Л.13-62 офи-
циально подразделили все общественные бани на «русские бани (русско-
го типа) с тазами» и на «душевые бани», причем те и другие могли иметь
8. Моечный модуль
587

парильные отделения. Подчеркнем, что начиная с XIX века в российских
городах термин «баня» (применительно к общественным баням) носил
скорее общеевропейский смысл как «купание вообще». И лишь во вто-
рой половине века бани в умах горожан окончательно стали пониматься
как «отсталые методы мытья, отличные от ванн и душей».
Церковный термин «баня» в IX-XII веках с трудом приживался в язы-
ческой Руси, а затем в многонациональной России. Достаточно вспом-
нить, что если Киев крестился в 988 году вполне мирно, то в Новгороде
людей приходилось насильно тащить и бросать с мостов в Волхов и с
помощью оружия захватывать капища и уничтожать статуи языческих
божеств (особенно Перуна - бога воинов), в результате чего Владимиру
пришлось перебить половину населения города. Долгие века церковный
термин «баня» означал скорее сам процесс омовения, чем некое помеще-
ние для омовения (и не только в России). Помещения же для бань были
самыми разными и постоянно изменялись с ходом технического про-
гресса. Поэтому, указать на какую-нибудь конкретную конструкцию как
на «настоящую русскую баню» или «настоящую паровую баню» невоз-
можно - все они «настоящие».
Так, древнегерманские паровые бани с вениками обустраились в полу-
землянках (шалашах из бревен, засыпанных грунтом) и назывались
«басту» ( от «badestube» - комната для мытья). В Древнем Новгороде бани
обустраивались в бревенчатых мыльных «избах» (от забывшихся слов
типа «избаг» или «истьбак»), занесенных, видимо, варягами из Вагрии
(славянского балтийского Поморья) вместе с хлебными курными печами
( «back», «bage» - «багряная» печь, «вагранка»). В Древнем Киеве бани
обустраивались в землянках (ямах, перекрытых накатом из бревен) и
назывались «истобками» или «изтопками», то есть отапливаемыми поме-
щениями ( «топка» - по-славянски место для костра). Именно в истобке
Ольга сожгла послов от древлян, убивших ее мужа князя Игоря, а затем по
наивности решивших сватать ее за их князя Мала. У западных славян зем-
лянка называлась «лазней». У древних финнов парные бани обустраива-
лись в землянках «саунах» (от «savunen» - дымный). На средней и нижней
Волге преобладали землянки-пещеры (на обрывах рек) с подпольными
печами типа восточных.
Со временем германцы перешли к деревянным наземным каркасным
строениям с закладкой проемов каркаса камнями на связующем раство-
ре. В Украине перешли к глинобитным наземным строениям на плете-
ном каркасе («хатам» по типу древнекельтских «hut»). Во Владимиро-
Суздальской Руси развились многоэтажные срубы (клети),
опирающиеся на полуземлянку (подклет), с горницами, светелками и
теремами. С XIV века во Владимирских краях стали мыться преимуще-
Дачные бани и печи
588

ственно «на дому» в горнилах русских печей, и даже под Москвой в XIX
веке не знали иных бань, кроме как русских печей (А.Желтов).
Особо отметим, что западные финны-суоми со времен Первого кре-
стового похода в 1155 году отошли к Швеции, постепенно стали мыться
в купелях и утеряли традицию мыться в паровой бане (сауне). Так,
раскопки на месте первой столицы Турку показали, что бани существо-
вали только на территории колонии новгородских купцов (А.Ранних).
Многие века шведские врачи боролись с вредными дымными саунами,
сохранявшимися в наиболее удаленных и отсталых краях Карелии и
Лапландии (M.Aaland, www.cyberbohemia.com). С 1803 года Финляндия
(Суоми) вошла в состав России, банные традиции стали оживать. Но с
провозглашением независимости в 1917 году бани, навязанные «полуди-
кой» Россией, стали окончательно забываться, тем более что вся Европа
перешла на квартирные ванны и души. «Банная политика» Финляндии в
корне изменилась со времен Олимпиады 1952 года в Хельсинки, где фин-
ские тренеры широко разрекламировали новый физиотерапевтический
метод реабилитации спортсменов после соревнований с помощью «сов-
ременной сухой высокотемпературной финской сауны». Были примене-
ны экстремально высокие температуры 1400С совместно с сухим возду-
хом, обеспечивающие быстрое. но неизнурительное сухое потение с
выводом «шлаков» из мышц. Не обсуждая эффективность методики,
отметим, что термообработка организма в такой сауне в полном отсут-
ствии воды на коже (в любой мыслимой форме) не имеет ничего общего
с баней как купанием. Хотя внешне современная сауна и похожа на древ-
нюю сауну (металлическая печь бездымно имитирует открытый очаг), но
она не приспособлена для купания. Действительно, официальных фин-
ских методик использования современных саун только две (первая -
вывод «шлаков» с потом, вторая - перегрев тела с контрастным охлажде-
нием), и все они не включают мытье. Все это никак не смущает финнов-
суоми, поскольку они уже давно утеряли мытейные банные традиции.
Прежняя сауна как повседневное обычное гигиеническое мытье реально
живет в Финляндии лишь в глубинке у некоторых карелов и лаппов.
«Баня - это специальное помещение для обмывания тела при одновре-
менном воздействии на него горячего воздуха - сухого (турецкая баня)
или насыщенного паром (русская баня)» (Энциклопедический словарь,
М.:БСЭ, 1953 г.). Так что в спорах о том, что же является «настоящей»
русской баней, можно уверенно заявить, что «настоящая» баня - это та, в
которой моются, а не только греются. Русское парение с веником - это не
просто способ прогрева тела, но и особый вид мытья. В связи с этим
напомним, что горячее мытье тела включает четыре этапа. Во-первых,
сама по себе вода легко отмывает соли и растворимые жиры (липиды
8. Моечный модуль
589

типа холестерина). Во-вторых, моющие средства удаляют водонераство-
римые жиры (хотя и не в полной мере). В-третьих, горячая вода гидро-
лизует (распаривает) роговой слой кожи, и он легче отделяется при меха-
нической растирании, освобождая поры потовых желез. Так, в Японии
после мытья в тазу (по-банному) погружаются в горячую ванну (фуро),
а затем растирают тело полотенцем, удаляя «катушки». А в восточных
банях (хаммамах) растирают потное тело волосяными мочалками.
Причем удаление рогового слоя возможно лишь на воздухе при растира-
нии кожи в чуть влажном распаренном состоянии, когда достигаются
большие силы сдвига, а в воде между мочалкой и кожей располагается
скользкий слой воды как смазка. В-четвертых, усиленное выделение пота
(как в жарком воздухе, так и в горячей воде) приводит к усиленной про-
мывке застойных зон (кровеносных и лимфатических микрокапилляров
и межклеточных пространств) в прикожном слое.
В заключение напомним, что бани обладают особым потребительским
свойством - свободой передвижений (мытьем на «просторе»). Если в
ванне или под душем человек до предела заужен в пространственных
возможностях, то в банях при мытье на воздухе человек имеет террито-
риальную свободу. Человек может вести привычный образ жизни -
сидеть, ходить, лежать, принимать любые позы и т.п. Если купание в
ванне или под душем человек воспринимает как временный скоротечный
процесс, то в бане человек может провести целый день. Именно этот факт
(в сочетании с климатическим комфортом) и придавал баням (во всех
краях тысячелетиями) чрезвычайную привлекательность для неспешно-
го приятного времяпровождения, отдыха, общения, развлечения.
8.2. Климат бани
Санитарные нормы СанПиН 2.1.2.1002-00 устанавливают температу-
ру воздуха в квартирных ванных комнатах на уровне 17-270С при допу-
стимых скоростях движения воздуха до 0,2 м/сек и при ненормируемом
уровне относительной влажности воздуха. Такие температуры недоста-
точны для бань - человеку в бане не должно быть холодно с мокрой
кожей (причем, человеку в обычном неразгоряченном состоянии).
Для численных оценок необходимых банных метеопараметров будем
исходить из того, что человек на воздухе теплоизолирован (поскольку
теплопроводность воздуха мала), но зато может может испарять воду с
мокрой кожи, при этом охлаждаясь. Поэтому в обычной ванной комнате
человеку не холодно с сухой кожей, но тотчас становится холодно при
смачивании кожи водой. Значит, основным фактором при расчетах
должен стать учет теплопотерь за счет испарений воды с кожи.
Дачные бани и печи
590

Прежде всего вспомним, что процесс испарения воды есть суммарный
результат двух противоположных процессов. С одной стороны, с мокрой
кожи газифицируется вода (то есть «растворяется» в воздухе, «улетает»
в воздух в виде молекул), и скорость газификации зависит только от
температуры воды. С другой стороны из воздуха на кожу поступают
молекулы воды и ожижаются (влетают в воду), и скорость ожижения
зависит только от абсолютной влажности воздуха (то есть от содержания
влаги в воздухе в граммах на кубометр). Если скорость газификации
больше скорости ожижения, то такой процесс называется испарением. И
наоборот, если скорость газификации меньше скорости ожижения, то
такой процесс называется конденсацией. Это означает, во-первых, что
скорость испарения воды зависит от температуры воды и абсолютной
влажности воздуха, а во-вторых, что могут возникать условия, когда
достигается конденсация и мокрому человеку становится не холодно на
воздухе, а жарко.
Человек как живое существо поддерживает свое тело при постоянной
температуре - при перегревах человек попросту выскакивает из бани.
Примем условно температуру кожи человека в бане равной 400С, при
такой температуре кожи человеку заведомо не холодно, более того он
неуклонно разогревается. При этом воздух около кожи может увлаж-
няться максимально до 50 г/м3 (в условиях насыщенного пара, то есть
равенства скоростей газификации и ожижения). Воздух же в бане может
увлажняться значительно сильнее - теоретически вплоть до плотности
насыщенного пара при банной температуре:
Если воздух в бане имеет абсолютную влажность менее 50 г/м3, то
вода с кожи будет испаряться, тем самым охлаждая кожу за счет скрытой
теплоты испарения 539 кал/г = 2260 кДж/кг (и если при этом темпера-
тура воздуха будет ниже 400С, то в воздухе может выпасть туман - «испа-
рина» над горячей влажной поверхностью). Если воздух в бане имеет
абсолютную влажность выше 50 г/м3, то на кожу выпадает конденсат
(роса), нагревающий кожу за счет скрытой теплоты конденсации, равной
скрытой теплоте испарения.
Если воздух в бане имеет абсолютную влажность на уровне 50 г/м3, то
ни испарения воды, ни конденсации водяных паров не происходит - раз-
детому человеку в этих условиях все равно, мокрая у него кожа или сухая
8. Моечный модуль
591
90
Температура воды и
воздуха, 0С
Плотность насыщенного
пара, г/м3
80
70
60
100
40 50
50 83 130 198 293 423 585

(«хомотермальный» режим теплушки-тепляка). Именно эти условия
наиболее характерны для всех бань мира.
Абсолютная влажность воздуха 50 г/м3 может быть достигнута при
любой температуре выше 400С, поскольку воздух способен увлажняться
до уровня плотности насыщенного пара. Расчетная величина, равная
отношению конкретной (текущей-сиюминутной) величины абсолютной
влажности к величине плотности насыщенного пара при конкретной
(текущей) температуре воздуха, называется относительной влажностью
воздуха. Относительная влажность является абстрактной величиной,
указывающей, в какой степени увлажнен воздух относительно макси-
мально возможного для заданной температуры уровня (а потому без ука-
зания температуры бессмысленна). Тем не менее величина относитель-
ной влажности может измеряться в быту стандартными приборами -
гигрометрами (правда с невысокой точностью косвенно по степени
увлажнения и удлинения гигроскопических нитей), а потому величина
относительной влажности удобна в повседневном использовании.
Абсолютной влажности 50 г/м3 (точке росы 400С) соответствуют сле-
дующие значения величин относительной влажности:
Температура, 0С
405060708090100
Относительная влажность
воздуха при абсолютной
влажности 50 г/м3, %
10062392617129
Эта зависимость (хомотермальная кривая) описывает характерные
(примерные, средние) климатические условия бань русского типа.
Климатические условия могут быть уточнены с использованием поня-
тия влажного (мокрого) термометра. Если колбу (резервуар) жидкостно-
го капиллярного термометра обмотать влажной ватой (тампоном), то
термометр будет указывать, к какой температуре будет стремиться
мокрая кожа в тех или иных климатических условиях. Если влажный
термометр в бане показывает 400С и выше, то человеку наверняка будет
не холодно с мокрой кожей.
Типичные банные режимы соответствуют температурам по влажному
термометру от Тв=(35-40)0С (для длительного пребывания, например,
для мытья) до Тв=(50-60)0С (для экстремально ускоренного прогрева-
ния тела, например, для любительского парения). Эта климатическая
зона разделена хомотермальной кривой В на паровые режимы с конден-
сацией пара на кожу и на сухие режимы с испарением влаги с кожи (рис.
209а). Величины температур по сухому Тс и влажному Тв термометрам
связаны строгими термодинамическими соотношениями через точку
Дачные бани и печи
592

росы Тр (температуру, при которой из воздуха начинает выпадать роса).
Значения Тр при разных значениях Тс и Тв представлены в психроме-
трической таблице (Справочник химика, М-Л.: Химия, 1966г.):
Разность показаний
Показания по сухому термометру Тс, 0С
(Тс - Тв), 0С
405060708090100
0
405060708090100
5
33,9 44,1 54,3 64,5 74,6 84,7 94,7
10
26,9 38,1 48,5 58,8 69,0 79,2 89,3
15
18,6 31,0 42,4 52,8 63,3 73,9 84,1
20
6,4 22,4 35,2 46,7 57,5 68,2 78,5
25
- 12,2 27,1 39,9 51,5 62,2 73,0
30
-
- 16,6 32,3 44,7 56,5 67,0
Точки росы, представленные внутри таблицы, можно пересчитать в
абсолютные влажности воздуха, а затем и в относительные влажности
воздуха с помощью вышеприведенных таблиц.
Физиологическая переносимость климатических режимов определя-
ется суммарной тепловой нагрузкой на тело человека. Ориентировочно
считается, что тепловой поток порядка 0,5 кВт/м2 (характерный уровень
для пляжа в Сочи в жаркую погоду) человек переносит легко в течение
30 минут, но из-за перегрева всего тела (целиком до 390С и выше) рано
или поздно может наступить общее недомогание (тепловой удар).
Тепловой поток порядка 1 кВт/м2 (характерный уровень для тропиче-
ского пляжа) человек переносит легко в течение 10 минут, но начинает
ощущать жжение кожи. Тепловой поток порядка 2 кВт/м2 (характерный
уровень для экстремальных режимов паровых бань) человек терпит в
течение 1-3 минут и покидает парилку скорее из-за жжения (пощипыва-
ний) кожи, нежели из-за перегрева тела.
На рис. 209б-е приведены результаты теоретических расчетов тепло-
вых нагрузок на тело человека (складывающихся из кондуктивных, кон-
вективных, лучистых, конденсационных теплопритоков минус теплопо-
тери за счет испарения влаги с кожи без учета внутренних
тепловыделений внутри организма). Видно, что тепловая нагрузка на
тело человека сильно зависит от температуры потолка и от величины
скорости воздушных потоков (например, при взмахах веника).
Сопоставляя значения температур по влажному термометру (рис.
209а) с тепловыми нагрузками в неподвижном воздухе и при температу-
ре потолка 400С (рис. 209в), можно убедиться, что в этих условиях тем-
пература по влажному термометру Тв=400С (при любых температурах по
8. Моечный модуль
593

Дачные бани и печи
594
Рис. 209. Климатические условия бань (а) и тепловые потоки на тело человека при
различных климатических условиях: б - человек с сухой кожей, скорость воздуха
1м/сек, температура потолка равна температуре воздуха, (в - е) - человек с мокрой
кожей, в - воздух неподвижен, температура потолка 400С, г - скорость воздуха
1м/сек, температура потолка 400С, д - воздух неподвижен, температура потолка
равна температуре воздуха, е - скорость воздуха 1м/сек, температура потолка равна
температуре воздуха. А - плотность насыщенного пара (над кривой образуется туман
в виде клубов пара, В - хомотермальный режим, У - вектор увлажнения.
а)
б)
в)
г)
д)
е)
4060801004060
80 100
Температура воздуха по сухому термометру Тс , 0С
100
Абсолютная влажность воздуха, г/м3
80
60
40
20
0
100
60
20
100
60
20
У
А
А
В
Тв=400С
500С
550С
1,5кВт/м2
0 0,5 1,0
1,5
1,0
0,5
0
-0,5кВт/м2
2,0
1,0
0
-1кВт/м2
1,0кВт/м2
0,5
0
-0,5
2кВт/м2
1
0
-1

сухому термометру) соответствует нулевому результирующему теплово-
му потоку на тело человека. При Тв=400С человеку ни тепло, ни холодно
с мокрой кожей, но он все же нагревается за счет внутренних тепловыде-
лений в организме: 100 Вт в состоянии покоя, 200 Вт при легкой работе,
300 Вт и более при тяжелой физической работе (ГОСТ 12.1.005-75 и
СНиП II-90-81). Это типичный режим для мытья в русских и турецких
банях с долгим пребыванием в банной зоне.
Для русских же парилок наибольший интерес представляет рисунок
209е, описывающий процесс парения взмахами веника со скоростью 1
м/сек. Видно, что все режимы экстремального парения с тепловой
нагрузкой 2,5 кВт/м2 достигаются при температуре по влажному термо-
метру Тв=550С вне зависимости от температуры по сухому термометру
(рис. 209а). Все эти режимы соответствуют времени переносимости
условно 1 минута при непрерывном обдуве всего тела (одновременно и
целиком) потоком высоковлажного воздуха. Все эти режимы (с тепловой
нагрузкой 2,5 кВт/м2 при взмахах веников) соответствуют в пересчете
следующей последовательности метеопараметров:
Температура воздуха, 0С 55 60 65 70 75 80 90 100
Относительная влажность
воздуха в бане, %
10075584536291813
Это типичные условия парения веником, хотя иные любители пред-
почитают попариться покрепче. Несмотря на то, что все эти условия
отвечают одним и тем же экстремальным тепловым нагрузкам от веника
2,5 кВт/м2, тем не менее опытные парильщики легко ощущают разницу
этих режимов по скорости высыхания веника (Н.Петров). Напомним,
что низкая относительная влажность воздуха означает быструю просуш-
ку мокрых поверхностей, находящихся при температуре воздуха (напри-
мер, листьев веника, стен, полков), но тем не менее при этом могут,
наоборот, увлажняться конденсатом (росой) поверхности, имеющие
температуры ниже температуры воздуха (например, кожа человека или
холодный пол в бане). Так, в сухом воздухе (с относительной влажно-
стью 13%) при температуре 1000С мокрый веник высыхает «мгновенно»
(сухой шелестящий удар веника по телу). Во влажном же воздухе (с
относительной влажностью 100%) при температуре 550С веник не высы-
хает совсем (мокрый шлепающий удар веника по телу). Различаются все
эти режимы и ощущениями в носоглотке, и преимущественной направ-
ленностью лучистого тепла именно с потолка (имитация солнечного
излучения). Тем не менее, все эти режимы обеспечивают одинаковый
темп нагрева кожи, причем во всех этих режимах кожа не пересыхает ( но
8. Моечный модуль
595

сухой веник при ударах может «вытирать» потеющую и увлажняемую
росой кожу).
В нынешних развлекательных дачных банях с металлическими печами
(«под сауну») для экстремального парения чаще всего предпочитают
температуры повыше 70-1000С (а то и выше «для куража») с понижен-
ными относительными влажностями воздуха 13-45%, ограничиваясь
ритуальными пошлепываниями распаренным в кипятке веником. Этот
режим позволяет сберегать от воздействий воды и загрязнений деревян-
ную обшивку стен парилки. Но этот режим парения фактически отвеча-
ет «финскому паровому парению» в сауне-спорте (при котором, как сле-
дует из сопоставления рис. 209д и рис. 209е, взмахи веника не приводят
к существенному увеличению теплового потока на тело).
Поэтому «истинные знатоки бань» отстаивают «настоящий русский
режим легкого пара» 60-700С с относительной влажностью воздуха 45-
75%, при котором взмах веника уже заметно повышает тепловой поток на
тело человека с 1,5 кВт/м2 до 2,5 кВт/м2 (что уже вполне ощутимо и
позволяет «прокаливать» кожу взмахами веника). Кстати, такие темпе-
ратуры сложней всего получать в банях, поскольку кирпичные печи в
состоянии прогреть помещение лишь до уровня 400С, а металлические
печи черезчур перегревают потолок помещения до 1000С. Приходится
использовать кирпичые печи с мощными каменками (не только для
увлажнения воздуха, но и для нагрева помещения) или металлические
печи с одновременным охлаждением и увлажнением стен водой (см.
далее), что требует определенного мастерства. Поэтому этот режим
условно относят к городским парилкам с легким паром.
В деревенских же бытовых банях отдельных парилок нет - где моют-
ся, там и парятся. Причем парение и является самой сутью древнего
парового метода мытья веником. Для максимального выделения горячей
росы при взмахах веника необходимы высокие абсолютные влажности
воздуха. Из рис. 209е видно, что при фиксированной тепловой нагрузке
на организм максимальная абсолютная влажность воздуха соответствует
низким температурам 50-600С. Именно в этом режиме происходит наи-
более резкое увеличение теплового потока на тело при взмахе веника с 1
кВт/м2 до 2,5 кВт/м2. И именно в этом режиме происходит максимальное
выделение росы на тело, обеспечивающее возможность мытья. Ясно, что
в условиях высокой относительной влажности воздуха 75-100% веники
и полки в мытейных избах не высыхают даже при повышенных темпера-
турах 50-600С. Это, пожалуй, и есть «самая настоящая паровая баня»,
хоть и душная, но комфортно теплая для мытья (хорошо переносимая
человеком в неподвижном воздухе без взмахов веника) и в то же время
тут же преобразующаяся в экстремальную при взмахе веника.
Дачные бани и печи
596

Таким образом, мы установили, что метеообстановку в паровой бане
можно объективно оценивать (при необходимости) по одному-един-
ственному параметру, легко измеряемому даже в автономном деревен-
ском быту - по показанию влажного капиллярного термометра. При тем-
пературе по влажному термометру 350С можно комфортно мыться в тазу,
при 400С можно длительно комфортно прогреваться, при 550С можно
экстремально париться и мыться росой.
Но на практике зачастую возникают затруднения по методам достиже-
ния указанных параметров, особенно при субъективном контроле метео-
обстановки только с помощью органов чувств. Что лучше - подогреть
воздух в бане с помощью печи или увлажнить воздух с помощью полива
воды на каменку?
Попробуем охарактеризовать результат нагрева или увлажнения неким
«вектором У» (рис. 209д) - стрелкой, указывающей, как изменяется
метеообстановка в бане (как смещается метеоточка) при том или ином
воздействии. Направление вектора У будем пояснять положением стрел-
ки на циферблате часов. Так, вектор У на рис. 209д направлен на «пол-
второго» и отвечает самому быстрому изменению тепловой нагрузки на
тело при изменении параметров бани. А вот если вектор У направлен
примерно на «пол-одиннадцатого» или на «полпятого» (вдоль прямых на
рис. 209д, отвечающих постоянству тепловой нагрузки или температуры
по влажному термометру), то тепловая нагрузка изменяется слабо.
Если нагревать баню без увлажнения воздуха, то вектор У будет
направлен горизонтально на «три» (а если охлаждать - на «девять»),
поскольку абсолютная влажность воздуха при этом не изменяется. Если
не нагревать баню, а только увлажнять воздух паром так, чтобы не выпа-
дал конденсат, то вектор У будет направлен вертикально вверх на «две-
надцать» (а если осушать воздух - на «шесть»). Видно, что для суще-
ственного увеличения тепловой нагрузки на тело лучше было бы
одновременно и нагревать, и увлажнять воздух.
Если сильно увлажнить воздух (мощной поддачей на каменку) так,
чтобы пар сконденсировался на потолке и стенах, то вектор У будет
направлен на «час» при непористых стенах и на «два» при пористых
гигроскопических (деревянных) стенах, поскольку теплота конденсации
нагревает потолок. При абсолютной сухости гигроскопического потолка,
вектор К может быть направлен даже практически на «три», поскольку
весь пар тут же впитывается в потолок (режим легкого пара).
Если горячий потолок в бане увлажняют не паром, а водой (опарива-
нием), то вектор У направлен на «полдвенадцатого» при легких смачива-
ниях (поскольку потолок не охлаждается заметно) и на «десять-один-
надцать» при сильных смачиваниях, поскольку испарение воды со стен
8. Моечный модуль
597

сопровождается их охлаждением. Методы
опаривания сейчас широко используются в
банях с металлическими печами, несмотря
на растрескивание и загрязнение деревян-
ной обшивки парной. Метод опаривания
традиционно использовался и при мытье-
парении в топке русской печи
(В.А.Липинская и др., Баня и печь в рус-
ской народной традиции, М.:Интрада, 2004
г.).Технологии тестирования конкретных
бань (путем экспериментального изучения
динамики изменения параметров воздуха в
ходе конкретных нагревов и увлажнений в
банях различных типов) впервые были разработаны и опробованы
В.Н.Ляховым (www.gornilo.narod.ru).
8.3. Мытейная мебель
Как внешний облик ванны (в виде бочки, купели, чугунного котла, эма-
лированной металлической ёмкости, пластмассовой ёмкости, в том числе
увеличенных размеров, снабжённой системой гидромассажа и т. п.) сразу
характеризует уровень городских ванных комнат, так и мытейная мебель
в бане сразу позволяет понять, насколько современно оформлена та или
иная баня. Первой в банной истории мытейной мебелью явились простей-
шие сооружения типа бревна для сидения (рис. 210а), валуна, покрытого
ветками или листьями, земляного бугорка или забитого в землю чурбана.
Потом появились плахи на завалинках, тёсаные полати, дощатые полки
(рис. 210б,в). Затем появились и столярные изделия -- скамейки (доски на
стойках), лавки (доски, прикреплённые к стенке), табуреты (рис. 210г)
и т. п. Большое значение в русских банях приобрели разнообразные лестни-
цы: одни позволяли залезть на верхние полки (на верха1), другие сами по се-
бе представляли собой всё более высокие полки ступени (рис. 210д, е).
Дачные бани и печи
598
Рис. 210. Простейшая банная мытейная ме-
бель: а -- мытьё на бревне перед костром, б -- мытьё
на завалинке, покрытой плахами, перед открытым
очагом (курной печью), в -- мытьё на нарах, г --
простейшие табуретки и скамейки, д -- полки, по-
лати, е -- полки в виде лестницы (амфитеатр, усту-
пы), ж -- простейший «гарнитур» типа «рояль», з --
простейший гарнитур типа «стол со стульями».
а)
б)
в)
г)
д)
е)
ж)
з)

Приставные лестницы в настоящее время встречаются очень редко, но мо-
гут служить ярким элементом любительских бань. Лестницы же с широки-
ми ступенями (нары, амфитеатр, зстакады, площадки) являются характер-
ным элементом современных саун.
Мытейную мебель можно рассматривать с двух фактически противо-
положных точек зрения. Так, концепция современных встроенных саун
(и русских бань декоративного плана) рассматривает всю сауну как еди-
ную неделимую мебельную единицу, целиком встраиваемую (устанавли-
ваемую) в помещении ванной комнаты, зале бассейна или коридоре жи-
лой зоны. При этом мебельные элементы внутри сауны являются
неотделимой частью строения, и понятие моечного модуля отсутствует.
Такой подход малоприемлем для мытейных бань, а поэтому такие встро-
енные сауны для мытья и не используются и даже порой не имеют сли-
вов сточных вод. Другая концепция опирается на модульный принцип
и рассматривает мытейное место как набор специализированной банной
мебели, располагаемой на водоотводящей площадке. Эта мебель может
даже не касаться стены, не прикрепляться к стенам, что обеспечивает со-
хранность декоративной облицовки стен.
8. Моечный модуль
Рис. 211. Конструктивные элементы банной
мебели: а -- крепление полок (банных полков)
к брускам, прибитым на стенах, б -- крепление по-
лок к брускам, опирающимся на ножки и приби-
тым к стенам, в -- ряды полок (амфитеатр) на ме-
таллическом каркасе CLAFS (рис. 213), вид
с торца, г -- то же, вид спереди, д -- табуретка гри-
бок, е -- защита зазора между сиденьем и ножками
от намокания с обеспечением просыхания зазора.
1 -- элементы каркаса (бруски), несущие конструк-
тивные или закладные (заложенные специально
для крепления полки), 2 -- обшивка вагонкой или
пластиком, 3 -- упорный брусок, прибитый или
привинченный длинным саморезом к каркасу, 4 --
полка дощатая (банный полок), 5 -- доска, соединя-
ющая доски полки в щит, 6 -- брусок, опирающий-
ся на ножку, 7 -- ножка (прибитая к стене или не прибитая), 8 -- металлический каркас
(ножки с перекладинами) из прямоугольных труб, 9 -- сварные стыки, 10 -- каменный
(плитка, мозаика, керамогранитные плиты) пол сауны, 11 -- винты, регулирующие вы-
соту стенок каркаса, 12 -- деревянные бруски, закреплённые на металлическом карка-
се, 13 -- доски полированные, составляющие полку, 14 -- непротекающее сиденье табу-
ретки или скамьи (деревянное, пластиковое, каменное или мраморное как Сандунах),
15 -- сток воды, 16 -- каркас деревянный или металлический, 17 -- деревянная ножка,
покрытая жестью или пластиком в месте точечного упора (контакта) с доской скамьи,
18 -- ножка с разрезной (для вентиляции) шайбой, создающей щель увеличенной тол-
щины, 19 -- ножка с металлическим уголком или конусом.
а)
1
1
2
2
2
3
3
4
4
4
5
5
67
8
8
9
9
10
13
13
11
15
16
14
171819
10
11
12
12
б)
в)
г)
д)
е)
599

К сожалению, даже лучшие элитные разработки деревянного зодчест-
ва для современных финских саун ничего принципиально нового не да-
ют баням как водным процедурам. Несмотря на первоклассную дерево-
обработку и антисептирование, конструкция современных саун не
предназначена для того, чтобы на мебель постоянно лили воду. Совре-
менные сауны задуманы для сухой эксплуатации, например, как шкаф
для одежды в жилой комнате, который в состоянии пережить одиночную
случайную протечку с потолка, но при постоянном увлажнении просто
напросто сгниёт. Так, в дешёвых вариантах саун полки как и прежде удер-
живаются на брусках 3 или 6, прибитых (привинченных, в том числе са-
морезами) к стене 2 или к скрытым под обшивкой элементам каркаса
и специально предусмотренным закладным деталям 1 (рис. 211а, б). Та-
кое решение пригодно и для парилок русских бань (и часто применяется
на дачах), но если в парилке и моются (а это бывает часто зимой), то гряз-
ная вода затекает в непросыхающие щели между доской 4 и бруском 3
и между бруском 3 и стеной 2, что приводит к быстрому загниванию.
В элитных саунах, например, в огромных круглых саунах (рис.213а)
с центральной печью производства CLAFS (Германия) с многоярусными
полками (трибунами, амфитеатром) на десятки человек используется
металлический каркас 8 с регулируемыми по высоте ножками, устанав-
ливаемый на пол, не касаясь стен (рис. 211в, г). Полки являются съёмны-
ми (с просыхающими опорами), однако представляют собой сколочен-
ные деревянные щиты из полированных досок на деревянном каркасе 5
с плохо просыхающими (а потому и загнивающими) щелями между дос-
ками полок 13 и каркаса 5. И хотя имеются многочисленные решения,
предотвращающие намокание всего изделия потоком воды сверху
(рис. 211д) и способствующие просыханию щелей (рис. 211е), мытейные
отделения частных бань стремятся использовать лёгкую передвижную
мебель из дерева типа скамеек, табуреток, которые при сгнивании просто
выбрасываются и меняются на новые (рис. 212). Любая деревянная бан-
ная мебель недолговечна: даже в условиях хорошей, казалось бы, про-
сушки в бане с металлической печью (с температурой потолка до
Дачные бани и печи
600
Рис. 212. Схема простейшей са-
довой бани. 1 -- моечное отделение
с протекающими полами, 2 -- пар-
ное отделение с сухими полами, 3 --
полки, 4 -- скамья для мытья, 5 -- та-
бурет для мытья, 6 -- скамья для пе-
реодевания, 7 -- печь каменка, 8 --
окно.
1
2
3
4
6
8
7
5

120--140°С) пол даже на поддоне может
начать гнить уже через год, а через два
года летом на полу могут появиться
грибы. Долговечность столов под шай-
ку тоже около 2 лет до появления чёр-
ных неочищаемых пятен, кресел и та-
буреток 3--4 года. Верхние полки
обычно служат несколько лет без всяких признаков загнивания. Много
бо1льший опыт создания элитных водоустойчивых полов и мебели имеет
современное очень быстро развивающееся (на пике научно технического
прогресса) яхтостроение, использующее, например, для палуб и наруж-
ной мебели не пористые низкотеплопроводные (а потому намокаемые
как в сауне) а именно высокоплотные стойкие к гниению породы дерева
(акация, дуб, ясень, тик).
Значительно более важным вопросом, чем стойкость мебели, являет-
ся её удобство для мытья (функциональность). С этой точки зрения
представляют интерес пусть быстро сгнивающие деревянные, но зато
очень удобные модели простейшей специализированной мебели в форме
мытейных кресел, столов, тумбочек, осветителей, зеркал, ножных ванно-
чек и т. п. Такая мебель комплектуется в гарнитуры, например, условно
«рояль» (рис. 210ж) или «стол» (рис. 210з). Действительно, такая мебель
в корне меняет условия мытья в бане, создаёт уют, домовитость, делови-
8. Моечный модуль
Рис. 213. Пример суперэлитной банной
мебели (развлекательный курортный аква-
комплекс производства KLAFS): а -- гигант-
ская сауна с круглым амфитеатром диамет-
ром 8 метров вместимостью до 70 человек
(Keloholz Sauna mit Mittelofen), б -- паровая
баня типа хаммам на 6 человек, в -- подогрева-
емая каменная лежанка диван для лаконика.
1 -- дверь стеклянная, 2 -- центральная элект-
рическая каменка с душевым поливом, 3 -- че-
тыре ряда полок возрастающей высоты (ам-
фитеатр), 4 -- декоративные застеклённые
камины, 5 -- стены сауны, обшитые деревом,
6 -- центральный подсвеченный фонтан, 7 --
обогреваемые стены, облицованные плиткой,
8 -- обогреваемый мраморный пол, 9 -- обогре-
ваемые сиденья в нишах, облицованные моза-
икой, 10 -- обогреваемая мозаичная скамья,
11 -- подставка упор для ног.
а)
1
9
8
10
11
7
2
6
3
4
4
4
5
б)
в)
601

тость, рождает желание мыться долго «дочиста» (см. Ю. Хошев, Сауна.
Гигиеническая баня для дачника и садовода, М., АСТ, 2004 г.).
Образцы сложной мебели встречаются в саунах очень редко: в основ-
ном мебелью в саунах являются полки ступени (нары). В турецких же
банях (хаммамах) кресла всевозможной формы и столы встречаются по-
всеместно, в основном с применением мрамора, мозаики или акрилата
(рис 213б,в). Такие роскошные, чаще подогреваемые столы и кресла ис-
пользуются и для мытья, и для массажа, и для отдыха-расслабления.
Но чтобы создать современный банный модуль (на уровне обычной
квартирной ванной комнаты) этого совершенно недостаточно (рис. 214).
Во первых, необходимо достичь современного высокогигиенического
облика моечного модуля в целом, и во вторых, разработать совершенно
новую сантехнику и отопительное оборудование. Человек должен распо-
лагаться на удобном (и может быть подогреваемом) сиденье кресле 1 на
тёплом водоотводящем полу перед привычным умывальным столиком 2
с тазиком (а вернее чашей изысканного дизайна). К услугам человека
смеситель 3, ручной душ 4, верхний душ 7, зеркала 5, инфракрасный обо-
греватель 6, осветители разных систем 9, тёрки для спины 10, пульты уп-
равления 11 в том числе и парогенераторов.
В настоящее время ни в России, ни за рубежом не существует ни од-
ного подобного (рис.214) промышленного образца ни мытейной мебели,
ни сантехники для квартирных бань (не говоря уже о перспективных ре-
шениях). Такую мебель надо придумывать и изготавливать самим по
собственному разумению, просчитывая не только возможности, но глав-
ное и пожелания клиентов.
Дачные бани и печи
602
Рис. 214. Возможный
схематический облик со-
временной квартирной
мытейной бани: 1 -- сиде-
нье (кресло), обогреваемое
фарфоровое или пласти-
ковое, 2 -- мытейный стол
фарфоровый с чашей (та-
зом) пищевой чистоты
(полистирол, стекло уда-
ропрочное), 3 -- смеситель,
4 -- душ ручной, 5 -- зерка-
ла (в том числе теплоизлу-
чающие), 6 -- инфракрас-
ная панель теплоизлучающая, 7 -- душ потолочный, 8 -- банный кондиционер, 9 --
осветительные приборы, 10 -- паровая тёрка для спины, 11 -- пульт управления с ин-
дикацией.
1
11
2
3
6
7
89
10
4
5

Таблица 24
Основные антропометрические размеры тела
человека (в сантиметрах), применяемые в эргономике
(П.А. Долин, Справочник по технике безопасности, М.:
Энергоатомиздат, 1984 г.)
Номер по Наименова Для мужчин
Для женщин
прило-
ние размера макс. сред. мин. макс. сред. мин.
жению
1 2 345678
В положении стоя
1
Длина тела
(рост) 158,5 168,0 177,5 147,0 156,7 166,0
2
Длина тела
с вытянутой
вверх рукой 200,0 214,0 228,0 186,0 198,1 211,0
3
Ширина
плеч
41,3 44,6 48,0 39,4 41,8 44,2
4
Длина руки,
вытянутой
вперёд
58,7 64,2 69,7 54,2 59,3 64,4
5
Длина руки,
вытянутой
в сторону 56,8 62,2 67,7 51,8 56,8 61,7
6
Длина
плеча
30,0 32,7 35,5 27,6 30,2 32,8
7
Длина ноги 83,0 90,1 97,1 76,7 83,5 90,3
8
Ширина
расстанов
ки ног
71,0 83,0 95,0 60,0 72,6 84,6
9
Высота
глаз над
полом 146,3 155,9 165,5 136,7 145,8 154,9
10
Высота
плечевой
точки над
полом 128,2 137,3 146,4 119,5 128,1 136,7
11
Высота
ладонной
точки
над полом 46,0 51,8 57,6 42,5 48,3 54,1
В положении сидя
12
Длина тела 123,8 130,9 138,0 113,7 121,1 128,5
13
Высота
глаз над
8. Моечный модуль
603

полом 110,9 118,0 125,1 102,6 109,5 116,4
14
Высота
плеча над
полом
93,9 100,8 107,7 86,1 92,9 99,7
15
Высота
локтя над
полом
60,0 65,4 70,8 54,7 60,5 66,3
16
Высота
колен
46,6 50,6 54,6 42,7 46,7 50,7
17
Длина
тела над
сиденьем 83,6 88,7 93,8 79,2 84,1 89,0
18
Высота
глаз над
сиденьем 72,0 76,9 81,9 67,9 72,5 77,1
19
Высота
плеча над
сиденьем 54,1 58,6 63,1 51,5 56,0 60,5
20
Высота
локтя над
сиденьем 19,1 23,2 27,3 19,4 23,5 27,6
21
Длина
предпле
чья руки 33,1 36,4 39,7 30,4 33,4 36,4
22
Длина
вытянутой
ноги
96,3 104,2 112,1 90,5 98,3 106,1
23
Длина
бедра (длина
сиденья) 45,4 49,0 52,6 43,6 47,2 50,8
24
Длина
бедра 54,5 59,0 63,5 52,3 56,8 61,3
Во всяком случае, париться и мыться надо сидя или лёжа удобно,
без физического напряжения (столь характерного для русских мытей-
ных белых и чёрных бань): чтобы можно было повернуться (как хочешь
и куда хочешь) и при этом не упасть, не поскользнуться, вовремя схва-
титься за что нибудь надёжно закреплённое и негорячее; чтобы располо-
жить вокруг себя всё, что нужно, и легко дотянуться до всего; чтобы мож-
но было поднять для мытья ноги, упереть их во что нибудь прочное,
откинуться назад всем телом, забросить и разбросить руки, встать в пол-
ный рост, выйти или даже убежать, если вдруг случиться что нибудь не-
желательное, да ещё при этом не упасть и не удариться.
В таблице 24 (и в приложении к ней) приведена для сведения
официальная сводка антропометрических размеров человека, полезная и
при разработке мебели для бань (Производственная эргономика, под
ред. С.И. Горшкова, М.: Медицина, 1979 г.).
Дачные бани и печи
604

8.4. Мытьё конденсатом и собственным потом
Бани как водно воздушные процедуры позволяют
мыться не только компактной водой (как в ваннах)
или диспергирований (как в душах), но и весьма экзо-
тичными (с первого взгляда) видами вод -- конденса-
том паров воды из воздуха и даже собственным потом.
Именно в этом факте наиболее ярко отличаются бани
от ванн и душей.
В течение долгих тысячелетий потение считалось
важнейшей особенностью бань, умозрительным обра-
зом самого парения. Никак не обсуждая ни оздорови-
тельные, ни какие бы то ни было эмоциональные
аспекты парения , признаем, что выделение пота явля-
ется неизбежным следствием перегрева тела, а значит,
сопровождает любое горячее мытья. С другой стороны
комфортное мытьё потом и конденсатом возможно
лишь в условиях, когда человеку жарко с мокрой ко-
жей, то есть в банных условиях. Действительно, в пер-
вых термах Древнего Рима пот на коже получали при
физических упражнениях на палестре (спортивной
площадке), но соскабливали пот (вместе с грязью) и
обливались именно в теплых помещениях (термах),
чтоб не простудиться.
8.4.1. Обеспечение потения
Мытьё потом сейчас не относится к цивилизованным гигиеническим
методам и чаще считается «баней бомжей» (бродяг). Во многом это не
справедливо. Мытье потом является наиболее естественным и, более того,
неизбежным для любого человека. Каждый человек каждый день выделя-
ет пот (и под одеялом, и при выполнении физической работы, и при вол-
нениях, и при перегревах и т. п.). И этот пот вместе с грязью вытирается
одеждой. Именно введение в обиход нательного и постельного белья
помогло некогда католической церкви заменить в быту паровые бани на
купели - стирка белья в какой-то степени заменила мытье тела.
8. Моечный модуль
Приложение к таблице 24. Стандартные размеры тела чело-
века, применяемые в эргономике, рекомендованные Институтом
гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР.
1
2
7
9
12
10
15
14
20
13
11
18
17
16
19
6
21
22
24
4
3
8
23
5
605

Вместо обтираний потной кожи водовпитывающей тканью (полотен-
цем), можно воспользоваться соскребанием размоченных (распаренных)
потом загрязнений острыми скребками типа лезвия ножа, например,
по ныне утерянной древнеримской технологии, которую в настоящее вре-
мя можно было бы существенно доработать. Метод обтирания потного те-
ла сухим полотенцем сейчас заменён в быту методом обтирания сухого те-
ла влажным полотенцем (салфеткой), но, конечно же, обтирание потного
тела намного более эффективно из за распаренности кожи. Обтирания
влажным полотенцем эффективны не для мытья, а для окончательного об-
мывания для удаления остаточных количеств загрязнений. Разделение
процедуры мытья на собственно мытьё и на обмывание привычно сейчас
точно так же, как и в глубокой древности.
Основной сложностью мытья потом является неравномерность вы-
деления пота по разным частям тела, а также незначительность потовы-
деления. Для общей ориентировки приведем результаты замеров влаго-
выделений человека в космическом скафандре с потом и дыханием при
термической нагрузке (при 500С и относительной влажности воздуха
25%) и физической нагрузке 180 Вт:
Анатомическая зона При термич. нагрузке При физич.нагрузке
Туловище
316
348
Верхние конечности
и голова
157
198
Нижние конечности
177
271
Полная поверхность
тела
650
817
Респираторные
выделения (дыхание)
295
128
Суммарные влаговыделения 945
945
При термической нагрузке удельные влаговыделения с потом (в
кубических сантиметрах с одного квадратного сантиметра в час) дости-
гают: на пояснице 2,31; на животе 1,63; на голове 1,61; на тыле кистей
1,42; на груди 1,38; на спине 0,85; на тыле стоп 0,75; на бедрах 0,73; на
предплечьях 0,69; на плечах 0,51; на голенях 0,37 (А.А.Глушко,
Космическая экология, М.: Инженерная экология, 2005 г.).
Потовыделение и испарение - это не наблюдаемые глазом физиче-
ские процессы. Видимыми результатами этих процессов являются либо
потение (потная кожа, накопление пота на коже), либо потоотделение
(«сухое потение»), когда весь выделяющийся пот тотчас испаряется, и
Дачные бани и печи
606

8. Моечный модуль
кожа остается сухой. Потение характерно для бань, а потоотделение -
для сухих современных саун. В быту потение характерно для грязной
засаленной кожи (требующей мытья), а потоотделение - для чистой
(вымытой) кожи, когда кожа остается под одеждой комфортно сухой
даже при тяжелых физических и эмоциональных нагрузках.
Для мытья потом надо прежде всего получить саму потную кожу, а
для этого надо, во первых, увеличить скорость потовыделения, а во вто-
рых, предотвратить удаление (испарение) пота с кожи. Скорость обще-
го потовыделения определяется прежде всего температурой внутренних
органов (крови), а не температурой кожи, что подтверждается тем, что
спортсмен, разгорячённый бегом, выделяет пот даже при холодной коже
в морозную погоду. Торможение же скорости испарения пота может
быть достигнуто «возведением» трёх барьеров вокруг тела человека.
Первый барьер -- это потовые загрязнения кожи: соли (снижающие
над раствором равновесное давление водяного пара) и маслянистые (жи-
ровые) плёнки. Иными словами, сама «грязь» (от ранее испарившегося
пота) снижает скорость испарения пота. Можно и искусственно загряз-
нить кожу специальными загрязнителями типа морской соли, мёда, мас-
ла, животных жиров, которые могут к тому же и питать её лечебными
(полезными) компонентами. Так, в Древнем Риме перед физическими
упражнениями кожу намазывали оливковым маслом.
Второй барьер -- это паронепроницаемая одежда. Такая одежда в быту
называется душной, поскольку заставляет потеть кожу. Также и в бане -
достаточно в сверх сухой сауне набросить на себя паронепроницаемую
пленку, тотчас по коже потекут струйки пота.
Третий барьер - это окружающий человека воздух, который при высо-
кой собственной влажности попросту не впустит в себя добавочную
влажность, не даст поту испаряться.
Четвертый барьер - это собственно сама баня, её стены и потолок (ог-
раждающие конструкции), являющиеся по существу самой «внешней»
одеждой человека. Для лучшего потения (то есть для предотвращения
потоотделения -- испарения пота) стены бани должны быть паронепро-
ницаемыми и непродуваемыми так, чтобы испаряющийся с кожи челове-
ка пот настолько увлажнял бы воздух, что испарение пота с кожи стано-
вились бы невозможными.
Загрязнения кожи бывают самыми разными, но наиболее неизбеж-
ными являются три вида физиологических самозагрязнений -- остатки
испарившегося пота (смесь солей с кислыми жирами), выделяющееся
кожное сало из волосяных пор и отторгаемые чешуйки рогового слоя.
Именно эти самозагрязнения наиболее неприятны для детей,
пенсионеров, работников умственного труда. Но и для шахтёров, рабо-
607

чих и строителей, вынужденных из за грязных условий труда каждый
раз после рабочей смены мыться под душем, эти самозагрязнения явля-
ются чуть ли не самыми досадными, порой куда более неприятными, чем
«производственная грязь». Ведь эти работники (так же как и спортсме-
ны) хоть и моются каждый день, тем не менее выделяют так много пота
в течение рабочего дня, что соль буквально разъедает кожу. Поэтому
наиболее эффективным средством удаления этих самозагрязнений
является постоянное вытирание пота с потной кожи сухим полотенцем
во время работы или соревнований (то есть фактически постоянная и
непрерывная потовая баня).
Сейчас многие россияне вслед за финнами стали считать, что пот -
это наилучшее средство для снятия усталости после физических нагру-
зок ( за счет выделения неких шлаков). Однако вспомним, что пот - это
просто фильтрат крови. Поэтому дополнительное обильное потовыде-
ление в бане перед мытьём зачастую не может иметь никакого оздоро-
вительного смысла: всё равно ведь перед баней шахтер уже выделил на
кожу намного больше пота, чем он сможет выделить в бане. Действи-
тельно, если усталому шахтёру после трудовой смены предложат посе-
тить сухую сауну, но строго без душа, то он, скорее всего, откажется от
этой «восстановительной» процедуры и предпочтёт просто душ.
8.4.2. Обеспечение конденсатообразования
Паровые процедуры (пропарка кожи, мытье росой) хороши тем, что
легко организуются самыми примитивными методами в автономных
условиях. Например, если в грунте сделать лунку, разжечь в ней костёр,
а после прогорания дров заполнить лунку водой 1, то в лунке образуется
горячая вода (или даже кипяток). Человек может сесть над лункой (на
деревянный щит, на сено, одежду и т. п.), накрыться полиэтиленовой
плёнкой 3 и при тёплой погоде может неплохо увлажниться испариной,
которая к поту имеет весьма отдалённое отношение и представляет собой
преимущественно конденсат (рис. 215а). При утеплённом грунте, напри-
мер, покрытом сеном или лапником, тот же эффект можно получить
исбольшой ёмкостью с горячей водой 2. Процесс хорош именно тем, что
вода может быть даже очень грязной, но конденсат, естественно, всегда
чистый. Увлажнённое испариной тело можно протирать (мыть) сухим
или влажным полотенцем.
Люди в быту склонны полагать, что прогрев в пару чем то полезно от-
личается от нагрева в воде. Так, считается целебной «паровая ванна»,
при которой человек лежит на деревянной решётке 5 над горячей водой
в ванне (рис. 215б). Сверху человеку желательно накрыться полиэтиле-
Дачные бани и печи
608

новой плёнкой. Часто предполагают, что при «паровой ванне» человек
потеет, а в обычной «водяной» ванне не потеет. Но в действительности
человек может потеть всем телом и в воде, и над водой в пару. А в случае
«паровой ванны» человек покрывается преимущественно испариной
(конденсатом, росой), а не потом. Единственно, чем отличается «паровая
ванна» от водяной, это возможностью более оперативно ускользать от
чрезмерных тепловых нагрузок. Действительно, из воды мгновенно не
выскочишь, а в «паровой ванне» достаточно сбросить с себя плёнку. В то
же время в «водяной» ванне очень удобно поддерживать комфортные
тепловые нагрузки, постепенно добавляя горячую воду в ванну. К тому
же «водяная» ванна очень хороша тем, что тело нагревается изотермич-
но. Этим и объясняется успех ванн (бальнеологии) в физиотерапии и ку-
рортологии. «Паровые ванны» используются и для водотермообработки
ног и рук (рис. 215в, г). Такие ванны могут оказаться полезными в обще-
ственных учреждениях (банях, аквапарках, физиокабинетах и др.), по-
скольку биозагрязнения воды (в том числе инфекционные) не распрост-
раняются на пар, а решётки 9 могут быть сменными (индивидуальными).
Отметим попутно, что всякого рода ванночки для отдельных частей тела
являются пограничными точками перехода от ванн к баням.
В банях для увлажнения воздуха используются разного рода пароге-
нераторы: либо раскалённые каменки, либо кипятильники. Истекающий
из парогенератора чистый пар не может быть использован непосредст-
венно для нагрева тела: его необходимо смешать с горячим воздухом ба-
ни, и только получившаяся горячая паровоздушная смесь (то есть горя-
чий высоковлажный воздух, называемый в простонародном быту
«банным паром») может быть приведена в контакт с телом человека.
При этом хоть и говорят, что «банный пар» создаётся каменкой, но ясно,
что «банный пар» создаётся самим объёмом бани (парилки), но с помо-
щью тепла и пара из каменки. Вот этот объём бани (как устройство для
смешивания пара с воздухом) и назовём «банным кондиционером».
В современных мытейных и физиотерапевтических банях банных конди-
ционеры желательно выполнять в виде отдельных агрегатов (приборов,
аппаратов), монтируемых в помещении бани и используемых при необ-
ходимости, в частности, в косметических и лечебно профилактических
целях.
Подход к разработке таких банных кондиционеров может мыслиться
в двух вариантах. Во первых, можно создать струю горячего сухого воз-
духа устройством типа фена, а затем увлажнить эту струю струей пара
или контактом с горячей водой, в том числе и распылённой. Во вторых,
можно создать над горячей водой объём пара, а затем этот пар разбавить
горячим воздухом. Промышленного производства таких банных конди-
8. Моечный модуль
609

ционеров (а также устройств, им подобных, например, увлажняющих фе-
нов) пока не существует. Поэтому приведём лишь несколько возможных
решений для творческих размышлений дачника.
Традиционная русская схема получения «банного пара» 1 под потол-
ком 2 паровой бани 3 из «чистого» пара 4, поднимающегося над каменкой
5 при поддаче воды 6, предусматривает самопроизвольное смешение
пара с воздухом путем турбулентности и диффузии (рис, 216а). Пароге-
нераторы 7, используемые, например, в паровоздушных кабинах и совре-
менных саунах, представляют собой кипятильники 7 («чайники»), вы-
пускающие струю «чистого» (без воздуха) водяного пара 4 (рис. 216б).
Поэтому в металлических печах для саун финского производства (на
твёрдом топливе и на электричестве) такие парогенераторы 9 устанавли-
ваются внутри каменки 5 или около неё так, чтобы струя пара 4 смеши-
валась бы с потоком горячего воздуха 10 от печки и каменки и образова-
ла бы струю «банного пара» (рис. 216в).
Наглядным примером, способным стать прототипом генератора «бан-
ного пара», является обычная ёмкость с горячей водой 9 (кастрюля на ог-
не или электрочайник), в которой образуется пар над поверхностью во-
ды. Если направить на поверхность горячей воды поток горячего воздуха
Дачные бани и печи
610
Рис. 215. Простейшие схемы пропаривания
(нагрева и увлажнения конденсатом) тела челове-
ка: а -- парение над горячей водой под плёнкой, б --
парение над горячей водой в ванне (желательно
укрывшись плёнкой или в высоковлажной атмо-
сфере бани), в -- пропарка ступней ног, г -- пропар-
ка ладоней и пальцев рук, д -- приготовление пи-
щи на пару, е -- сушка древесины в паровой среде.
1 -- горячая вода в горячем грунте, 2 -- горячая во-
да в ёмкости (котле, чане, ведре, шайке, корыте
и т. п.), 3 -- паронепроницаемая пленка (промас-
ленная шкура), 4 -- ванна (купель, бочка, чан
и т. п.), 5 -- решётка деревянная над горячей во-
дой, 6 -- горячая вода, в том числе с химреагента-
ми (солью, скипидаром, спиртом и т. п.) или на-
стоями трав, или маслами, лечебными
препаратами, 7 -- таз для пропарки ног, 8 -- ван-
ночка косметическая для пропарки рук, 9 -- ре-
шётка (деревянная из реек или прутьев, стальная,
пластиковая), 10 -- пища (крупа, картофель, рыба,
мясо) в пропарочном контейнере (судке) с решёт-
чатым (сетчатым) дном, 11 -- деревянная заготов-
ка для изготовления качественной художествен-
ной резьбы, подвешенная в пару для сушки над
кипящей водой, 12 -- подогреватель воды.
а)
1
2
3
4
5
6
6
6
6
6
7
8
9
9
10
11
12
12
б)
в)
г)
д)
е)

из фена 11 (рис. 216г), то смешением водяного пара 4 и горячего воздуха
10 как раз и образуется «банный пар», то есть горячий воздух с относи-
тельной влажностью ниже 100%. Применительно к ингаляции можно
убедиться, что при включении фена 11 вдыхаемый над кастрюлей «пар»
становится намного «мягче» и приближается к характеристикам «пара»
над горячей картошкой.
Таблица 25
Параметры электрических промышленных парогенераторов
Модель
Мощность Паропро Темпе Рабочее Расход Масса,
кВт
изводитель ратура давление воздуха, кг
ность,
пара, избыточ кг/час
кг/час
°С ное, ати
ЭК 25
22,5
25
150 50 194
ЭПГ 100*
100
125
160 60 250
КЭП 1
250
300
160 60 1100
КЭП 2
160
200
160 60 850
ЭЭП 60
60
80
140 30 200
ЭЭП 90
90
120
140 30 280
Е (Германия) 72
97
155 5,5
0
240
AхAir(WMH
Швейцария)**
--N4
34100 00 11
--F5
3,8
5
100 0
15
30
--F9
6,8
9
100 0
15
35
--F16
12,0
16
100 0
45
60
--F26
19.3
26
100 0
45
60
--F46
34.5
46
100 0
60
95
--F61
45.8
61
100 0
90
120
--F91
68.3
91
100 0
105
155
*Парогенераторы ЭПГ/ВП 100 и ЭПГ/ВЦ 100 торговой марки МАКАР (Россия) не
подлежат регистрации в органах Госгортехнадзора.
**Воздух в пар вводится в малых количествах в целях предотвращения конденсации пара
в пароподающем шланге. Ввод воздуха в указанных количествах обеспечивает снижение
точки росы до 70--85°С (до абсолютной влажности паровоздушной струи 0,2--0,35 кг/м3).
Именно такая картина получается в русской паровой (рис. 216д) и ту-
рецкой паровой бане (рис. 216е). В русской и турецкой паровых банях
практически отсутствует приток свежего сухого воздуха. Но в русских
имеются циркуляционные потоки от веника, а в турецкой бане имеются
свободноконвективные потоки воздуха от горячего пола.
Разобраться в этих процессах помогает анализ работы увлажняющего
фена (рис. 216ж). Ясно, что для получения одного и того же банного па-
ра прежде всего надо поддерживать постоянными расходы пара и возду-
8. Моечный модуль
611

ха, поскольку именно их соотношение определяет абсолютную влаж-
ность «банного пара». Но при этом можно снижать температуру воздуха
(выключая нагреватель фена), но увеличивая температуру пара, истека-
ющего из парогенератора 7 (или из каменки при поддаче). Это указыва-
ет на то, что каменка с любой температурой может быть успешно
заменена более низкотемпературным источником пара при условии ис-
пользования более горячего воздуха в бане. При этом надо учитывать,
что чем выше температура пара, тем меньше поверхность испарения мо-
жет быть принята в приборе. В схеме рис. 216ж повышение температуры
пара достигается увеличением давления пара в автоклаве 7, причём для
сохранения расхода пара на неизменном уровне необходимо уменьшить
проходное сечение паровыпускающего отверстия.
Схема 216ж весьма сложна для дачных бань, поскольку требует
парогенераторов высокой мощности, но вполне приемлема при
Дачные бани и печи
612
Рис. 216. Возможные принципы ра-
боты банных кондиционеров (генерато-
ров горячего влажного воздуха): а --
классическая схема получения «банного
пара», б -- парогенератор для саун и па-
ровых кабин, в -- увлажнение горячего
воздуха над каменкой, г -- бытовой инга-
лятор, д -- имитация горячего влажного
потолка бани сосудами с горячей водой,
е -- увлажнение воздуха в бане «по ту-
рецки» испарением воды на горячем по-
лу, ж -- увлажнение струи горячего воз-
духа струёй пара, з -- выдув горячего
влажного воздуха, образующегося над горячей водой, и ик-- про-
дув воздухом, в том числе и нагретым, зоны над горячей водой, л -- химико аналити-
ческий дозатор (сатуратор), насыщающий воздух парами воды (или любой иной жид-
кости) путём пропускания воздуха под давлением («пробулькиванием») через объём
воды, м -- распределённое «пробулькивание» через сетчатый фильтр в воду, возможно
заполненную гранулами песка или металлических шариков для разбиения пузырей
воздуха. 1 -- зона «банного пара», 2 -- потолок бани, 3 -- корпус (здание, кабина) бани,
4 -- «чистый» пар, 5 -- раскалённая каменка, 6 -- поддача воды, 7 -- металлический со-
суд с водой под давлением, 8 -- водонагреватель (печь, ТЭН), 9 -- металлический или
пластиковый сосуд с водой без давления, 10 -- струя горячего воздуха, 11 -- проточный
воздухонагреватель (фен), 12 -- экраны металлической печи (электрической или на
твёрдом топливе), 13 --воздуходувка (вентилятор), имитирующая взмахи веника, 14 --
потолочные сосуды с горячей водой, 15 -- слой воды (лужи, капли, разливы) на горя-
чем полу, 16 -- расширяющаяся и сжимающаяся ёмкость (сильфон, мембрана, меха,
поршень и т. п.), 17 -- выпуск струи «банного пара», 18 -- сетчатый фильтр для ввода
воздуха в воду мелкими пузырьками, 19 -- нагреватель (осушитель) «банного пара»,
20 -- раструб для обхвата прогреваемой части тела, 21 -- вода, заполненная зернистым
или волокнистым веществом для диспергирования пузырей воздуха.
а)
б)
в) г)
д)
е) ж)
з)
1
4
8
8
8
8
8
8
4 41011
18 19
20
15
19
19 17
13
14
12 16
17
21
17
17
17
13
11
8
8
8
8
9
9
9
9
9
9
4
7
9
10
7
8
5
2
3
4
5
и)к)л)
м)

соблюдении техники безопасности для крупных банных комплексов и
банных аттракционов. Для общего сведения в таблице 25 приведены
характеристики
некоторых электрических
парогенераторов
повышенного давления а также пароувлажнителей (парогенераторов
атмосферного давления, фактически кипятильников).
Напомним, что во всех рассматриваемых схемах совсем не пригодны
увлажнители воздуха, основанные на распылении воды в воздухе (фор-
суночные, ультразвуковые), поскольку испарение капель воды требует
больших затрат тепла и обуславливает сильное адиабатическое охлажде-
ние горячего воздуха. Поэтому взвешенные капли воды надо сначала ис-
парить, затем полученную паровоздушную смесь нагреть и только потом
смешать с горячим воздухом. Для дачных условий для прогрева тела
и особенно в косметических целях очень удобна автономная схема
рис. 216з, являющаяся развитием схемы 216г. При ручном подъёме мем-
браны 16 через отверстие засасывается воздух, который в дальнейшем
увлажняется за счёт испарения горячей (или даже кипящей) воды, а за-
тем образовавшаяся паровоздушная смесь выбрасывается через отвер-
стие 17 за счёт опускания мембраны 16, имитируя взмахи банного вени-
ка. Поскольку воздух над горячей водой может быстрее увлажняться, чем
нагреваться, засасываемый воздух во избежание туманообразования же-
лательно нагревать, например, пропуская его через змеевик, погружён-
ный в горячую воду.
Для организации непрерывного потока «банного пара» пространство
над горячей водой можно постоянно продувать потоком воздуха, жела-
тельно горячим (рис. 216к), но можно и холодным при условии нагрева
исходящей паровоздушной струи (рис. 216и) для устранения возможно-
го тумана (для «высушивания» струи). В промышленности широко ис-
пользуются различного рода дозаторы -- испарители (рис. 216л), насы-
щающие газ парами жидкости, например, для калибровки аналитических
приборов для определения концентрации паров вредных веществ в атмо-
сфере. Поступающий воздух направляется по змеевику под горячую во-
ду, нагревается, затем «пробулькивает» через горячую воду и насыщает-
ся парами воды. Чем мельче пузырьки воздуха, тем сильней воздух
насыщается парами воды. Поэтому для диспергирования воздуха его же-
лательно подавать в воду через сетчатый фильтр 18 (рис. 216м), ёмкость
с горячей водой заполнять зернистым или волокнистым материалом,
разбивающим пузырьки и увеличивающим путь пузырьков при всплы-
тии в воде. К недостаткам метода «пробулькивания» следует отнести не-
обходимость использования высоконапорных воздуходувок, поскольку
обычные тепловентиляторы обеспечивают напор не более 10--50 мм вод.
ст. В крупных аппаратах полученную паровоздушную смесь можно до-
8. Моечный модуль
613

полнительно подогреть в электрообогреваемой трубе. Устройства типа
рис. 216и,к подходят для имитации взмахов веника, а устройства
рис. 216л,м могут быть использованы и для прогрева (пропаривания) ве-
ника при парении методом хлестания.
Для наглядной оценки физиотерапевтических возможностей «банно-
го пара» дачник может воспользоваться простейшим самодельным бан-
ным кондиционером, состоящим из кастрюли с водой и бытового фена
для сушки волос (рис. 217). Кастрюлю с водой ставят на огонь (на чугун-
ную плиту печи, на камфорку газовой или электрической плиты) или ос-
нащают электрокипятильником, доводят до кипения, после чего кастрю-
лю накрывают полукрышкой 6 с отверстием для фена 4 (или крышкой
с двумя отверстиями или с двумя патрубками для шлангов, подводящих
горячий воздух и отводящих паровоздушную смесь, или любым иным
аналогичным устройством). Включая фен 4, получают струю влажного
горячего воздуха 5, оценить параметры которого можно либо руками (ла-
донями), либо, к примеру, лицом. Варьируя скорость подачи горячего
воздуха (приподнимая, например, фен над отверстием), легко убедиться,
что жгучий пар из кастрюли становится всё мягче при увеличении расхо-
да горячего воздуха. И это несмотря на то, что температура паровоздуш-
ной смеси, исходящей из кастрюли, может практически не изменяться
и оставаться, например, на уровне 60--70°С в 5--10 см от выпускного от-
верстия. Можно также заметить, что если горячий фен (даже при нали-
чии в кастрюле воды, но холодной) обжигает сухую кожу, но захолажива-
ет мокрую, то увлажнённая струя горячего фена (при горячей воде
в кастрюле) нагревает и мокрую кожу (в том числе и в постоянно влаж-
ной носоглотке). Можно убедиться, что тёплый влажный воздух очень
подходит для тепловой обработки лица, смазанного лечебными и косме-
тическими мазями или кремами. А горячий влажный воздух хорошо рас-
паривает ладони и ногти, причём с выделением «косметического пота» (а
в действительности - росы, конденсата -- высокочистой воды).
С инженерной точки зрения простейший аппарат с кастрюлей
и феном позволяет прояснить энергетические особенности банных кон-
диционеров. Прежде всего, легко убедиться, что горячая вода в кастрюле
охлаждается даже в том случае, если струя воздуха горячей, чем вода
в кастрюле (аналогично тому, как мокрое лицо охлаждается в потоке го-
рячего сухого воздуха от фена). Поэтому воду необходимо постоянно по-
догревать. Причём энергозатраты на подогрев воды в кастрюле (а факти-
чески на испарение воды) намного превышают энергозатраты на
подогрев воздуха. На рисунке 217 для наглядности приведена зависи-
мость энергозатрат на нагрев воздуха на 40°С (характерное значение для
фенов) -- кривая А, а также на получение пара в количествах, необходи-
Дачные бани и печи
614

мых для увлажнения воздуха до хо-
мотермального уровня 0,05 кг/м3
(кривая В для влажного «банного
пара») и сверххомотермального
уровня 0,1 кг/м3 (кривая С для кон-
денсирующегося на теле человека
«банного пара»). Видно, что для ув-
лажнения воздуха даже до хомотер-
мального уровня, фен со стандартной мощностью, например, 1 кВт необ-
ходимо дополнить парогенератором мощностью 2,8 кВт. Для того, чтобы
имитировать банный веник как опахало для парения (с характерным рас-
ходом воздуха 300 м3/час), необходим воздухонагреватель мощностью
4 кВт и парогенератор мощностью более 23 кВт.
Большие энергозатраты на получение пара подсказывают необходи-
мость применения теплоаккумулирующего принципа. Как и каменка, ча-
сами нагревающаяся до высоких температур, потом быстро отдаёт тепло
за минуты для нагрева бани, так и бочка с водой, нагревающаяся часами
до температуры кипения, затем может использоваться и для нагрева,
и для увлажнения воздуха в бане. Так, кубометр воды, запасая
116 кВт.час тепла при нагреве от 0°С до 100°С, может выдать 23 кВт.час
тепла на образование пара при охлаждении со 100°С до 80°С, то есть спо-
собен увлажнять в течение 1 часа поток горячего воздуха 300 м3/час
(имитирующий банный веник) до абсолютной влажности 0,1 кг/м3.
Фактически ёмкость кипятка способна заменить раскалённую камен-
ку, и этот способ не мог быть развит в древности лишь по причине труд-
ностей нагрева больших количеств воды, особенно в зимний период.
Другой сложностью является необходимость получения развитой по-
верхности горячей воды. Так, например, при расходе воздуха порядка
8. Моечный модуль
615
1
2
20
250
200
150
100
50
Расход воздуха, м3/час
15 Мощность, кВт
фен
веник
10
3
5
4
5
6
Рис. 217. Простейший банный конди-
ционер: 1 -- кастрюля (бак), 2 -- горячая во-
да, 3 -- нагреватель воды (электрический,
газовый, печной), 4 -- фен, 5 -- поток горя-
чего влажного воздуха, 6 -- крышка с от-
верстиями для подачи горячего воздуха из
фена и вывода горячей паровоздушной
смеси. Внизу -- графики необходимой
электрической мощности для нагрева воз-
духа на 40°С, например, с 20°С до 60°С
(прямая А), для увлажнения горячего воз-
духа до абсолютной влажности 0,05 кг/м3
(прямая Б) и 0,10 кг/м3 (прямая С).
СВ
А

50 м3/час необходима поверхность воды с температурой 80--90°С не ме-
нее 0,1 м2.
Для полноты картины напомним, что обычно электрические воздухо-
нагреватели (тепловые вентиляторы) обеспечивают нагрев воздуха на
20--40°С и только аппараты с керамическими электронагревателями поз-
воляют поднимать температуру воздуха на 60--70°С (при температуре
воздуха на входе до 70°С). Для оценки степени нагрева воздуха воздухо-
нагревателем необходимо разделить паспортное значение мощности эле-
ктронагрева на паспортное значение объёмной производительности вен-
тилятора: полученное значение параметра, например, 13,5 Вт/м3/час
соответствует подъёму температуры 40°C. В таблице 26 приведены для
сведения характерные параметры тепловентиляторов двух различных
фирм.
Таблица 26
Энергетические характеристики воздухонагревателей
Модель
Электрическая Расход воздуха, Уровень нагрева,
мощность, кВт
м3/час
°С
Frico (Швеция):
тепловые
вентиляторы
--К21
1--2
90
33 66
--Р31
2--3
280
21--31
--Р93
4,5--9
720
18--36
--Р153
7.5--15
1120
20--40
тепловые завесы
--АС203
3
900--1200
7--9
--АС209
9
900--1200
22--30
--АС215
15
1800--2400
19--25
МАКАР (Россия):
тепловые пушки
--ТВ 3
3
460
19
--ТВ 9
9
870
30
--ТВ 15
15
1120
40
тепловые завесы
Т3 3
3
580
15
Т3 7,5
7,5
900
25
Т3 12
12
1800
20
В то же время известны нагреватели воздушного потока для сварки
пластмассовых листовых материалов (термопластов), обеспечивающие
нагрев воздуха с 20°С до 150--200°С.
Дачные бани и печи
616

Жарче всего в русской бане бывает во
время пожара.
9. Электротехнический модуль
Практически все дачные бани потребляют электричество, во всяком
случае, для освещения, а крупные бани и для отопления помещений, на-
грева воды и вентиляции.
Современный дачник, как правило, неплохо знаком с электрообору-
дованием жилых домов, но порой встречает затруднения при перенесе-
нии своих знаний в баню. Наличие высоких температур и воды настора-
живает ответственного дачника и не напрасно.
9.1. Действие электрического тока на человека
Электричество таит в себе угрозу, в первую очередь, возможностью
поражения людей током, а во вторую очередь, возможностью возникно-
вения пожара.
Поражает организм человека (вплоть до летального исхода) не элек-
трическое напряжение, а электрический ток через тело (рис. 218). Пере-
менный ток частотой 50 гц и величиной 0,63 мА способен ощущать лишь
1 человек из тысячи, а ток величиной 1,59 мА ощущает 999 человек из
тысячи (П.А. Долин, Справочник по технике безопасности, М.: Энерго-
атомиздат, 1984 г.). Так что пороговой величиной ощутимости (безопас-
ной) считается переменный ток величиной 1 мА. При увеличении вели-
чины тока зуд и пощипывание сменяются дрожью мускулов,
судорогами, появляются болевые ощущения, а затем наступает паралич
мышц -- человек теряет способность самостоятельно оторвать руку от
паражающего электропроводника. Ток величиной 5,3 мА является неот-
пускающим лишь для 1 человека из тысячи, а ток величиной 24,6 мА --
для 999 человек из тысячи. В промышленности поражающей силой тока
частотой 50 гц считается величина 30 мА при длительности воздействия
менее 1 сек (то есть при условии автоматического отключения тока).
9. Электротехнический модуль
617

Все приведённые величины тока
весьма условны и относятся как бы
ко всему телу человека в целом,
то есть предполагается, что ток про-
ходит через все жизненно важные
ткани человека одновременно. Но ведь ток может течь иногда от одного
пальца руки к другому в пределах одной ладони, не затрагивая ни лёг-
кие, ни сердца (например, когда вы лезете пальцами в розетку). В таком
случае летальные силы тока будут более значительными.
Постоянный ток человек переносит лучше, чем переменный: порого-
вая величина ощутимости составляет 5 мА, пороговый неотпускающий
ток 50--80 мА. Отличительной чертой воздействия постоянного тока яв-
ляются не судороги (как в случае переменного тока), а ощущение нагре-
ва сначала кожи при малых токах 5--20 мА, а затем и внутренних тканей
при 20--50 мА вплоть до непереносимых. Эти ощущения нагрева посто-
янным током используются в физиотерапии при токах 2--3 мА для сли-
зистых оболочек рта и носа, 3--5 мА для лица, 15--20 мА для туловища
и 20--30 мА для конечностей. Допустимая плотность тока при местной
гальванизации не должна превышать 0,1 мА/см2.
Величина тока в теле человека определяется величиной действующе-
го напряжения и электросопротивлением тканей вдоль линий тока. Эле-
ктропроводность (проводимость) жидких сред организма (крови, лим-
фы, желчи, мочи) составляет (0,6--2,0) ом 1м 1, мышечных тканей
0,2 ом 1м 1, межклеточной жидкости 1 ом 1м 1, клеточных стенок
(1--3) 10 5 ом 1м 1, костей, жировой и нервной ткани, сухожилий, зубной
эмали на уровне 10 3--10 6 ом 1м 1. Электропроводность кожи зависит от
её толщины и содержания воды. Толщина эпидермиса большинства уча-
стков тела составляет 0,07--0,12 мм, а на ладонных поверхностях кистей
и подошвенных поверхностях стоп достигает 0,8--1,4 мм. Содержание
воды в поверхностном слое составляет всего 10% от массы клеток, тогда
как в нижележащих слоях 70%. Площадь потовых и сальных желёз, во-
лосяных фолликулов на разных участках тела не одинакова, в среднем
составляет 0,5% поверхности кожных покровов. С учётом этих особен-
ностей удельная электропроводность отдельных участков кожи сущест-
венно различается и составляет 10 3--10 2 ом 1м 1. Известно, что сухая ко-
Дачные бани и печи
618
Рис. 218. Характер действия перемен-
ного электрического тока частотой 50 гц
на организм человека в зависимости от
величины тока через тело человека и вре-
мени действия тока.
10000
1000
500
75
30
10
5
1000 5000
Величина тока в теле человека, мА
Длительность воздействия, мсек
Неотпускания
Паралич дыхания
Фибриляция сердца
Остановка сердца
Покалывания
20

жа явяется плохим проводником электрического тока, тогда как влаж-
ная проводит его хорошо (В.М. Боголюбов, Г.Н. Пономаренко, Общая
физиотерапия, М.: Медицина, 1999 г.). Дистиллированная вода имеет
электропроводность на уровне 10 4--10 6 ом 1м 1, морская вода 0,3 ом 1м 1,
влажная земля 10 2 ом 1м 1, изоляторы 10-11 -10-15 ом-1м-1.
Активное электрическое сопротивление тела (включая два кожных
слоя и внутреннюю ткань) при касании к оголённым проводникам диа-
9. Электротехнический модуль
619
Рис. 219. Схема сети трёхфазного
тока с заземлённой нейтралью и с си-
стемами защиты: Т1 -- трансформатор
понижающий с линейного напряже-
ния Uл=10 кВ до линейного напряже-
ния Uл=0,4 кВ (до фазового напряже-
ния Uф=0,23 кВ); Пр -- плавкий
предохранитель (или автоматичес-
кий выключатель); N -- нулевой про-
вод (нейтраль); З1 -- первичное зазем-
ление нулевого рабочего провода
воздушной линии электропередачи
(заземление нейтрали трансформато-
ра) с нормируемым сопротивлением
растекания не более 30 ом; З2 -- по-
вторное заземление нулевого провода
с нормируемым сопротивлением рас-
текания не более 30 ом; З2 -- заземле-
ние корпуса электроприбора с сопро-
тивлением растекания 30 ом; К --
корпус электроприбора, например, нагревателя; Н -- электронагреватель (ТЭН); Ч --
тело человека, прикасающегося к элементу электросети; Iфз -- ток касания с фазового
провода на землю через тело человека, стоящего на заземлённой площадке или на зем-
ле; I0 -- ток утечки с фазового провода через тело человека, находящегося на изолиро-
ванной площадке (I0=0); IфN -- ток касания с фазового провода на нулевой провод че-
рез тело человека, стоящего на занулённой площадке; INЗ -- ток касания с нулевого
провода на землю (отличен от нуля лишь при наличии напряжения на нулевом про-
воде, что бывает при неравномерной нагрузке фаз); Uл1, Uл2, Uл3 -- замкнутая вектор-
ная диаграмма линейных напряжений; U'ф1, U'ф2 -- уменьшение фазового напряже-
ния U'ф1 за счёт увеличения фазовых напряжений U'ф2 и U'ф3; ВА -- выключатель
автоматический («автомат»), отключающий цепь при слишком больших токах на-
грузки; ВД -- выключатель дифференциальный автоматический (устройство защит-
ного отключения УЗО, устанавливаемое не до повторного заземления З2, как на этом
рисунке, а именно после!), отключающий цепь при слишком большой разнице токов
в прямом и обратном проводе; Т2 -- трансформатор разделительный , в частности, по-
нижающий; П1 -- пробой «фазы на нуль»; П2 -- пробой «фазы на корпус»; Iпз -- ток
утечки с корпуса прибора на землю при касании человеком корпуса «пробитого» эле-
ктроприбора; Iкз -- ток заземления (ток с корпуса электроприбора на землю при про-
бое П2); Л -- электролампа освещения.
10 кВ
ВА
Ч
Ч
К
Н
Л
N
30 ом
30ом 30ом ВД(УЗО)
Пр
Iф3
U'ф1
Uф1
Uл1
Uл2
U'ф2
IфN
Iкз
Rк
Iпз
INз
I0
Т1
П2
П1
Т2
З1
З3 З2
Uф=0,23 кВ
42В

метром 1 мм составляет при обычной сухой коже 0,5--1,0 Мгом, при мок-
рой коже 50--100 ком, при мокрой солёной (потной) коже 30--50 ком.
Поэтому даже при повреждённой коже (царапины, порезы) постоянное
напряжение 110 В считается безопасным. За счёт ёмкостной (реактив-
ной) составляющей проводимости кожи сопротивление тела для пере-
менного тока оказывается более низким. Поэтому безопасным напряже-
нием переменного тока для сухих условий жилых помещений считают
42 В (при касаниях сразу к двум фазам или к фазе и нулю земле) при-
менительно к ручному инструменту, переносному и местному освеще-
нию. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных такое
напряжение считается безопасным лишь для питания светильников
местного стационарного освещения, расположенных на высоте не менее
2,5 м. Поэтому в особо опасных помещениях используется переменное
напряжение 36 В, во взрывоопасных условиях 24 В, а при работе в замк-
нутых металлических ёмкостях (цистернах) -- не более 12 В.
При нормальном состоянии электрооборудования все металлические
токонесущие элементы являются электроизолированными или недо-
ступными для касания. Поэтому опасность для человека представляют
лишь собственные необдуманные действия при демонтаже электрообо-
рудования без отключения напряжения либо аварийные ситуации, свя-
занные с нарушением электроизоляции. Так, человек, стоя на земле мо-
жет оказаться под действием тока Iфз при касании к оголённому
фазовому проводу (см. рис. 219). При одновременном касании к оголён-
ным фазовому и нулевому проводам человек может быть поражён наи-
более сильным током касания IфN. При нарушении изоляции или меха-
ническом разрушении проводов металлический корпус электроприбора
К может оказаться под напряжением («пробой П2), а человек при каса-
нии к корпусу прибора будет подвергаться действию тока Iпз. Даже при
прикосновении к нулевому проводу может возникнуть ток INз, если на
нулевом проводе окажется электрическое напряжение, то есть если со-
противление нулевого провода окажется большим или электрический
ток по нулевому проводу будет чрезмерным. И только если человек на-
ходится на изолированной площадке (или в электронепроводящей обу-
ви), прикосновение к любому токоведущему проводу будет безопасным,
поскольку ток утечки I0 в этом случае будет близок к нулю из за высо-
кого сопротивления изоляции площадки. Так, птицы без последствий
садятся на провода линий электропередач под очень высоким напряже-
нием только потому, что касаются лишь одной из фаз. При этом ток
утечки через тело птицы оказывается ничтожно малым из за высокого
электросопротивления воздуха (даже в очень влагонасыщенном состоя-
нии). Так что опасными для человека будут те факторы, которые способ-
Дачные бани и печи
620

ны нарушить электроизоляцию оборудования: высокая температура
и высокая влажность воздуха (тропические условия, вызывающие «ста-
рение» материалов и возникновение росы), наличие воды (сырости),
особенно солёной, наличие химически агрессивных веществ и т. п.
Что касается пожарной опасности, то нагрев (вплоть до красного све-
чения проводников или электрической искры пробоя воздуха) возника-
ет в местах высоких электрических сопротивлений и при наличии высо-
ких сил тока (поскольку мощность электрического нагрева равна
W=I2R). Так, если ток течёт через человека, то нагревается преимущест-
венно кожа человека. А в электрической сети нагреваются плохие кон-
такты проводников (в скрутках, при соединении проводов к розеткам,
в местах хрупких разломов проволоки при изгибах и т. п.).
9.2. Способы защиты от электрического поражения
Исходя из вышеприведённых соображений, Правила устройства элект-
роустановок (ПУЭ 76, раздел 1, гл. I 1---I 7. М.: Энергоиздат, 1982 г.) разъ-
яснили, что абсолютно все помещения, имеющие электросети, считаются
опасными. К помещениям с повышенной опасностью относятся те поме-
щения, которые имеют особый фактор опасности: сырость, токопроводя-
щую пыль, токопроводящие полы (металлические, земляные, железобе-
тонные, кирпичныеит. п.), высокие температуры (жару), а также
возможность одновременного прикосновения к заземлённым металлокон-
струкциям зданий и к металлическим корпусам электрооборудования.
Так, сухие сауны, имеющие фактор особой опасности (высокие темпера-
туры), относятся к помещениям с повышенной опасностью.
Помещения с электросетями, имеющие несколько особых факторов
опасности, называются особо опасными. Так, паровые бани и мытейные
отделения бань, использующие воду и пар (то есть имеющие два или даже
три фактора особой опасности), относятся к помещениям особо опасным.
Пугающего здесь для дачника не должно быть ничего, поскольку к повы-
шенноопасным относятся также и такие безобидные с виду помещения,
как подвалы зданий, неотапливаемые сараи, душевые и ванные комнаты,
туалеты с водопроводом и даже открытая веранда или крыльцо загородно-
го дома. Просто для всех таких помещений необходимо предусматривать
хотя бы один из способов защиты от поражения электрическим током: уси-
ленную изоляцию токоведущих частей, защитное заземление, зануление,
защитное отключение, электрическое разделение сетей (наличие разделя-
ющих трансформаторов), применение низкого электрического напряже-
ния, выравнивание потенциалов.
9. Электротехнический модуль
621

Под усиленной электроизоляцией понимается применение проводов
и кабелей с двумя тремя слоями изоляции (так, чтобы при повреждении
одного из слоёв остальные сохраняли бы защитные функции), электро-
инструмента и бытовой техники с высоким классом защиты (с несколь-
кими степенями контурами послойной электроизоляции), выклю-
чателей освещения с трудноразборной вторичной влагозащитой
(с герметичной эластичной мембраной на кнопке выключателя), закры-
вающихся розеток и т. п. Представьте себе, что вы ночью, приехав на да-
чу, пытаетесь включить свет на крыльце и натыкаетесь рукой на оголён-
ный провод (или развороченную кем то в ваше отсутствие коробку
электровыключателя). Ясно, что после этого у вас появится желание «за-
брать» все провода в металлические трубы.
Возможность электрического удара в рассматриваемом примере
с крыльцом обусловлена либо током Iфз (при мокром электропроводном
покрытии пола на крыльце и плохой обуви) при касании к фазовому про-
воду либо током IфN при одновременном касании и к фазовому, и к нуле-
вому проводам (рис. 219). Если проводка на лампочке Л и выключатель
на крыльце входят в состав вторичного участка электроцепи, отделённой
от первичной (основной) цепи трансформатором Т2, то электрический
удар возможен лишь при одновременном касании к двум проводам вто-
ричной цепи (даже если трансформатор является лишь разделяющим
и не понижает величину напряжения цепи). Это обусловлено тем, что це-
пи по обе стороны трансформатора связаны лишь через пространствен-
ные магнитные поля без электрического контакта, и непосредственный
контакт вторичной цепи ни с землёй, ни с нулевым проводом N отсутст-
вует. Такие разделяющие трансформаторы доступны дачнику, но только
малой мощности (до 0,5 кВт). Значительно больший выбор розничная
торговля предлагает в области разделяющих понижающих трансформа-
торов на 36 Вина 24 В (например, типов ОСМ или ТСЗИ мощностью до
нескольких киловатт). Такое низкое напряжение обеспечит безопасность
дачника в любом случае. Тем не менее такое низкое напряжение (но
с большими токами) устроит дачника только для освещения, да и то да-
леко не всегда, что известно и по опыту эксплуатации гаражных электро-
сетей с низким напряжением.
Поэтому дачник предпочитает сохранить действующее напряжение
на уровне 220 В (для которого имеется много видов различного электро-
оборудования), но усилить изоляцию. Например, заложить все провода
в пластмассовые трубы (кабель каналы) и даже в металлические трубы.
При этом все металлические трубы, а также металлические корпуса эле-
ктрооборудования необходимо занулить, а лучше и заземлить. Наилуч-
шие результаты достигаются при подсоединении всех металлических де-
Дачные бани и печи
622

талей, а также полов, способных в принципе оказаться под напряжением,
к одному единому контуру из полосовой стали, проходящему по всему
периметру помещения и занулённому (и заземлённому) как единое це-
лое. Такая схема называется выравниванием потенциалов и предупреж-
дает возможные напряжения прикосновения или шаговые напряжения.
Эта схема является обязательной, например, в животноводческих поме-
щениях и во взрывоопасных зонах, но в быту (в том числе и в банях) ис-
пользуется редко. Действие заземлений основано на малости сопротив-
ления заземлителя (сопротивления растекания тока в грунте),
составляющего в норме не более официальной величины 30 ом, по срав-
нению с сопротивлением тела (включая кожу) человека, обычно состав-
ляющего с обувью не менее 0,1--1 Мом. Поэтому сила тока через челове-
ка не может возрасти до опасных значений 5--30 мА. В схемах с глухо
заземлённой З1 нейтралью N питающего трансформатора Т1 понятия за-
земления и зануления фактически совпадают, что подтверждают повтор-
ными заземлениями нулевого провода на линии электропередач З2 и на
корпусах электроприборов З3. Грунты, особенно влагонасыщенные, име-
ют высокую электропроводимость: глина, торф, чернозём, садовая земля
0,001--0,1 ом 1м 1, песок и каменный грунт (1--7)10 3 ом 1м 1, скалистый
грунт 10 2--10 5 ом 1м 1 (удельная электропроводность обратна по величи-
не удельному электросопротивлению в ом.см). Поэтому, если «забрать-
ся» заземляющими элементами во влажные слои, то земля будет факти-
чески вторым (дублирующим) нулевым проводом, который «порвать» по
халатности невозможно. При этом высокая электрическая ёмкость земли
позволяет избежать наличия на нулевом проводе переменной составляю-
щей 50 гц. Если же нейтраль N не заземлена (что иногда бывает на садо-
вых территориях, особенно после аварий), то это снижает опасность при-
косновения заземленного человека к фазовому проводу (точно так же,
как и в случае трансформатора Т2), но усложняет мероприятия по защи-
те сетей (в частности, с помощью УЗО).
Эффективным средством защиты является защитное отключение то-
го участка цепи, который только что поразил человека, причём это от-
ключение должно осуществляться очень быстро и автоматически. Это
обеспечивается с помощью автоматических дифференциальных (то есть
фиксирующих разность токов) выключателей нагрузки ВД (так называ-
емых устройств защитного отключения УЗО). Выключатель ВД имеет
электромагнит с двумя встречным обмотками, запитанными фазным
(прямым) и нулевым (обратным) током. Если никаких утечек в цепи за
выключателем нет, то величины фазного и обратного токов равны, маг-
нитные поля обмоток полностью компенсируют друг друга, и электро-
магнит является недействующим. Если же имеется утечка Iпз с фазы че-
9. Электротехнический модуль
623

рез человека на землю (например, при пробое П2), то ток через нулевой
провод уменьшается на величину Iпз. Из-за дисбаланса токов электромаг-
нит начинает тянуть на себя подпружиненный рычаг нормально замкну-
тых контактов выключателя. При токе срабатывания (при отключающем
дифференциальном токе) контакты выключателя размыкаются. Обычно
ток срабатывания (точнее нормируемый дисбаланс токов) выбирается на
уровне 30 мА (уровень жизненно опасного тока), но для защиты только
от пожаров ток срабатывания может быть выбран равным 100 или
300 мА. Для работы УЗО обязательно заземление нейтрали (нулевого
провода), но не после ВД (как на рис.219), а до ВД.
Для аварийного отключения в случае пробоев П1 между фазой и ну-
лём применяются автоматические выключатели нагрузки ВА («автома-
ты»), имеющие одну обмотку электромагнита, запитанную фазным то-
ком. При возрастании тока (сверх нормируемого порога срабатывания)
электромагнит срабатывает и размыкает фазные (а иногда и нулевой)
провода. Это позволяет ограничить время горения электрической дуги
(искры) короткого замыкания и предупредить возникновение пожара.
Электромагнит срабатывает быстро, но при токах, много более мощных,
нежели номинальный ток срабатывания автоматического выключателя.
А на номинальный ток (например, 16а, 25а, 50а) реагирует биметалличе-
ский отключатель: контакт в виде пластины из двух металлических сло-
ёв, который при длительном нагреве номинальным током выгибается
и размыкает цепь.
Любые электрические приборы должны иметь защищающие оболоч-
ки (корпусы, экраны, кожухи, ограждения) для снижения физических
воздействий на окружающую среду, а также для предотвращения элек-
трических поражений людей, в том числе за счет аварий и разрушений
электрооборудования.
Первичную оценку степени защиты закупаемого промышленного
электрооборудования потребители ведут по маркировке IP (International
Protektion) на корпусе (оболочке) электроизделия. В соответствии с
ГОСТ 14254-96 «Изделия электротехнические. Оболочки. Степени
защиты. Обозначения. Методы испытания» и ГОСТ 14255-69
«Аппараты электрические на напряжение до 1000 в. Оболочки. Степени
защиты» изделиям присваивается индекс защиты IP XYZ, где X, Y и Z -
цифры в соответствии с кодами, приведенными в Таблице 27.
Первая цифра X означает степень защиты от проникновения внутрь
оболочки твердых тел. Вторая цифра Y означает степень защиты от попа-
дании воды. Третья цифра Z (зачастую отсутствующая) означает степень
защиты от ударов. Если указывается только одна степень защиты, то про-
пущенная цифра заменяется буквой, например, IP X5.
Дачные бани и печи
624

Таблица 27
Международные коды в стандарте IP
Цифра Значение
Степень защиты
X
0
Нет никакой защиты. Открытая конструкция
защита
1
От проникновения предметов размером более
от пыли
50 мм. От касания телом (ладонью)
и тел
2
От проникновения предметов размером более
12 мм. От проникновения пальцев
3
От проникновения предметов размером более
2,5 мм. От проникновения инструмента
4
От проникновения предметов размером более
1 мм. От проникновения проволоки
5
От незначительного количества пыли. Полная
защита человека от прикосновения
6
Полная защита от пыли
Y
0
Нет никакой защиты от воды
защита 1
От капель, падающих отвесно вниз
от воды 2
От капель, падающих под углом 150 от вертикали
3
От капель, падающих под углом 600 от вертикали
4
От брызг под любым углом
5
От струй под любым углом
6
От залива водой волнами
7
От погружения в воду
8
От погружения в воду под давлением (на
определенную указанную глубину
Z
0
Нет никакой защиты
защита
1
От ударов груза 0,15 кг с высоты 15 см
от ударов 2
От ударов груза 0,25 кг с высоты 15 см......
...... 7
От ударов груза 1,5 кг с высоты 40 см
8
От ударов груза 5 кг с высоты 40 см
9.3. Практические соображения по электропроводке
Если баня создаётся по отработанному типовому проекту, а тем более
заводским методом с последующим монтажом (сборкой) в помещении
(встроенные бани), то электропроводка может быть продумана в скры-
том исполнении с прокладкой проводов в толще стен в зонах, где нет ни
повышенных температур, ни влажностей, ни опасностей возгораний, за-
9. Электротехнический модуль
625

мыканий, истираний (Сауна, сост. Е.И. Астафьева, М.: Стройиздат,
2001 г.). Причём может быть предусмотрена не только надёжная электри-
ческая изоляция, но и защита от случайных механических повреждений
(например, прокладкой проводов в трубах) при деформациях каркаса
или при забивке гвоздей в стены.
Чаще всего, однако, сначала строится банная «коробка» в целом, а по-
том по готовым отделанным стенам прокладывается электропроводка.
До сих пор можно часто встретить в сельской (загородной) местности
клавишные или кнопочные выключатели света на крыльце непосредст-
венно около входных дверей в баню с открытой проводкой по наружным
бревенчатым и брусовым стенам, в том числе проводами устаревших ти-
пов с резиновой изоляцией в хлопчатобумажной оплётке АПР, ПР,
АПРТО, ПРТО, ПРД и др. на роликах и даже плоскими проводами с ре-
зиновой изоляцией типа АППР, с поливиниловой изоляцией типа
АППВ, ППВ или с полиэтиленовой изоляцией типа АППС, ППВ на
гвоздях через полосу асбестового картона. Провода заводились через сте-
ны в металлических трубках непосредственно к плафонам светильников.
Розетки для питания простейших электроприборов (водокипятильни-
ков, вентиляторов и т. п.) устанавливались на крыльце рядом с кнопоч-
ными выключателями света.
С более широким распространением тамбуров (раздевалок) в дачных
и садовых банях и появлением более усовершенствованного электрообо-
рудования в составе распределительных щитов, стандартной схемой ста-
ло размещение автоматического выключателя ВА (а затем и автоматиче-
ского дифференциального выключателя ВД) или автоматического
выключателя АД (совмещающего выключатель по прямому току ВА
и выключатель по дифференциальному току ВД) внутри бани около
входа. Это позволяет сразу отключить всё электропитание в бане при не-
желательных событиях, не входя в баню. После автоматического выклю-
чателя проводку ведут внутри бани современными кабелями с поливи-
ниловой или полиэтиленовой электроизоляцией с медной жилой типа
ВВГ или ПВГ, которые могут укладываться даже непосредственно на сго-
раемые поверхности с креплением самодельными металлическими ско-
бами из жести или заводскими пластмассовыми электроустановочными
скобами разного профиля. Несмотря на широкую гамму импортных
предложений, выбор оборудования и монтаж обычно не вызывают за-
труднений (Р.А. Кисаримов, Справочник электрика, М.: РадиоСофт,
2004 г., Ю.С. Бирюков и др., Монтаж контактных соединений в электро-
установках, М.: Энергоатомиздат, 1990 г.). Ясно, что никаких розеток
и выключателей в жарких и влажных помещениях быть не должно: всё
должно включаться из безопасных помещений. При этом следует иметь
Дачные бани и печи
626

в виду, что если имеется электроаппаратура, к которой человек дотраги-
вается постоянно и неизбежно, то применение устройств защитного от-
ключения на 30 мА обязательно. Например, пластмассовая гидромассаж-
ная ванна («джакузи») с пластиковыми подводящими воду трубами,
но с металлическими электронасосами или электроклапанами представ-
ляет опасность при пробоях изоляции электрообмоток на воду с возник-
новением токов утечки через воду в трубах, а затем через человека на за-
землённую трубу водяного отопления, к которой человек, лёжа в воде,
случайно или намеренно прикоснулся. Ещё большую опасность пред-
ставляют электрокотлы электродного типа (с подводкой напряжения
прямо в воду) при их использовании в проточных водонагревателях для
душей (рис. 194б). Во многих странах такие водонагреватели запрещены,
но в России до сих пор выпускаются и продаются населению даже для
простейших дачных душей для облива людей, стоящих на земле. Многие
электрокаменки для саун имеют значительные токи утечки (5 мА в сухом
виде и 30-40 мА при поливе камней водой), вследствие чего производи-
тели не могут рекомендовать использование УЗО.
Часто в бане возникают вопросы стойкости проводов (Белорус-
сов Н.И. и др., Электрические кабели, провода, шнуры (справочник), М.:
Энергоатомиздат, 1988 г.; Технический справочник «Кабели, провода
и материалы для кабельной индустрии, М.: Нефть и газ, 1999 г.). Сразу
следует отметить, что даже самые старые виды электроизоляций в виде
резин из бутадиенового каучука типа РТП и РТИ должны были выдер-
живать испытания в течение 4 суток при температуре 120°С. Основными
проблемами для проводов всегда были не высокотемпературные ограни-
чения, а как раз низкотемпературные: многие электроизоляции даже при
минус 20--30°С становились настолько хрупкими, что трескались при ду-
новениях ветра или касании рукой. Низкой была и стойкость к биоразру-
шениям и к действию ультрафиолета. Положение улучшилось в 70 х го-
дах, когда дачникам стали доступны провода с поливинилхлоридным
пластикатом по ГОСТ 5960 72 с элементоорганическими биоцидными
добавками. Пластикат получают смешением ультрадисперсного порошка
поливинилхлорида (продуктом эмульсионной полимеризации винилх-
лорида) с пластификатором (диметилфталатом, диэтилфталатом или ди-
бутилфталатом с температурами кипения 280--340°С), образовавшуюся
дисперсию (пластизоль) нагревают до температур выше 100°С, в резуль-
тате чего жидкий золь (типа пластилина) превращается в эластичный
гель (типа резины) -- в сетку поливинилхлорида с пластификатором вну-
три ячеек. В отличие от жёсткого хрупкого поливинилхлорида ПВХ
поливинилхлоридный пластикат ПВХП пластичен и в зависимости от
содержания пластификатора имеет температуру хрупкости от минус
9. Электротехнический модуль
627

40°С (для ПВХП марок И40) до минус 60°С (для ПВХП марок И60). По-
тери массы ПВХП всех марок не должны превышать 2% при нагреве до
160°С в течение 6 часов. Тем не менее, рабочая температура для ПВХП
установлена на уровне 70°С (с учётом сохранения работоспособности
в течение 30 лет и более). Светостойкость ПВХП составляет не менее
1000 часов при температуре 70°С.
Полиэтиленовая изоляция изготавливается на основе полиэтиленов
низкой плотности ПЭНП (полимеризованных при высоких давлениях
ПЭВД) и высокой плотности ПЭВП (полимеризованных при низких дав-
лениях с катализатором ПЭНД). Изоляция на основе ПЭНП имеет марки,
начинающиеся с единицы (102 01к, 153 01к, 178 02к и т. п.) и обладает ди-
апазоном рабочих температур от минус 70°С до плюс 70°С. Изоляция на ос-
нове ПЭВП имеет марки, начинающиеся с двойки (204 07к, 273 81к и т. п.)
и обладает диапазоном рабочих температур от минус 60°С до плюс 90°С.
К сожалению, в сложно расшифровывающихся марках проводов и кабе-
лей не указываются марки электроизоляции и их термостойкость, но ука-
зывается материал изоляции буквой Р (резина бутадиеновая), П (полиэти-
лен), В (винилхлорид пластификат), К (резина кремнийорганическая), Ф
(фторопласт). Но один раз подержав в руках провода с разной изоляцией,
дачник обычно начинает легко различать материалы по внешнему виду и на
ощупь. Все провода с лёгкостью выдерживают температуры порядка 100°С
(то есть кипячение в воде) в течение многих часов, но потом могут посте-
пенно разрушаться. Так, резиновая изоляция (в проводах ПР и АПР) с ра-
бочей температурой до 55--65°С начинает трескаться, «сыпаться». Поливи-
нилхлоридная изоляция (в проводах ПВ и АПВ) с рабочей температурой
до 70°С начинает твердеть (не теряя электроизоляционных свойств),
и охрупчивается, поэтому старую проводку в жарких помещениях лучше не
подвергать деформациям. Полиэтиленовая изоляция (в проводах ПП
и АПП) начинает «плыть» при 90°С, но не охрупчивается. Все эти темпера-
туры относятся, естественно, к температуре токопроводных жил (алюмини-
евых или медных), которая при нагрузке может сильно превышать темпе-
ратуру воздуха. Максимальная допустимая температура жил кабелей даже
при кратковременных коротких замыканиях не должна превышать при по-
лиэтиленовой изоляции 120°С, а при поливиниловой изоляции 150°С.
При высокой относительной влажности, например 98°С, рабочая темпера-
тура проводов и кабелей с полиэтиленовой или поливинилхлоридной изо-
ляцией снижается до 35°С.
Во многих тысячах рядовых бань, к сожалению, встречаются случаи,
когда провода и кабели эксплуатируются в сверхэкстремальных режимах,
хотя бы эпизодически. Основную опасность при этом представляют воз-
можные короткие замыкания с возникновением электрической дуги (ис-
Дачные бани и печи
628

кры) и выгоранием и самой изоляции, и окружающих горючих материалов.
Поэтому, если нет возможности приобрести специальные термостойкие
провода и кабели, необходимо во всяком случае использовать качественные
кабели типа ВВГ или ПВГ желательно в металлической трубе (лучше мед-
ной и заземлённой, или недоступной для касания) с обязательной установ-
кой вводного автоматического выключателя. Пластиковые изоляционные
трубы при этом, естественно, бесполезны, поскольку не спасут от возмож-
ных возгораний (но могут устанавливаться поверх металлических труб не
только для красоты, но и для электрозащиты людей).
При выборе материала и типа труб для защиты электропроводки надо
чётко различать защиту от механических повреждений, от ультрафиоле-
та (солнечного излучения), от поражения электрическим током и от воз-
можных загораний (или от всех этих факторов одновременно). Так
в производственных цехах часто защищают всю электропроводку метал-
лическими трубами на высотах ниже 2,5 метров для предотвращения
случайных обрывов при всякого рода зацеплениях. Эти трубы в помеще-
ниях с повышенной опасностью требуют заземления (зануления). В то
же время во влажных и сырых помещениях прокладка проводов в сталь-
ных трубах толщиной менее 2 мм запрещена ввиду коррозии
и возможной потери защитно-изолирующей способности даже при свар-
ных соединениях с заземлителем. Поэтому необходимы трубы из нержа-
веющих металлов, причём необходимо предусмотреть слив конденсата
изнутри. При отсутствии возможности заземления (зануления) металли-
ческие трубы следует огородить (изолировать).
Вообще говоря, ГОСТ Р 50571.12-96 запрещает металлические обо-
лочки и трубы для электропроводок к нагревателям саун (и бань, види-
мо, тоже?). По всей видимости, запрет введен по причине возможного
расплавления изоляции проводов при высоких температурах и появле-
ния напряжения на трубе (опасность возгорания при этом не учитывает-
ся ввиду наличия автоматического выключения). Но в отсутствии кор-
розии, при заземлении металла и при защите его сверху
электроизоляцией, опасности при касании исключаются. Пластиковые
трубы, допускаемые этим ГОСТом, предпочтительны лишь на несгорае-
мых стенах и особенно при скрытой проводке в штукатурке. В то же вре-
мя любые электропроводки в трубах следует предусматривать лишь при
реальной необходимости, когда другие способы прокладки нежелатель-
ны. Это обусловлено и сложностями ремонта, и невозможностью контро-
лировать состояние проводов, скрытых в трубах.
Другое дело, если используются термоустойчивые (нагревостойкие)
провода и кабели (табл. 28). В этом случае провода можно поместить в пла-
стиковые трубы, в том числе и чисто декоративные. Проблема здесь в тер-
9. Электротехнический модуль
629

мостойкости самих пластмассовых труб. Обычные кабель каналы, изготов-
ленные из поливинилхлоридного пластиката, начинают деформироваться
(в том числе и под собственным весом) при 60--80°С. Поэтому открытую
проводку лучше всё равно вести в металлической трубе или металлорукаве
(для предотвращения механических повреждений) с декоративной обли-
цовкой деревянными плинтусами (коробами). Отметим, что провода, в том
числе и нагревостойкие, подразделяются на силовые (для электромоторов,
электронагревателей, электрогенераторов и т. п.), установочные (для сис-
тем освещения и розеток), монтажные (для строго неподвижного фиксиро-
ванного монтажа внутри аппаратов и приборов), шнуровые (для гибкого
подсоединения приборов: утюгов, телевизоров, электроплит и т. п.), обмо-
точные (для намотки трансформаторов, электромагнитов, электродвигате-
лей, не пригодные для прокладки в банях из за тонкого слоя эмалевой изо-
ляции), грузонесущие, лифтовые, высоковольтные (для линий
электропередач) и многие другие. При этом в банях следует использовать
именно силовые и установочные провода (и монтажные при изготовлении
электрооборудования), но никак не иные, например, экранированные теле-
фонные (связные) или радиотелевизионные (хотя они и могут быть
рассчитаны на сетевые напряжения), поскольку они, если и могут повысить
безопасность от электрического удара при заземлении экрана, но в пожар-
ном отношении вовсе не безопасны.
Таблица 28
Провода нагревостойкие
(И.И. Алиев, Кабельные изделия, М.: Высшая школа, 2004 г.)
Марка Технические условия
Область применения
ПРКА ТУ16.505.317 76. Провод установоч При фиксированном монтаже
ный (силовой) термостойкий, с медной внутри осветительной аппара
жилой, в изоляционно защитной
туры и устройствах с темпера
оболочке из кремнийорганической турой до 180°С.
резины повышенной твёрдости,
одножильный.
РКГМ То же. Провод с медной жилой, с
В электроустановках на напря
изоляцией из кремнийорганической жение 600 в частотой до 400 гц
резины, в оплётке из стекловолок
при отсутствии агрессивных
на, пропитанной эмалью или термо сред и температуре эксплуата
стойким лаком.
ции от минус 60°С до плюс
180°С.
ПАЛ То же. Провод с медной жилой,
Для стационарной прокладки в
с асбесто плёночной изоляцией,
электроустановках, осветитель
лакированный
ных устройствах на номиналь
Дачные бани и печи
630

ное напряжение 600 в, 50 гц,
для работы при температуре от
минус 50°С до плюс 200°С.
ПАЛО То же. Облегчённый.
То же.
ПВКФ ТУ16.К80 09 90. Провод силовой Для работы в электроустанов
выводной (для электрических
ках на напряжение 380 и 660 в
машин) с двухслойной изоляцией
при температуре эксплуатации
из кремнийорганической и фторсили от минус 60°С до плюс 180°С.
коновой резины.
ПВФС То же. Провод выводной с изоляцией Для работы в электроустанов
из фторсиликоновой резины
ках на напряжение 600 в часто
той 400 гц и 1140 в частотой
60 гц в условиях агрессивных
сред и масел при температурах
от минус 60°С до плюс 180°С.
ПВКВ То же. Провод выводной с двухслой Для работы в электроустанов
ной изоляцией из кремнийоргани
ках на напряжение 380 и 660 в
ческой резины.
частотой до 400 гц при отсутст
вии агрессивных сред и масел
при температуре от минус 60°С
до плюс 180°С.
РКГН То же. Провод выводной с изоляцией То же.
из кремнийорганической резины, в
оплётке из стекловолокна, пропитан
ный кремнийорганической эмалью
или лаком.
РКГМПТ То же. Провод выводной с изоляцией То же, при температурах от ми
из кремнийорганической резины
нус 60°С до плюс 200°С.
повышенной теплостойкости, в
оплётке из стекловолокна, пропитан
ный кремнийорганической эмалью
или лаком.
ШТР ГОСТ 7399 97. Шнур повышенной гиб Для утюгов домашнего обихода
кости, термостойкий, со скрученными и промышленного применения,
жилами, с изоляцией и в оболочке из электроплиток и других подоб
кремнийорганической резины, на
ных приборов, если шнур под
напряжение 220 в.
вергается лёгким механическим
деформациям и нагреву.
КМТ ТУ16.505.621 79. Кабель монтажный Для внутриприборного фикси
со стекловолокнистой и фтороплас рованного монтажа.
товой изоляцией, многожильный.
МПО ТУ16.505.324 80.Провод монтажный То же.
33 12 с гибкой медной жилой в оболочке в
МПОЭ виде термообработанной обмотки фто
33 12 ропластовой лентой, экранированный.
9. Электротехнический модуль
631

МС ТУ16.505.530 81. Провод монтажный с То же
26 12 многопроволочной жилой из посеребрён
МС ных медных проволок со фторопласто
36 12 вой изоляцией
ПТН(Э) ТУ16.505.663 74.Провод монтажный То же.
термопарный со стекловолокнистой
изоляцией одно двухжильный, экра
нированный.
ППСТ М ТУ16.505.526 73. Провод с изоляцией Для подвижного состава (поез
из кремнийорганической резины
дов, трамваев, троллейбусов и
в оплётке из стеклонитей с пропиткой т. п.) в участках силовых сетей
термостойким лаком.
с повышенным нагревом (до
2 кВ и кастотой до 400 гц).
КМЖ ТУ16.505.870 75. Кабель жаростойкий Для соединения электрических
с медными жилами с магнезиальной устройств с напряжением до
изоляцией в медной оболочке.
380 в и 690 в при температурах
до 1000°С.
В последние годы все чаще стали говорить о проблемах защиты от
длительных воздействий электромагнитных полей промышленной
(50 гц) частоты. Такая защита в последние годы стала предусматривать-
ся в ряде стран в связи с появлением электрокабельной технологии подо-
грева полов. Дело в том, что первые разработки использовали одножиль-
ные неэкранированные электронагревающие кабели (фактически,
высокоомные провода), создающие электромагнитные поля непосредст-
венно у тёплого пола, что могло представлять опасность в первую оче-
редь для детей, ползающих по полу. Поэтому ведущие электротехничес-
кие компании Европы (в частности, фирма DE VI, Дания), вслед за
разработкой сначала одножильных неэкранированных кабелей разрабо-
тали и экранированные двухжильные электронагревающие кабели. По-
следние имеют высокую стоимость, но легче в монтаже (поскольку не
требуют мерных кусков) и ввиду разнонаправленности токов в жилах со-
здают очень малые электромагнитные поля. Для продвижения дорого-
стоящего товара фирмы пролоббировали принятие новых более жёстких
норм по напряжённости электромагнитных полей 50 гц в жилых помеще-
ниях -- на уровне 500 в/м по электрическому полю и 100 мкТл по магнит-
ному полю при естественном фоне Земли по постоянным полям 300 в/м
и 38 мкТл соответственно. Указанные нормы приняты и в России (Сани-
тарные нормы 2971 84, СанПиН 2.2.4.723 98). В то же время гигиениче-
ской нормой воздействия на человека электрического поля частотой
50 гц напряжением 400 кв и выше (то есть для высоковольтных линий
электропередач) составляет 5000 в/м без ограничения времени
Дачные бани и печи
632

пребывания, 5--10 кв/м при экспозиции до 180 минут в сутки,
20--25 кв/м до 5 минут в сутки (ГОСТ12.1.002 75). Норма
Международного центра ICNIRP составляет 5 кв/м, норма штата
Нью Йорка 12 кв/м, так что вопрос требует дальнейших изучений, а но-
вые нормы больше используются в конкурентной экономической войне.
Детальные исследования показали, одножильные неэкранированные
электронагревательные кабели создают в 10 см от себя 200 в/м
и 1,0 мкТл, двухжильные экранированные электронагревательные кабе-
ли 130 в/м и 0,03 мкТл, обычные установочные кабели типа ВВГ и обыч-
ные розетки до 250--450 в/м и до 20 мкТл (Ю. Казанцев, В. Геворкян,
Тёплый дом, М.: Стройинформ, 2000, стр. 39).
Светильники в банях желательно выбирать с металлическим корпу-
сом, обязательно с фарфоровым патроном, силикатным (не пластмассо-
вым) стеклом и с лампами накаливания (но ни в коем случае не
люминесцентные). Для освещения лучше использовать пожаровзрыво-
безопасные по ГОСТ 17677 82 светильники или, по крайней мере, в гер-
метичном исполнении, например, широко известные типа В3Г, ПУ, «Уни-
версаль», «Рудничный» и т. п. Перед монтажом светильники
испытываются пробным нагревом в электродуховке до 150--200°С.
Мощность осветительного оборудования (не менее 20 Вт на 1 м3 моечно-
го отделения) должна обеспечивать интенсивность освещения мытейных
дачных бань не менее 100--200 лк, хотя в финских сухих саунах встреча-
ется полумрак с интенсивностью освещения на уровне 10 лк и менее.
При отсутствии промышленных светильников применяют (но уже очень
редко) самодельные фонари (застеклённые короба), в том числе в виде
иллюминаторов в стенах или окон наружу здания) с лампами накалива-
ния, расположенными в зонах с нормальными климатическими условия-
ми. Светильники следует располагать в зонах, недоступных для случай-
ного касания, во всяком случае, при мытье.
Укажем для ориентировки, что в соответствии с СНиП 23 05 95 «Ес-
тественное и искусственное освещение» (ранее СНиП II 4 79) залы про-
ектных, конструкторских и чертёжных бюро, ателье по пошиву и чистке
одежды, парикмахерские должны иметь освещённость на уровне 500 лк,
инженерные кабинеты, читальные залы, столярные и металлоремонтные
мастерские, торговые залы магазинов, школьные классы -- 300 лк, акто-
вые, спортивные, зрелищные, конференц , выставочные залы, столовые,
буфеты, моечные кухонной и столовой посуды -- 200 лк, книгохранили-
ща, архивы, зрительные залы кинотеатров, склады, стиральные отделе-
ния белья, лестницы, уборные -- 100 лк, чердаки -- 5 лк, автодороги -- 5 лк,
автопроезды -- 1--3 лк, пешеходные тротуары и дорожки -- 0,5--2 лк.
Для общественных городских бань приняты следующие уровни освещён-
9. Электротехнический модуль
633

ности помещений: ожидальные остывальные 150 лк, раздевальные 75 лк,
моечные и душевые 75 лк, бассейны 100 лк, парильные 75 лк. По фин-
ским нормам парные должны иметь освещённость 40 лк, души, помеще-
ния для отдыха и туалеты 70 лк, помещения для ожидания, коридоры,
раздевальни, массажные, солярии 100 лк, буфеты и кухни 200 лк. Напом-
ним, что уровни освещённости в люксах (лк) не могут быть легко рассчи-
таны из величины мощности осветителей в ваттах (Вт), поскольку долж-
ны учитываться спектральные особенности излучения осветителей.
Однако, пользуясь паспортными данными ламп освещения, можно оце-
нить освещённость, разделив световой поток лампы в люменах (лм) на
площадь освещаемой поверхности в квадратных метрах (м2) из расчёта
1 лк=1 лм/м2. Так лампочка накаливания Б 215 мощностью 100 Вт име-
ет световой поток 1350 лм и создаёт на расстоянии 1 м от себя освещён-
ность 107 лк (табл.29). Старшее поколение помнит, что когда то лампоч-
ки продавались по силе света в свечах (св). Эталонная мощность в свечах
может быть рассчитана делением светового потока в люменах на теле-
сный угол распространения излучения в стерадианах. Указанная лампоч-
ка Б 215 мощностью 100 Вт, излучая во все стороны (в 4π стерадиан,
то есть 12,56 стерадиан), имеет силу света 107 свечей. При отсутствии
у дачника измерительного прибора освещённости (люксметра Ю--16),
можно с допустимой точностью оценить освещённость дачной бани визу-
альным сравнением с освещённостью общественных учреждений.
Таблица 29
Технические характеристики некоторых источников света
Тип
Мощность, Напряжение, Световой
Срок работы,
Вт
вольт
поток, лм
час
Лампы накаливания общего назначения
Б 215 225 60 60
215--225
715
1000
Б 215 225 100 100
215--225
1350
1000
НВ 220 235 60 60
220 235
500
2500
НВ 220 235 100 100
220---235 1000
2500
Лампы накаливания местного освещения
МО12--60
60
12
1000
1000
МОД24 60 60
24
950
1000
МОД24 100 100
24
1740
1000
МОД36 100 100
36
1590
1000
В заключение отметим характерную досадную неисправность очень
многих воздушных линий электропередач садовых и дачных массивов:
Дачные бани и печи
634

чрезмерно высокое сопротивление проводов за счёт небрежных скруток
(вместо прессованных и паяных соединений) и за счёт заниженного по-
перечного сечения принятых проводников. О серьёзности указанной не-
исправности не догадывается подавляющее число дачных кооперативов.
Проведём простейший оценочный расчёт. Самый расхожий неизолиро-
ванный алюминиевый провод для воздушных линий марки А 35 (семь
скрученных проволок диаметром 2,5 мм каждая) имеют сечение 34,3 мм2
и сопротивление постоянному току при 20°С не более 0,85 ом/км. Такой
провод технически способен бесконечно долго пропускать ток силой
170 ампер при температуре воздуха 25°С, а кратковременно до 1000 ам-
пер. Предположим, что длины фазных воздушных линий дачного масси-
ва (в разные стороны) составляют 0,5 км каждая, при этом длина петли
фаза нуль каждой линии составит 1 км с сопротивлением 0,85 ом.
Для примера запитаем воздушные линии стандартным промышленным
понижающим ( с 10 киловольт до 380 в) трёхфазным трансформатором,
например, типа ТМ 100 мощностью 100 кВт (на 50--100 садовых доми-
ков) с напряжением на каждой фазе 230 випредельно допустимым то-
ком 140 а, установив для защиты обмоток от перегрузки плавкие предо-
хранители на 100 а на каждую фазу. Тогда при коротком замыкании фазы
на нуль в самой дальней точке линии появляется ток короткого замыка-
ния 230в/0,85 ом, равный 270 а, при котором плавкий предохранитель
перегорит.
Теперь представим себе, что из за многочисленных скруток (или из за
слишком большой длины трассы) сопротивление петли фаза нуль со-
ставляет 2,5 ом, что вполне реально, более того, часто так и бывает из за
окисленности проводов. В таком случае картина меняется: ток короткого
замыкания может снизиться до 92 а, а плавкий предохранитель не пере-
горает, хотя и защищает трансформатор (поскольку трансформатор спо-
койно выдерживает ток до 140 а). То есть, например, зимой в отсутствии
дачников при коротком замыкании при обрыве провода воздушная ли-
ния будет благополучно пропускать ток до весны, нагревая воздух на
улице с мощностью 21 кВт (15000 кВт.час в месяц) и нагревая сам транс-
форматор с мощностью всего лишь 1,9 кВт. Ну а если линия не оборвана,
а дачник хочет поставить в бане электропечь, скажем, мощностью
10 кВт? Тогда электропечь, имеющая внутреннее сопротивление 5,3 ом,
«посадит» электросеть до напряжения 156 в (в силу закона последова-
тельных сопротивлений), и в доме остановится даже холодильник. Таким
образом, имея мощный понижающий трансформатор ТМ-100, позволяю-
щий в штатном режиме подавать в дом до 30 кВт электроэнергии даже на
одной фазе, дачник, тем не менее, не в состоянии потребить даже 10 кВт
электроэнергии. Всё это указывает на необходимость чётко согласовы-
9. Электротехнический модуль
635

вать и постоянно контролировать параметры воздушных линий. Так,
для рассматриваемого трансформатора и выбранной длине трассы для
съёма мощности 10 кВт (без ущерба для соседей) необходимо использо-
вать провод воздушной линии сечением как минимум 70 мм2 (А 70),
да и то при тщательном соединении проводов опрессовкой в гильзе и
пайкой (особенно при переходах с кабельной линии к воздушной).
На более мощные нагрузки придётся выбирать провода ещё более тол-
стые. Кроме того, в целях безопасности следует устанавливать (помимо
защитно отключающих устройств на трансформаторе) дополнительные
автоматические выключатели вдоль по воздушной линии, а также зазем-
лять нулевые провода на концах воздушных линий электропередач.
Дачные бани и печи
636

Содержание
Введение..............................................................................................................3
1. Общие принципы и понятия....................................................................4
1.1. Принцип соответствия....................................................................4
1.2. Модульный принцип.......................................................................7
1.3. Проблемы выбора...........................................................................10
2. Ограждающий модуль............................................................................13
2.1. Фундаменты бань...........................................................................13
2.1.1. Столбчатые фундаменты....................................................14
2.1.2. Плавающие фундаменты.......................................................19
2.2. Несущие конструкции..................................................................29
2.3. Полы....................................................................................................27
2.4. Крыши.................................................................................................31
2.5 Окна и двери......................................................................................35
2.6. Антисептирование..........................................................................39
2.7. Природная стойкость древесины..............................................47
3. Изолирующий модуль............................................................................51
3.1. Номенклатура изоляционных строительных
материалов.........................................................................................51
3.2. Принцип встраивания...................................................................54
3.3. Понятие ветрозащиты...................................................................55
3.4. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций.........60
3.5. Паропроницаемость материалов...............................................68
3.6. Гидроизолирующие и ветрозащитные материалы..............73
3.7. Лакокрасочные покрытия и пропитки....................................80
3.7.1. Принцип защитной пропитки...............................................81
3.7.2. Лаковые пропитывающие составы.....................................83
3.7.3. Водоэмульсионные пропитывающие составы.................86
3.8. Теплоизолирующие материалы.................................................88
3.9. Эффективные утеплители............................................................91
3.9.1. Минеральные ваты...................................................................92
3.9.2. Пенопласты.................................................................................94
3.10. Увлажнение однослойных паропроницаемых стен...........99
3.11. Увлажнение многослойных паропроницаемых стен......109
3.12. Монтаж эффективных утеплителей и пароизолирующих
пленок...............................................................................................113
3.13. Теплоизолирующая способность воздушных прослоек..126
3.14. Отражающая теплоизоляция....................................................133
3.15. «Дышащие» стены........................................................................143
4. Вентиляционный модуль......................................................................147
637

4.1. Общеобменная вентиляция..........................................................147
4.1.1. Организация воздухообмена..................................................147
4.1.2. Загрязняющие факторы и необходимая кратность
воздухообмена............................................................................150
4.1.3. Механическая и естественная вентиляция....................158
4.1.4. Гравитационные перепады давления.................................161
4.1.5. Ветровые перепады давления...............................................164
4.1.6. Движение вентиляционного воздуха внутри бани.........171
4.2. Консервирующая вентиляция.....................................................178
4.2.1. Принцип нормализации...........................................................179
4.2.2. Механизм испарения воды.....................................................182
4.2.3. Сушка древесины...................................................................... 187
4.2.4. Сушка поверхностей............................................................... 187
4.2.5. Сушка в полостях.....................................................................191
5. Климатический (отопительный) модуль........................................198
5.1. Тепловой баланс строения...........................................................198
5.2. Тепловая инерция строения........................................................202
5.3. Особенности ввода тепла в баню...............................................208
5.4. Аккумуляция тепла........................................................................215
5.5. Каменки..............................................................................................222
5.6. Древесина как топливо.................................................................238
5.6.1. Структура древесины............................................................239
5.6.2. Физико-химические свойства древесины.................... ....241
5.6.3. Пиролиз древесины..................................................................257
5.6.4. Пламенное горение горючих газов.................................... ..261
5.6.5. Воспламенение и горение дров.............................................265
5.7. Дровяные печи.................................................................................273
5.7.1. Устройства для сжигания дров..........................................274
5.7.2. Особенности сжигания дров в печи...................................283
5.7.3. Механизмы теплосъема в печах.........................................295
5.7.4. Внутренняя аэродинамика печей......................................306
5.7.5. Полости в печах. Гидравлическая модель........................326
5.7.6. Полости в печах. Супергидравлическая модель.............331
5.7.7. Беспроточные полости..........................................................339
5.7.8. Проточные полости................................................................347
5.7.9. Турбулентные струи в полости.........................................360
5.7.10. Давление в колпаках.............................................................367
5.7.11. Топочные процессы...............................................................373
5.7.12. Нагрев каменок в печах.......................................................411
5.7.13. Экранирование печей...........................................................418
5.7.14. Футеровка и облицовка печей..........................................430
638

5.7.15. Утепление дымовых труб..................................................437
5.7.16. Категорирование пожарной опасности.........................446
5.7.17. Нормы пожарной безопасности.......................................454
5.7.18. Защита древесины от воспламенения............................465
5.7.19. Функциональность печей и вопросы выбора................468
5.8. Электрические системы обогрева............................................485
5.8.1. Электрические спирали.........................................................486
5.8.2. Трубчатые электронагреватели........................................487
5.8.3. Токопроводящая керамика...................................................495
5.8.4. Электронагревательные кабели.........................................497
5.8.5. Тонкопленочные и ленточные электронагреватели....499
5.8.6. Низкотемпературные нагреватели..................................500
5.8.7. Водяное отопление..................................................................504
5.8.8. Проблемы выбора.....................................................................514
5.9. Банные парогенераторы..............................................................520
5.9.1. Баланс влаги в воздухе бани.................................................520
5.9.2. Каменки......................................................................................524
5.9.3. Горячие полы и потолки........................................................526
5.9.4. Бойлеры.......................................................................................533
6. Водообеспечивающий модуль............................................................536
6.1. Водотранспортирующие системы............................................536
6.2. Водопроводное оборудование...................................................540
6.3. Источники водоснабжения........................................................550
6.4. Очистка воды..................................................................................556
6.5. Горячий водопровод в автономной бане...............................560
6.6. Нагрев воды в открытых емкостях...................................... . ..563
7. Канализационный модуль...................................................................568
7.1. Микробиологическое обеззараживание отходов...............569
7.2. Схемы очистных сооружений...................................................575
7.3. Очистные устройства малой мощности.................................581
8. Моечный модуль......................................................................................584
8.1. Баня как мытье...............................................................................584
8.2. Климат бани.....................................................................................590
8.3. Мытейная мебель...........................................................................598
8.4. Мытье конденсатом и собственным потом...........................605
8.4.1. Обеспечение потения..............................................................605
8.4.2. Обеспечение конденсатообразования................................608
9. Электротехнический модуль...............................................................617
9.1. Действие электрического тока на человека........................ .617
9.2. Способы защиты от электрического поражения.................621
9.3. Практические соображения по электропроводке...............625
639

Московская палата ремесел
Московская гильдия печников
127473, г. Москва, Самотечная улица, 7/5, стр.1
Справочно-методическое
пособие
Хошев Юрий Михайлович
ДАЧНЫЕ БАНИ И ПЕЧИ
Принципы конструирования
Заведующая редакцией Л.Н.Павлова
Оригинал-макет Г.В.Славинская
Подписано в печать 12.06.08. Формат 60х88 1/16
Бумага офсетная. Гарнитура PeterburgC.
Печать офсетная. Усл.печ.л. 40,0.
Тираж служебный
ИЗДАТЕЛЬСТВО «КНИГА И БИЗНЕС»
103050, г. Москва, Благовещенский пер., д. 12, стр. 2.
Отпечатано в соответствии с качеством предоставленных диапозитивов
в ФГУП « Производственно-издательский комбинат ВИНИТИ»,
140010 г. Люберцы, Московской обл., Октябрьский пр-т, 403. Тел.554-21-86