/
Текст
Ю. П. Соснин
Е. Н. Бухаркин
БЫТОВЫЕ
ПЕЧИ, КАМИНЫ
И ВОДО-
НАГРЕВАТЕЛИ
ББК 38.762.1
С 66
УДК 697.2-1
Рецензент: д-р техн, наук, проф. И. Ф. Ливчак, Москов-
ский технологический институт.
Соснин Ю. П., Бухаркин Е. Н.
С 66 Бытовые печи, камины и водонагреватели. —
М.: Стройпздат, 198^. — 368 с., ил.
Приведены сведения ой устройстве и конструкции Бытовых ничей,
каминов и местных водонагревательных установок, применяемых в ма-
ло т а ж пом Жилищном строительстве в различных климатических поя-
сах СССР Рассмотрены процессы горения топлива в игчих и факторы,
влияющие па Зкоттомичпость их работы. Освещены вопросы безопас-
ной и рациональной работы газовых Отопительных и ототтитпльпо-на-
рочных печен. Даны сведения О конструкции бытовых печей Для нндн-
BttJtva.Tt.Hiiix Банг..
Для широкого крута читателей.
3206000000-П/ ББК 38.762.1
С---------------КБ-1Э-53-1984 л
047(01 )-8$ 6С9.4
К)puii Н анлович Смен ин,
Евгений Иаумович Еухиркин
Бытовые
печи, камины
и водонагреватели
Редакция литературы по жил ищи о-ком муналыюму хозяйству
Зан. редакцией В. II. Киселев
Редактор В. II. Киселев
Внешнее оформление художника .6. А. О л с н д с к о г о
Технический редактор В. Д П а в л о в а
Корректор В. А. Б ).[ к о и я
ИБ № 2710
('л,1яо Ti набор 29 HS.S3. Нодписитю и печать 23.96 84. Т-12766
Формат ‘>И>у90; 16 Б\м рфс Гарнитура «Литературная»
Ih-nart. офсетная Усл пен. л. 23 Уся. кр -отт 31,37
Уч. изд л. 2r.BR Тираж 17>|НЮ0 экз. (. ZfOOQf-HO (Ю0 экз) Изд. ,\Ь AXV-8693. Заказ 1726.
Пена I р. 16 к
Строниздат. !t)i 112. Москва. Каляевская. 23а
Московская тин .V? 4 Сою щолшщафнром а при Государственном комитете СССР
по делам я еда ге.’п.сг н. полиграфии п книжной торговли.
12:joil, .Москва. Б. Переяславская, -!б.
£) Строниздат, 1985
В Основных направлениях экономического и социального развития СССР
на 1981—1985 годы и на период до 1990 года, принятых XXVI съездом КПСС,
предусмотрены неуклонный рост благосостояния советского народа и
удовлетворение жизненных потребностей трудящихся. Важную роль
в решении этой задачи партия и правительство придают дальнейшему совер-
шенствованию систем теплоснабжения жилищно-коммунального фонда. Систе-
мы теплоснабжения в нашей стране развиваются по пути централизации, на
основе теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) и котельных. При теплоснабжении с по-
мощью котельных отапливаемые помещения оборудуются системами централь-
ного водяного отопления. Несмотря на все увеличивающийся объем жилищно-
го фонда, охваченного централизованным теплоснабжением, в настоящее вре-
мя (и на достаточно продолжительную перспективу) сохранится множество
жилых зданий, не имеющих систем центрального отопления и отапливаемых
печами.
Статистика показывает, что в целом по СССР примерно 55% жилищного
фонда оборудовано центральным отоплением, а 45% — отапливается печами.
По ориентировочным данным, в стране насчитывается 13—15 млн. печей, т. е.
во много раз больше, чем отопительных котлов. Население же нередко испы-
тывает затруднения при выборе рациональной конструкции печей, поэтому
основная цель книги — облегчить ему этот выбор *.
Ранее для топки печей использовалось в основном твердое топливо (дрова,
уголь, торф и т. д.), имеющее ряд недостатков. При переводе отопления жи-
лищного фонда с твердого на газообразное топливо улучшаются санитарно-
гигиенические условия в жилище, а также высвобождается транспорт, занятый
перевозкой топлива.
На практике успешно доказано, что при газификации зданий с экономиче-
ской точки зрения выгоднее переводить существующие печи на газ, а не ло-
мать и сооружать иа их месте новые. Эти способы подробно описаны в дайной
книге.
В последние годы все большее внимание уделяется созданию отопитель-
ных и отопительно-варочных приборов заводского изготовления, работающих
на твердом, жидком и газообразном топливе, при установке которых исключа-
ются трудоемкие кустарные работы. При заводском изготовлении отопитель-
ных приборов повышается общая культура производства и улучшается каче-
ство готовой продукции.
Улучшение благоустройства населения, особенно в сельской, местности,
тесно связано с дальнейшим совершенствованием традиционных санитарно-ги-
гиенических устройств (бань, душевых) и разработкой комплексных тепловых
устройств с элементами для культурного отдыха (суховоздушные сауны).
В связи с большим объемом работ по выкладке печей, производящихся
в масштабе страны, существенное значение имеет умелое использование рацио-
нальной технологии производства работ.
Рассмотренные в книге способы перевода отопительных и отопительно-ва-
рочных печей на газ, а также рациональные методы проектирования и изго-
товления тепловых устройств позволяют значительно снизить расход топлива
и являются практическим воплощением указаний XXVI съезда КПСС, после-
дующих Пленумов ЦК КПСС о необходимости экономии топливно-энергети-
ческих ресурсов.
* Следует обратить внимание на то, что размеры на машиностроительных
чертежах в книге даны в миллиметрах, а на строительных — в сантиметрах.
3
РАЗДЕЛ I
КАМИНЫ И БЫТОВЫЕ ПЕЧИ
НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ
ГЛАВА I
ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ КАМИНОВ И БЫТОВЫХ ПЕЧЕЙ
1. Назначение и классификация каминов
Отопление как средство создания необходимых комфортных
условий возникло в древнейшие времена и с тех пор является
спутником человека на пути цивилизованного развития. Первым
обогревательным средством, примененным еще первобытным че-
ловеком, стал обычный костер, который служил одновременно и
для приготовления пищи, и для обогрева. Значение открытого
очага в жизни человека трудно переоценить, ибо в течение мно-
гих тысячелетий он, без преувеличения, являлся центром обще-
ственной жизни людей. Помимо огромного утилитарного значе-
ния (приготовление пищи, обогрев), объединению людей вокруг
открытого огня содействовало его какое-то притягательное свой-
ство, не утратившее своего значения и в наши дни. Наконец,
огонь являлся лучшим защитником от хищных животных. Не-
удивительно, что, когда человек стал строить жилище, он в пер-
вую очередь перенес в него открытый огневой очаг. Характерно,
что в своем близком к первобытному виде открытый очаг не
утратил своего значения до настоящего времени и нередко приме-
няется для отопления жителями Крайнего Севера и среднеазиат-
ских республик.
Использование открытого огня в закрытых помещениях ха-
рактеризуется тем, что продукты сгорания топлива непосредст-
венно смешиваются с воздухом помещения, благодаря чему,
с одной стороны, достигается максимальное использование теп-
лоты газов, но, с другой стороны, происходит загрязнение воз-
душной среды. Ввиду несовершенства организации процесса го-
рения в открытом очаге продукты сгорания обычно несут мель-
чайшие частицы золы и несгоревшего топлива, что вызывает за-
дымление окружающего воздуха. На определенном этапе разви-
тия культуры и повышения санитарно-гигиенических требований
к среде обитания это стало существенным недостатком. Наме-
тился переход на системы с отводом продуктов сгорания от оча-
га через дымовые каналы в атмосферу. В связи с этим возникла
необходимость в устройстве специальных ограждений для очага
горения и газоотводящих каналов.
Такой системой явился камин (в переводе с латинского языка
означает очаг), по существу представляющий собой каменную
нишу с выложенным в ней костром. По-видимому, от названия
«камин» произошло привычное слово комната, т. е. отапливаемое
помещение. Вывод дыма в атмосферу позволил резко улучшить
воздушный климат и гигиеническую обстановку жилища. Поэто-
4
му переход от очага к камину можно без преувеличения считать
первым качественным скачком в отопительной технике.
Сегодня камины можно встретить и у городского, и у сельско-
го жителя, они стали привычной деталью интерьеров кафе, ту-
ристических баз, отелей, кемпингов, гостиниц.
Причина популярности этого старинного очага заключается
в естественной тяге человека к теплоте, уюту, в его давней люб-
ви и уважении к огню. Камин создает особый климат спокойст-
вия. Возросший интерес к камину объясняется тем, что по ново-
му уставу садоводческих товариществ в садовом домике теперь
разрешается иметь камин или печь.
Желание иметь уютное красивое жилище выступает на пер-
вый план у всех нас и тем самым предъявляет определенные тре-
бования к архитекторам и строителям, которые должны создать
на небольшом пространстве атмосферу полноценного отдыха с
помощью камина. Поэтому необходимо разрабатывать конструк-
ции каминов, соответствующих современной культуре жилища.
Принцип действия камина основан на излучении теплоты от
горящего топлива и от разогретых стен топочного пространства.
Камин не имеет петлевых дымооборотов, присущих печи, и горя-
чие газы из топливника уходят в дымовую трубу напрямую. Ка-
мин не предназначен для аккумуляции теплоты, он имеет малую
теплоемкость и греет только тогда, когда горит топливо, но при
этом начинает отдавать теплоту сразу и быстро обогревает хо-
лодные помещения.
К тому же камин обеспечивает перемещение воздуха в поме-
щении и вентилирует последнее, поэтому в нем всегда создается
свежий воздух и не образуется сырость. Для того чтобы камин
быстро прогрелся и начал интенсивно излучать теплоту, его сте-
ны должны быть массивными.
Ныне камины редко служат только для отопления помеще-
ний, в основном их сооружают для украшения жилища. Такое
изменение функционального назначения не повредило камину,
наоборот, только теперь стало возможным отходить от обычных
пропорций и добиваться максимальных тепловых параметров и
создавать конструкции, которые вписывались бы в желаемый ин-
терьер. Это упростило его строительство, и, как показал опыт,
большинство любителей самостоятельно справляются с сооруже-
нием камина. У нас в стране камины наиболее распространены
в Прибалтике, где они встречаются не только в общественных,
но и в жилых зданиях.
Открытый камин является центральной точкой помещения,
своего рода его фокусом. Наиболее естественно он воспринима-
ется в гостиной или столовой, реже в спальне. Перед камином
должно быть достаточно места для размещения отдыхающих, и
сам камин должен располагаться так, чтобы не загромождать
проходы. Нежелательно устанавливать над камином ярко го-
рящие светильники, так как, конкурируя с горящим огнем, они
уменьшают его очарование.
5
Рис. 1. Камины и каминопечи
а — камин: г—дымовая труба; 2 — под; б — камни с чугунной решеткой: Г— дымовая
труба; 2—решетка; 3 — таган; 4 — под; 5—перила; в—камин с воздушным калорифе-
ром: 1 — коробка; 2, 3 — входной и выходной воздушные патрубки; г — камин с трубой:
I — душник; 2— дымовая труба; 3 — воздушный канал; д — камииопечь: 1 — подъем-
ный газоход; 2 — топочная дверца; 3 — опускной газоход; 4 — душник
Общими свойствами камина и открытого очага является пе-
редача теплоты излучением, однако отдача радиационной тепло-
ты камином значительно меньше, так как в отличие от очага, от-
крытого со всех сторон, в камине открыта только одна, передняя
сторона, через которую и осуществляется излучение, В связи
с тем, что в камине продукты сгорания немедленно после излуче-
ния отводятся по каналу в атмосферу, его тепловой КПД весьма
низок (10—12%). Общие виды каминов приведены на рис. 1. На-
иболее простой вид камина показан на рис. 1,п. Здесь топливо
горит на сплошном поду 2, продукты горения удаляются в дымо-
вую трубу 1. Учитывая несовершенство сжигания топлива на
сплошном поду вследствие неравномерного притока воздуха в
6
топку, в камине (рис. 1,6) предусматривается чугунная решет-
ка 2, которая устанавливается на таган 3, огражденный перила-
ми 5f препятствующими выпадению топлива на пол. Под ними
устанавливается зольник 6.
Прежде чем давать общую характеристику каминов, следует
помнить, что исторически они первыми пришли на смену огнево-
му очагу и переняли ряд его достоинств и недостатков. К досто-
инствам относятся доступный наблюдению огонь с его притяга-
тельными свойствами и то, что зрелище играющего каминного
огня украшает интерьер жилища, особенно в вечернее время.
Ввиду малой теплоемкости камин можно быстро растопить,
поэтому он обычно используется в периодически посещаемых по-
мещениях на турбазах, в гостиницах и т. д.
В то же время камину свойственны многие недостатки: яв-
ляясь крайне малоинерционным устройством, он быстро остыва-
ет; если нужен стабильный обогрев, его необходимо постоянно
топить, что крайне неудобно. Однако и во время топки камин
обогревает лучеиспусканием только видимую зону, причем одно-
сторонне, а это вредно сказывается в гигиеническом отношении,
так как вызывает перегрев части тела, обращенной к камину, в
то время как теневая часть вовсе не обогревается. Низкий тепло-
вой КПД каминов объясняется тем, что в открытый проем ками-
на проникает в 10—20 раз больше воздуха, чем требуется теоре-
тически. Этот воздух воспринимает часть теплоты продуктов сго-
рания и уносит ее в атмосферу.
Неоднократно предпринимались попытки усовершенствовать
конструкцию каминов, направленные на повышение степени ис-
пользования теплоты газов. Уже в XVII в. в России был создан
камин (рис. 1, в) со встроенным в топливник вентиляционным
калорифером, который представлял собой глухую коробку 1,
имеющую патрубки для входа холодного 2 и выхода нагретого 3
воздуха. За счет нагрева приточного воздуха утилизируется
часть теплоты газов и несколько повышается тепловой КПД.
Далее камины стали оснащать дымооборотами и превращать
их таким образом в каминопечи. Первые попытки такого рода
были связаны с устройством дымооборотов из металлических на-
садных труб (рис. 1, г). Здесь насадная дымовая труба 2 заклю-
чена в воздушный канал 3, в котором нагревается циркулирую-
щий наружный или комнатный воздух. Поднимаясь вдоль рас-
каленной насадной трубы, воздух нагревается и через жаровой
душник 1 выходит в помещение. Недостатком такой конструкции
является малая теплоемкость насадной трубы, а также сильный
ее разогрев при топке, что приводит к пригоранию воздушной
пыли на ее поверхности.
На рис. 1, д показана каминопечь с кирпичными дымооборо-
тами. Продукты сгорания последовательно проходят подъемный
1 и опускной 2 газоходы (разрез 1 — 1), а затем из нижней части
направляются в дымовую трубу. Газоходы со всех сторон окру-
жены циркуляционными воздушными каналами 3, в нижнюю
7
часть которых (разрез 2—2) поступает холодный, а через душ-
ник 4 выходит нагретый воздух. Стенки каналов 3 выкладыва-
ются толщиной в кирпича и заключены в стальные футляры.
Дальнейшие усовершенствования каминопечей еще более при-
близили их конструкцию к типично печной.
Главное отличие камина от печи заключается в большом се-
чении топочного отверстия, что с технической стороны имеет
такие недостатки; в топливник проникает большое количество
избыточного воздуха; возможно временное опрокидывание тяги
из-за случайных причин.
Для устранения этих недостатков камины стали оснащать
двойными дверцами (рис. 1, д), перекрывающими все сечение
камина. Наружная дверца — декоративная, внутренняя — рабо-
чая с поддувальными отверстиями. Обычно топка производится
при открытой наружной и закрытой внутренней дверцах, но при
желании можно топить камин с обеими открытыми дверцами.
В итоге длительной эволюции конструктивного совершенство-
вания каминов к настоящему времени определились следующие
их разновидности:
закрытые или встроенные в капитальные стены;
полуоткрытые или пристроенные к стене;
открытые или свободно стоящие.
Конструкции каминов показаны на рис. 2. Конструкция за-
крытого камина показана на рис. 2, а, на котором показано, что
топочное пространство камина и дымоход утоплены в массиве
стены. Основное достоинство закрытого камина заключается в
том, что он не занимает полезной площади помещения.
На рис. 2, б показаны пристроенные к стене полуоткрытые ка-
мины. Дымоходы от этих каминов могут прокладываться как
внутри стены, так и пристроенными к стене (не связанными с
конструкцией стены).
Полностью открытые камины (рис, 2, в) эстетически наиболее
выразительны и вместе с тем просты в изготовлении. Открытые
камины весьма эффективны и в своем функциональном назначе-
нии, так как теплота распространяется от них во все стороны, а
не односторонне, как у встроенного в стену камина.
Наряду с этими бесспорными достоинствами открытое рас-
положение камина имеет и ряд недостатков, основным из кото-
рых является то, что он занимает большую, по сравнению с дру-
гими типами каминов, площадь в помещении. В связи с откры-
тым расположением огня требуется выполнять дополнительные
противопожарные мероприятия. Эти обстоятельства следует при-
нимать во внимание при выборе типа сооружаемого камина.
Помимо способа расположения каминов относительно несу-
щих стен они различаются и по способу передачи теплоты в по-
мещение. В этом отношении к настоящему времени определи-
лись две их основные разновидности:
с чистым излучением (старогерманский камин), в котором
обычно эффект излучения усиливается за счет того, что задняя
8
Рис. 2. Конструк-
ции каминов
а — закрытый;
б — полуоткры-
тый; в — откры-
тый
Рис. 3. Камни с
чистым излучени-
ем (старогерман-
скнй)
! — ЗОЛЬНИК; 2 —
эоловой канал;
3 — решетка топ-
ливника; 4 — за-
слонка; 5 — отвер-
стие для чистки
газохода
и боковые стенки устанавливаются с наклоном и, кроме того,
в задней стенке делается чугунная вставка (рис. 3);
с излучением и дополнительным конвективным нагревом воз-
духа, при этом боковые и задняя стенки выполняются двойными,
нагрев воздуха осуществляется за счет конвекции (естественной
циркуляции) во внутреннем кожухе (рис. 4).
С целю повышения обогревательной способности в настоящее
время создаются комбинированные отопительные системы, вклю-
чающие обычный радиационный камин и отопительную печь, а
также камин в сочетании с водяным отоплением (в этом случае
9
на задней стенке топки устанавливают водяные нагревательные
элементы типа радиаторов, по которым циркулирует вода систе-
мы отопления). При водяном отоплении необходимо, чтобы сжи-
гание топлива в топке производилось на колосниковой решетке.
Как уже говорилось, камины с чистым излучением имеют ве-
сьма низкий тепловой КПД.
Для того чтобы повысить теплопроизводительность камина и
его КПД, были разработаны конструкции с дополнительным на-
гревом приточного воздуха в камине. В таком камине задняя и
боковые стенки топочного пространства окружаются полостью,
которая на уровне пола комнаты имеет закрывающиеся жалюзи
отверстия для забора воздуха. Входящий в них воздух направля-
ется в наиболее нагретые участки топочного пространства, нагре
вается и через выпускное отверстие в верхней части кожуха вы-
ходит в помещение (циркуляция воздуха). Эту полость целесооб-
разно изготавливать в виде короба из стального листа с присое-
динительными элементами для входного и выходного воздушных
отверстий (рис. 4,6). Недостатком такой конструкции является
то, что при соприкосновении нагреваемого воздуха с раскаленной
поверхностью кладки происходит пригорание содержащейся в
нем атмосферной пыли, а это ухудшает санитарно-гигиенические
условия в помещении.
В гигиеническом отношении поэтому лучше отопление не цир-
куляционным, а приточным атмосферным воздухом.
В Англии, где камины с воздушным обогревом особенно рас-
Рис, 4. Камины с подогревом воздуха
а —с калорифером: 1—выход нагретого воздуха; 2 — дымовая заслонка; 3 — решетка;
4 — вход холодного воздуха; б — с каналом для нагрева приточного воздуха; / — выход
нагретого воздуха; 2 — вход холодного воздуха
10
a
Рис. 5. Камины с боковым расположением дымового канала
о—угольный: 1 — перекидной клапан; 2 — выход нагретого воздуха; 3 — вход холодного
воздуха; б — дровяной: 1 — камин; 2— соединительный газоход; 3 — дымоход
пространены, были проведены специальные исследования с це-
лью сравнения эффективности каминов различной конструкции.
Исследовались камины обычной конструкции и с дополнитель-
ным воздушным нагревом.
В результате исследований было установлено, что в обычных
каминах используется 15—18% теплоты сожженного топлива,
передающегося путем излучения, а у каминов с дополнительным
воздушным подогревом использование теплоты достигает 36 %,
причем примерно г/з этого количества передается за счет кон-
векции.
В конструкциях с воздушным подогревом часто не создают
дымовой карниз, а пирамидально уменьшают топочное простран-
ство до соединения с расположенной над ним дымовой трубой.
При таком решении существует некоторая опасность задувания
топочных газов в отапливаемое помещение.
На рис. 5 показаны камины с боковым расположением дымо-
вого канала. Если дымовая труба располагается не прямо над
топочным пространством, а сбоку от него, уменьшается опас-
ность опрокидывания тяги в камине и задувания газов в помеще-
ние (рис. 5, б). Наряду с обычным камином, отапливаемым дро-
вами, в Англии имеет распространение камин для сжигания угля
11
(рис. 5, а). Топочное пространство камина имеет глубину всего
25 см при ширине 45 см и высоте 70 см. Горящий уголь лежит
в футерованной топке на колосниковой решетке, под которой
размещена золовая коробка. Ночью камин работает на малом ог-
не, с закрытой заслонкой приточного воздуха. В этой конструк-
ции для уменьшения сквозняков наружный атмосферный воздух
подается в камин по подпольному каналу. Одна часть приточно-
го воздуха направляется через колосниковую решетку в топочное
пространство для обеспечения процесса горения, а другая —
в воздухонагревательные каналы. Для регулирования воздуш-
ных потоков имеются специальные жалюзи.
Английские камины сооружаются также в комбинации с во-
дяным отоплением, для чего на задней стенке очага устраивают
водяные нагревательные элементы типа радиаторов.
Для застройщиков заманчива идея объединить камин с пе-
чью, так как печь эффективна для постоянного отопления зда-
ния в целом, а камин является средством быстрого локального
обогрева небольшого пространства для отдыха, а также украша-
ет интерьер помещения.
Печь имеет свою топку и свой дымоход, а камин к ней при-
страивается. Он тоже имеет свою топку, которая может быть вы-
ведена в другую комнату, свой (или частично используемый печ-
ной) дымоход. Печь и камин сооружаются в едином массиве, на
одном фундаменте и имеют одну общую дымовую трубу. Все
это дает большую экономию материалов и площади в поме-
щении.
Ниже дается описание двух конструкций печи-камина:
одна — компактная, рассчитанная для постройки в садовом до-
мике, и вторая — более солидная, предназначенная для коттед-
жа или сельского дома площадью приблизительно 40 м2.
Печь с камином для садового домика (рис. 6) состоит из
обогревательного щитка и открытого камина (дымосборника) —
приставки к щитку. Дымосборник подключается к щитку в райо-
не третьего (последнего) дымооборота. Печь рассчитана на обог-
рев помещения площадью 16—20 м2.
Ее теплопроизводительность составляет 900—1100 Вт при од-
ной топке в сутки. Поскольку общая масса конструкции состав-
ляет более 1000 кг, то печь с камином выкладывается на собст-
венном фундаменте.
Каждый ряд кладки должен предварительно подбираться
(развертываться) насухо (без раствора) с подгонкой кирпича и
только потом укладываться на раствор. При кладке красный кир-
пич предварительно вымачивают в воде, чтобы он не впитывал
воду из глиняного раствора. Огнеупорный кирпич не вымачива-
ют, а только ополаскивают водой от пыли.
Дымосборник камина выполняется из красной меди или лату-
ни. Можно его изготовить и из других материалов. Собирается он
на каркасе из стальных уголков или без каркаса, если листовой
металл имеет достаточную толщину. Верхняя часть дымосборни-
12
Рис. 6. Печь с камином для садового домика
/ — противопожарный настил; 2 — опорный уголок; 3 — лицевая сторона; 4 — декоратив-
ный щиток; 5 — дымовая заслонка
ка слегка изогнута для удобства подсоединения к отопительному
щитку. Для герметизации стыка с дымоходом применяют асбес-
товый шнур, глину или смесь асбестовых крошек с водоэмульси-
онной краской ЭВА-27-А.
Основание под камин выкладывается из кирпича, уложенного
на ребро. Лицевую стенку камина и основание в декоративных
целях можно выложить из светло-желтого огнеупорного кирпича
с расшивкой швов. По окончании работ кладка просушивается
при кратковременных топках (небольшими порциями дров). При
топке печи открывается одна печная заслонка, при топке ками-
на — обе заслонки.
Для коттеджа или приусадебного жилого дома предлагается
более массивная печь с пристроенным к ней кирпичным камином
английского типа (рис. 7). Теплопроизводительность печи состав-
ляет 2750 Вт при одноразовой топке в сутки и 4000 Вт — при
двухразовой. Дымоходы печи и камина раздельные, но конструк-
тивно они объединены в одной трубе. Топок две, поэтому топить
можно и печь, и камин одновременно или по отдельности.
Фасад комбинированного камина выполняется из кирпича хо-
рошего качества с расшивкой швов или его можно оштукатурить
и покрасить в мягкие пастельные тона. В качестве материалов
для декоративной отделки камина подойдут светло-желтый кир-
пич, природный камень, лакированное дерево, листовая медь или
латунь.
Размещать печь-камин целесообразнее всего в центральной
части коттеджа, вписав его в межкомнатную перегородку. Фасад
камина может выходить, например, в гостиную, а печь — в кух-
ню. При выборе места надо учитывать, что наеквозняке камин
может начать дымить.
13
Рис. 7. Печь с камином для коттеджа
2. Особенности устройства и эксплуатации каминов
Наибольшее распространение получили встроенные в стену
закрытые камины, еще одна конструкция которых показана на
рис. 8. Он состоит из декоративного обрамления (портала) I и
топочного пространства 10, включающего: днище очага 4, зад-
нюю 5 н боковую 6 стенки, «дымовой зуб» 7, дымовые коробку 9
и трубу 8. Площадка перед порталом выкладывается из огне-
упорного или обычного красного кирпича с расшивкой швов.
Ширина площадки (от фронта портала) должна быть не менее
50 см, а с боков — перекрывать отверстие минимум на 20 см.
Имея противопожарное назначение, площадка в то же время иг-
рает и декоративную роль. Кромки площадки могут быть обши-
ты деревянными наличниками. Часто применяемое покрытие
площадки железным листом заметно уступает кирпичной кладке
как в пожарном, так и в эстетическом отношении.
14
Декоративный кожух портала сооружается после выкладки
внутренней конструкции (перед настилкой пола).
Обрамлять камин можно и строгими мраморными плитами и
деревом с медными наличниками. Хороши и обыкновенный кир-
пич, изразцовые и керамические плитки, грубо отесанный естест-
венный камень. В последнее время популярно обрамление ано-
дированным металлом и кованым железом. Кожух определяет
внешний вид камина, а также форму и размеры топочного отвер-
стия.
Топочное отверстие имеет прямоугольную форму с высотой,
равной 21ъ~~ъ!а ширины (меньшее значение относится к крупным
каминам, большее - - к небольшим).
Поперечное сечение топочного отверстия камина — F (м2)
может быть рассчитано по формуле
С ’
где Гтр — площадь сечения дымовой трубы, м2; /iTp— высота дымовой тру-
бы, м; С — фактор влияния положения дымовой трубы относительно камина,
изменяющийся в пределах от 0,2 до 0,6.
Площадь отверстия должна составлять от ’/лб до ’/бб площа-
ди помещения, в свою очередь площадь отверстия должна быть
в 8—15 раз больше площади сечения дымовой трубы.
-Рис. 8. Типичный
устроенный камки
1 — декоративное
обрамление; 2 —
топочное отвер-
стие; 3 — проти-
вопожарный на-
стил; 4 — днище
очага; 5 - за-
дняя стенка; 6 —
боковая стенка;
7 — «дымовой
зуб»; 8 -- дымо-
вая труба; —
дымовая коробка;
10 — топочное
пространство
15
Глубина топочного пространства не должна превышать
V2—2/з высоты топочного отверстия. Часто по незнанию топку
выполняют большей глубины. В результате большая часть излу-
чаемой огнем теплоты поглощается стенками топки и не попа-
дает в помещение. С другой стороны, в неглубоких (слишком
мелких) тойках ухудшается качество сжигания ввиду чрезмер-
ного охлаждения пламени, и они могут дымить.
В табл. 1 приведены конструктивные размеры (см) закры-
тых каминов согласно рис. 8 при использовании дымовых труб
высотой 8—10 м (для труб иной высоты площадь сечения топоч-
ного отверстия следует пересчитать по указанной выше фор-
муле) .
Днище топочного пространства и нижняя часть задней и бо-
ковых стенок выкладываются из огнеупорного кирпича на ша-
мотном растворе.
Если камин расположен на верхнем этаже, то нужно принять
меры по защите от нагрева междуэтажного перекрытия, особенно
если оно выполнено из деревянных балок. Самым радикальным
способом является устройство под днищем прослойки для цир-
куляции воздуха. Такое решение характерно для каминов, в ко-
торых дрова укладываются на специальную переносную решет-
ку, устанавливаемую на днище топки. В каминах, у которых
в днище топки заделывается колосниковая решетка, в качестве
изолирующей прослойки используется сам канал, подающий воз-
дух к топливу (под решетку).
ТАБЛИЦА 1. КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ (СМ> ЗАКРЫТЫХ
И ПОЛУОТРЫТЫХ КАМИНОВ ПРИ ВЫСОТЕ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ 10 М
Помещение Топочное отверстие Задняя стенка топки Глубина дымо- вой выкружки F Сечение дымохода G’xH i п Площадка перед очагом К
ширина А высота В глубина С & пг С К к. ширина D Св « * f- к О (-Ц1 о сг « й t:
Малая комната (F= 18 м2; У =35 м3) 60 50 34 3000 36 25 12 20X20 100
Средняя комна- та (/?- 25 м2; У = 75 м3) 75 60 37 4500 49 25 12 20X26 115
Большая ком- ната (f = 35 м2; У =105 м») 90 68 40 6100 62 28 12 26x26 130
(f=45 м2; У=150 ms) 105 76 42 8000 74 30 12 26x38,5 145
Небольшой зал (F = 60 ма; V--210 м3) 120 84 48 10000 85 32 12 26X38,5 160
Средний зал (F = 80 м2; 300 м3) 132 91 52 12100 95 32 ч 26x38,5 170
16
Если задняя стенка топки и дымоход камина прилегают к де-
ревянной стенке, ее нужно защитить кирпичной разделкой тол-
щиной в целый кирпич.
Иногда с внешней стороны топки устанавливают барьерную
решетку, для того чтобы поленья или уголь не выпадали из ка-
мина. Для того чтобы облегчить растопку камина и предотвра-
тить попадание (задувание) дыма в помещение в ветреную пого-
ду, целесообразно устраивать подвижные металлические шторы
сверху или с боков топочного отверстия.
Во избежание случайных выбросов раскаленных частиц рас-
трескивающихся при горении топлив горловину можно прикры-
вать (занавешивать) металлическими цепочками.
Полезно располагать днище очага на расстоянии одного кир-
пича от пола. Это небольшое возвышение придает камину ощу-
щение устойчивости, в то время как при расположении его на
одном уровне с полом возникает впечатление проседания. К тому
же с образующейся ступеньки удобно сметать золу в совок.
При желании в днище очага под колосниковой решеткой мож-
но установить выдвижной ящик для золы. На передней стенке
ящика в этом случае делают отверстия или прорези, через кото-
рые проходит воздух под колосниковую решетку. Для улучшения
горения задняя стенка на высоту, равную 7s—7? высоты топочно-
го отверстия, выкладывается вертикально, а выше — с наклоном
таким образом, чтобы наклонная поверхность излучала теплоту
на ноги людей, сидящих перед огнем.
Часто к задней стенке очага крепится чугунная плита, укра-
шенная рельефом. Плита защищает кирпичную кладку от пере-
грева, кроме того, она быстрее поглощает теплоту и излучает ее
более интенсивно. Боковые стенки топочного пространства вы-
кладываются с расширением наружу под углом порядка 20°, что
увеличивает лучистую отдачу теплоты от стенок в помещение.
Выдвинутая вперед задняя стенка в верхней части образует
сужение в газоходе, глубина которого в узком месте составляет
10—20 см. Благодаря такому сужению тяга по ширине топочно-
го отверстия усиливается, что улучшает равномерность распреде-
ления газов по периметру топки.
Образующийся в узком сечении дымохода карниз (так назы-
ваемый «дымовой зуб») играет важную роль и имеет двойное
назначение. В процессе тонки он задерживает опускающиеся по
задней (более холодной) стене охлажденные газы, не пропуская
их в топочное пространство, так как это может привести к опро-
кидыванию тяги: Холодные газы, задержанные карнизом, под-
хватываются потоком более горячего газа, вытекающего из узко-
го сечения, образованного передней стенкой камина и кромкой
зуба, и выносятся в вышележащий дымоход. Второе назначение
карниза заключается в сборе выпавших сажевых отложений.
В непосредственной близости от уступа с внутренней стороны
устанавливается прочистная дверка, через которую периодически
чистится дымоход.
17
В горловине на уровне дымового карниза устанавливают за-
слонку для регулирования тяги и отключения камина от дымо-
вой трубы.
Заслонка в дымоходе располагается примерно на 20 см выше
верхнего края топочного отверстия, для того чтобы оставался
достаточно высокий дымовой фартук, препятствующий попада-
аяю.дыма в помещение.
Заслонки бывают вдвижные и поворотные (рис. 9).
Лучшей из вдвижных является заслонка с несколькими фик-
сированными положениями и жесткой ручкой, а из поворотных —
конструкция с поворотом вокруг центральной оси.
Выше заслонки дымоход выполнен в виде сужающейся пира-
миды, которая постепенно в верхней части переходит в дымовую
трубу. Боковые стенки камина выкладываются под углом 45—60°
строго симметрично, поверхность их должна быть гладкой. Пе-
редняя стена дымовой коробки должна подниматься таким обра-
зом, чтобы на стыке с дымовой трубой она плотно соединялась
с боковыми стенами. Задняя стена камина вертикально перехо-
дит в дымовую трубу.
В камин из помещения затягиваются довольно большие объ-
емы воздуха, которые должны восполняться подсосом в помеще-
ние атмосферного воздуха через естественные неплотности в на-
ружных стенах. Иногда это приводит к довольно сильным сквоз-
някам. Для ликвидации сквозняков хорошо зарекомендовала
себя организованная подача наружного воздуха для горения (по
специальному каналу, проложенному под полом помещения).
Дутьевой воздух поступает в топку через отверстия в днище оча-
га или в боковых стенах топочного пространства. При такой по-
даче воздуха в топку сокращается воздухообмен в помещении и
исключаются сквозняки.
Для борьбы со сквозняками можно также рекомендовать
устройство щели в нижнем притворе двери, ведущей в соседнее
а
Рис. 9. Дымовые заслонки и каминная
атрибутика
б — вдвижная и поворотная заслон-
ки; в — атрибутика
18
помещение, через которую будет подсасываться необходимый
воздух.
Дымовая труба камина должна создавать тягу, достаточную
для удаления образующихся в топке газов. Главное отличие ка-
мина от печи заключается в гораздо большем сечении для досту-
па воздуха в топку, из-за чего в камин засасываются большие
массы воздуха, что вызывает снижение температуры в газоходе
(по сравнению с печами). Поэтому сила тяги в камине, приходя-
щаяся на 1 м высоты газохода, меньше, чем в печи. Для создания
нормальной тяги высота дымохода камина должна быть соответ-
ственно больше, чем у печи. Чтобы обеспечить достаточную тягу
при эксплуатации, важно, чтобы дымовые газы по мере движе-
ния- по дымоходу охлаждались минимально. Для уменьшения
потерь теплоты стенки дымохода должны иметь достаточную
толщину. При расположении дымохода в середине помещения
стенки выкладывают толщиной в V2 кирпича, а при расположе-
нии у холодной наружной стены здания — в целый кирпич. По-
лезно объединение дымоходов работающих каминов в групповой
дымоход, однако такой прием приемлем только при гарантии,
что группа каминов топится одновременно, что бывает довольно
редко.
Наиболее вредное влияние оказывают на тягу подсосы ат-
мосферного воздуха в дымоход через неплотности в кладке, а
также через неработающие приборы, присоединенные к общему
дымоходу. Вредное действие подсосов имеет двоякий характер;
с одной стороны, снижается температура дымовых газов, что
уменьшает гравитационный напор, с другой стороны, увеличива-
ется объем газов, что требует увеличения тяги. Поэтому все не-
плотности следует выявлять и устранять.
Дымоходы проверяют на герметичность задымлением. Дымо-
вая труба закрывается сверху, а у нижнего прочистного отвер-
стия разжигают чадящий костер из дерева и толя. Дым выходит
через неплотности, указывая их местонахождение.
Следующее условие сохранения нормальной тяги заключает-
ся в обеспечении минимальных гидравлических сопротивлений в
дымоходе. На величину этих сопротивлений оказывает влияние
форма поперечного сечения, а также состояние внутренних по-
верхностей дымохода. Лучшей формой сечения является круглая,
далее цдет квадратная и, наконец, прямоугольная. Это объясня-
ется тем, что в прямых углах движение газов затруднено и к тому
же в них часто откладывается сажа. Поэтому лучше всего для
устройства дымоходов использовать асбоцементные или керами-
ческие трубы. Дымовые же трубы из-за трудности подгонки к
дымоходу камина чаще всего выкладывают квадратными.
Внутренние поверхности дымоходов должны быть возможно
более гладкими (недопустимы, например, потеки раствора из
швов). В них не должно быть выступающих частей, например, в
виде небрежно уложенного кирпича и т, д. Следует избегать на-
клонных дымоходов, так как при этом в местах поворотов возни-
19
кают дополнительные местные сопротивления и удлиняется путь
газов. Если повороты неизбежны, то допустимое отклонение их
от вертикали составляет 30°. Вместе с тем не следует без нужды
увеличивать сечение дымохода, так как в газоходах с большими
сечениями газы сильнее охлаждаются.
Согласно имеющемуся опыту, поперечное сечение дымовой
трубы составляет от 7ю до V12, а в более благоприятных случа-
ях— ’/is размера топочного отверстия в свету. Во всех случаях
сечение дымохода не должно быть меньше 14X27 см. Величина
отношения сечений топочного отверстия и дымовой трубы в зави-
симости от высоты последней принимается по данным табл. 2.
Над крышей оголовок дымовой трубы должен иметь толщину
стенки не менее чем в 1 кирпич. Если стены трубы впоследствии
штукатурятся или утепляются асбоцементными плитами, то до-
пустимо выкладывать оголовок толщиной в V2 кирпича.
Для обеспечения тяги наилучшим является простой оголовок,
без завершающих карнизов или выступов. С конструктивной и
отопительной точек зрения наиболее эффективен коньковый на-
вес над оголовком дымовой трубы, который свободно обдувает-
ся ветром, при этом отсасываются и уносятся дымовые газы. Для
обеспечения тяги при изменяющихся метеорологических условиях
на оголовках дымовых труб устанавливают ветрозащитные на-
садки. Во всех случаях оголовки дымовых труб рекомендуется
выводить выше зоны действия ветрового подпора. Из соображе-
ний пожарной безопасности на оголовок устанавливают искро-
уловитель в виде колпака с глухой крышкой и проволочной сет-
кой по бокам с размерами ячейки не более 3 мм.
В камине можно сжигать различную древесину: клен, дуб,
ель, сосну, березу, ольху, осину.
Клен и дуб относятся к твердой древесине, они горят длин-
ным спокойным пламенем, долго разогреваются. Твердая древе-
сина уместна при больших размерах топочного отверстия, так
как пламя у нее длиннее. Мягкая древесина сгорает быстрее, ис-
пуская искры, процесс горения сопровождается сильным треском.
Не рекомендуются к использованию слишком сухие дрова (на-
пример, долго лежавшие в подвале), так как они быстро прого-
рают. Лучше использовать Дрова, пролежавшие в поленнице
ТАБЛИЦА 2. ЗАВИСИМОСТЬ ВЕЛИЧИНЫ ОТНОШЕНИЯ СЕЧЕНИИ
ТОПОЧНОГО ОТВЕРСТИЯ И ДЫМОВОЙ ТРУБЫ ОТ ЕЕ ВЫСОТЫ
Высота трубы, м Отношение сечений топоч- ного отверстия и дымовой трубы Высота трубы, м Отношение сечений топоч- | него отверстия и дымовой трубы
круглая труба квадратная труба круглая труба квадратная труба
4—8 0,83 0,72 12—16 1J2 I
8—12 J 0,9 16—20 1,25 1,1
20
под навесом. Они имеют влажность, соответствующую влажно-
сти воздуха, и сгорают медленнее.
Наибольшее сажеобразование дает береза, лучшими в этом
отношении являются ольховые и особенно осиновые дрова.
Последние не только сами не дают сажи, но и способны выжи-
гать из дымохода уже осевшую сажу. Хорошим средством для
очистки газоходов от сажи является периодическое сжигание в
топке сухих картофельных очистков.
При эксплуатации каминов известное неудобство заключает-
ся в необходимости частого удаления из топки очаговых остат-
ков. Наиболее радикально этот вопрос может быть решен с по-
мощью устройства специального зольного канала под полом по-
мещения. В этом случае удалять зольные остатки можно перио-
дически из нижней части зольника по мере их накопления. Разу-
меется, такое решение возможно только в случае возможности
размещения зольного канала под полом помещения.
При отсутствии зольника в конструкции камина используют
зольный ящик, устанавливаемый под колосниковой, решеткой.
Очистить камин от сажи весьма затруднительно. Например,
если устроить отверстие для чистки в дымовой коробке со сторо-
ны комнаты, то при чистке всегда загрязняется помещение.
Если камин примыкает к стене прихожей, то очистка возмож-
на со стороны этого помещения, однако в этом случае стена
здесь пачкается. При расположении камина в наружной стене
чистку удобно производить через прочистное отверстие, распо-
ложенное со стороны улицы, что позволяет чистить камин, не за-
грязняя помещение.
Поленья, выбираемые для топки камина, не должны быть мел-
кими, длина их должна составлять 2/з—3А ширины топочного от-
верстия. Можно использовать также пни и корни, они дают пла-
мя с красивым рисунком.
Пламя камина можно окрашивать. Обычная поваренная соль
дает интенсивную желтую окраску, хлорид меди дает гамму
красок, в которой сильнее всего выражены голубой и зеленый
цвета. Добавки можно непосредственно засыпать в очаг, но
лучше приготовить из них раствор и пропитать им древесину
перед закладкой в камин.
Приятный аромат дают добавки древесины или сухих веток
можжевельника, вишни и особенно старой яблони.
Камины нашли очень большое распространение во многих
странах. Но люди стремились не только использовать эстетичес-
кие свойства огня, но и применить его для отопления помещений
(я не для локального обогрева) и приготовления пищи. Поэтому
дальнейшее развитие отопительной техники позволило создать
обширный класс печей. Печное отопление до настоящего време-
ни сохранило свое значение, в особенности для мест с малой
плотностью заселения, так как по сравнению с центральным оно
позволяет независимо отапливать отдельные помещения. Даже
при наличии центрального отопления оно может применяться
21
как дополнительное к нему средство. Гигиенические свойства
печного отопления также достаточно высоки и по ним оно усту-
пает лишь центральному отоплению.
3. Назначение и классификация отопительных печей
Печи малой теплоемкости (рис. 10). Эти печн начали конст-
руировать раньше других и применять для временного отопления
нежилых помещений, а также для высушивания зданий. Они из-
готовлялись в основном из чугуна или стали. Простейший тнп ме-
таллической печн показан иа рнс. 10, а. Печь состоит из чугун-
ной коробки 1, топлнвннка 2, зольника 3. От коробкн отходит
стальная труба 4, по которой газы отводятся к дымовой трубе.
Прн такой конструкции в топлнвннке снижается температура го-
рения (ввиду сильного охлаждения тонких металлических сте-
нок) и не могут быть обеспечены удовлетворительные режимы
сжигания топлива. С другой стороны, стенкн топливника сильно
накаляются и быстро прогорают, в процессе топки наблюдается
возгонка пыли на накаленных стенках. В более совершенных
конструкциях для уменьшения разогрева наружной стенкн топ-
ливника и улучшения процесса горения топливник футеруется
кирпичом. Также может футероваться и первый, наиболее горя-
чий, дымооборот. Даже прн футерованных топливнике и горячем
дымообороте наружные стенки их сильно нагреваются н интен-
сивно нзлучают тепловые лучи, причем ввиду неодинаковости
температур излучение распространяется весьма неравномерно.
Для уменьшения излучения, неприятно воздействующего на орга-
низм человека, корпус печи помещают в кожух (рис. 10,6), име-
ющий внизу отверстия для входа холодного воздуха, а вверху —
для выпуска нагретого. Циркулирующий в пространстве между
печь с наружными ребрами
22
печью и кожухом воздух охлаждает наружную поверхность печи,
что приводит к снижению температуры ее стенки. В результате
снижается теплота излучения и возрастает доля конвективной
теплоты, выносимой нагретым воздухом. Такое перераспределе-
ние улучшает микроклимат помещения.
Наряду с этим положительным фактором кожух закрывает от
наблюдения поверхности нагрева, на которых может скапливать-
ся и пригорать воздушная пыль. Этот недостаток вообще свойст-
венен всем металлическим печам, имеющим повышенную темпе-
ратуру наружных поверхностей. Под действием высокой темпе-
ратуры органические вещества, содержащиеся в воздушной пы-
ли, подвергаются возгонке с выделением газообразных углеводо-
родов (и даже оксида углерода), вредных в гигиеническом отно-
шении. Более того, при топке чугунных печей нередко наблюда-
лись случаи высокотемпературного оксидирования углерода, со-
держащегося в чугуне, с выделением оксида углерода СО. Для
металлических печей с высокой температурой газов характерно
распространение процесса горения даже на дымоотводящую тру-
бу. При этом образуются смолообразные соединения, которые
отлагаются на ее внутренней поверхности и снижают теплоотда-
чу от трубы, а главное, вызывают интенсивную коррозию метал-
ла С целью защиты от коррозии печи чаще всего делают чугун-
ными. Неоднократно предпринимались попытки борьбы с пере-
гревом наружных поверхностей металлических печей, для чего
их стали оребрять. Такое конструктивное решение приводит к
снижению температуры наружной поверхности печи при тех же
условиях теплоотдачи. На рис. 10, в показана одна из таких
конструкций, состоящая из чугунной коробки с наружными реб-
рами. Внутренняя поверхность печн футеруется кирпичом. Не-
достаток этих конструкций заключается в том, что ребристые
поверхности трудно очищать.
Дальнейшие усовершенствования металлических печей были
связаны с попытками создания конструкций, позволяющих осу-
ществлять продолжительную топку печи при небольших тепло-
вых нагрузках и соответственно с пониженными температурами
наружной поверхности. Такие конструкции будут рассмотрены
ииже.
Давая общую оценку металлическим печам, следует отме-
тить, что они преимущественно предназначались для быстрого
обогрева помещений, предназначенных для кратковременного
пребывания в них людей. При постоянном отоплении жилых по-
мещений они малопригодны, так как не обеспечивают в них тре-
буемые санитарно-гигиенические качества. Металлические печи
до сего времени находят применение в странах с умеренным кли-
матом (в Англии, Франции, Дании и т. д.), где их используют и
для постоянного отопления. В силу своей конструктивной слож-
ности печи должны изготовляться на специализированных чугу-
нолитейных заводах.
23
Печи повышенной теплоемкости. На практике убедительно
доказано, что для периодического одно-двухразового ежесуточ-
ного отопления стационарных помещений единственно приемле-
мым вариантом является применение кирпичных отопительных
печей повышенной теплоемкости (рис. 11). Они должны выкла-
дываться из кирпича, обладающего малой теплопроводностью и
сравнительно большой удельной теплоемкостью. При отоплении
кирпичная кладка постепенно разогревается, накапливая тепло-
ту, а по окончании топки — медленно охлаждается, отдавая на-
копленную теплоту.
Требование малой теплопроводности объясняется следующи-
ми причинами: при топке печи температура внутренних газохо-
дов достигает 600—700 °C, в то время как температура наруж-
ных поверхностей по санитарно-гигиеническим требованиям не
должна превышать 95—100 °C. Это условие можно выполнить
только при малой теплопроводности материала печного массива,
а для аккумуляции достаточного запаса теплоты требуется мате-
риал с максимально возможной удельной теплоемкостью.
Наибольшее распространение первоначально получили так
называемые голландские печи с глухим подом, вертикальными и
горизонтальными дымооборотами (рис. 11, а, б) из-за простоты
конструкции и легкости выкладки, хотя они и имели очевидные
недостатки: процесс сжигания топлива на глухом поду несовер-
шенен; большая протяженность дымооборотов ухудшала тягу;
неравномерна теплоотдача по площади поверхности печи, убы-
вающая по ходу дыма; мала удельная площадь поверхности на-
ружных стен, приходящаяся на единицу массы кладки. При усо-
вершенствовании голландских печей стремились устранить эти
недостатки.
С целью увеличения площади теплоотдающей поверхности
печь устанавливали без примыкания ее задней стены к стене
помещения с так называемыми отступками, включая ее таким
образом в общий теплообмен. Для дальнейшего развития пло-
щади теплопередающих поверхностей в конструкции были пре-
дусмотрены внутренние воздушные камеры, расположенные
между дымооборотами, аналогичные футлярам, применявшимся
в металлических печах {рис. 11, б), которые позволили переда-
вать теплоту в помещения через стенки печи и с на гретым в ка-
мерах воздухом.
Уменьшение теплоотдачи по длине дымооборотов объясняется
снижением температуры дыма при постоянной толщине кладки,
равной Va кирпича. Предпринимались попытки добиться увели-
чения теплоотдачи дальних участков дымооборотов путем пере-
хода на толщину кладки в ’А кирпича. Для обеспечения герме-
тичности тонкостенная часть кладки заключалась в металличес-
кий футляр, предохранявший помещения от проникновения в них
дыма.
Более простым и эффективным методом обеспечения равно-
мерности теплоотдачи площади наружных поверхностей печи
24
□
b
Рис. 11. Отопительные печи повышенной теплоемкости
а — голландская печь (разрез н схема последовательных дымооборотов): 1, 3, 5—подъ-
емные дымовые каналы; 2, 4, 6 — опускные дымовые каналы; б — голландская печь.с,по-
догревом воздуха: 1—7 — газовые каналы; 8—ннжннй кольцевой воздушный канал 9—
верхний воздушный канал; 10 — душник; в — голландская печь с дымоходами конструк-
ции П. П, Свиязева: ?, 4 — ннжннй и верхний воздушные патрубки; 2 — возду1пиЫй ка-
нал; 3 — опускной газоход; 5 — топливник
явилась принципиально новая компоновка дымооборотов, пред-
ложенная архитектором И. И. Свиязевым (рис. И, в). Продукты
сгорания из топливника поступают в вертикальный подъемный
канал, из которого распределяются в несколько параллельных
опускных дымооборотов. При таком расположении тяга в дымо-
оборотах приобретает свойство самовыравнивания: если в каком-
либо из опускных каналов увеличивается подача газов, то тем-
пература в нем возрастает, а тяга уменьшается. Соответственно
произойдет саморегулировка подачи по дымооборотам. Попыт-
25
ки устройства систем с несколькими параллельными подъемны-
ми дымооборотами и одним опускным каналом были неудачны-
ми. При возникновении разрегулировки отдельного газохода та-
кая система не компенсировала, а увеличивала начальную раз-
регулировку. Поэтому в отличие от систем с параллельными
опускными газоходами системы с параллельными подъемными
газоходами распространения не получили.
С целью увеличения аккумуляции теплоты в подъемном ка-
нале печи выкладывалась насадка из кирпича, которая обеспе-
чивала дополнительно лучшее перемешивание продуктов сгора-
ния и улучшала условия их догорания.
Наряду с голландскими печами применение находил ряд дру-
гих конструкций, в частности отопительные печи с верхним
прогревом (рис. 12), Круглая печь конструкции Утермарка по-
казана на рис. 12, а. Как и голландская печь, она имеет глухой
под топливника, последовательное подключение дымооборотов,
а отличается от нее только наружной формой и конфигурацией
дымооборотов. Корпус такой печи заключен в стальной футляр,
что позволило уменьшить толщину стенок и увеличить их тепло-
отдачу, В дальнейшем в этих печах были усовершенствованы
топливники и применена свиязевская система одного подъемного
и нескольких опускных каналов. Развитие теплоемких печей шло
с определенной закономерностью: длительное время инженерная
мысль работала в направлении наиболее полного использования
гравитационного напора, создаваемого естественной тягой.
С этой целью создавались конструкции, в которых продукты сго-
рания из топливника сразу выводились вертикально вверх.
Указанная тенденция была реализована в конструкциях пе-
5
2
1
Рис. 12. Отопительные печи с верхним прогревом
а — печь конструкции Утермарка: 1 — топливник; 2 — подъемный газоход; 3 — опускной
газоход; б— печь конструкции проф. В, Е. Грум-Гржимайло; е — печь конструкции ВТИ;
1 — окно в боковой стене -жарового канала; 2 — жаровой подъемный канал; 3 — опускные
каналы
26
чей, названных колпаковыми. Этим печам свойствен ряд особен-
ностей, наиболее отчетливо проявившихся в положившей им на-
чало конструкции печи проф. В. Е. Грум-Гржимайло (рис. 12, б).
В колпакрвых печах отказались от последовательных дымообо-
ротов и перешли на систему с параллельным током газов по об-
щему кольцевому каналу. Ввиду одинаковых условий охлажде-
ния газов достигается относительная равномерность теплоотдачи
печи по периметру. Эта печь состоит из двух частей: нижней —
топливника и верхней — колпака. Легкие раскаленные газы фон-
танируют через узкое отверстие в крышке топливника, ударя-
ются в перекрытие колпака и растекаются в радиальном направ-
лении по своду к боковым стенкам. Постепенно охлаждаясь, ды-
мы оседают вдоль стенок до основания печи, откуда попадают в
дымовую трубу и уже под действием тяги уносятся в атмосферу.
Движение дыма в самой печи происходит не под действием тяги
трубы, а под действием собственной силы тяжести. Кроме равно-
мерного прогрева по периметру печь имеет еще одну положи-
тельную особенность, которая сразу нашла признание. Если в ре-
зультате неплотного закрытия дымовой заслонки в топливник
под действием разрежения будет засасываться атмосферный воз-
дух, то он, пройдя через отверстие в крышке топливника, вместе
с горячими газами поступает не в верх колпака, а, как более тя-
желый, сразу попадает в опускные каналы, окружающие топлив-
ник. Особое свойство колпаковой печи — не пропускать под кол-
пак подсосанный холодный воздух — получило характерное наз-
вание «газовая вьюшка». В колпаковой части печи установлены
специальные ребра-контрфорсы. Вся конструкция заключена в
стальной футляр, что позволило снизить толщину кладки до
V4 кирпича, облегчило выкладку печи и повысило ее теплоотдачу.
Практика выявила, однако, существенные недостатки колпа-
ковых печей: усиленный прогрев верхней и слабый прогрев ниж-
ней части остывшими газами. Это противоречит гигиеническому
правилу предпочтительности прогрева более холодной нижней
зоны полов помещения, кроме того, печи удовлетворительно рабо-
тают на короткопламенных углях типа кокса, антрацита и тощих
каменных, а при сжигании длиннопламенных каменных углей и
дров горение затягивается, переносится из топливника в колпа-
ковую зону, в результате чего на перекрытии колпака и на по-
верхности контрфорсов откладывается сажа, очистка которых,
очень трудоемка.
Сходной по принципу действия является печь, спроектирован-
ная Всесоюзным теплотехническим институтом (рис. 12, в) для
сжигания антрацита и каменных углей, которая имеет топливник
с колосниковой решеткой.
Горячие газы из топливника поднимаются под перекрытие
печи, попадают в два боковых канала, по которым опускаются
до низа печи, далее выводятся к дымовому стояку и уходят через
насадную трубу в атмосферу. Поскольку печь не имеет стального
футляра, стены здесь толще (Vs, 3А кирпича), чем в печи конст-
27
рукции Грум-Гржимайло. Колосниковая решетка выполнена
выдвижной, что облегчает уход за топкой. Кладка печи проста,
КПД ее достигает 75—80 %.
Недостаток печей верхнего прогрева (распределение темпе-
ратур по вертикали отапливаемого помещения, что не отвечает
гигиеническим правилам, рекомендующим поддерживать более
теплыми полы помещений), дал толчок к разработке конструк-
ций, обеспечивающих повышенный прогрев нижней части печей.
В таких печах была пересмотрена традиция направлять про-
дукты сгорания по естественному пути, т. е. к верху. Наиболее
горячие газы первоначально (первым ходом) направлялись в
опускные газоходы для обогрева нижней части печи, а затем,
уже частично охлажденные, использовались для отопления верх-
ней зоны.
Характерным примером печи нижнего прогрева является
трехоборотная печь с комбинированной системой дымооборотов
и с верхним колпаком, состоящим из двух одинаковых П-образ-
ных частей, стены которых выложены толщиной в Vs кирпича.
Горячие газы свободно поднимаются по пустотам в П-образных
частях, остывают, опускаются вниз и уходят в дымовую трубу.
Отопительные печи заводского изготовления. Теплоемкие
кирпичные печи с нижним обогревом в достаточной мере удов-
летворяют техническим и гигиеническим требованиям, предъяв-
ляемым к отоплению малоэтажных жилых зданий, и на опреде-
ленном этапе развития жилищного строительства их конструк-
тивные данные и технология изготовления соответствовали об-
щему уровню развития домостроения.
В послевоенные годы в связи с резким увеличением масшта-
бов жилищного строительства на смену трудоемкой, не поддаю-
щейся механизации кирпичной кладке зданий пришел индуст-
риальный высокопроизводительный панельный метод. Это приве-
ло к резкому ускорению цикла строительных работ и потребова-
ло коренной перестройки всей технологии домостроения.
Индустриальные методы распространились как на много-
этажное городское домостроение, так и на постройку одноэтаж-
ных сельских домов. Совершенно естественно, что в связи с пере-
ходом с кирпичной кладки на бетон как на основной строитель-
ный материал остро встал вопрос о резком улучшении конструк-
ций отопительных печей, снижении их массы и уменьшении габа-
ритов, чтобы обеспечить возможность их централизованной сбор-
ки на заводах или стройплощадках и транспортирования обыч-
ным автотранспортом.
Большие кирпичные печи не отвечали в полной мере требова-
ниям массового жилищного строительства. С развитием панель-
ного домостроения появились многочисленные разработки инду-
стриальных отопительных печей.
Важной предпосылкой для решения этой задачи стали теоре-
тические исследования проф. Л. А. Семенова, определившего воз-
можность снижения массы печи в 2 3 раза за счет разогрева
28
наружных поверхностей до повышенной температуры 100—
120 °C (по сравнению с 80 °C по старым нормам). Практическое
использование этого положения привело к созданию индустри-
альных печей повышенного прогрева.
Первые полуиндустриальные отопительные печи были каркас-
ного типа. В них внутренняя поверхность по-прежнему выполня-
лась из кирпичной кладки с обшивкой асбофанерными или ме-
таллическими листами. Наличие металлического каркаса облег-
чало выкладку печи, а габариты и масса ее были существенно
снижены. Однако каркасные печи собирались на объекте (в зда-
нии) и поэтому не были полностью индустриальными. В наиболь-
шей мере удовлетворяли требованию полной заводской готовно-
сти конструкции, собираемые из бетонных блоков. Однако ис-
пользование бетона как строительного материала для печей на-
талкивалось на ряд технических трудностей. Первой из них был
подбор состава бетона, обеспечивающего нужную жаростой-
кость.
В результате работ, проведенных в Центральном научно-ис-
следовательском институте промышленного строительства
(ЦНИИПС) д-ром техн, наук К. Д. Некрасовым, был определен
состав бетона, обеспечивающий удовлетворительную жаропроч-
ность печных блоков. На основе жаростойкого бетона в
ЦНИИПС был разработан ряд конструкций сборных печей по-
вышенного прогрева из отдельных бетонных элементов. Однако
опыт возведения печей из этих элементов оказался неудачным:
во-первых, требовался большой их ассортимент; во-вторых, вви-
ду большого числа швов увеличивалась возможность появления
щелей. Поэтому в дальнейшем перешли на более унифицирован-
ные кольцевые замкнутые блоки, образующие меньшее число
швов в кладке.
Блоки из кольцевых замкнутых элементов в свою очередь
имели специфические недостатки: они не выдерживали перегрева
и трескались. Это объясняется тем, что в замкнутом кольцевом
блоке при одностороннем нагреве неизбежно возникают напря-
жения: сжатия—во внутреннем слое и растяжения — в наруж-
ном. Ввиду того что бетон плохо работает на растяжение, на-
ружные его слои разрушались. Различные меры борьбы с этим
явлением (в частности, местное утолщение стенок, армирование
бетона) полного успеха не приносили до тех пор, пока не был
разработан метод компенсации линейных расширений бетона,
при осуществлении которого блоки разрезались по вертикали на
4 части, образуя на стыках термические швы расширения. В эти
швы вставлялись специальные металлические компенсаторы,
снабженные герметизирующими накладками, перекрывающими
сечение щелей.
Практика эксплуатации сборных печей с компенсаторами тер-
мического расширения дала положительные результаты.
Конструирование сборных печей шло по пути упрощения си-
стемы дымооборотов и возможно большей унификации блоков.
29
Созданные конструкции каркасных и сборных бетоноблочных
печей весьма сходны: они имеют однооборотную канальную си-
стему газоходов, топочные газы из топливника по центральной
жаровой трубе поднимаются до перекрытия печи, затем обтека-
ют наружные стенки верхней камеры, опускаются через отвер-
стие в стенке и отводятся в дымовую трубу.
Сборно-блочные печи и печи заводского изготовления показа-
ны на рис. 13.
Учитывая малооборотность и короткий путь, по которому дви-
жутся газы в печи такой конструкции, все бетонные блоки с
внутренней стороны снабжаются вертикальными ребрами
(рис. 13, а).
Назначение ребер: в верхней камере — увеличить теплоотда-
чу газов, в топливнике — увеличить тепловосприятие и аккуму-
ляцию теплоты, а также повысить температуру горения, так как
раскаленная поверхность ребер способствует стабилизации про-
цесса горения топлива. Благодаря оребрению топливника и уве-
личению количества воспринимаемой им теплоты печь имеет
преимущественно нижний прогрев.
В целом создание и внедрение сборных печей явилось сущест-
венным сдвигом в развитии печного дела, так как печи стали
сооружать индустриальными методами. Им свойственны по-
мимо ранее упомянутых следующие преимущества по сравнению
с кирпичными:
унификация элементов гарантирует выполнение печи в соот-
ветствии с проектом;
меньшие габариты и масса;
большая пожарная безопасность из-за меньшего числа швов;
экономия кирпича и использование местных строительных
материалов.
На всем протяжении своего развития отопительные печи пред-
назначались для периодического действия. Самому этому прин-
1 Р- -41
Рис. 13. Сборно-блочные лечи и печи заводского изготовления
а — бетоноблочная печь ББУ; б — ирландская печь; в — печь с наполнительным конусом;
г—печь ПБУ-3; в —печь с водяным теплоаккумулирующим массивом
30
ципу органически свойственен существенный недостаток: нерав-
номерность тепловыделения печи во времени и обусловленная
этим нестабильность температуры жилища. Кроме того, работая
в неравномерном режиме, печь имеет пониженную экономич-
ность.
Несмотря на эти недостатки, применение печей с периодиче-
ской топкой диктовалось тем обстоятельством, что для печей не-
прерывного горения требуется кондиционное топливо, которое
для жилищно-коммунального хозяйства пока не поставляется.
На всех этапах развития отопительной техники характерным
было стремление конструкторов совместить противоречивые тре-
бования: сохранить стабильную температуру помещения при
весьма кратковременной топке печи. Практически единственным
путем к достижению этой цели являлось увеличение массива и
теплоемкости печи, что привело к созданию удовлетворительных
по экономичности, но чрезмерно массивных конструкций.
Печи непрерывного горения. Инженерная мысль постоянно
обращалась к идее создания работающих в стационарном режи-
ме печей непрерывного горения. В таких конструкциях не требу-
ется массивная кладка для накопления теплоты. Стабильные ус-
ловия горения благоприятно влияют на тепловую экономичность
установки. Особенно это относится к металлическим печам, в ко-
торых при непрерывной работе удается существенно снизить
температуру наружных поверхностей за счет снижения часового
расхода топлива.
Однако, несмотря на очевидные выгоды непрерывного процес-
са горения, создание надежной конструкции печи было связано
с серьезными трудностями, которые до конца не преодолены до
настоящего времени. Уяснить характер этих трудностей можно,
сравнив процессы, протекающие при периодической и непрерыв-
ной работе печи.
Как в случае периодической, так и при непрерывной работе
на колосниковую решетку должна быть загружена одинаковая
порция топлива. Одинаковой в принципе будет и картина сжига-
ния его в топке: в начальной фазе, ввиду неразвитого еще про-
цесса горения он происходит с высоким избыточным количеством
воздуха ат, далее по мере развития горения количество избыточ-
ного воздуха снижается, приближаясь к оптимальному. В ко-
нечной стадии догорания остатков топлива величина ат вновь
возрастает.
Стадии процесса горения с высокими ат снижают КПД печи.
Указанные колебания величины ат при периодической кратко-
временной работе печи могут корректироваться путем изменения
положения заслонки для подачи дутьевого воздуха, шуровки
слоя топлива и т. д.
При непрерывной же работе печи малоэкономичный началь-
ный период подсушки, разогрева и возгонки летучих веществ, а
также конечный период дожигания топлива сильно растянуты по
времени и ввиду отсутствия надзора за печью не корректиру-
31
ются. Все это делает непрерывную работу печи с периодической
загрузкой топливом неэффективной.
Поэтому печи непрерывного горения с самого начала проекти-
ровались с топливниками шахтного типа, загружаемыми толстым
слоем топлива, достаточным для обеспечения продолжительной
работы печи в течение 20—25 ч и более. В зависимости от компо-
новки топливника и дымоходов различают шахтные печи верхне-
го, нижнего и нижнего поперечного горения.
В наиболее простой шахтной печи верхнего горения топочные
газы проходят через весь слой топлива, уложенного на колосни-
ковую решетку (так называемые ирландские печи), рис. 13,6.
Такие печи удовлетворительно работают на высокоуглеродистом
топливе типа кокса, антрацита, тощих углей. Топлива, богатые
летучими горючими веществами, — дрова, торф, жирные угли —
плохо поддаются регулировке нагрузки, так как в периоды сни-
жения расхода дутьевого воздуха топливный слой подвергается
сухой перегонке с выделением летучих горючих веществ, вызы-
вающих потери теплоты от химического недожога.
С целью более удобного регулирования и контроля процесса
горения топлива в печах нижнего горения шахтный слой отделен
от продуктов сгорания (рис. 13, е). Здесь топливо загружается
в питательный бункер, из которого под действием собственной
массы опускается по мере сгорания на колосниковую решетку.
Продукты сгорания после зоны нижнего горения поступают в
кольцевое пространство, образуемое стенками печи и топливного
бункера. Таким образом, здесь продукты сгорания не соприкаса-
ются непосредственно с топливом в шахтном слое, а передают
ему теплоту через стенки. Это уменьшает вероятность сухой пе-
регонки топлива, что делает возможным сжигание в топках ниж-
него горения различных каменных углей, за исключением спека-
ющихся.
Имеются разновидности шахтных печей без питательного бун-
кера, сходные по конструкции с печами верхнего горения, но
обеспечивающие и нижнее горение за счет организации движе-
ния воздуха поперек топливного слоя в нижней его части. Такое
решение применялось еще в XIX в. в печах конструкции
И. И. Свиязева, а в наше время — в печи ПБУ-3 (рис. 13, г) кон-
струкции А. Г. Уханова (печи нижнего поперечного горения). Не-
прерывность действия этих печей наталкивала на мысль исполь-
зовать их в качестве источника теплоты для центрального ото-
пления.
Применение центрального отопления квартир в малоэтажных
домах имеет известные преимущества по сравнению с местным
(печным): улучшает характер циркуляционных токов воздуха,
санитарные условия жилища (отсутствие операций по загрузке
топлива и очистке шлаков), исключает устройство отдельных ды-
мовых каналов в комнатах. Известно, что отопительные печи
причисляются к устройствам местного отопления, поскольку они
используются и как источник теплоты, и как отопительный при-
32
бор. Естественно, что периодически действующая печь не может
быть источником теплоты для рассчитанных на непрерывное дей-
ствие приборов центрального отопления. При непрерывной же
работе печь может использоваться для нагрева воды в системе
поквартирного центрального отопления малоэтажного здания.
Обычно в качестве источников теплоты для поквартирных систем
центрального отопления используются малометражные чугунные
секционные котлы. Этим котлам свойственен ряд недостатков:
малый объем топки, к тому же сильно охлаждаемый со всех сто-
рон; работа только на сортированном высококачественном топ-
ливе и т. д. При использовании рядовых топлив поверхности на-
грева покрываются копотью, из-за чего резко ухудшаются пока-
затели работы котлов.
Условия горения в топливнике печи существенно лучше, чем
в водогрейном котле, поэтому было предложено предусмотреть в
ее конструкции водогрейные трубы и превратить ее, таким обра-
зом, в источник теплоты для поквартирного водяного отопления.
В этом случае наружная система циркуляции водяного отопле-
ния подключается к водогрейной системе печи.
Давая общую характеристику печам непрерывного горения,
надо отметить, что для них требуется топочная фурнитура повы-
шенного качества, так как они нуждаются в более точной регули-
ровке подачи дутьевого воздуха по сравнению с печами периоди-
ческого действия.
В шахтных печах, однако, можно сжигать только сортирован-
ное по размерам кусков топливо с небольшим содержанием ме-
лочи. Непригодны бурые, а также спекающиеся каменные угли.
Это сдерживает широкое распространение бесспорно прогрессив-
ных печей непрерывного горения. Помимо наиболее распростра-
ненных печей с кирпичной кладкой, аккумулирующей теплоту,
могут применяться печи с водяным теплоаккумулирующим мас-
сивом, предложенные д-ром техн, наук И. Ф. Ливчаком. Их при-
менение имеет следующее теплотехническое обоснование:
удельная теплоемкость воды почти в 5 раз выше, чем кирпи-
ча, за счет чего (несмотря на значительно меньшую температуру
нагретой воды по сравнению со средней температурой прогретой
кирпичной кладки печи) теплоаккумулирующая способность во-
дяной печи выше, чем кирпичной, при одинаковых размерах;
теплопередающая поверхность водяной печи имеет более рав-
номерную температуру по высоте, причем максимальное ее зна-
чение не превышает допустимой санитарной нормы 95 °C.
По существу водяные печи представляют собой водогрейные
котлы, поэтому могут выполняться сборными, просты при изго-
товлении на заводе и сборке, удобны для транспортирования.
Водяные печи могут обслуживать отопительные приборы удален-
ных помещений, что позволяет уменьшить число устанавливае-
мых печей. Как и при эксплуатации водогрейных котлов, горя-
чую воду этих печей можно использовать для бытовых нужд.
2 Зак. 1726
33
Печь, имеющая водяной теплоаккумулирующий массив, пока-
зана на рис. 13, д. Горячие газы из топливника поднимаются по
трубе в верхнюю коробку, далее поступают в две опускные тру-
бы, через которые попадают в дымоотводящий патрубок и отво-
дятся в дымовую трубу. Внутреннее пространство печи соедине-
но с газоходом сифонной трубкой, играющей роль предохрани-
тельного клапана. Если в результате перегрева печи в водяной
полости начнет повышаться давление, то водяные пары через
сифон беспрепятственно выйдут в газовую полость, при этом ув-
леченная паром вода, падая на слой горящего топлива, умень-
шит (или совсем прекратит) горение.
4. Назначение и классификация
отопительно-варочных печей и плит
На заре развития человеческого общества важнейшей вехой,
ознаменовавшей начало его культурного развития, было, несом-
ненно, сознательное и систематическое использование огня.
Перенеся в жилище огневой очаг, изменяя и совершенствуя
его отопительные свойства, человек в то же время стремился ис-
пользовать его и для приготовления пищи. Надо сказать, что за-
дача совместного использования огневого устройства для этих
целей осложнялась существенно различными требованиями,
предъявляемыми к этим процессам. Например, по санитарно-ги-
гиеническим требованиям температура наружной теплоотдающей
поверхности отопительных устройств ограничена 90—100 °C,
а для приготовления пищи она должна быть значительно выше—
порядка 250—300 °C. Поэтому первоначально (нередко и в на-
стоящее время) пищеварочные устройства создавались отдельно
от отопительных, и только после усовершенствования и отработки
тех и других стали создаваться комбинированные конструкции,
которые обладают и универсальностью, и хорошо дополняют
друг друга в теплотехническом смысле.
Применение комбинированных конструкций поэтому более
экономично по сравнению с использованием устройств одноцеле-
вого назначения.
Развитие отопительно-варочной техники в нашей стране су-
щественно отличалось от зарубежной практики. В странах За-
падной Европы с мягким климатом были умеренные требования
к отоплению и большее внимание уделялось пищеварочным уст-
ройствам. В суровых климатических условиях нашей страны, со
специфическим образом жизни сельского населения, требовалось
универсальное устройство для интенсивного обогрева жилища, но
в котором можно было бы также готовить пищу и, главное, выпе-
кать хлеб. Понадобились многие годы экспериментов и поисков,
которые завершились созданием конструкции, явившейся итогом
коллективного народного творчества, справедливо названной
русской печью.
34
Рис. 14. Конструкции русских печей
а — обычная русская печь: / — подпечек; 2—шесток; 3 — топливник; 4 — устье; 5 — щи-
ток; 6 — дымовая труба; б — печь с колосниковой решеткой, оборудованная дутьем; в —
печь конструкции И. С. Подгородникова
С тех пор русская печь много десятилетий являлась неотъем-
лемой принадлежностью каждой крестьянской избы. Исключи-
тельно широкое распространение русской печи (в 30-х годах
XX в. в нашей стране их насчитывалось около 20 млн. шт.) объ-
яснялось вескими причинами: универсальностью, простотой кон-
струкции и выкладки, выполняемой из обычного красного кирпи-
ча; возможностью работы на наиболее распространенных в сель-
ской местности видах топлива — дровах, торфе, кизяке.
Конструкция русской печи постоянно совершенствовалась
(рис. 14). Устройство обычной русской печи показано на
рис. 14, а. Топливо располагают в топливнике вблизи устья, не-
обходимый для горения воздух поступает через нижнюю часть
устья, а продукты горения, отдав теплоту поду, стенкам и своду
топливника, через отверстия в щитке, расположенном в верхней
части печи, поступают в дымовую трубу. Горшки с пищей уста-
навливаются на под шестка или в передней части топливника.
Если в печи нужно выпечь хлеб, то после выгребания золы в топ-
ливник сажают тесто и закрывают устье заслонкой. Для увели-
чения количества передаваемой помещению теплоты печь уста-
навливается с отступом от стен помещения. Под подом делают
песчаную прослойку для лучшего сохранения теплоты и выстила-
ют его клинкерными плитами.
Накопившийся за долгие годы опыт использования большого
числа русских печей выявил их характерные недостатки:
горение топлива в них (на глухом поду) недостаточно совер-
шенно, так как отсутствуют приспособления для регулирования
расхода воздуха, в результате чего передняя часть топочной ка-
меры вентилируется большим избыточным количеством воздуха,
что снижает тепловой КПД печи;
2*
35
отопительные качества печи в целом невысоки, причем более
важная для создания комфортных гигиенических условий ниж-
няя зона печи прогревается очень слабо;
приготовление пищи в летнее время связано с расходом боль-
шого количества топлива на прогрев всего массива кладки и
к тому же вызывает вредный перегрев помещения;
из-за большой толщины стен (они выкладываются в целый
кирпич) велики габариты печи;
печь непригодна для сжигания каменных углей.
Недостатки русской печи побудили специалистов печного
дела искать пути ее усовершенствования. Начиная со второй по-
ловины XIX в. появились различные проекты модернизации рус-
ской печи. Однако в дореволюционной России эти работы велись
усилиями отдельных энтузиастов и без должной поддержки цар-
ского правительства не приводили к ощутимым результатам.
После победы Великой Октябрьской социалистической револю-
ции партия и правительство уделяли большое внимание вопро-
сам развития печного дела, чтобы улучшить условия жизни ог-
ромных масс крестьянства, вставших на путь коллективизации.
В 1920—1930 гг. по инициативе партийно-хозяйственных и госу-
дарственных органов проводились многочисленные конкурсы, на
которых рассматривались проекты новых печей. В довоенные го-
ды также были предложены и апробированы многие усовершен-
ствованные конструкции русской печи, но особенно широкий раз-
мах эти работы получили в послевоенный период восстановления
народного хозяйства.
Эти годы характеризуются дальнейшим качественным разви-
тием печестроительной техники, которое продолжается и в насто-
ящее время, несмотря на повсеместное распространение центра-
лизованного теплоснабжения.
Усовершенствование русской печи происходило в следующих
основных направлениях:
создание оптимальных условий горения топлива в топочной
камере;
разделение отопительной и пищеварочной функций печи пу-
тем введения дополнительного пищеварочного очага;
повышение отопительных качеств печей за счет конструирова-
ния системы дымооборотов;
увеличение прогрева нижней части печи.
Рассмотрим примеры конструктивного оформления каждого
из этих направлений.
1. Обычно более оптимальные условия горения получают за
счет устройства на подовой части топочной камеры колосниковой
решетки с подводом к ней воздуха снизу по воздушному каналу,
имеющему поддувальную дверку. На колосниковой решетке с ду-
тьем можно сжигать и каменный уголь. В качестве примера на
рис. 14, б приведена конструкция, показавшая хорошие практиче-
ские результаты. Здесь колосниковая решетка и воздушный ка-
нал расположены у задней стенки печи. Поддувало снабжается
36
Рис. 15. Модернизации конструкции русской печи
а — русская печь с плитой в шестке: / — поддувальная дверка; 2— отдельный топливник;
3 — чугунная плита: 4 — заслонка; 5 — колосниковая решетка; б - русская печь с систе-
мой параллельных вертикальных дымооборотов; в — русская печь конструкции Н. Ме-
динского
дверкой, имеющей устройство для регулирования потока воздуха.
Передние дверки печи во время топки держат закрытыми и от-
крывают их только на короткое время для того, чтобы установить
горшки или поправить дрова.
Другим способом оптимизации процесса горения является от-
деление топливника от горнила. По такому принципу выполнена
печь конструкции И. С. Подгородникова (рис. 14, в). В ней топ-
ливник также отделен от горнила и расположен сбоку и сзади
печи. Дымовые газы из топливника через открытый свод посту-
пают в левую часть топочной камеры, откуда они могут переме-
щаться двумя путями: по летнему дымоходу — через заслонку в
дымовую трубу; по зимнему дымоходу — через левое отверстие
в поду топочной камеры в нижнюю часть печи. Прогрев нижнюю
часть печи, заполненную несколькими рядами опорных кирпич-
ных столбиков, газы поступают в дымовую трубу. Для подогрева
воды в нижнюю часть печи встроен металлический таган.
2. В различных модернизациях печей (рис. 15) при разработ-
ке этого направления чаще всего встречается конструкция с раз-
мещением пищеварочной плиты в шестке.
На рис. 15, а представлена печь, в которой под шестком уста-
навливается колосниковая решетка с подведенным к ней возду-
ховодом. Топливник перекрыт сверху чугунной плитой, на кото-
рой готовится пища. Горение в топливнике регулируется с помо-
щью поддувальной дверки, так же как и в печи, показанной ра-
нее на рис. 14, б, но отопительные и варочные функции печи в
этой конструкции разделены.
3. Для повышения отопительных качеств печей их снабжают
(как это показано на рис. 15, б) системой дымооборотов. Здесь
дымовые газы из топочной камеры поступают через отвод в вер-
хний боковой дымоход. Отсюда газы могут двигаться двояко:
или сразу в дымовую трубу при открытой заслонке - летний
дымоход, или в верхний распределитель обогревателя, в котором
сразу опускаются по четырем параллельным колодцам, отаплива-
ют помещение, а затем через нижний сборник уходят в дымовую
трубу — зимний дымоход.
37
4. Увеличение прогрева нижней части печи было достигнуто
в конструкции, разработанной Н. Мединским (рис. 15, в), в ко-
торой по сравнению с обычной печью введены следующие изме-
нения:
на шестке устроена кухонная плита с топливником и боковой
топочной дверкой, и от нее проведен обособленный дымооборот
под камерой печи для обогрева ее пода;
в задней и боковой стенках устроены дымообороты зимнего
дымохода, по которым пропускаются дымовые газы от основнрй
топки;
над горнилом печи устроена дополнительная камера для про-
грева свода.
Дымовые газы печи проходят либо по летнему дымоходу че-
рез отвод прямо в дымовую трубу, либо через топочную камеру
и отводное отверстие — в сборник обогревателя, обрамляющего
печь с двух сторон, и далее через нижний сборник ухолят в дымо-
вую трубу.
Дымовые газы плиты аналогично могут проходить непосред-
ственно в дымоход по летнему дымоходу или по горизонтальному
отводу, из которого в свою очередь могут идти в дымовую трубу
или предварительно направляться в дымообороты нагревателя.
На рис. 16 показана конструкция печи, разработанная
И. Ф. Волковым. Она имеет чугунную плиту размером 50X
Х50 см, водогрейную коробку и оборудована закрытой варочной
камерой с вытяжной вентиляцией. Топку печи можно произво-
дить в зимнем и летнем режимах.
Рис. 16. Русская печь конструкции И. Ф. Волкова
38
ТАБЛИЦА 3. СПЕЦИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ И ПРИБОРОВ
ДЛЯ ВЫКЛАДКИ ПЕЧИ КОНСТРУКЦИИ И. Ф. ВОЛКОВА
Наименование Размеры* см Кол-во Наименование Размеры* см Кол-во
Кирпич, ШТ.: обычный огнеупорный Глина: 25х12Х Хб,5 25х Х12,3х Хб,5 520 100 поддувальные и прочистные на вентиляционное отверстие Плита составная, шт. 13X14 13X7,5 6 1
обычная, м3 — 0,2 с конфорками 56x36 1
огнеупорная, кг — 50 без конфорок 53X18 1
Песок, м3 -— 0,2 Заслонка вьюшечная, 13x24 2
Решетка колоснико- вая, шт. Дверки, шт.: топочная 25x25,2 25x20,5 1 1 шт.: Духовой шкаф, шт. Дверка камеры с рамкой, шт. 13x13 1 1 1
В табл. 3 приведены материалы и приборы для выкладки пе-
чи конструкции И. Ф. Волкова.
Рассмотрев различные конструкции печей, можно сделать вы-
вод, что в результате большинства переработок конструкция рус-
ской печи существенно видоизменилась и по существу были соз-
даны новые печи, причем в некоторых случаях вместе с новыми
положительными качествами в конструкции привносились и от-
рицательные (ухудшение тяги, усложнение конструкций и т. д.).
Поэтому неоднократно возникал вопрос о целесообразности
существенных переделок обычной русской печи. В связи с этим
определенный интерес представляют результаты сравнительных
испытаний трех образцов русской печи: обычного и двух модер-
низированных (конструкции И. Ф. Волкова и И. С. Подгородни-
кова), сведенные в табл. 4.
Результаты испытаний не соответствовали устоявшимся об-
щепринятым представлениям о характеристиках обычной рус-
ской печи. В условиях испытаний наблюдалась известная само-
регулировка подсоса воздуха в топливник, а величины коэффици-
ента избытка воздуха оказались существенно ниже ожидае-
мых (а=2—3), соответственно величина КПД обычной русской
печи достигла 70%. Как пищеварочное устройство она оказа-
лась более экономичной по сравнению с модернизированными
конструкциями, причем это преимущество было особенно замет-
но при выпечке хлеба. Подтвердились известные и ранее высо-
кие теплоаккумулирующие свойства обычной русской печи, тем-
пература внутри которой после прекращения работы снижается
медленнее, чем в модернизированных образцах (рис. 17). В то
же время испытания подтвердили невысокие отопительные каче-
ства обычной русской печи.
Все это показывает, что судьба русской печи не может быть
решена однозначно. Учитывая историческую популярность рус-
39
ТАБЛИЦА 4. СВОДНАЯ ТАБЛИЦА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ ПЕЧЕЙ
(ПРИ РАБОТЕ НА ДРОВАХ)
Показатели Обычная русская Конструкция Волкова Конструкция Подгородникова
Количество сожжен- ного топлива, кг Относительная влаж- ность, % 8 10 24 8 16 24 8 16 24
25 21,6 20 23 25,5 28 18,64 16,3 25,3
Удельная теплота сгорания, МДж/кг 3,7 3,8 3,9 3,8 3,64 3,5 4,05 4,15 3,65
Время горения, мин 87 87 106 31 37 48 32 40 60
Избыток воздуха 2,32 1,65 1,32 2,75 2 1,4 1,95 1,5 1,72
Содержание СОг, % 7,8 11,7 14,2 7,3 8,7 9,9 9,7 11,5 11,07
Содержание СО, % 0,74 0,79 0,93 0,08 0,37 0,61 0,6 1,75 0,46
Температура уходя- щих газов, °C Потери, %: 260 291 420 124 160 200 150 160 225
22 18 21,8 10,8 12 14 9,5 8,5 14
<7з 5,8 4,3 4,3 0,72 2,7 4 3,95 8,6 2,7
<?4 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Напряжение топоч- ного пространства, кВт/м3 73 158 167 383 510 598 280 485 377
кпд, % 70 72 69 86 83 80 85 81 81
ской печи, можно утверждать, что ее будут использовать в на-
стоящее время и в перспективе в сельской местности, особенно
в районах, в которых пока нет централизованных хлебопоставок.
Русская печь мало приспособлена к приготовлению разнооб-
разных кулинарных изделий, для которых требуются такие спо-
собы тепловой обработки продуктов, как жарение, пропарка
и т. д., поэтому для приготовления разнообразных по ассортимен-
ту блюд используют варочные и отопительно-варочные плиты.
В случае массового приготовления пиши рациональнее каж-
дый вид изделий готовить в отдельных специализированных при-
6 12 18 24
Рис. 17. Результаты сравнительных ис-
пытаний трех образцов русской печи
1 — обычная русская печь: 2— печь конст-
рукции И. Ф. Волкова; 3 — печь конструк-
ции И. С. Подгородникова
борах, а в небольших хозяйст-
вах — использовать универ-
сальные кухонные плиты, по-
зволяющие одновременно жа-
рить, печь и варить продукты.
Кухонные варочные плиты
(рис. 18). Наиболее удобными
в эксплуатации и малогаба-
ритными являются газовые и
особенно электрические пище-
варочные плиты, правда уста-
навливаемые преимуществен-
но при городском строительст-
ве. Однако использование
электроэнергии для выработки
теплоты неэкономично, и не
40
все жилые здания пока газифицированы. Поэтому до настоя-
щего времени используют плиты с каменной кладкой.
Кухонные плиты выкладывают в металлическом каркасе из
кирпича или изготовляют цельнометаллическими. Достоинством
последних, широко применяющихся в Западной Европе, являют-
ся меньшие габариты, однако
они более пожароопасны, по-
этому в жилой застройке обыч-
но сооружают плиты с кирпич-
Рис. 18. Кухон-
ные варочные
плиты
а — обычная ку-
хонная плита: 1 —
топливник; 2 —
чугунная плита;
3 — духовой
шкаф; 4 — водо-
грейный котел;
5 — зольник; б —
кухонная плита с
сушильным шка-
фом; 1 — топлив-
ник; 2 — чугун-
ная плита; 3 —
духовой шкаф; 4,
5 - переключаю-
щие заслонки; 6 —
сушильный шкаф;
7 — водогрейный
котел; в — загра-
ничная кухонная
плита с индиви-
дуальными топ-
ками для плиты и
духового шкафа;
г — плита с дву-
мя топливника-
ми, расположен-
ными один над
другим; д — ку-
хонная плита кон-
струкции Дмитри-
ева с встроенным
водогрейным уст-
ройством: 1 — топ-
ливник; 2 — духо-
вой шкаф; 3 —
подтопок; 4 — во-
догрейный Зме-
евик
41
ной кладкой. Кирпичные плиты могут быть заключены в сталь-
ной футляр или облицованы изразцами. В первом случае кон-
струкция получается прочной, однако во избежание перегрева
ограждений нужно устраивать воздушные зазоры между фут-
ляром и кладкой и тем самым увеличивать габариты, а во вто-
ром случае требуются дефицитные изразцы.
Несмотря на то что кухонные плиты сконструированы гораздо
позже отопительных печей, удалось довольно быстро определить
их конструктивные формы, в основе своей сохранившие первона-
чальный вид до сего времени.
Использование теплоты продуктов сгорания в них произво-
дится ступенчато в соответствии с необходимым температурным
уровнем процесса. Наиболее горячие газы после топливника
направляются к жарочной плите, для которой требуется самая
высокая температура, газы средней температуры нагревают
духовой шкаф, и, наконец, остывшие газы могут использовать-
ся для нагрева воды в котле. Обычная кирпичная кухонная
плита изображена на рис, 18, а. Топливо сжигается на колосни-
ковой решетке топливника, раскаленные продукты сгорания
сразу же направляются к чугунной плите 2 и обогревают ее, а
затем духовой шкаф 3. Далее в зависимости от положения пе-
реключающих заслонок они направляются либо к водогрейному
котлу 4, либо сразу в дымовую трубу. Важным элементом тако-
го очага является секционная чугунная плита, часто имеющая
с нижней стороны ребра для увеличения тепловоспринимающей
поверхности. Кухонная плита комплектуется конфорками. Ду-
ховой шкаф обычно изготовляют из листовой стали, внутри него
устанавливаются противни.
Кухонная плита может быть дополнена сушильным шкафом,
размещаемым над водогрейным котлом (рис. 18, б). При частом
пользовании горячей водой под котлом устраивают отдельную
топку. В заграничных моделях применяют индивидуальные топ-
ки для плиты и духового шкафа (рис. 18, в). В этом случае топ-
ливник плиты загружается углем сверху через конфорки, что
позволяет отказаться от топочной дверки. Модификация двух-
конфорочного очага с тепло аккумулирующим шкафом показана
на рис. 18, г. Его особенностью является расположение внутри
газохода специального шкафа, обладающего хорошими тепло-
аккумулирующими свойствами (в шкафу могут длительное вре-
мя сохраняться в горячем виде готовые изделия). Над чугунной
плитой располагается сушильный шкаф, в верхней части которо-
го устраивают сеточные перегородки для установки посуды при
сушке.
Отопительно-варочные плиты. По сравнению с пищеварочны-
ми плитами устройства, позволяющие совмещать отопительные и
пищеприготовительные функции, более универсальны. Их разви-
тие шло в двух направлениях: оснащение кухонного очага водо-
нагревателями для квартирного водяного отопления и для горя-
чего водоснабжения (комбинированные кухонные плиты); допол-
42
некие кухонной плиты отопительным щитком, имеющим газообо-
роты (отопительно-варочная печь),
В ранних модификациях комбинированных кухонных плит во-
донагреватель встраивался непосредственно в топливник плиты,
Однако такое решение приводило к ухудшению работы устрой-
ства в целом: в летнее время при топке плиты происходит не-
нужный обогрев системы отопления, в зимний период большую
часть времени, когда пища не готовится, топка работает со сни-
женной нагрузкой в неэкономичном режиме горения. Поэтому
в дальнейшем в комбинированных плитах стали устраивать ин-
дивидуальные топливники для плиты и водонагревателя. Приме-
ры таких плит показаны на рис, 18, в, д.
В обеих конструкциях чугунная плита и духовой шкаф нагре-
ваются одним топливником, а водогрейный котел — другим. Топ-
ливник плиты работает только в процессе приготовления пищи.
В зимнее время газы после обогрева духового шкафа направля-
ются в водогрейный котел, в котором вместе с газами топливни-
ка котла нагревают воду системы отопления. В летнее время
газы после нагрева чугунной плиты сразу отводятся в дымовую
трубу.
В переходный (весенний или осенний) период с помощью пе-
рекидной заслонки газы после нагрева чугунной плиты частично
отводятся в дымовую трубу, а частично — на подогрев водогрей-
ного котла.
Существуют конструкции плит, в которых топливник котла
размещен под топливником плиты так, что тепловоспринимаю-
щие поверхности нагрева котла образуют колосниковую решетку
топливника плиты.
При топке плиты горение в топливнике котла ослабевает, а
после прекращения топки режим горения восстанавливается.
Когда плита не работает, газы по кратчайшему пути направля-
ются сразу в дымовую трубу.
Отопительно-варочные печи. По сравнению с комбинирован-
ными плитами более распространены отопительно-варочные пе-
чи, не требующие применения приборов центрального водяного
отопления.
Наиболее простые модели таких печей показаны на рис. 19,
20. Такие печи нижнего прогрева типа Браббе, Барлаха выпол-
няют в основном отопительную функцию и снабжены только ду-
ховыми шкафами в верхней своей части. В конструкции усовер-
шенствованной печи-плиты предусмотрен духовой шкаф, дно ко-
торого перекрыто чугунной плитой для приготовления пищи.
Печи малой теплоемкости, как указывалось, были популярны
в западноевропейских странах.
В нашей стране получили развитие теплоемкие отопительно-
варочные печи, характерная конструкция которых представляет
собой встроенную в печной массив кухонную плиту с топливни-
ком, оборудованную духовым шкафом.
43
Конструкции отопительно-варочных печей показаны на
рис. 21. Комбинированная отопительно-варочная печь конструк-
ции Л. А. Коробанова и Н. И. Самарина теплопроизводительно-
стью 3700 Вт представлена на рис. 21, а. Печь может работать на
всех видах твердого топлива и отапливать одну-две комнаты.
Наружные стенки печи выкладывают толщиной в Vs кирпича.
Печь имеет чугунную плиту с двумя конфорками и духовой
шкаф. Топливник перекрывает плита, над которой в нише разме-
щена пищеварочная камера с металлическими дверками. Слева
от топливника размещен духовой шкаф. Топку печи можно про-
изводить в зимнем и летнем режимах. При работе в зимнем ре-
жиме дымовые газы, выходя из топливника, омывают чугунную
плиту и духовой шкаф, прогревая весь печной массив, и отапли-
вают помещение.
Если печь топится летом, то заслонка зимнего дымохода за-
крыта. Газы, попадая после духового шкафа в нишу у задней
стенки, сразу по каналу поднимаются вверх и уходят в дымовую
трубу. Пищеварочная камера снабжена вентиляционным кана-
лом, соединенным с дымовой трубой, служащим для удаления
испарений от приготовляемой пищи. При неработающей плите
вентиляционную заслонку закрывают, чтобы избежать ненуж-
ного охлаждения настила и камеры. Перекрытие камеры над
плитой смонтировано на опорах из стальных полос. Между пли-
той (по всему контуру) и кладкой необходимо предусмотреть
зазор около 1,5 см, чтобы предотвратить растрескивание кладки
зольник
Рис. 20. Отопительно-варочная печь-плита
1 — духовой шкаф; 2 — топливник; 3 —
зольник; 4 —выход газов
44
Открывать
петом
Для само-
варной
трубы
Фасад
Открывать
аимой
Летний
хоО
€
'А\
«И
<fti
eel
Im
Зимний
ход
л
»
чл
гл
Вентиляционная
задвижка
Слой
глинопЕсианого
раствора 1,5см__.
л
V.
7л
та
ГлЛ
7
м
96
Ж
бе
56
«
Зимний
хой
5®
56!
вб
77.
fTi
"7л
7*л
7л
W.
77л
7/
Юл
ТЖл
77
Поз глубиной
х гем
(году плитой
и кпайкой
оставлять
свободный
заьор 1см)
' W/zzy/zyzzz/z#
Передний подъёмный
Рис. 21. Отопительно-варочные печн
а — конструкции Л. А. Короба нова и Н. И. Самарина; б ~ конструкции И. И. Кова-
левского
45
от температурного расширения металлических частей плиты при
быстром ее разогреве.
Материалы и приборы для выкладки отопительно-варочной
печи конструкции Л. А. Коробанова и Н. И, Самарина приведе-
ны в табл. 5.
На рис. 21,6 показана отопительно-варочная печь конструк-
ции И. И. Ковалевского, предназначенная для отопления поме-
щения площадью 40-50 м2 и приготовления пищи на семью из
5—10 чел.
Центральный топливник печи находится в подподовом прост-
ранстве. Через дымоходы, устроенные в задних углах варочной
камеры, проходят дымовые газы. В летнем режиме топка печи
происходит так же, как обычной русской печи, т. е. дым через
чело сразу отводится в дымовую трубу. Зимой дымовые газы че-
рез жаровые окна в своде печи попадают в верхние каналы, за-
тем проходят по опускным каналам, боковым дымооборотам и
передним подъемным дымооборотам, попадают в трубу, прохо-
дят по ней и выбрасываются в атмосферу. На практике установ-
лено, что лучшим режимом является топка печи со всеми откры-
тыми заслонками, причем когда открыта заслонка варочной ка-
меры, то можно наблюдать за приготовлением пищи.
Пищеварочные котлы. Их применяют для приготовления жид-
кой пищи: стационарные — на предприятиях общественного пита-
ТАБЛИЦА 5. СПЕЦИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ И ПРИБОРОВ
ДЛЯ ВЫКЛАДКИ ОТОПИТЕЛЬНО-ВАРОЧНОЙ ПЕЧИ
КОНСТРУКЦИИ Л. А. КОРОБАНОВА И Н. И. САМАРИНА
Наименование Размеры» СМ Кол-во | Наименование Размеры. см Кол-во
Кирпич, шт.: ’ обычный огнеупорный Глина: обычная, м3 25Х12Х Хб,5 25x12,3* Хб,5 460 64 0,1 Полоса стальная для камеры, м Духовой шкаф с ре- шеткой, шт. Сталь кровельная (с удельным давлением 6 кгс/м2}, м2 5x0,5 1 1,2 1 1
огнеупорная, кг — 32 J Уголки стальные, м 3x3x0,4 3,5
Песок, м8 — 0,05 Лента стальная, м 5X0,15 0,9
Решетка колоснико- вая, шт. Дверки, шт.: топочная 2 х25 25x20,5 1 1 Затвор, шт. Дверка камеры с рамкой, шт. 2,5X0,15 37x52 3 2 1
поддувальные и прочистные Плита чугунная с конфорками,' шт. 13X14 41X36 5 2 Петли, шт. Лист предтопочный из кровельной стали Толь, м2 50x70 6 0,35 2
Полоса стальная, м Заслонка дымовая, шт. Уголки стальные для камеры, м 8X1 13X24 13X13 5x5x0,5 0,4! 2 2 0,9 Картон асбестовый, мг 0.02F
46
ния или передвижные — в сельской местности (в открытом
поле).
В зависимости от вида теплоносителя применяют три типа
пищеварочных котлов: с огневым, паровым и водяным обогре-
вом. Наиболее универсальным является огневой обогрев, так как
в этом случае не требуется постоянного теплоисточника в виде
водогрейного или парового котла. Пищеварочные котлы показа-
ны на рис. 22. Первоначальная принципиальная схема пищева-
рочного котла показана на рис. 22, а. Продукты горения из топ-
ливника проходят под дном котла, затем поднимаются вверх,
проходят ио винтовому дымообороту и омывают среднюю часть
котла, после чего удаляются в дымовую трубу. Ввиду неполного
использования площади поверхности нагрева котла данная кон-
струкция была изменена. В новой конструкции между водогрей-
ным котлом и кладкой был предусмотрен сплошной кольцевой
зазор, проходя по которому газы омывали всю поверхность кот-
ла. Но и в этой конструкции был существенный недостаток: вви-
ду небольшого сечения кольцевого газового зазора требовалась
очень точная фиксация положения котла. Кроме того, выходной
газовый патрубок необходимо было располагать строго напротив
топливника, иначе получался так называемый газовый перекос
и вследствие этого неравномерный обогрев котла по периметру.
Чтобы устранить этот недостаток, А. П. Тухачев разработал пи-
щеварочный колпаковый котел с равномерным распределением
газов по периметру (рис. 22, б), которое обеспечивалось тем,
что посадочное гнездо котла имело прямоугольную форму. Дви-
жение газов, омывающих поверхность котла данной конструкции,
происходит под действием свободного напора, что исключает га-
зовые перекосы и обеспечивает равномерный прогрев котла по
окружности. Под действием тяги происходит только вытяжка га-
зов в дымовую трубу из нижнего сборника. В связи с этим вы-
тяжной патрубок можно присоединить к любому месту нижнего
сборника без опасения перекоса газового потока. Но следует за-
метить, что кладка усовершенствованного котла получается не-
сколько усложненной.
Кроме того, при непосредственном огневом обогреве котлов
отмечены следующие недостатки: располагаясь в непосредствен-
ной близости от топливника, холодные поверхности котла слиш-
ком сильно охлаждают зону горения, а при соприкосновении пла-
мени с холодными стенками горение вообще прерывается, в ре-
зультате чего образуются продукты неполного сгорания, которые
в виде сажи откладываются на поверхности котла; ввиду высо-
кой температуры газов возможно пригорание пищи к стенкам
котла. Между тем при приготовлении многих продуктов не тре-
буется высокая температура: гречневая каша, например, варится
при температуре 95 °C, картофель и мясо — при 80 °C, рыба —
при 70 °C и т. д. Поэтому более рационально применение котлов
с водяным или паровым обогревом, при котором исключается пе
регрев котла. При водяном обогреве котел помещается в кожух
47
Рис. 22. Пищеварочные котлы
а — схема пищеварочного котла:
1 — котел; 2 — поддувало; 3 — то-
почная решетка; 4 — топливник;
5 — винтовой дымооборот; б — пи-
щеварочный котел конструкции
А. П. Трухачева: 1 — котел; 2 —
топливник; 3 — топочная решетка;
4 — поддувало; в — пищевароч-
ный котел с водяным обогревом:
1 — котел; 2 — кожух; 3 — топлив-
ник; 4 — топочная решетка; 5 —
зольник; 6 — патрубок; 7 — предо-
хранительный клапан
{рис. 22, в). В пространстве между котлом и кожухом находится
вода, воспринимающая теплоту от омывающих котел газов и
передающая ее котлу. В верхней части водяного пространства
устанавливается пароотводящая трубка. Котел имеет предохра-
нительный паровой клапан.
В тех случаях, когда имеется источник пара, применяется па-
ровой обогрев котла, при котором отпадает необходимость в топ-
ке котла. По конструкции котлы с водяным и паровым обогревом
весьма сходны. Котлы с паровым обогревом выпускаются пово-
ротными, что облегчает их чистку. Для изготовления котлов при-
меняют медь (причем внутреннюю поверхность котла лудят),
а также точеный и полированный чугун.
48
Заключая краткий обзор истории развития отопительной и
пищеварочной техники, необходимо отметить, что ее развитие во
многом определялось видом используемого топлива и, главное,
возможными методами его сжигания. Поэтому в целях наиболее
полного освещения особенностей печной техники далее будут
рассмотрены процессы горения твердого, жидкого и газообразно-
го топлива в печах и влияние этих процессов на работу печей.
5. Основные особенности процессов сгорания
твердого, жидкого и газообразного топлива
В отопительных печах может использоваться твердое, жидкое
и газообразное топливо. Каждому из этих топлив свойственны
свои особенности, которые влияют на эффективность использова-
ния печей.
Конструкции отопительных печей создавались в течение дли-
тельного времени и предназначались для сжигания в них твердо-
го топлива. Только в более поздний период стали создаваться
конструкции, рассчитанные на использование жидкого и газооб-
разного топлива. Чтобы наиболее эффективно использовать эти
ценные виды в существующих печах, необходимо знать, чем от-
личаются процессы горения этих топлив от горения твердого
топлива.
Во всех печах твердое топливо (дрова, различные виды камен-
ного угля, антрацит, кокс и др.) сжигается на колосниках слое-
вым способом, с периодической загрузкой топлива и очисткой ко-
лосников от шлака. Слоевой процесс сжигания имеет четкий цик-
лический характер. Каждый цикл включает следующие стадии:
загрузка топлива, подсушка и разогрев слоя, выделение летучих
веществ и их горение, горение топлива в слое, догорание остат-
ков и, наконец, удаление шлаков.
На каждой из этих стадий создается определенный тепловой
режим и процесс горения в печи происходит с непрерывно меняю-
щимися показателями.
Первичная стадия подсушки и разогрева слоя носит так на-
зываемый эндотермичный характер, т. е. она сопровождается
не выделением, а поглощением теплоты, получаемой от раскален-
ных стен топливника и от недогоревших остатков. Далее по мерс
разогрева слоя начинается выделение газообразных горючих
компонентов и их выгорание в газовом объеме. На этой стадии
начинается тепловыделение в топке, которое постепенно увеличи-
вается. Под влиянием разогрева начинается горение твердой кок-
совой основы слоя, дающей обычно наибольший тепловой эф-
фект. По мере прогорания слоя тепловыделение постепенно
уменьшается, и в конечной стадии имеет место малоинтенсивное
дожигание горючих веществ. Известно, что роль и влияние от-
дельных стадий цикла слоевого горения зависит от следующих
показателей качества твердого топлива: влажности, зольности,
49
содержания летучих горючих веществ и углерода в горючей
массе.
Рассмотрим, как влияют эти составляющие на характер про-
цесса горения в слое.
Увлажнение топлива отрицательно влияет на горение, так как
на испарение влаги должна быть затрачена часть удельной теп-
лоты сгорания топлива. В результате снижаются температуры
в топливнике, ухудшаются условия сжигания, а сам цикл горе-
ния затягивается.
Отрицательная роль зольности топлива проявляется в том,
что зольная масса обволакивает горючие компоненты топлива и
препятствует доступу к ним кислорода воздуха. В результате го-
рючая масса топлива не догорает, образуется так называемый
механический недожог.
Исследованиями ученых установлено, что большое влияние
на характер развития процессов горения оказывает соотношение
содержания в твердом топливе летучих газообразных веществ и
твердого углерода. Летучие горючие вещества начинают выде-
ляться из твердого топлива при сравнительно низких температу-
рах, начиная со 150—200 °C и выше. Летучие вещества разнооб-
разны по составу и отличаются различными температурами вы-
хода, поэтому процесс их выделения растянут по времени и его
окончательная стадия обычно сочетается с горением твердой
топливной части слоя.
Летучие вещества имеют относительно низкую температуру
воспламенения, так как содержат много водородсодержащих
компонентов, горение их происходит в надслоевом газовом объе-
ме топливника. Твердая часть топлива, остающаяся после выхо-
да летучих веществ, состоит в основном из углерода, имеющего
наиболее высокую температуру воспламенения (650—700°C).
Горение углеродного остатка начинается в последнюю очередь.
Оно протекает непосредственно в тонком слое колосниковой ре-
шетки, и ввиду интенсивного тепловыделения в нем развиваются
высокие температуры.
Высоким содержанием летучих веществ отличаются дрова, а
минимальное содержание летучих веществ имеют антрацит и
кокс.
Типичная картина изменения температуры в топке и газохо-
дах в течение цикла горения твердого топлива показана на
рис. 23. Как видно, в начале топки наблюдается быстрое нарас-
тание температур в топливнике и дымоходах. В стадии же дого-
рания происходит резкое снижение температуры внутри печи,
особенно в топливнике. Каждая из стадий требует подачи в топ-
ку определенного количества воздуха для горения. Однако, ввиду
того что в топку поступает постоянное количество воздуха, на
стадии интенсивного горения коэффициент избытка воздуха со-
ставляет величину ат= 1,5—2, а на стадии догорания, продолжи-
тельность которой достигает 25—30% времени топки, коэффици-
ент избытка воздуха достигает а, —8—10. На рис. 24 показано,
50
Рис. 23. Изменение температуры дымовых
газов в различных сечениях отопительной
печи при топке твердым топливом
/ — температура в топливнике (на рас-
стоян-ии 0,23 м от колосниковой решетки);
2 — температура в первом горизонтальном
дымоходе; 3 — температура в третьем го-
ризонтальном дымоходе; 4 — температура
в шестом горизонтальном дымоходе (перед
заслонкой печи)
как изменяется коэффициент
избытка воздуха на протяже-
нии одного цикла горения на
колосниковой решетке трех ви-
дов твердого топлива: дров,
торфа и каменного угля в ти-
пичной отопительной печи пе-
риодического действия.
Из рис. 24 видно, что ко-
эффициент избытка воздуха в
печах, работающих с периоди-
ческой загрузкой твердого топ-
лива, непрерывно изменяется.
При этом на стадии интен-
сивного выхода летучих ве-
ществ количества поступающе-
го в топку воздуха обычно не-
достаточно для полного их сгорания, а на стадиях предваритель-
ного разогрева и дожигания горючих веществ количество возду-
ха в несколько раз превышает теоретически необходимое.
В результате на стадии интенсивного выхода летучих веществ
происходит химический недожог выделившихся горючих газов,
а при дожигании остатков имеют место повышенные потери теп-
лоты с уходящими газами ввиду увеличения объема продуктов
сгорания. Потери теплоты с химическим недожогом составляют
3—5%, а с уходящими газами — 20—35%. Однако отрицательное
действие химического недожога проявляется не только в допол-
нительных потерях теплоты и снижении КПД. Опыт эксплуата-
51
ции большого количества отопительных печей показывает, что
в результате химического недожога интенсивно выделяющихся
летучих веществ на внутренних стенках топки и дымоходов от-
кладывается аморфный углерод в виде сажи. Поскольку сажа
имеет низкую теплопроводность, ее отложения увеличивают тер-
мическое сопротивление стен печи и тем самым снижают полез-
ную теплоотдачу печей. Отложения сажи в дымоходах сужают
сечение для прохода газов, ухудшают тягу и, наконец, создают
повышенную пожароопасность, так как сажа горюча.
Из сказанного ясно, что неудовлетворительные показатели
слоевого процесса во многом объясняются неравномерностью вы-
деления летучих веществ по времени.
При слоевом сжигании высокоуглеродистых топлив процесс
горения сосредоточен в пределах довольно тонкого топливного
слоя, в котором развиваются высокие температуры. Процесс горе-
ния чистого углерода в слое имеет свойство саморегулирования.
Это значит, что количество прореагировавшего (сожженного)
углерода будет соответствовать количеству поданного окислите-
ля (воздуха). Поэтому при постоянном расходе воздуха постоян-
ным будет и количество сожженного топлива. Изменение же теп-
ловой нагрузки должно производиться за счет регулирования по-
дачи воздуха Например, при увеличении возрастает коли-
чество сожженного топлива, а снижение вызовет уменьшение
теплопроизводительности слоя, причем величина коэффициента
избытка воздуха останется стабильной.
Однако сжигание антрацита и кокса связано со следующими
трудностями. Для возможности создания высоких температур
толщина слоя при сжигании антрацита и кокса поддерживается
достаточно большой. При этом рабочей зоной слоя является от-
носительно тонкая нижняя его часть, в которой осуществляются
экзотермические реакции оксидирования углерода кислородом
воздуха, т. е. происходит собственно горение. Весь вышележа-
щий слой служит как бы тепловым изолятором горящей части
слоя, предохраняющим зону горения от охлаждения за счет из-
лучения теплоты на стенки топливника.
В результате окислительных реакций в зоне горения выделя-
ется полезная теплота согласно реакции
СН-Оа->СО.
Однако при высоких температурах слоя в верхней его зоне осу-
ществляются обратные восстановительные эндотермические ре-
акции, протекающие с поглощением теплоты, согласно уравне-
нию
СОа+С—>2СО.
В результате этих реакций образуется оксид углерода СО, кото-
рый. является горючим газом, обладающим довольно высокой
удельной теплотой сгорания, поэтому присутствие его в дымовых
газах свидетельствует о неполноте сгорания топлива и снижении
52
экономичности печи. Таким образом, для обеспечения высоких
температур в зоне горения топливный слой должен иметь доста-
точную толщину, но это приводит к вредным восстановительным
реакциям в верхней части слоя, приводящим к химическому не-
дожогу твердого топлива.
Из приведенного ясно, что в любой печи периодического дей-
ствия, работающей на твердом топливе, имеет место нестацио-
нарный процесс горения, неизбежно снижающий КПД эксплуати-
руемых печей.
Большое значение для экономичной работы печи имеет каче-
ство твердого топлива.
Согласно стандартам для коммунально-бытовых нужд выде-
ляют в основном каменные угли (марок Д, Г, Ж, К, Т и др.),
а также бурые угли и антрациты. По размеру кусков угли долж-
ны поставляться следующих классов: 6—13, 13—25, 25—50 и
50—100 мм. Зольность угля на сухую массу колеблется в преде-
лах 14—35% для каменных углей и до 20% —для антрацита,
влажность — 6—15% для каменных и 20—45% для бурых углей.
Топочные устройства бытовых печей не имеют средств меха-
низации процесса горения (регулирования подачи дутьевого воз-
духа, шуровки слоя и др.), поэтому для эффективного сжигания
в печах к качеству угля должны предъявляться достаточно высо-
кие требования. Значительная часть угля поставляется, однако,
несортированным, рядовым, с качественными характеристиками
(по влажности, зольности, содержанию мелочи) существенно
ниже предусмотренных стандартами.
Сжигание некондиционного топлива происходит несовершен-
но, с повышенными потерями от химического и механического
недожога. Академией коммунального хозяйства им. К. Д. Пам-
филова был определен годовой материальный ущерб, причиняе-
мый в результате поставки углей низкого качества. Расчеты
показали, что материальный ущерб, обусловленный неполным
использованием топлива, составляет примерно 60% стоимости
добычи угля. Экономически и технически целесообразно обога-
щать топливо в местах его добычи до кондиционного состояния,
так как дополнительные расходы на обогащение составят при-
мерно половину указанной величины материального ущерба.
Важной качественной характеристикой угля, влияющей на
эффективность его сжигания, является его фракционный состав.
При повышенном содержании в топливе мелочи она, уплот-
няясь, закрывает прозоры в горящем топливном слое, что приво-
дит к кратерному горению, имеющему неравномерный характер
по площади слоя. По этой же причине хуже по сравнению с дру-
гими видами топлива сжигаются бурые угли, имеющие свойство
растрескиваться при нагреве с образованием значительного ко-
личества мелочи.
С другой .стороны, использование чрезмерно крупных кусков
угля (более 100 мм) также приводит к кратерному горению.
53
Влажность угля, вообще говоря, не ухудшает топочного про-
цесса; однако она снижает удельную теплоту сгорания, темпера-
туру горения, а также осложняет хранение угля, так как прн
минусовых температурах происходит его смерзание. Для предот-
вращения смерзания влажность каменных углей не должна пре-
вышать 8% •
Вредным компонентом в твердом топливе является сера, так
как продуктами ее сгорания являются диоксид серы SO2 и сер-
нистый ангидрид SO3, обладающие сильными коррозионными
свойствами, к тому же еще и весьма токсичные.
На основании экспериментальных данных Академии комму-
нального хозяйства им. К. Д. Памфилова установлено, что угли,
используемые в жилищно-коммунальном хозяйстве, должны от-
вечать следующим требованиям:
максимальная зольность каменных углей и антра-
цитов на сухую массу, %...................... 16—18
размеры кусков, мм...........................13—25 и 25—50
содержание мелочи, % ....................не более 20
влажность, %.................................не выше 8
содержание серы, %............................ не более 1,1
Бурые угли к употреблению не рекомендуются, они должны
использоваться в брикетированном виде.
Следует заметить, что в печах периодического действия рядо-
вые угли хотя и менее эффективно, но все же могут удовлетвори-
тельно сжигаться; для печей длительного горения указанные тре-
бования должны категорически выполняться в полной мере.
В печах непрерывного действия, в которых сжигается жидкое
или газообразное топливо, процесс горения имеет не цикличе-
ский, а непрерывный характер. Поступление топлива в печь про-
исходит равномерно, благодаря чему соблюдается стационарный
режим горения. Если при сжигании твердого топлива температу-
ра в топливнике печи колеблется в широких пределах, что небла-
гоприятно отражается на процессе горения, то при сжигании
природного газа вскоре после включения горелки температура
в топочном пространстве достигает 650—700 °C. Далее она по-
стоянно увеличивается с течением времени и достигает в конце
топки 850—1100 °C. Скорость повышения температуры при этом
определяется тепловым напряжением топочного пространства и
временем топки печи (рис. 25). Сжигание газа сравнительно лег-
ко поддерживать при постоянном коэффициенте избытка возду-
ха, что осуществляется с помощью воздушной заслонки. Благо-
даря этому при сжигании газа в печи создается стационарный
режим горения, позволяющий свести к минимуму потери теплоты
с уходящими газами и добиться работы печи с высоким КПД,
достигающим 80—90%. КПД газовой печи стабилен по времени
и существенно выше, чем печи на твердом топливе.
Влияние режима горения топлива и величины площади теп-
ловоспринимающей поверхности дымооборотов на КПД печн.
Теоретические расчеты показывают, что тепловая экономичность
54
Рис. 25. Изменение температуры продук-
тов сгорания в топливнике газовой ото-
пительной печи в зависимости от напря-
женности топочного пространства и вре-
мени топки
отопительной печи, т. е. вели-
чина теплового КПД, зависит
от так называемых внешни^ и
внутренних факторов. К внеш-
ним факторам относятся вели-
чина площади теплоотдающей
наружной поверхности S печи
в зоне топливника и дымообо-
ротов, толщина стенок 6, коэф-
фициент теплопроводности X
материала стенок печи и теп-
лоемкость С. Чем больше ве-
личины 5, к и меньше 6, тем
лучше теплоотдача от стен пе-
чи к окружающему воздуху, более полно охлаждаются газы
и выше КПД печи.
К внутренним факторам относится в первую очередь величи-
на КПД топливника, зависящая в основном от полноты сгорания
топлива, В отопительных печах периодического действия практи-
чески всегда имеются потери теплоты от химической неполноты
горения и механического недожога. Эти потери зависят от совер-
шенства организации процесса горения, определяемого удель-
ным тепловым напряжением топочного объема Q/V. Значение
Q/V для топливника заданной конструкции зависит от расхода
сжигаемого топлива.
Исследованиями и опытом эксплуатации установлено, что для
каждого вида топлива и конструкции топливника существует оп-
тимальная величина Q/V. При низких Q/V внутренние стенки
топливника прогреваются слабо, температуры в зоне горения не-
достаточны для эффективного сжигания топлива. При повыше-
нии Q/V возрастают температуры в топочном объеме, и при до-
стижении определенного значения Q/V достигаются оптимальные
условия горения. При дальнейшем повышении расхода топлива
уровень температур продолжает повышаться, но процесс горения
не успевает завершиться в пределах топливника. Газообразные
горючие компоненты увлекаются в газоходы, процесс их горения
прекращается и появляется химический недожог топлива. Точно
так же при чрезмерном расходе топлива часть его не успевает
сгорать и остается на колосниковой решетке, что приводит к ме-
ханическому недожогу. Таким образом, для того чтобы отопи-
тельная печь имела максимальный КПД, необходимо, чтобы её
топливник работал с оптимальным тепловым напряжением.
Потери теплоты в окружающую среду от стен топливника не
снижают КПД печи, так как теплота расходуется на полезный
обогрев помещения.
55
Вторым важным внутренним фактором является расход ды-
мовых газов К. Даже если печь работает при оптимальной ве-
личине теплового напряжения топливника, объем газов, проходя-
щих через дымоходы, может существенно меняться за счет изме-
нения коэффициента избытка воздуха ат, представляющего со-
бой отношение действительного расхода воздуха, поступившего
в топку, к теоретически неоходимому его количеству. При дай-
ной величине Q/V значение ат может изменяться в весьма широ-
ких пределах. В обычных отопительных печах периодического
действия величина ат в период максимального горения может
быть близкой к 1, т. е. соответствовать минимально возможному
теоретическому пределу. Однако в период подготовки топлива и
на стадии догорания остатков величина ат в печах периодическо-
го действия обычно резко возрастает, нередко достигая предель-
но высоких значений — порядка 8—10. С увеличением сст возра-
стает объем газов, сокращается время их пребывания в системе
дымооборотов и, как следствие, увеличиваются потери теплоты с
уходящими газамд.
На рис. 26 показаны графики зависимости КПД отопительной
печи от различных параметров. На рис. 26, а показаны величины
КПД отопительной печи в зависимости от значений ат, из кото-
рых видно, что при увеличении ат от 1,5 до 4,5 КПД уменьшается
с 80 до 48%. На рис. 26, б показана зависимость КПД отопитель-
ной печи от величины площади внутренней поверхности дымообо-
ротов S, из которой видно, что при увеличении S от 1 до 4 м2
КПД возрастает с 65 до 90%.
Кроме перечисленных факторов величина КПД зависит от
продолжительности топки печи т (рис. 26, в). По мере увеличе-
ния т внутренние стенки печи прогреваются до более высокой
температуры и газы соответственно охлаждаются меньше. По-
этому с увеличением продолжительности топки экономичность
любой отопительной печи снижается, приближаясь к определен-
Рнс. 26. Зависимость КПД газовой отопительной печи от различных параметров
а-г от коэффициента избытка воздуха при плошали внутренней поверхности дымообо-
ротов, м2; б—-от площади внутренней поверхности дымооборотов при различных коэф-
фициентах избытка воздуха; в — от длительности топки при различных площадях вну-
тренней поверхности дымооборотов, м2
56
ной минимальной величине, характерной для печи данной кон-
струкции.
Теплопередача отопительных печей и их аккумулирующая
способность. В отопительных печах теплота, которая должна
быть передана дымовыми газами отапливаемому помещению,
должна пройти через толщу стен печи. С изменением толщины
стен топливника и дымоходов соответственно меняются термиче-
ское сопротивление и массивность кладки (ее аккумулирующая
способность). Например, при уменьшении толщины стен снижа-
ется их термическое сопротивление, возрастает тепловой поток
и одновременно уменьшаются габариты печи. Однако уменьше-
ние толщины стен печей периодического действия, работающих
на твердом топливе, недопустимо по следующим причинам: при
периодической кратковременной топке внутренние поверхности
топливника и дымоходов нагреваются до высоких температур и
температура наружной поверхности печи в периоды максималь-
ного горения будет выше допустимых пределов; после прекра-
щения горения вследствие интенсивной теплоотдачи наружных
стенок в окружающую среду печь будет быстро охлаждаться.
Прн периодическом режиме топки уменьшение толщины сте-
нок, таким образом, приводит к резкому увеличению коэффици-
ента неравномерности теплоотдачи М\
М — (<2макс — Qmmh) 2Qcp,
Где Q макс, Q мин — максимальное, и минимальное часовое тепловыделение печи,
Вт; Qcp“ средняя теплопроизводительностъ печи, Вт.
При больших величинах М температура помещения будет в
широких пределах изменяться во времени и выходить из допус-
тимых норм. С другой стороны, если выкладывать печь слиш-
ком толстостенной, то за короткий период топки ее большой мас-
сив не успеет прогреться и, кроме того, с утолщением стен увели-
чивается разница между площадью внутренней поверхности ды-
моходов, воспринимающей теплоту от газов, и площадью наруж-
ной поверхности печи, передающей теплоту окружающему воз-
духу, вследствие чего температура наружной поверхности печи
будет слишком низкой для эффективного обогрева помещения.
Поэтому существует такая оптимальная толщина стен (V2—
1 кирпич), при которой массив печи периодического действия на-
капливает достаточное количество теплоты за время топки и
вместе с тем достигается достаточно высокая температура на-
ружных поверхностей печи для нормального обогрева поме-
щения.
При использовании в отопительных печах жидкого или газо-
образного топлива вполне достижим непрерывный режим горе-
ния, поэтому при непрерывной топке нет необходимости в акку-
муляции теплоты за счет увеличения массива кладки. Процесс
теплопередачи от газов к отапливаемому помещению имеет ста-
ционарный характер по времени. В этих условиях толщина сте-
нок и массивность печи может выбираться исходя не из обеспе-
57
чения определенной аккумулирующей величины, а из соображе-
ний прочности кладки и обеспечения должной долговечности.
Влияние перевода печи с периодической топки на непрерыв-
ную хорошо видно из рис. 27, на котором показано изменение
температуры внутренней поверхности стенки топливника в слу-
чае периодической и непрерывной топки. При периодической топ-
ке уже через 0,5—1 ч внутренняя поверхность стенки топ-
ливника нагревается до 800—900 °C.
Такой резкий нагрев уже после 1—2 лет эксплуатации печи
часто вызывает растрескивание кирпичей и их разрушение. Та-
кой режим, однако, является вынужденным, так как снижение
тепловой нагрузки приводит к чрезмерному увеличению продол-
жительности топки.
При непрерывной топке раход топлива резко сокращается и
температура нагрева стенок топливника снижается. Как видно
из рис. 27, при непрерывной топке для большинства марок ка-
менных углей температура стенки повышается с 200 лишь до
450—500 °C, в то время как при периодической топке она значи-
тельно выше — 800—900 °C. Поэтому топливники печей периоди-
ческого действия обычно футеруются огнеупорным кирпичом, в
то время как топливники печей непрерывного действия не нуж-
даются в футеровке, так как температура на их поверхности не
достигает предела огнеупорности обычного красного кирпича
(700—750 °C). Следовательно, при непрерывной топке более эф-
фективно используется кирпичная кладка, намного увеличивает-
ся срок службы печей и для большинства марок каменных углей
(исключая антрациты и тощие угли) имеется возможность все
части печи выкладывать из красного кирпича.
Тяга в печах. Для того чтобы заставить дымовые газы пройти
из топливника через дымообороты печи до дымовой трубы, пре-
одолев все встречающиеся на их пути местные сопротивления,
необходимо затратить определенное усилие, которое должно пре-
вышать эти сопротивления, иначе печь будет дымить. Это усилие
принято называть силой тяги печи.
Возникновение силы тяги поясняется на схеме (рис. 28). Ды-
мовые газы, образующиеся в топливнике 2, как более легкие по
сравнению с окружающим воздухом, поднимаются вверх и запол-
няют дымовую трубу 4. Столб наружного воздуха противостоит
столбу газов в дымовой трубе, но, будучи холодным, он значи-
тельно тяжелее столба газов. Если провести через топочную
дверку 1 условную вертикальную плоскость, то с правой стороны
на нее будет действовать (давить) столб горячих газов высотой
от середины топочной дверки до верха дымовой трубы, а с ле-
вой — столб наружного холодного воздуха такой же высоты.
Масса левого столба больше, чем правого, так как плотность
холодного воздуха больше, чем горячего, поэтому левый столб
будет вытеснять дымовые газы, заполняющие дымовую трубу, и
в системе будет происходить движение газов по направлению от
большего давления к меньшему, т. е. в сторону дымовой трубы.
58
Рис. 27. Изменение температуры на вну-
тренней поверхности стенки топливника
а — терморегулятор настроен на ннжний
предел; б — терморегулятор настроен на
верхний предел
Рис. 28. Схема работы дымовой трубы
1 — топочная дверка; 2 — топливник; 3 —
столб наружного воздуха; 4 - дымовая
труба
Действие силы тяги состоит,
таким образом, в том, что она,
с одной стороны, заставляет
подниматься вверх горячие га-
зы, а с другой стороны, вынуж-
дает наружный воздух про-
ходить в топливник для горе-
ния.
Гидростатический напор,
под действием которого будет
осуществляться движение ды-
мовых газов по дымооборотам,
можно рассчитать по формуле
Др = Н(рх—Рд.ср),
где Н — высота газохода, м; рх и рд.Ср — плотность воздуха в помещении и
средняя плотность дымовых газов в трубе, кг/м3.
59
Значения рх и рд.ср определяются по формулам:
1,293-273 п 273
273-Нп (6); Рд‘СР'Рд 273-Нд.Ср. ’
где ta и ^д.ср. — температура воздуха в помещении и средняя температура га-
зов в дымоходе, °C; рд — плотность дымовых газов при температуре °C,
кг/м3.
Значение рд.ср зависит от состава газов, а также от средней тем-
пературы в дымоходе. Величина рд для продуктов сгорания
среднего состава может быть принята равной рд —1,31 кг/м3.
Среднюю температуру газов в дымоходе можно принять равной
средней арифметической между температурой газов на входе и
выходе дымовой трубы.
ГЛАВА 2
КОНСТРУКЦИИ КАМИНОВ, ОТОПИТЕЛЬНЫХ,
ОТОПИТЕЛЬНО-ВАРОЧНЫХ ПЕЧЕЙ И ПЛИТ
НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ
6. Рекомендуемые конструкции каминов
Камин с прямым дымоходом (рис. 29). Этот тип ка-
минов наиболее прост и универсален, поэтому рекомендуется тем,
кто собирается делать его самостоятельно. Его можно установить
в любом садовом домике или коттедже. Топка камина выполня-
ется без колосниковой решетки.
Наружная поверхность камина не штукатурится, поэтому
кладка ведется с расшивкой швов. Топливник лучше выложить
огнеупорным кирпичом, если его нет — отборным красным. Ук-
рашает камин полированная доска толщиной 40—60 мм из дуба,
ясеня или сосны, тонированная анилиновым красителем.
Размеры каминов с прямым газоходом (см) приведены
в табл. 6.
Камин с наклонным дымоходом (рис. 30). Эти ка-
мины предназначены для размещения в реконструируемых зда-
ниях. Наклонный дымоход удобен для присоединения к сущест-
ТАБЛИЦА 6. РАЗМЕРЫ КАМИНОВ (СМ) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОМЕЩЕНИЯ
Помещение Портал Топливник Сечение дымохода, а
площадь м2 кубатура м3 ширина А высота Б глубина в горловина Г ширина задней Стенки Д
12 42 50 45 30 12 30 14X14
16 50 60 50—52 32 12 40 14X27
22 60 70 56—58 35 12 45 14X27
30 80 80 60—65 37—38 13 50 27X27
35 100 90 70 40—42 13 60 27X27
40 120 100 75 45 14 70 27X27
60
вующим дымоходам в капитальных стенах. Входящая в конст-
рукцию ниша для хранения дров придает ему декоративный вид.
Фасад украшается медным листом (чеканкой) или штукатурится
высококачественной штукатуркой и окрашивается в спокойные
тона.
Камин с декоративной стенкой (рис. 31). Особен-
ностью камина являются декоративная стенка с нишей, сделан-
ной сзади на высоте 160 см от пола, и фасад, украшенный мед-
ным листом (чеканка). Камин предназначен для размещения в
средней части коттеджа у
перегородки, при этом де-
коративная стенка, выло-
женная заодно с камином,
служит перегородкой поме-
щения.
Английский камин
с прямым дымоходом
(рис. 32). Конструкция весь-
ма проста и удобна в экс-
плуатации. Для повышения
тепловой экономичности в
корпусе могут устраиваться
специальные полости (каме-
ры), в которых комнатный
воздух дополнительно подо-
гревается от соприкоснове-
ния с нагретыми стенками
Рис. 29. Камин с прямым дымоходом
1 — кладка из красного кирпича; 2 —
тепловая камера; 3—огнеупорный кир-
пич; 4 — декоративная кладка
Рис. 30. Камин с наклонным дымо-
ходом
1 — шибер; 2 — прямой дымоход; 3 —
наклонный дымоход; 4 — задняя стен-
ка; 5 — передняя стенка; б — декора-
тивная пластина (чеканка); 7 — огнеу-
порный кирпич; 8 — зольник; 9 — колос-
никовая решетка
9 6
61
1695
Рис. 31. Камин с декоративной стенкой
/ — кирпичная кладка; 2 — огнеупорный кирпич; 3 — декоративная кладка; 4— решетка;
5 — декоративные нншн; 6 — металлический уголок; 7 — металлический каркас кожуха;
8 — декоративный кожух (чекаика); 9 — поворотный шибер
Рис. S3. Английский камин
/ — шибер; 3 — отверстие для
прочистки; 3 — огнеупорный кир-
пич; 4 — красный кирпич; 5 —
декоративная кладка
камина. Камин не штукатурится, клад-
ка ведется с расшивкой швов при тол-
щине их 0,5—0,8 ем. Расход матеоиа-
лов зависит от размеров камина и ори-
ентировочно того же порядка, что и
камина с прямым дымоходом.
Размеры английского камина для
различных помещений выбираются по
табл. 6.
Если в доме есть опорная колонна,
которую не удалось замаскировать, ее
можно использовать для устройства
камина, дымоход которого сделан из
металла и наложен на колонну. Такой
камин выглядит эффектно (рис. 2,6).
В просторной гостиной можно со-
орудить подвесной, открытый со всех
сторон камин (рис. 2,в), распростра-
ненный в Прибалтике. Массивное ос-
нование выкладывается из кирпича,
валунов или из цельного камня. Фор-
ма может быть различной — круглой,
многогранной, асимметричной. Подо-
62
вая часть не нужна; над основанием подвешивается металличе-
ский дымоход.
При выкладке каминов придерживаются общих правил печ-
ных работ. Однако каминные работы имеют и некоторые осо-
бенности.
Раствор, применяемый для выкладки огнеупорной кладки топ-
ливника, должен быть тощим, мягким и пластичным. Для его
приготовления берется кварцевый мелкозернистый песок с раз-
мером зерен не более 1 мм.
Состав раствора: 1 часть глины на 1 часть песка (при жирной
глине: на 1 часть глины — 2 части песка). Глинопесчаный рас-
твор нужно приготовить заранее — не менее чем за 1—2 суток
до использования. Огнеупорный кирпич кладут на растворе огне-
упорной глины без примеси песка, вместо песка в раствор добав-
ляют шамотйый порошок в пропорции 1:1. Толщина швов долж-
на быть минимальной — порядка 3 мм.
Выкладывая камин, следует делать чертежи каждой поря-
довки (ряда) с расположением кирпичей. Такие чертежи помогут
на случай переборки или ремонта конструкции или если придется
выяснить, почему «закапризничал» камин.
Камин очень выиграет, если к нему со вкусом подобрать ка-
минную атрибутику так, чтобы все вместе воспринималось еди-
ным ансамблем. Щипцы, совок, мехи, кочерга и прочие предметы
можно разложить рядом с камином или подвесить на специаль-
ной рамке (рис. 9, б).
Чертежи порядовой кладки печи с камином для садового до-
мика приведены в прил. 10, а камина для коттеджа — в прил. 11.
7. Рекомендуемые конструкции отопительных печей
Кирпичные толстостенные печи. Это печи типа
ОПТ (оштукатуренные печи толстостенные) — одноярусные, кир-
пичные оштукатуренные с насадными трубами и комбинирован-
ной системой дымооборотов. Печь, показанная в прил. 1
(ОПТ-3), теплопроизводительностью Q=2670 Вт имеет Г-образ-
ное перекрытие, которое направляет газы после топливника
вниз по задней стенке печи, затем газы поднимаются вдоль нее
в верхнюю зону печи, где омывают два ряда кладки и удаляются
в дымовую трубу. Благодаря усиленному прогреву нижней зоны
печь рациональна, однако некоторым недостатком ее является
малая длина топливника, а это создает неудобства при топке пе-
чи дровами. Конфигурация печи позволяет устанавливать ее
в перегородке для отопления одновременно двух комнат, причем
толка производится из коридора.
На рис. 33 показана печь теплопроизводительностью Q =
—4400 Вт (ОПТ-9), имеющая верхний колпак. Газы из топлив-
ника по опускным каналам направляются в нижнюю зону печи,
затем поднимаются в верхний колпак, состоящий из двух одина-
ковых П-образных половинок с пустотами, по которым газы,
63
остывая, опускаются вниз и уходят в дымовую трубу. Конструк-
ция печи рациональна и оригинальна.
64
В прил. 2 показана печь теплопроизводительностью Q—
— 4900 Вт (ОПТ-11). Боковые стенки топливника и двух парал-
лельных опускных газоходов за топливником имеют футеровку
3 Зак. 1726
65
25
27
28
толщиной в Чь кирпича, которая заканчивается за 3 см до 16-го
ряда кладки. Если верх футеровки будет соприкасаться с клад-
кой перекрытия топливника, то во время топки (при расширении
футеровки) может раскрыться горизонтальный шов между ряда-
ми кладки. Печь проста, рациональна и, так же как и печь
ОПТ-3, удобна для установки в перегородке для отопления одно-
временно двух комнат, причем топка производится из коридора.
66
31
tr
Каркасные печи повышенного
прогрева. Это отопительные печи повы-
шенного прогрева, но малой теплоемкости
(рис. 34). На рис. 34, а показана каркасная
печь повышенного прогрева типа МВМС-63.
Металлический каркас у нее может быть цель-
носварным или сборным. В последнем случае
его элементы скрепляют друг с другом соеди-
нительными поясами с помощью болтов. Пос-
ле сборки каркаса на нижнюю обвязку его
укладывают стальной лист (или асбофанеру),
с боков и сзади вставляют листы облицовки,
которые затем прижимаются изнутри к карка-
су кирпичной кладкой. После заполнения
кладкой нижнего пояса печи устанавливают
второй ряд облицовочных листов и производят
кладку верхнего пояса.
По способу исполнения дымооборотов печи
МВМС относятся к канальным однооборот-
ным системам, в которых газы из топливника
поднимаются вверх по центральному каналу,
затем из верхней зоны по отдельным каналам
опускаются до среднего уровня, откуда по ко-
ротким металлическим патрубкам отводятся
в дымовую трубу. В печах МВМС можно сжи-
гать только твердое топливо: дрова, торф, ан-
трацит, каменный уголь.
Облицовывать печь рекомендуется краше-
ной полированной асбофанерой. При наличии
серой прессованной асбофанеры на ее поверх-
ность предварительно наносят алюминиевый
порошок, разведенный в композиции следую-
щего массового состава: асфальтовый лак
№ 177 — 70%, алюминиевый порошок —20%,
бензин—-10%. Каркас можно также покра-
сить алюминиевым порошком, но разведенным
в пропорции 50:20:10. Перед покраской ас-
бофанеру полируют наждачным камнем, а
каркас чистят металлической щеткой.
Сборные бетоноблочные печи конструкции
с- аз езы'1Ь и°Пвы9^ХаН0Ва (ББУ) ИНДуСТрИЗЛЬНОГО ТИПЗ Србира-
кладка с 1-го по 9-пЮТСЯ ИЗ ОДНОТИПНЫХ 6ЛОКОВ ЗЗВОДСКОГО ИЗГО-
выкла^к? са31ое-го потовления и отличаются только по общей ВЫСО-
18-й ряд; в - выклад- те> Печи ББУ, так же как и печи МВМС, по-
ка с 19-го по 30-и ’
ряд; г — выкладка ВЫШСШЮГО ПрОГрева, ПО СПОСОбу ИСПОЛНСНИЯ
31 г° 2ГЯ28', 29'рядов дымоходов относятся к канальным однооборо-
тным системам.
Блоки изготовляют в заводских условиях из жаропрочного
бетона, предложенного ЦНИИПСом. Футеровка топливника про-
£8'
29'
3*
67
а»
Рис. 34. Отопительные печн малой
теплоемкости
a — печь МВМС-63; б — сборно-
блочная печь конструкции
РНИИСТ: I — загрузочная шахта:
2 — подъемный газоход; 3 — топ-
ливник; 4 — колосниковая решет-
ка; 5 — зольник; 6 — основание
Слой глинопесчаного ь
раствора по
кровельной стали
БлокА
блок 5
Бло№
6ЛОК1
изводится шамотным кир-
пичом, Блок зольника
имеет внутренние высту-
пы, на которые уклады-
вается блок топливника.
Блоки нижней части топ-
ки имеют внутренние вы-
ступы, предназначенные
для увеличения тепловос-
приятия и теплоемкости
этих блоков в середине и
печи. Увеличение толщины стенок
уменьшение ее в углах способствует лучшему прогреву печи.
Следует учесть, что печи ББУ приспособлены для сжигания всех
видов твердого топлива (кроме антрацита).
Сборно-блочная бетонная печь непрерывного горения на
твердом топливе конструкции Ростовского научно-исследователь-
ского института строительной техники (РНИИСТ) состоит из че-
тырех блоков (рис. 34, б). Печь устанавливают на бетонных под-
кладках размером 120X150 мм. Уголь горит на поверхности
естественных откосов, образующихся возле колосниковой решет-
ки 4. Топливо поступает на решетку по загрузочной шахте 1. По
68
мере сгорания топливо сползает вниз, а на место сгоревшего из
шахты поступает свежее, поддерживая, таким образом, постоян-
ный режим горения в печи. При обслуживании топки 2-3 раза*
в сутки подрезают припекшийся к решетке уголь и удаляют
шлак. Дымовые газы из топливника 3 поднимаются вверх по
вертикальным каналам 2, затем поворачивают на 180° вниз, по-
ступают в общий газоход под зольником 5 и удаляются в дымо-
вую трубу. Подсос воздуха в топку регулируется заслонкой на
поддувальной дверке.
Печь конструкции РНИИСТ предназначена для работы на
твердом топливе: коксе, антраците, угольных брикетах. Объем
загружаемого в топливник топлива — 0,031 м3. Теплопроизводи-
тельность печи— 1920 Вт, габариты печи 750X300X1650 мм.
На рис. 35 показана Т-образная печь, обычно применяе-
мая для отопления смежных помещении, Печь удобно размешать
в перегородке. Топливник печи расположен так, что его стенки
одновременно являются греющими стенками печи. В нем могут
сжигаться любые виды твердого топлива. Из топливника дымо-
вые газы через отвод поступают в расположенную сзади печи
камеру. Частично охладившись и обогнув перекрытие, газы опус-
каются вниз и попадают в подъемные каналы, соединяющие эту
камеру с верхней. Дополнительно охладившись от соприкоснове-
ния со стенками печи, дымовые газы по опускным каналам вы-
брасываются через дымовую трубу в атмосферу.
На рис. 35 приведены также чертежи порядовой кладки Т-об-
разной печи.
Читателям (застройщикам) могут быть рекомендованы также
такие конструкции, как круглая печь в металлическом фут-
ляре с винтообразными оборотами или двухъярусная
печь.
В круглой печи достигается повышенная теплоотдача стен
за счет придания газовому потоку кругообразного движения в
кольцевых каналах. В конструкции такого рода достигается пре-
имущественно нижний прогрев массива кладки, благодаря чему
печь хорошо зарекомендовала себя в северных районах страны.
Двухъярусная печь предназначена для отопления двухэтаж-
ных помещений. Она состоит из двух печей, стоящих одна на
другой, имеющих одинаковую конструкцию. Дымовая труба ниж-
ней печи проходит в массиве верхней, а верхняя печь имеет от-
дельную дымовую трубу. Печь отличается простой кладкой и
схемой движения газов, в ней можно сжигать каменные угли или
антрацит.
8. Рекомендуемые конструкции
отопительно-варочных печей
К отопительно-варочным печам, позволяющим выпекать хлеб,
относятся русские печи конструкции И, И. Ковалевского и «Эко-
номка» конструкции И. С. Подгородникова.
69
a
ФосаЗ
Б-б
50
Отопительно-варочная печь конструкции И, И. Ковалевского
показана на рис. 21, б, а в гл. 1 приведено описание ее устрой-
ства.
Кроме того, рекомендуемые конструкции русских печей пока-
заны на рис. 36.
70
б
На рис, 36, а показана- улучшенная русская печь «Эко-
номка» конструкции И. С. П о дг о р од н и ков а.
Печь имеет два топливника: основной и дополнительный. Ос-
новным пользуются в зимнее время для отопления и круглый
год — для выпечки хлеба. Дополнительным пользуются для при-
71
тотовления пищи в летнее время и зимой, когда массив печи на-
ходится в разогретом состоянии. При сжигании топлива в основ-
ном топливнике газы через отвод поступают в первую секцию
подподовой камеры, затем через подвертки — во вторую секцию,
а оттуда через щель в поду — в верхнюю варочную камеру и,
72
г
Рис. 35. Т-образ-
ная отопительная
печь
а — разрезы; б —
выкладка с 1-го
по 9-й ряд: в —
выкладка с 10-го
по 18-Й ряд; г —
выкладка с 19-го
по 30-й ряд
пройдя по сводам, попадают в отверстия, расположенные в перед-
ней части печи, открывающие проход в сборный канал, соединен-
ный с дымовой трубой.
При сжигании топлива в дополнительном топливнике дымо-
вые газы из него поступают вначале в основной топливник, а за-
73
тем по ;пути, описанному ?выше, попадают в дымовую трубу.
В дополнительном топливнике ^хорошо корят даже влажные дре-
весные > отходы: -кор а, щепа л . др.
Печь оборудуется вентиляционной заслонкой -и ^водогрейной
коробкой. Учитывая, что не 'всегда .возможно изготовить водо-
грейную :корабку -в условиях ^сельской -местности, ® книге .отдель-
но приведен чертеж ;печи с водогрейной .коробкой (рис. Ж, и)..
При эксплуатации печи следует ^соблюдать следующие пра-
вила:
топить одновременно оба топливника нельзя; поддувальнаящ
топочная дверки неработающего топливника должны .быть плот-
но закрыты;
печь нужно топить п.ри .закрытой заслонке; -если нужно от-
крыть заслонку во время топки, .то предварительно :следу.ет от-
крыть вентиляционную заслонку. Пользоваться верхней камерой
для приготовления пищи .можно только после того, как хорошо
разгорятся дрова, т. е. через .8—J0 мин после.растопки;
варить пищу в-верхней .камере (на поду) можно в течение не-
скольких часов после топки печи (через 10—12 ч);
для .выпечки хлеба печь топят в зимнем режиме, топливо сжи-
гают в основном топливнике. К концу топки прикрывают вьюш-
ку,.а.когда в топливнике остаются.одни угли, вьюшку закрывают
полностью, а вентиляционную заслонку приоткрывают. В таком
состоянии печь выдерживают 10—15 мин, после чего сажают
Рис. 36. Рекомендуемые .конструкции русских печем
а —.улучшенная русская лечь «Экономка-»; б-—отопительно.-нарочная печь конструкции
В. А. Потапова: 1 — колосниковая .решетка; 2 - -.топливник; 3 — чугунная .плита; -4 - на-
роч н ая. ка мера; 5 — духовой - ш.кдф; -6 —водогрей на-я .-.коробка
74
хлеб. Подготовку пода проверяют, бросив на него немного муки:
если мука почти не меняет цвета — нагрев пода недостаточен;
если мука чернеет — под перегрет и камеру следует охладить, ко-
ричневый цвет свидетельствует о нормальном нагреве пода.
На рис. 36, б показана отопительно-варочная печь конструк-
ции В. А. Потапова. Размеры печи в плане 64X51 см, высота
189 см. Варочная камера имеет чугунную плиту и снабжена вы-
тяжным каналом; плита образует перекрытие топливника, в кото-
рое заделана водогрейная коробка. В конструкции есть также
духовой шкаф, расположенный выше варочной камеры. В топ-
ливнике печи сжигаются дрова и уголь. Дымовые газы проходят
под жарочной плитой, затем направляются в верхнюю обогрева-
тельную часть, где омывают духовой шкаф, после чего уходят в
дымовую трубу. Достоинства печи: малые габариты и простота
кладки; недостаток — отсутствие прямого дымового канала для
топки в летнее время, что вызывает перегрев помещений.
К комбинированным печам, в которых не предусмотрена вы-
печка хлеба, относятся печи конструкции Л. А. Коро-
банова и Н. И. Самарина, И. Ф. Волкова, В. А. По-
тапова.
Спецификация материалов и приборов для выкладки печи
конструкции Л. А. Коробанова и Н. И. Самарина дана в гл. 1.
На рис. 16 была показана отопительно-варочная печь конст-
рукции И. Ф. Волкова. Особенностью ее является то, что чугун-
ная варочная плита в ней заключена в камеру, из которой сде-
лан вытяжной канал. Помимо варочной камеры в печи имеется
духовой шкаф и водогрейная коробка. Печь может топиться в
зимнем и летнем режимах. В качестве топлива могут использо-
ваться дрова и уголь.
Спецификация необходимых материалов и приборов для ее
выкладки дана в гл. 1.
Несомненный интерес представляют русские печи кон-
струкции А. Ф. Фи лич ко. Им разработаны конструкции,
имеющие в отличие от других печей специальный эоловой канал
с золосборником, из которого очаговые остатки сбрасываются на-
ружу помещения в специально отведенное место, что позволяет
сразу после топки печи перекрыть ее заслонкой от дымовой тру-
бы и предотвратить попадание угарных газов в помещение. Это
также замедлит охлаждение протопленной печи, за счет чего
увеличится ее теплопроизводительность.
При кладке печи в грунте сооружается фундамент глубиной
75 см и на расстоянии 12 см ниже уровня грунта прокладывается
гидроизоляция (в 2 слоя толя). От грунта до уровня пола выкла-
дывается пустотелый фундамент, так называемый угароотвод.
Золоудаление производится с улицы по специальному кирпично-
му каналу, проложенному до отверстия в фундаменте здания
(дома), закрытому со стороны улицы теплоизолированной двер-
кой. Канал для золоудаления необходимо сооружать с передней
или задней стороны печи.
75
Чертежи печи и ее нерядовая кладка, приведенные в прил. 7,
позволят застройщикам самостоятельно выложить русскую печь
конструкции А. Ф. Филичко.* Печь выкладывается в 39 рядов,
начиная от уровня грунта и кончая верхним перекрытием. Раз-
мер ее 77хИ6 см (ширина в 3, а длина — в 4,5 кирпича).
На уровне грунта поверхность сплошного фундамента под
печь (и под канал золоудаления) необходимо гладко оштукату-
рить цементным раствором. Начиная от уровня грунта печь вы-
кладывается в металлическом футляре или в каркасе из сталь-
ных уголков. На разрезах А—А и Б—Б показаны: металлический
золосборник (канал золоудаления, проведенный к отверстию
в фундаменте дома, на разрезах не показан), печные приборы
(заслонка, с помощью которой зола спускается в угароотвод,
поддувальная дверка, выдвижная колосниковая решетка, топоч-
ная дверка, чугунная варочная плита, дверка, заменяющая за-
слонку русской печи, дымовая и паровытяжная заслонки).
Топливник печи имеет высоту 28 см.
Из разреза А—А видно, что дымовые газы из топливника под-
топка поступают под свод, затем опускаются к поду, далее по-
следовательно проходят по пяти вертикальным каналам, распо-
ложенным в своде печи с левой стороны. 1-й, 2-й, 3-й и 4-й ряды
кладки от уровня грунта сооружают в металлическом футляре.
Одновременно выкладывают стенки канала золоудаления до от-
верстия в фундаменте здания. Со стороны улицы отверстие за-
крывают дверкой с теплоизоляцией. По 4-му ряду и каналу про-
кладывают стальные полосы, образующие стенки канала. 5-й ряд
образует верхнее перекрытие канала из плашмя уложенных
кирпичей. Между 6-м и 7-м рядами кладки из плашмя уложен-
ных кирпичей прокладывают листовой асбест. Сверху канал об-
шивается листовой сталью.
Кирпичи, из которых выложен угароотвод, с 5-го по 13-й ря-
ды включительно, стесываются изнутри заподлицо со стенкой.
По 8-му ряду прокладывают стальные полосы. 9-й, 11-й и 13-й
ряды выкладывают из кирпичей, установленных на ребро. В рай-
оне 14-го ряда кладка, как правило, доходит до уровня пола по-
мещения (иногда бывает необходимо выложить дополнительный
ряд или даже ряды), по полу прокладывают стальные полосы и
обшивку из прочной листовой стали.
От уровня пола (примерно с 15-го ряда) печь вновь выклады-
вается в металлическом футляре или в каркасе из стальных
уголков.
В районе 16-го ряда кладки устанавливается заслонка для
спуска золы, причем фронтальная часть печи над ней обшивает-
ся листовой сталью. На 17-м и 18-м рядах прокладываются
стальные полосы и крепится поддувальная дверка. Кроме того,
18-й ряд кладки является сплошным верхним перекрытием угаро-
отвода.
* По материалам А. Ф. Филичко.
76
На 19-м ряду устанавливается выдвижная колосниковая ре-
шетка, передвигающаяся в раме, выполненной из стальных угол-
ков, служащая для спуска золы в угароотвод. Под в топливнике
подтопка русской печи, как правило, выкладывают из огнеупор-
ного кирпича.
На 20-м ряду кладки устанавливается дверка для чистки пе-
чи, по 22-му ряду прокладываются стальные полосы.
На 23-м ряду крепится чугунная варочная плита на 2 кон-
форки, размером 71X41 см. Этот ряд желательно выкладывать
из огнеупорного кирпича и укреплять стальными полосами.
Кладка левого угла 23-го ряда (сзади печи) ведется в 3 кирпича,
устанавливаемых на ребро, и в ’Д кирпича, укладываемого
плашмя.
24-й ряд выкладывается из кирпичей, уложенных плашмя,
а 25-й — установленных на ребро. 25-й ряд выкладывают из огне-
упорного кирпича, в нем закрепляют глухую дверку, заменяю-
щую заслонку в обычной русской печи (дверка размером не
меньше чем 25X21 см должна плотно закрываться на защелку).
Кладка левого угла 26-го ряда сзади печи и боковые стороны
ее передней части (в районе этого ряда) выкладываются из кир-
пичей, установленных на ребро, остальные места ряда — из кир-
пичей, уложенных плашмя, причем у последних стесывается
внутренняя нижняя кромка, выступающая внутрь свода. Рядом
с дверкой кладка ведется из кирпичей, уложенных плашмя, при-
чем в этом месте по кладке прокладывают стальные полосы.
Весь 27-й ряд выкладывают из кирпичей, уложенных плашмя.
Перед выкладкой 28-го ряда внутри камеры для выпечки хле-
ба сооружают временную подставку из кирпичей, по которой
прокладывают перекрытие. Передняя часть 28-го ряда и его ле-
вый угол сзади печи выкладываются из кирпичей, установленных
на ребро, остальные места —из кирпичей, уложенных плашмя
(обозначенные кружочками на чертеже прил. 7 — из плашковых
брусков). Передняя часть кладки этого ряда укрепляется метал-
лической пластиной.
29-й и 30-й ряды выкладываются из кирпичей, уложенных
плашмя. Внутренние продольные ряды в центре печи устанавли-
ваются в местах соприкосновения как можно плотнее друг к дру-
гу (для того, чтобы обеспечить большую прочность перекрытия).
С левой стороны печи 30-й ряд выкладывается из плашковых
брусков.
31-й, 32-й, 33-й и 34-й ряды выкладываются из кирпичей, уста-
новленных на ребро. В 31-м ряду предусматриваются отверстия
для чистки, по кладке этого ряда прокладывают стальные поло-
сы. Перемычки между дымоходами в районе 33-го ряда (обозна-
ченные на чертеже кружочками) выкладываются из плашковых
брусков, которые располагаются наполовину ниже ряда, выло-
женного из кирпичей, установленных на ребро. На 34-м ряду
устанавливаются паровытяжная и дымовая заслонки, этот ряд
укрепляется стальными полосами.
77
Передняя часть 35-Го ряда выкладывается из кирпичей, уста^
НбвлённЫХ На ребро, остальная — из кйрпичёй, уложенных
ПЛЗШМЯ.
36-й и 37-й ряды выкладываются из кирпичей, уложенных
плашмя, причем у кирпичей 37-го ряда стесывается нижняя
кромка (показанная пунктиром на Чертеже), за счет чего увели-
чивается сечение ДЛя Прохода ДЫМОВЫХ газов.
Далее выкладывается патрубок (в 5 кирпичей, уложенных
плашмя)) соединенный в перевязку с 31-м рядом таким образом,
чтобы 38-й ряд стал предпоследним, а 39-й (последний) — при-
жал асбестовый лист (прокладку) к деревянному потолку (пе-
рекрытию) .
На потолке и на крыше выкладывается дымовая труба в
5 Кирпичей, уложенных плашмя, соединенная в перевязку с 39-м
рядом. Как вариант Можно установить сборно-блочную или друг
гую дымовую трубу облегченного типа, выпускаемую нашей про-
мышленностью.
Печь с подтопком может обогревать 3—4 смежные комнаты,
И одновременно в своде ее можно качественно выпекать хлеб
при топке подтопка углем. Расход угля составляет: В холодное
время года при одноразовой топке — полведра, при двухразовой
топке — ведро; в теплое время года при одноразовой топке —
четверть ведра.
Несколько слов об изготовлении стальных листов для выпеч-
ки хлеба. Листы нужно изготовлять в процессе кладки 25-го ряда
печи. Всего по ширине печи изготовляют три листа, предусматри-
вая зазоры между листами и стенами печи. Правый и средний
листы делают во всю длину печи, а левый более коротким, так
как с этой стороны внутри свода русской печи располагается ды-
моход. Снизу к среднему листу прикрепляется лапа (кляммер)
для того, чтобы поддерживать левый лист.
Хлеб сажают в печь после того, как протопится ее подтопок
(для приготовления пищи и обогрева помещений), сначала на
боковые листы, а затем — на средний. Вынимают листы в обрат-
ном порядке. В топливнике подтопка тоже можно выпекать хлеб
на одном листе, но сажают его в печь после того, как посажен
хлеб на свод. Вынимают готовый хлеб из подтопка несколько
раньше, чем со свода.
Перед использованием печь необходимо тщательно просу-
шить, хотя в вышеуказанных конструкциях печей хлеб качествен-
но выпекается даже в сырой печке при первой пробной топке.
Чертежи и порядовая кладка комбинированной отопительно-
варочной печи ОВП-1 даны в прил. 3, а отопительно-варочной
толстостенной печи Ш-2 — в прил. 5.
78
9. Рекомендуемые местные отопительные «приборы
заводского изготовления
В настоящее время промышленностью выпускаются квартир-
ные отопительные и отопительно-варочные приборы, работающие
при сжигании твердого .топлива.
Аппарат АОТ-5 (2 00 4) предназначен для отопления
помещений площадью до 25 м2 и приготовления пищи. Он выпол-
нен в виде прямоугольного шкафа, состоящего из трех установ-
ленных друг на друга отсеков. .Каждый отсек представляет собой
металлический каркас,-футерованный изнутри шамотным кирпи-
чом. Внутри верхнего и среднего блоков имеются два канала,
образующих топочное пространство, и канал .для-отвода продук-
тов сгорания. Для подогрева пищи в верхний блок вмонтирована
чугунная плита с конфоркой, легко снимающаяся при чистке
аппарата. В нижнем -блоке установлены чугунная колосниковая
решетка и зольник. В патрубке для отвода продуктов сгорания,
расположенном в задней стенке аппарата, установлен шибер, ре-
гулирующий разрежение в топке.
Подача воздуха -регулируется специальным регулятором, рас-
положенным в нижнем блоке аппарата.
Основные технические характеристики
Теплопроизводительность, кВт............ 3,5—4
Расход топлива, кг/ч ..... . . 0,6—1
КПД, % . ............... . . 55—65
Габариты, мм............................ 850X338X416
Масса, -кг ........................... ч 108
.Изготовитель -- .Новокраматорский машиностроительный за-
вод.
А п п а р а т А О.ВТ - 1;2 (2 306 ) предназначен для подогрева
воды и -отопления с -ее помощью жилых помещений площадью
до 5О .м2, а также для приготовления пищи.
Он выполнен в виде прямоугольной тумбы с эмалированными
боковыми поверхностями. В состав его входят сборная топка,
задняя-и боковые.стенки которой футерованы шамотным кирпи-
чом, сварной трубчатый теплоо'бменник, водогрейный бачок, ду-
ховка, и настил, состоящий из двух чугунных плит.
В нижней части аппарата размещены хозяйственные ящики,
предназначенные для хранения небольшого запаса топлива.
Схема .движения газов двухпрто.чная. В зимний период воз-
можен .перепуск газов в дымообороты, минуя духовой шкаф,
В летний— газы'после .духового шкафа сразу направляются в
дымовую -трубу, ;минуя ,-дымообороты. Для р егули рования подачи
воздуха в топку имеется регулятор, расположенный на дверке
зольника.
79
Основные технические характеристики
Тепловая нагрузка, кВт .................................... 14
Теплопроизводительность по воде, кВт.......................3,5
Расход топлива (антрацита), кг/ч.........................1,8
Объем духового шкафа, дм3..................................42
Вместимость, л:
теплообменника...........................................10
водогрейного бака........................................13
КПД, %:
в отопительно-варочном режиме............................60
в варочном режиме........................................20
Масса, кг..................................................190
На рис, 37 показана комбинированная кухонная плита системы
К. А. Дмитриева, а также схема включения ее в систему квар-
тирного отопления и горячего водоснабжения. Размеры плиты —
150X68x77 см, теплосъем — 9300 Вт. В конструкции плиты пре-
дусмотрено два топливника: левый — для обогрева плиты и ду-
хового шкафа, правый — для обогрева водяного змеевика.
В летнее время газы выходят из левого топливника, обогревают
духовой шкаф и выбрасываются в дымовую трубу. Открывая
специальный клапан, можно направлять газы перед выпуском их
в дымовую трубу в правый топливник, частично используя их
теплоту для нагрева водяного змеевика. Однако такая схема ра-
боты используется только в переходный период отопительного
сезона. В зимний период для отопления подключается правый
топливник, а клапан, сообщающий его с газоходами плиты,
закрывается. Газы от змеевика отводятся в самостоятельный га-
зоход, который объединяется с дымоходом плиты на высоте 2 м
от пола. Водонагреватель выполнен из стальных труб с площа-
дью поверхности нагрева 0,8 м2.
В систему
Рис. 37. Кухонная плита конструкции К. А. Дмитриева
а — общий вид плиты; б — схема включения плиты в систему квартирного горячего во-
доснабжения
80
РАЗДЕЛ II
РАБОТА БЫТОВЫХ ПЕЧЕЙ
НА ГАЗООБРАЗНОМ И ЖИДКОМ ТОПЛИВЕ
ГЛАВА 3
ПЕРЕВОД НА ГАЗ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ
10. Основы сжигания газа в отопительных печах
Горением называется сложный физико-химический про-
цесс взаимодействия горючих газов с кислородом воздуха, про-
исходящий при высоких температурах.
Известно, что молекулы горючих газов и воздуха состоят из
отдельных атомов, более или менее прочно удерживающих друг
друга силами взаимного притяжения. Молекулы находятся в по-
стоянном движении и непрерывно сталкиваются между собой.
При низких температурах газовоздушной смеси скорость
сталкивания молекул невелика и при соударениях они отскаки-
вают друг от друга. С увеличением температуры горючей смеси
скорость движения молекул резко возрастает и сила их удара
при столкновении может быть такой, что связи между отдельны-
ми атомами нарушатся и молекулы распадутся на составляющие
их атомы. Энергия, которая была затрачена на объединение
атомов в молекулу, при разрушении ее высвобождается и добав-
ляется к той кинетической энергии, которую наследовали атомы
после разрушения молекулы. В результате осколки распавшейся
молекулы становятся активными центрами. Их энергия настоль-
ко значительна, что при столкновениях с другими целыми моле-
кулами они их разбивают, что в свою очередь приводит к созда-
нию новых активных центров. Вместе с тем, сталкиваясь друг
с другом, активные центры могут прекратить свое существова-
ние, объединившись в новые целые молекулы, так как для этого
они обладают достаточным запасом энергии.
При низких температурах смеси существует определенное
равновесие между процессами возникновения и распада актив-
ных центров, в результате чего концентрация их в смеси остает-
ся примерно постоянной. В этом случае некоторые (но немногие)
активные центры могут образовать так называемые цепи, кото-
рые, правда, очень быстро распадаются из-за гибели всех порож-
денных в них активных центров.
Иначе развивается процесс взаимодействия между горючим
газом и кислородом в газовоздушной смеси при высокой темпе-
ратуре (выше температуры воспламенения), когда скорость об-
разования активных центров начинает превышать скорость их
гибели. Большинство из вновь образовавшихся активных центров
вызывает серию превращений, в которой возникает одна или не-
81
сколько молекул инертного конечного продукта и несколько но-
вых активных центров. Каждый из этих последних в свою оче-
редь порождает молекулы конечного продукта и новые активные
центры и т. д.
Например, активный атом водорода, столкнувшись с молеку-
лой кислорода, может выбить из нее один атом, а с оставшимся
образовать нестойкое соединение — гидроксильную группу ОН;
точно так же активный атом кислорода, столкнувшись с молеку-
лой водорода, может выбить из нее один атом, а с другим обра-
зовать гидроксильную группу.
Особого внимания заслуживают случаи, в результате кото-
рых образуется молекула водяного пара. Если гидроксильная
группа столкнется с молекулой водорода, то, выбив из нее один
атом водорода, с другим она может образовать стабильную
(устойчивую) молекулу водяного пара. Благодаря этим соударе-
ниям постепенно изменяется состав смеси за счет уменьшения
содержания в ней водорода и кислорода и образования водяного
пара.
При превращении горючего газа и кислорода в конечные про-
дукты выделяется большое количество энергии, которая тут же
воспринимается молекулами реагирующих газов. Их скорость
движения в связи с этим увеличивается, а это вызывает допол-
нительное увеличение скорости образования активных центров.
Реакция приобретает самоускорение, и в результате взаимодей-
ствие между горючим газом и кислородом развивается почти
мгновенно, в .тысячные доли секунды.
Итак, при подогреве холодной газовоздушной смеси сначала
в ней не происходит каких-либо заметных изменений, а затем,
когда достигается температура воспламенения, происходит прак-
тически мгновенная реакция горения, сопровождающаяся выде-
лением большого количества теплоты.
Горение .газовоздушных смесей в бытовых печах или других
тепловых аппаратах-может происходить только в том случае,
если содержание газа в воздухе находится в определенных пре-
делах, соответствующих пределам воспламеняемости. Вне этих
пределов газовоз душные смеси не горят и не взрываются. При
чрезмерно малом со держании, газ а в газовоздушной смеси оказы-
вается недостаточно теплоты, выделяющейся при горении, для
доведения соседних слоев смеси до температуры воспламенения.
То же явление происходит при чрезмерно большом содержании
газа в смеси. В этом случае наблюдается недостаток кислорода
воздуха, поступающего для горения, для получения того количе-
ства теплоты, которое требуется для нагрева-соседних слоев сме-
си до температуры воспламенения. Пределы воспламеняемости
простых газов приведены в табл. 7.
Для сжигания в бытовых пецах используются в основном при-
родный и смешанный газы. Состав этих газов складывается из
горючих .и ^балластных компонентов. В горючую часть газробраз-
82
Таблица 7. пределы воспламеняемости газовоздушных смесей
(при ТемйЁРАтурЕ 2оас и давлении пр йа)
Газы % газа в Воздухе Газы % газа в В&АДУхе
нижний предел верхний предел Нижний Предел верхний предел
ВоДород 4 74,2 Пропан 2,37 9,5
ОкСид угле- 12,5 74,2 бутан 1,86 8,41
рода Метан Этан 5 3,22 15 1 12,45 > Пентан 1,4 7,8
ного топлива входят метан СН4, водород Н2, оксид углерода СО
и тяжелые углеводороды.
К предельным углеводородам *, которые содержатся в при-
родных газах, относятся этан СаНв, пропан C3H«, бутан C4Hi0,
пентан СёН12. Отличительной особенностью последних трех газов
является то, что они при нормальном атмосферном давлении и
минусовых температурах превращаются в жидкость; пропан при
минус 44 °C, бутан при минус 10 °C. Из непредельных углеводо-
родов в газообразном топливе встречаются этилен С2Н4, пропи-
лен С3Нб и бутилен С4Н8. Наибольший процент среди всех ком-
понентов горючей части газообразного топлива падает на метан,
представляющий собой углеводород с наибольшим содержанием
водорода. Например, саратовский природный газ содержит 94%
метана, а ставропольский — 98%. Тяжелых углеводородов в так
называемых природных газах очень мало (от долей процента до
3—4%), а водород и оксид углерода отсутствуют совсем.
В состав балласта газового топлива входят азот Na и угле-
кислота СОа. На долю этих газов приходится до 14%.
Удельной теплотой сгорания горючего газа называется то ко-
личество теплоты, которое выделяется при полном сжигании 1 м3
газа. Различают высшую (Q*) и низшую (Q',') удельную тепло-
ту сгорания топлива. Эти понятия относятся только к тем горю-
чим газам, которые содержат водород. При сгорании водород
образует водяные пары, которые при конденсации выделяют до-
полнительное количество теплоты. Высшая удельная теплота
сгорания топлива (<?®) больше низшей (Q*) именно на эту дополни-
тельную величину теплоты, которая образуется за счет конденса-
ции водяных паров в продуктах сгорания при охлаждении пос-
ледних до 20 °C.
Все теплотехнические расчеты, как правило, проводятся по
низшей удельной теплоте сгорания, которая для заданного соста-
ва горючего газа определяется по формуле
QP - 108H2 + I26,3CO+358CH4-|-591Cn Нт, кДж/м3. (1)
* Молекулы предельных углеводородов до предела насыщены атомами
водорода.
83
Состав определяется газоанализаторами типа ВТИ-2 При по-
мощи этого прибора можно определить только общий процент
предельных и непредельных углеводородов, которые в данном
случае принято называть тяжелыми углеводородами (ТУ). При
расчетах тяжелые углеводороды по тепловому эквиваленту ус-
ловно приравниваются к этилену.
Пример. Требуется определить удельную теплоту сгорания смешанного
московского газа: СН4=82,75%; Н5=9,7%; СО=0,7 %; ТУ=0,4 %; СО2=
=0,85 %; О2=0,3%; =5,3 %.
Пользуясь формулой (1), получаем:
(£:=108На+26,ЗСО+358СН4+591ТУ=108-9,7 + 26,3-0,7 +358-82,754-
- [591-0,4--31000 кДж/м3.
При всех расчетах объем горючих газов, продуктов сгорания
и воздуха всегда принимается в кубических метрах (м3).
Для сжигания газа с заданной удельной теплотой сгорания
требуется определенное количество воздуха, которое может быть
теоретически необходимым и действительным. Теоретически не-
обходимым называется такое количество воздуха, которое тре-
буется для полного сгорания газа при использовании всего содер-
жащегося в воздухе кислорода. Расчет теоретически необходи-
мого количества воздуха (Vе) для горючих газов заданного со-
става производится по формуле
V7'- -0,0476 [0,5СОЧ-0,5Н2Н-2СН4Ч-2 (т+п/4) СтНп—О2],
где т — число атомов углерода; п — число атомов водорода.
Если состав газа неизвестен, но известна его удельная теплота
сгорания, то определить V0 можно с достаточной степенью точ-
ности, приняв, что на каждую 1000 кДж удельной теплоты сгора-
ния топлива теоретически необходимо 0,27 м3 воздуха.
При подаче в топливник печи теоретически необходимого
объема воздуха сгорание горючего газа будет неполным, так как
практически невозможно добиться идеального смешения, при
котором каждая молекула кислорода данного количества возду-
ха была бы полностью использована. Всегда определенная часть
молекул кислорода окажется вне контакта с молекулами горю-
чих компонентов газа, а поэтому не сможет участвовать в про-
цессе горения. Чтобы обеспечить полное сгорание газа, в топлив-
ник должно поступать воздуха больше, чем это необходимо, ис-
ходя из теоретического расчета. При этом часть воздуха останет-
ся неиспользованной вследствие недостаточно совершенного кон-
такта между кислородом и горючими составляющими топлива.
Отношение количества подаваемого в топку воздуха (Удейст)
к теоретически необходимому называется коэффициентом избыт-
ка воздуха (ат):
ctT = Удейст/ V0.
Для каждого газа существует предельная температура, ко-
торую могут иметь продукты сгорания. Она называется теоре-
84
тической температурой горения (Geo₽). Такая тем-
пература практически недостижима, так как для создания ее тре-
буется соблюдение идеальных условий, т. е. горение должно быть
полным при теоретически необходимом количестве воздуха и
полном отсутствии теплообмена между зоной сгорания и окру-
жающей средой.
Теоретическая температура горения при ат=1 называется
также калориметрической. Значения ее для различных углеводо-
родных газов, применяющихся в горелках печей (метана, этана,
бутана, пропана), составляют 2065—2155°C (в среднем 2100°C).
С увеличением коэффициента избытка воздуха значение
Geop резко падает, особенно в интервале от ат=1 до ат=2.
Теоретическую температуру сгорания газа при заданном ко-
эффициенте избытка воздуха можно подсчитать по формуле
QS+cr^r+V«aTcB tB
'те°₽= 2Vr сг ’
где Q н — низшая удельная теплота сгорания, кДж/м3; сг и св — теплоемкость
соответственно газа и воздуха, кДж/(м3-°С); tv и ^—температура соответ-
ственно газа и воздуха, °C; Vе — теоретически необходимое количество возду-
ха, м3/м3; V? — коэффициент избытка воздуха; VP — объем влажных продук-
тов сгорания, м3/м3.
В топливниках газовых бытовых печей, как и в любых других
топочных устройствах, фактическая температура горения всегда
меньше теоретической, потому что в реальных условиях одновре-
менно с выделением теплоты при сгорании газа происходит отда-
ча тепловой энергии к стенкам, ограждающим камеру сгорания,
и продукты сгорания получают не всю расчетную теплоту, выде-
ляющуюся в процессе горения, а только ее часть.
Фактическая температура в топливнике определяется расчет-
ным путем в зависимости от условий сжигания газа, теплового
напряжения топочного пространства, величины тепловосприни-
мающей поверхности топки и т. д.
При полном сгорании горючего газа продукты сгорания могут
состоять только из инертных, неспособных к дальнейшему окси-
дированию газов. Водород при полном сгорании превращается
в водяной пар (Н2О), оксид углерода — в углекислый газ (СО2),
метан, а также другие предельные и непредельные углеводоро-
ды — в СО2 и Н2.
Максимальное количество углекислого газа (GOM/KC) содер-
жится в продуктах сгорания при теоретическом расходе воздуха
и полном сгорании. СО2акс имеет для каждого горючего газа
определенное значение, зависящее от его состава. Действитель-
ное содержание СОД2ЙСТ в продуктах сгорания всегда меньше
максимального значения и притом тем меньше, чем больше избы-
ток воздуха.
В состав продуктов полного сгорания входят также балласт-
ные составляющие — азот (N2) и кислород (О2).
85
Азот всегда попадает в топку с воздухом, а кислород остается
от не использованных в процессе сгорания воздушных потоков.
Таким образом, дымовые газы, образующиеся при полном сгора-
нии газообразного топлива, состоят из четырех компонентов: СОа,
Н2О, О2 и N2, теоретический объем которых (м3/м3) определяется
по формулам:
теоретический объем трехатомных сухих газов
-0’01 (CO2+CO+CH4+2Cw Нп);
теоретический объем водяных паров
[я 1
Ha + 2CH4+S—1СтНп)+0,124 dfT+ 0,0161 Vo,
где di-т — влагосодержанне продуктов сгорания, кг/кг с. г;
теоретический объем азота
po^O,79Ve + Na./100.
Зная процентный состав газа и коэффициент избытка возду-
ха, можно определить полный объем сухих продуктов сгорания
в расчете на 1 м3 газа:
V - СОа+СО + СНд + С^Нп
Vcr~ со^+соЧсщ+с^н; ‘
При неполном сгорании газообразного топлива в дымовых
газах появляются горючие' компоненты, оксид углерода, водород,
а иногда и метан. При большом химическом недожоге в продук-
тах сгорания появляются частицы углерода, из которых обра-
зуется сажа. Неполное сжигание газа может возникнуть при недо-
статке воздуха в зоне горения (ат<1), неудовлетворительном
смешении воздуха с газом, соприкосновении факела с холодными
стенками, которое влечет обрыв реакции горения.
Пример. Допустим, что от сжигании 1 м3 дашавского газа образуется
сухих продуктов сгорания Per=35 м®/м8, при этом в продуктах сгорания со-
держатся горючие составляющие в размере: СО=0,2%; Н2=0,1%; СН4=
=0,05%.
Определить потерю теплоты от химической неполноты сгорания.
Эта потеря равна
Г(126,ЗСО+108НЙ + 358СН4) = 35 (126,3-0,2+108-0.1+358-0,05}=
= 1890 кДж/м3.
В процентном отношении
0з . 1890
1М-5'3%-
При эксплуатации газовых бытовых печей имеют место слу-
чаи, когда в дымовых трубах уходящие газы охлаждаются до
точки росы. Точкой росы называется температура, до которой
нужно охладить воздух или другой газ, чтобы содержащийся в
нем водяной пар достиг состояния насыщения. Если дымовые
газы имеют температуру ниже точки росы, то содержащиеся
в них водяные пары конденсируются, в результате чего внутрен-
86
ние поверхности стенок дымоходов намокают. Точка росы про-
дуктов сгорания определяется следующим образом. Сначала
шаходят полный объем продуктов сгорания
и, зная.количество водяных паров Рвп, которое в них содержится,
определяют парциальное давление водяных паров РНго (давле-
ние насыщенного водяного пара при определенной температуре)
по. формуле
^НгО > бар.
Каждому значению парциального давления водяных паров
соответствует определенная точка росы.
Пример. От сжигания 1 м3 дашавского природного газа при ат~2;5
образуется продуктов сгорания Ег==-25 ,м3/м3, в том числе водяных паров
Гвп ==2,4м3/м3. Требуется .определить температуру точки .росы.
Парциальное давление водяных паров ,в продуктах сгорания равно
=7?НгО = Е1Ш / Vr = 2 г4 /25 = 0,096 ба ра.
Наеденному парциальному давлению соответствует температура 46 °C.
Это и есть точка росы. Если дымовые газы, данного состава будут иметь тем-
пературу ниже .46 43, то начнется процесс конденсации водяных паров.
Экономичность работы бытовых, печей, переведенных на газо-
вое топливо, характеризуется коэффициентом полезного дейст-
вия (КПД). КПД любого теплового аппарата определяется из
теплового баланса, т. .е. равенства между теплотой, образовав-
шейся при сжигании топлива,-и-расходом этой теплоты на полез-
ный обогрев.
Тепловой баланс газовой бытовой печи, приведенный к 1 м3
горючего газа, может быть представлен в следующем виде:
Qpacn = Флол 4~ Q2 ”1"-0з,
где Qpacn — .располагаемое количество теплоты, кДж/м3; Опол — полезно ис-
пользуемая теплота, идущая на .нагрев кладки печи, кДж/м3; Qa — потери
теплоты с уходящими га&ами, кДж/м3; ,Q3 — потери теплоты от химической
неполноты сгорания, кДж/м3.
Часто тепловой баланс выражают в процентном отношении.
Для газовой печи он имеет вид
100%=<7иОЛ+х72^9з-
.Коэффициент полезного действия печи (д) представляет со-
бой отношение полезной теплоты, которая пошла на нагрев клад-
ки,ко всему располагаемому.количеству теплоты
Фрасп
Н.Фыбрр типа газовой горелки для печей
Оптимальное газогорелочное устройство отопительных печей
должно обеспечивать устойчивый процесс.горения при колебани-
ях давления газа в сети.и полное сгорание топлива бед химиче-
87
ского недожога при наличии малых избытков воздуха в топоч-
ном пространстве, а также создавать такой очаг горения, кото-
рый обеспечивал бы интенсивный, но в то же время равномерный
нагрев стенок топливника по его периметцу.
Устойчивое сжигание газа является одним из основных усло-
вий, которое необходимо выполнять при проектировании любой
газовой горелки, так как горелка, не обеспечивающая устойчи-
вого процесса горения в заданных границах колебания тепловой
нагрузки или калорийности газа, не может быть допущена к экс-
плуатации из-за опасности появления взрывчатой газовоздушной
смеси в печи.
Полное сжигание газа важно не только для. достижения вы-
сокого КПД печи, но и для получения безвредной смеси отходя-
щих газов, не влияющей на здоровье людей.
Одной из наиболее существенных характеристик горения топ-
лива является суммарное время тгор, необходимое для его пол-
ного сгорания, которое состоит из трех слагаемых:
Тгор = Тр -I- Тпод “Ь Тем»
где тр — время собственно реакции горения; тПОд — время, необходимое для
подогрева смеси до температуры воспламенения; тсм — время, необходимое
для смешения газа с воздухом.
Величины первого и второго слагаемых в основном определя-
ются температурным режимом в зоне горения, зависящим глав-
ным образом от теплового напряжения топочного пространства.
Третье слагаемое целиком определяется условиями движения
потоков газа и воздуха в топочном пространстве.
Если наибольшее значение в суммарном времени, необходи-
мом для завершения процесса горения, имеют первая и вторая
составляющие, то реакция горения протекает в так называемой
кинетической области. Горелки, осуществляющие сжигание газа
в. этой области, называются беспламенными. В случае
преобладания в общем значении времени реакции третьей состав-
ляющей горение развивается в диффузионной области.
Такой процесс горения происходит, как правило, в горелках диф-
фузионного типа. И, наконец, когда процесс горения зависит от
трех слагаемых, сжигание горючих компонентов газообразного
топлива происходит в смешанной области. В этом случае процесс
горения осуществляется горелками инжекционного типа.
Рассмотрим, какой тип горелок наиболее приемлем для пере-
вода на газ существующих отопительных печей.
Горелки беспламенного типа (полного предварительного сме-
шения газа с воздухом). В горелках такого рода может произво-
диться сжигание только заранее подготовленных газовоздушных
смесей стехиометрического состава. Стехиометрической
называется такая смесь, в которой на I м3 горючего газа прихо-
дится теоретически необходимое для горения количество воздуха
и, кроме того, газ и воздух полностью перемешаны между собой.
88
В этом случае нет затрат времени на смешение потоков газа
и воздуха в зоне горения, что приводит к резкому увеличению
скорости горения и, как следствие, к резкому возрастанию темпе-
ратуры в этой зоне. Последнее обстоятельство, способствуя еще
большей активизации процесса горения газа, позволяет получить
при коэффициентах избытка воздуха, практически равных 1,
наиболее совершенное сжигание газа при полном отсутствии по-
терь теплоты от химического недожога. Так как при этом разме-
ры видимого факела сокращаются почти до нуля, процесс сжига-
ния газа и получил название беспламенного.
Сжигание предварительно подогретой до температуры воспла-
менения и раздробленной газовоздушной смеси стехиометричес-
кого состава было осуществлено в беспламенных горелках, пред-
назначенных для бытовых газовых плит.
Беспламенное сжигание непрогретых стехиометрических сме-
сей осуществлено в керамических блоках, туннелях. Рядом экс-
периментальных исследований и эксплуатационных наблюдений
доказано, что перевод котлов и печей на беспламенное сжигание
газа повышает их КПД на 15—20%. При этом полностью устра-
няются потери теплоты от химического недожога, увеличивается
лучистый теплообмен в топочном пространстве и резко сокраща-
ются потери теплоты с уходящими газами.
При использовании беспламенных горелок имеется возмож-
ность обеспечить усиленный прогрев нижней зоны печи за счет
мощнвго направленного излучения горелки на стены. Другим
положительным свойством беспламенных горелок является то,
что продукты сгорания после них содержат существенно меньше
наиболее вредных продуктов недожога — оксидов углерода СО
и азота NO. Исследованиями специалистов-теплотехников в пос-
ледние десятилетия было доказано, что при сжигании топлива
в большинстве промышленных топочных устройств наблюдается
оксидирование кислородом воздуха некоторого количества азота
с образованием оксидов азота NOX- По степени вредности
NOX на порядок превосходят СО, ранее считавшийся наиболее
вредным компонентом. Установлено, что для образования NOX
необходимо, чтобы в топке создавались максимально возможные
температуры; сам процесс оксидирования азота требует опреде-
ленного времени для развития и завершения. В диффузионных
горелках зона горения с высокой температурой растянута и соз-
даются возможности для образования NOX. В инжекционных го-
релках зона горения заметно короче; однако протяженность зоны
высоких температур достаточно велика, так как пламя инжекци-
онной горелки имеет низкую излучательную способность и поэто-
му охлаждается сравнительно медленно, вследствие чего в них
также может образовываться NOX. В беспламенных горелках
процесс горения имеет специфический характер: продукты сгора-
ния уже в зоне горения передают значительное количество тепло-
ты излучающей панели и благодаря этому сразу заметно охлаж-
даются. При сниженных температурах газа реакции оксидирова-
89
ния азота прекращаются. Исследования состава продуктов сгора-
ния, отобранных из топок, оборудованных газовыми горелками
инжекционного и беспламенного типов, показали, что содержа-
ние СО и NOX при использовании беспламенных горелок значи-
тельно ниже.
Однако, несмотря на очевидное преимущество этого метода,
он пока еще не нашел применения при переводе отопительных
печей на газовое топливо и находится в стадии экспериментиро-
вания по трем основным причинам: из-за низкого давления газа
в городских распределительных сетях и у потребителя (750—
1500 Па); трудности создания в течение всего процесса топки
печи горючей смеси постоянного стехиометрического состава, а
также вследствие того, что при беспламенном горении объем
дымовых газов ввиду малых избытков воздуха существенно сни-
жен и в существующих многооборотных печах газы чрезмерно
охлаждаются, что приводит к ухудшению тяги трубы и часто
приводит к конденсации водяных паров, что уменьшает срок
службы труб, а в морозные дни может вызвать обмерзание тру-
бы изнутри и ее закупорку.
Например, при сжигании 1 м3 природного газа и интенсивном
охлаждении продуктов сгорания в дымовой трубе может выде-
ляться до 1 л воды, а за топку при общей подаче 5 м3 газа — 5 л
воды.
При низком давлении газа перед соплом горелки скорость вы-
хода газовоздушной смеси перед попаданием ее в зону горения
оказывается во всех случаях меньше скорости распространения
пламени. Это обстоятельство вызвано тем, что основная часть
энергии движущегося газа затрачивается на процесс эжекции
воздуха. Расчеты показывают, что при сжигании природного га-
за потеря энергии струи на эжекцию воздуха составляет около
90% располагаемого напора. В результате превышения скорости
распространения пламени над скоростью выхода газовоздушной
смеси из смесительной части горелки беспламенный процесс
сжигания газа в отопительных печах имеет неустойчивый харак-
тер и часто сопровождается проскоками пламени из зоны горе-
ния к соплу горелки. В горелках промышленного типа превыше-
ние скорости движения газовоздушной смеси над скоростью вос-
пламенения достигается легко либо за счет высокого давления
эжектирующего газа, либо за счет принудительной подачи воз-
духа. В отопительных печах такой способ повышения устойчиво-
сти беспламенного горения нельзя признать целесообразным
из-за ряда технических и экономических причин. Трудность осу-
ществления беспламенного процесса сжигания газа в бытовых
печах обусловливается еще и тем, что разрежение в топливнике
не остается на одном уровне, а меняется в зависимости от высо-
ты дымовой трубы, температуры наружного воздуха, силы ветра.
Созданные для отопительных печей горелки беспламенного
типа имели существенные недостатки и оказались непригодными
для нормальной эксплуатации. Поэтому в настоящее время реко-
90
Рис. 38. Схема установки диффузионной
горелки в топливнике печи
1 — зольник; 2 — запорный кран; 3 — диф-
фузионная горелка (сплющенная трубка
диаметром ’/<"); — газовый факел; 5 —
футеровка
мендовать беспламенные го-
релки для использования в бы-
товых отопительных печах
преждевременно.
Диффузионные горелки.
Диффузионное горение газооб-
разного топлива происходит в
том случае, когда имеет место
раздельное поступление газа
и воздуха в топливник. На
рис. 38 показан топливник ото-
пительной печи, в котором
установлена наиболее простая
диффузионная горелка в виде
сплющенной трубки диаметром
3/4/Л. При открытом запорном
кране горючий газ выходит
шиваясь за счет диффузии с
ства, постепенно выгорает.
из трубки в топливник и, сме-
воздухом топочного простран-
Воздух, необходимый для го-
рения, подается в топочное пространство через зольниковую
дверку. При диффузионном сжигании газа зона устой-
чивого горения устанавливается в плоскости, отделяющей
расположенную вне факела область, в которой имеются кислород
воздуха, продукты сгорания и отсутствует горючий газ, от вос-
становительной области внутри факела, в которой отсутствует
кислород, а имеются только горючий газ и продукты сгорания,
находящиеся в непосредственной близости от фронта горения.
Восстановительная область внутри факела характеризуется
тем, что внутри нее горючие компоненты газа подвергаются силь-
ному нагреву. Газы, содержащие углеводородные соединения
(смешанный, природный и попутные нефтяные газы), попадая в
зону высоких температур восстановительной области, подверга-
ются термическому разложению, обусловленному подогревом в
условиях отсутствия кислорода. В результате этого в следующей
затем реакции горения принимают участие уже не исходные угле-
водороды, а продукты их термического разложения, в основном
углерод и водород. Под действием высокой температуры в зоне
горения мельчайшие частицы углерода раскаляются и окрашива-
ют пламя в ярко-желтый или соломенный цвет, в результате чего
резко возрастает радиация такого факела.
Наряду с полезным эффектом увеличения излучательной спо-
собности такого факела присутствие частиц углерода в пламени
затрудняет ведение самого процесса горения и он, как правило,
не может быть доведен до конца. Это объясняется тем, что горе-
91
ние частиц углерода носит чисто поверхностный характер и мо-
жет осуществляться только яри диффузии кислорода к их по-
верхности, которая в реальных условиях топливника печи затруд-
няется двумя обстоятельствами:
по мере выгорания частиц углерода концентрация углекисло-
ты в объеме, непосредственно прилегающем к поверхности части-
цы, увеличивается, она как бы обволакивается слоем инертного
газа, что значительно затрудняет к ней доступ кислорода;
присутствием в пламени других горючих компонентов, в ча-
стности водорода, обладающего свойством быстрого взаимодейст-
вия с кислородом, в результате чего активированные молекулы
водорода как бы перехватывают его у сажистых частиц.
Чтобы обеспечить более полное сгорание углерода, прихо-
дится вести сжигание газа в диффузионной области с повышен-
ным избытком воздуха. При этом из-за большого разбавления
продуктов сгорания инертными массами воздуха, не участвующи-
ми в горении, имеют место значительные потери теплоты с ухо-
дящими продуктами сгорания.
Однако даже избытки воздуха в топочном пространстве мало
способствуют полному выгоранию сажистых частиц, которые в
виде хлопьев осаждаются на внутренней поверхности дымохо-
дов.
Испытания диффузионной горелки (сплющенная на конце
труба диаметром установленной в топливнике голландской
отопительной печи, показали, что при малом коэффициенте из-
бытка воздуха ат=1,1 потери теплоты от химического недожога
(?з) могут достигать 15—16% со значительным сажеобразо-
ванием.
При увеличении коэффициента избытка воздуха в топливнике
до ат = 2,5 величина снижалась до 8,7%, однако сажеобразо-
вание и в этом случае не прекращалось.
Наконец, при ат = 4,9 наблюдались лишь следы сажи, но
потери теплоты от химического недожога газообразных компо-
нентов (СН4, СО, Н2) все же составляли до 4%. Однако наряду
с уменьшением величины в последнем случае резко повыси-
лись потери теплоты с уходящими газами (<7г = 37,6°/о) из-за
большого разбавления продуктов сгорания инертными массами
воздуха, не участвующего в горении.
Проверка работы отопительных печей, оборудованных диф-
фузионными горелками, показала, что площадь внутренней по-
верхности дымоходов с течением времени, как и при топке твер-
дым топливом, покрывается слоем сажи. Сажа обладает чрезвы-
чайно низкой теплопроводностью, и при толщине слоя ее даже
1—2 мм резко ухудшается тепловосприятие стенок газоходов.
Печи, засоренные сажей, имеют низкий КПД и отличаются пло-
хим прогревом стенок, за исключением стенок топливника, на ко-
торых сажа выгорает.
К положительным особенностям диффузионного метода сжи-
гания газа следует отнести благоприятное влияние излучения фа-
92
кела на развитие лучистого теплообмена в топливнике печи и на
устойчивость горения, почти полностью предотвращающего воз-
можность отрыва пламени, в результате чего обеспечивается на-
дежный эксплуатационный режим.
Газогорелочные устройства, используемые при таком способе
сжигания газа, конструктивно просты, срок их службы из-за
сравнительно низких температур в зоне горения оказывается бо-
лее длительным по сравнению с другими видами горелок. Именно
благодаря этим качествам диффузионные горелки периодическо-
го действия применяются в настоящее время для нагрева быто-
вых печей в районах газовых промыслов. Однако такие недостат-
ки диффузионных горелок, как невозможность обеспечения пол-
ного сжигания газа при малых избытках воздуха и необходи-
мость периодической очистки внутренних поверхностей дымохо-
дов от сажи, не позволяют рекомендовать их для массового пере-
вода существующих отопительных печей с твердого топлива
на газ.
Инжекционные горелки. Процесс сгорания газа в такого рода
горелках отличается тем, что до поступления в топливник газ
смешивается в особой камере горелки с некоторым количеством
воздуха, неоходимым для горения (первичный воздух), а осталь-
ное количество (вторичный воздух) поступает непосредствен-
но в топочное пространство печи.
Большинство инжекционных горелок состоит из следующих
основных частей: сопла, регулятора первичного воздуха, камеры
всасывания, диффузора и головки.
Количество первичного воздуха, содержащегося в газовоз-
душной смеси горелки, определяется коэффициентом первичного
воздуха. Он равен отношению количества первичного воздуха к
теоретически необходимому для сгорания количеству воздуха.
От значения коэффициента первичного воздуха зависят ха-
рактер образующегося факела, устойчивость работы горелки и
полнота сжигания газа.
Газовый факел инжекционных горелок имеет две зоны горе-
ния. Первая образуется, как правило, у устья газогорелочного от-
верстия при сгорании газа, смешанного с первичным воздухом.
Остаток несгоревшего газа вместе с продуктами сгорания пере-
секает зону горения первого фронта пламени и при взаимодейст-
вии со вторичным воздухом образует вторую зону факела, кото-
рая определяется законами диффузионного горения.
С уменьшением содержания первичного воздуха в смеси пер-
вая зона горения уменьшается, а вторая увеличивается до
предельного значения, соответствующего чисто диффузионному
горению. И, наоборот, с увеличением содержания первичного воз-
духа зона диффузионного горения уменьшается и при подаче
стехиометрической смеси совсем исчезает. Оптимальное количе-
ство первичного воздуха, содержащегося в газовоздушной смеси
горелки, должно определяться двумя обстоятельствами: устойчи-
93
вестью зоны горения и степенью оксидирования первичных угле-
водородов и простейших альдегидов.
Наибольшая устойчивость горелки достигается при наимень-
шей величине коэффициента первичного воздуха- Однако при его
значении, равном 10—12% и ниже, появляются признаки копоти
в верхней зоне газового факела, а это значит, что горелка не
обеспечивает полноты сжигания газа. Если увеличить величину
коэффициента первичного воздуха до 70%, то создаются наилуч-
щие условия для полного сжигания газа, но при этом резко па-
дает устойчивость работы горелки, т. е. наблюдаются проскоки
пламени к соплу горелки. Они крайне нежелательны, так как
в этот период горелка работает с наибольшими потерями теплоты
от химического недожога и при этом в продуктах сгорания содер-
жится опасный для организма человека оксид углерода (угарный
газ). Если в зоне верхних перевалов многооборотных печей
имеются небольшие трещины, то уходящие газы, а с ними и ок-
сид углерода могут попасть в помещение и вызвать отравление
людей. Для того чтобы инжекционная горелка не имела отдель-
ных коптящих факелов и работала в устойчивом режиме (без
проскоков пламени на сопло горелки), коэффициент первичного
воздуха принимают в пределах 40—50%.
При описании структуры факела инжекционной горелки было
указано, что часть горючих компонентов газового топлива, не
успевших вступить в реакцию горения в первой зоне пламени, пе-
ресекает ее и нагревается, а затем, взаимодействуя с кислоро-
дом вторичного воздуха, образует вторую зону пламени. Нагрев
газа при прохождении первой зоны пламени и пространства, за-
ключенного между внутренним и наружным конусами факела,
сопровождается двумя основными процессами: оксидированием,
которое начинается при сравнительно низких температурах, и
термическим разложением, если горючий газ представляет в ос-
новном смесь высокомолекулярных углеводородов (природный,
нефтяной попутный газы). Процесс оксидирования горючих ком-
понентов благоприятствует успешному ходу горения.
Процесс термического разложения углеводородов осложняет
горение и вызывает в большинстве случаев потери теплоты от
химического недожога. Разложение углеводородов под действи-
ем высокой температуры при отсутствии оксидирования описы-
вается формулой
СН4 = С+2Н2.—79610 кДж.
Реакции термического разложения, происходящие в факеле
инжекционной газовой горелки (при величине коэффициента
Первичного в.оздуха 10—12%), нежелательны не только из-за об-
разования в результате их трудноежкгаемого аморфного угле-
рода, но и вследствие понижения температуры в зоне горения
(так как по своей природе они являются эндотермическими, т. е,
требующими определенного количества теплоты для прохожде-
ния реакции).
£4
Итак, на совершенство сжигания газа в инжекционных горел-
ках оказывают влияние полезный процесс оксидирования высоко-
молекулярных углеводородов с последующим сгоранием продук-
тов, полученных в результате этого процесса (формальдегидов,
оксида углерода, водорода), и нежелательный процесс термиче-
ского разложения углеводородов, сопровождающийся образова-
нием трудносжигаемого аморфного углерода.
Если создать благоприятные условия для протекания процес-
са оксидирования и предотвратить возможность возникновения
процесса разложения углеводородов, то задача полного сжига-
ния газообразного топлива в отопительных печах окажется ре-
шенной.
Какие же факторы влияют на протекание этих процессов? На
процесс оксидирования углеводородов главным образом оказы-
вают влияние качество перемешивания газа с первичным возду-
хом, величина коэффициента первичного воздуха и скорость диф-
фузии кислорода вторичного воздуха во вторую зону пламени.
С интенсификацией этих параметров процесс оксидирования
ускоряется, в противном случае ускоряется процесс термичес-
кого разложения углеводородов. Исключительно большое влия-
ние на процесс оксидирования углеводородов оказывает качест-
во перемешивания газа с первичным воздухом. При недостаточ-
ном перемешивании их в смесительной камере горелки часть
неоксидированных высокомолекулярных углеводородов неизбеж-
но будет попадать во вторую зону пламени, и под действием вы-
сокой температуры в этой зоне горения будет происходить их
термическое разложение. Для того чтобы избежать указанного
явления, конструкция смесительных камер горелок должна пре-
дусматривать максимальное выравнивание концентрации газо-
воздушной смеси во всей камере до ее выхода из головки горел-
ки. Наиболее совершенной, как показали исследования, можно
считать смесительную камеру, состоящую из конфузора, цилин-
дрической проточной части и диффузора.
Величина площади поверхности соприкосновения зоны горе-
ния с воздухом во многом зависит от вида факела, который об-
разуется при сжигании горючей смеси в топливнике.
При конструировании горелки важно учитывать, как произво-
дится распределение газа: одиночной струей или через систему
отверстий. Расчеты показывают, что при распределении газа че-
рез систему рассредоточенных отверстий суммарная площадь по-
верхности факелов (Sf) превышает площадь поверхности одиноч-
ного факела (F) следующим образом
'S.f/F— ,
где п — число рассредоточенных отверстий.
За счет расслоения потока горючей смеси при высокой темпе-
ратуре топливника печи сокращается время на ее подогрев до
температуры воспламенения и значительно ускоряется процесс
95
смешения газа с воздухом, увеличивается объемная скорость го-
рения и в факеле устраняются отдельные зоны, обедненные кис-
лородом.
Большое значение для процессов сжигания газа в инжекци-
онных горелках имеет рациональное распределение вторичного
воздуха в топливнике печи. Экспериментальные исследования по-
казали, что он должен так распределяться в зоне сгорания, что-
бы иметь свободный доступ ко всем факелам горелки.
Итак, можно сделать вывод, что при сжигании заранее под-
готовленной в камере смешения горелки газовоздушной смеси
характер горения газа в топливнике печи существенно меняется.
При содержании первичного воздуха в газовоздушной смеси в
количестве 40 -50% из состава промежуточных продуктов сгора-
ния полностью исчезает аморфный углерод. Увеличивать коэф-
фициент первичного воздуха больше 45—50% нерационально,
так как при этом сокращаются пределы устойчивости газового
факела.
Анализ методов сжигания газа в отопительных печах перио-
дического действия показывает, что в настоящее время наибо-
лее совершенное и устойчивое сжигание газа может быть достиг-
нуто в инжекционных горелках с рассредоточенным но всей дли-
не топливника факелом и с организованным подводом вторично-
го воздуха в зону горения.
Рекомендуемые к применению газогорелочные устройства.
На основании исследований по изысканию способов, улучшаю-
щих сжигание газа в существующих печах, и опыта, накопленно-
го при эксплуатации, было установлено, что газовая инжекцион-
ная горелка для бытовых печей должна состоять из следующих
основных частей: головки; смесителя; топочного щитка, гермети-
зирующего топочное пространство от попадания в него избыточ-
ного вторичного воздуха; устройства, обеспечивающего регули-
руемый подвод вторичного воздуха к пламени горелки; защитно-
го автоматического устройства, отключающего подачу газа на
горелку при погасании пламени в топливнике и при отсутствии
тяги в печи.
При переводе на газ согласно ГОСТ 16569—71 печи должны
оснащаться следующими типами горелок:
Газовая горелка ГК-17 (рис. 39). Номинальная тепло-
вая нагрузка горелки.15,1 кВт, Горелка состоит из головки, сме-
сителя, топочного щитка и защитного автоматического устрой-
ства.
Головка горелки представляет собой чугунную отливку с тре-
мя рядами отверстий диаметром 4 мм, просверленных по всей
ее длине.
Газовоздушная смесь поступает в головку из смесителя, кото-
рый состоит из трех последовательно соединенных элементов:
всасывающей камеры, горловины и диффузора.
Топочный щиток горелки выполнен из листовой углеродистой
стали толщиной 1,5 мм. С помощью винтов щиток крепят к рам-
96
Рис. 39. Газовая
горелка ГК-17
а — конструкция
горелки: 1 — труб-
чатая головка;
2 — сопло; 3 —
регулятор пер-
вичного воздуха;
4 — электромаг-
нитный клапан;
5 — запальник,
являющийся одно-
временно и дат-
чиком тяги; 6 —
термопара; 7 —
фронтальный
лист; 3 — глазок
для зажигания
запальника; $ —
рамка; 10 — под-
вижная планка;
Й — кнопка элек-
тромагнитного
клапана; б — схе-
ма установки тру-
бы конструкции
Максимова на
Фронтальном щит-
ке горелки ГК-17:
I — труба конст-
рукции Максимо-
ва, служащая од-
новременно и за-
пальником горел-
ки; 2 — термопа-
ра; 3 — отверстие
для входа газа из
электромагнитно-
го клапана; 4—
отверстие для вхо-
да воздуха или
выхода продуктов
сгорания
Пр сг-газ
ке, выполненной из стальных полос толщиной 2 мм. Рамку при-
крепляют проволокой к кирпичной кладке. Для наблюдения за
процессом горения газа на топочном щитке горелки имеется
смотровое окно.
4 Зак. 1726
97
Защитное автоматическое устройство состоит из электромаг-
нитного клапана, запальника конструкции Максимова и термо-
пары.
Принцип работы горелки и защитного автоматического
устройства заключается в следующем. Через глазок для розжига
горелки подносят зажженный бумажный факел к запальнику и
при этом почти одновременно нажимают пусковую кнопку элек-
тромагнитного клапана. При наличии тяги в печи у выхода из
трубки запальника образуется стабильный газовый факел не-
больших размеров. При нормальной работе термопара нагрева-
ется через 20—25 с. После этого кнопку отпускают и тут же
срабатывает пусковой механизм электромагнитного клапана, ко-
торый открывает доступ газа на основную горелку. Газовоздуш-
ная смесь при выходе из головки горелки воспламеняется от пла-
мени запальника.
Если в процессе работы печи произойдет завал дымового ка-
нала, то продукты сгорания, не получив выхода в атмосферу, бу-
дут создавать давление в дымооборотах и топливнике печи и
при незначительном избыточном давлении в топливнике сразу же
прекратится подача газовоздушной смеси на запальник. При от-
сутствии пламени запальника начнется охлаждение термопары и
через 10—15 с сила тока в обмотке якоря электромагнитного
клапана окажется настолько малой, что сработает обратная
пружина и клапан закроет доступ газа на горелку.
Теплотехнические испытания горелки показали, что при ко-
эффициенте избытка воздуха а? = 1,7—1,9 газ в топливнике сго-
рает полностью. Коэффициент первичного воздуха горелки равен
35—40%.
Газовая горелка ГБП-14 (рис. 40). Номинальная
тепловая нагрузка 16,5 кВт. Горелка состоит из двух труб со
смесителями, топочного щитка и защитного устройства,
В торце каждой трубы имеется сопло, в которое поступает го-
рючий газ. При выходе из сопла газ подсасывает первичный воз-
дух и образующаяся при этом газовоздушная смесь поступает
в трубу диаметром Р/г77. Для улучшения смешивания газа с пер-
вичным воздухом на входе каждой трубы имеется смеситель,
состоящий из конфузора, горловины и диффузора. В трубах про-
сверлено по два ряда отверстий диаметром 4 мм с шагом 15 мм.
При розжиге горелки газовоздушная смесь выходит через эти
отверстия в топливник и воспламеняется от запального факела.
Топочный щиток горелки выполнен из чугуна. Для уменьше-
ния нагрева при работе горелки щиток имеет отражатель. Щиток
с отражателем прикрепляют к чугунной рамке, устанавливаемой
в кладке печи.
Защитное устройство состоит из механического клапана, тер-
модатчика, запальника, рычага-фиксатора с пружиной и регули-
рующего кронштейна. Принцип работы устройства следующий.
Через глазок 2 топочного щитка подносят зажженный бу-
мажный факел к зжекционному запальнику 19 и одновременно на-
98
Рис. 40. Газовая горелка ГБП-14
I — газовый клапан; 2 — глазок для розжига го-
релки; 3 — регулятор первичного воздуха; 4, 18 —
топочный щиток; 5 — коллектор; 6, 8 — кронштейн;
7 — болт; 9 — эжекцнонный запальник; 10 — тяга;
11, 15 — термодатчик; 12 — пружина; 13— рычаг-
фиксатор; 16 — запорный кран; 17 — чугунная
рамка; 19 — смеситель
Рис. 41. Устройство газовой горелки ГДП-1,5
1 — щелевые насадки; 2 — запальник; 3 — термо-
пара; 4 — коллектор; 5 — рамка; 6 — электромаг-
нитный клапан; 7 — фильтр; 8 — запорный кран;
9 — регулятор первичного воздуха; 10—смеситель
жимают кнопку механического кла-
пана. При этом газовоздушная
смесь, выходящая из отверстий го-
ловки запальника, воспламеняется
и образовавшийся факел нагрева-
ет термодатчик 11 горелки, за счет
чего длина его увеличивается по
направлению к щитку горелки. В
этот момент рычаг-фиксатор 13 сдвигается в сторону от
топочного щитка 4 и прикрывает кнопку механического кла-
пана. В этом случае механический клапан пропускает газ к
запальнику и коллектору 5 основных горелок. Затем откры-
вают запорный кран 16 коллектора горелки. Выходящая из от-
верстий труб газовоздушная смесь воспламеняется. При наличии
тяги в печи данное газогорелочное устройство разжигают за
20—25 с.
Когда отсутствует тяга в топливнике, пламя на эжекционном
запальнике становится чрезвычайно неустойчивым, вследствие
чего термодатчик недостаточно прогревается и горелку невоз-
можно включить в работу.
Если в процессе работы горелки произойдет завал дымового
канала, то в топливник печи будет поступать недостаточное ко-
4*
99
личество вторичого воздуха, необходимого для полного сгора-
ния газа. Факел запальника при этом станет нестабильным;
термодатчик горелки остынет, длина его станет меньше, и в ре-
зультате этого рычаг-фиксатор отойдет к щитку горелки и осво-
бодит кнопку механического клапана. Время отсечки клапана
при завале дымового канала или при розжиге горелки с закры-
той задвижкой печи составляет 10—15 с. Термодатчик выполнен
из нержавеющей стали и практически не имеет остаточной де-
формации. В любом положении термодатчик работает на рас-
тяжение. Рычаг-фиксатор настраивают регулирующим кронш-
тейном 12. При ввинчивании и вывинчивании кронштейна меня-
ется положение фиксирующей части кронштейна относительно
кнопки клапана.
Горелка ГБП-8 имеет аналогичную конструкцию. Номиналь-
ная теплопроизводительность ее 9,3 кВт.
Газовая горелка ГДП-1,5 (рис. 41). Номинальная
тепловая нагрузка горелки 15,6 кВт. Она состоит из двух щеле-
вых насадок, защитного автоматического устройства, коллекто-
ра, смонтированного на фронтальном щитке.
Фронтальный щиток с помощью шпилек крепится к топочной
рамке, закрепленной снизу и сверху в кладке металлическими
полосами.
Первичный воздух подсасывается в горелку через регулято-
ры, вторичный воздух поступает через поддувальную дверку.
Приборы автоматической защиты, установленные на горелке,
прекращают подачу газа в топку при отрыве и погасании пламе-
ни. Защитное автоматическое устройство состоит из запальника,
термопары (хромель-копель) и электромагнитного клапана.
Запальник и термопару устанавливают между чугунными го-
ловками горелок ближе к фронтальной части печи, а электромаг-
нитный клапан на коллекторе — до запорного крана.
Запальник зажигают через смотровое окно, закрываемое за-
слонкой, размещенной на фронтальной плите. При открытом кра-
не, установленном на коллекторе, газ в горелку поступает только
после срабатывания электромагнитного клапана. Проектная
подача природного или смешанного газа для этой горелки прини-
мается равной 1,5 м3/ч при давлении 500 Па, фактически же ее
величина в разных отопительных печах колеблется от 1,6 до
2,2 м3/ч.
В связи с тем, что в горелке ГДП-1,5 не предусмотрена авто-
матическая защита, прекращающая подачу газа в топливник при
отсутствии тяги в дымоходе, она может в соответствии с дейст-
вующими правилами Госгортехнадзора РСФСР применяться на
практике только в комплекте с сигнализатором тяги ЭБА (автор
Б. А. Эпштейн). Крепление сигнализатора к существующей печи
и горелке ГДП-1,5 показано на рис. 42. В кладке дымохода на
два ряда ниже заслонки пробивают отверстие и вставляют в него
трубу диаметром Vfa". В трубу вводят стержень терморегулято-
ра, который обычно применяется в водонагревателях типа
100
Рис. 42. Установка горелки ГДП-1,5 в отопительной печи
в комплекте с сигнализатором тяги ЭБА
а — общий вид: 1 — печь; 2 — сигнализатор тяги ЭБА;
3 — горелка гДП-1,5; 4 — регулятор вторичного воздуха;
б — разрез сигнализатора тяги
АГВ-80 и АГВ-120, Входной патрубок терморегулятора соединен
с газопроводом, а выходной — с коллектором горелки.
При нормальной тяге в дымоходе воздух из помещения не-
прерывно всасывается в трубу, охлаждая при этом стержень тер-
морегулятора. Когда стержень холодный, газ беспрепятственно
через терморегулятор поступает на горелку. При нарушении нор-
мальной тяги (неполное открытие заслонки, завал дымохода,
появление обратной тяги) в дымооборотах печи создается давле-
ние немного выше атмосферного, воздух из помещения переста-
ет поступать в трубу и стержень будет нагреваться продуктами
сгорания. При определенной температуре (например, 50—60°С)
стержень настолько удлинится, что клапан терморегулятора с
помощью рычажного устройства прекратит подачу газа на го-
релку. При охлаждении длина стержня терморегулятора умень-
шается и с помощью рычажного устройства открывается проход
для газа. Терморегулятор можно настраивать на любую темпера-
туру в пределах 40—80 °C.
Данный сигнализатор тяги прост по конструкции и имеет сле-
дующие достоинства: срабатывает именно в тот период, когда
нарушается тяга, но не реагирует на посторонние и кратковре-
менно действующие факторы (открывание форточек, мгновенное
нарушение тяги от порыва ветра и т. д.); может быть установлен
к горелкам различных конструкций.
Такие сигнализаторы тяги надежны в работе и отключают го-
релку через 30—50 с после нарушения тяги в дымоходе.
12. Влияние режимов горения газообразного топлива
на экономичность работы печи
Для того чтобы правильно произвести газификацию печи,
целесообразно выяснить те факторы, которые оказывают сущест-
венное влияние на экономичность сжигания газа. Об экономич-
ности использования газа в отопительных печах, как и в любом
101
другом тепловом аппарате, по коэффициенту полезного дейст-
вия. КПД отопительных печей в основном зависит от коэффи-
циента избытка воздуха в топливнике печи (ат), площади теп-
ловоспринимающей поверхности дымооборотов длительности
топки и часовой подачи газа.
Рассмотрим характер влияния этих параметров на экономич-
ность работы печи.
1. Многолетние эксплуатационные наблюдения за работой,
отопительных печей на газе показали, что оптимальная величина
коэффициента избытка воздуха должна находиться в пределах
1,9—2,5. При больших значениях <хг—3—4 КПД печей заметно
снижается, что видно из графика (рис. 26гп). Чем меньше пло-
щадь внутренней воспринимающей поверхности дымооборотов,
тем в большей степени сказывается величина коэффициента из-
бытка на снижение КПД печн. Например, если ат увеличится в
топливнике с 1,5 до 4,5, то в печи с площадью внутренней тепло-
воспринимающёй поверхности дымооборотов 5Дым *=1,5 м2 КПД
снизится на 38%, а в печи с Здым =4,5 м2 — только на 17%.
Большие избытки воздуха в газифицированных печах наблю-
даются в тех случаях, когда при установке горелок в топливник
оставляют без изменения прежнюю зольниковую дверку разме-
ром 13X13 см или 19х 13 см. Зимой, особенно в сильные морозы,
через такую дверку в печь поступает в 6—7 раз воздуха больше,
чем требуется для нормального сжигания 1,5—2 м3/ч газа. Это
объясняется следующим.
Когда печь эксплуатируется на твердом топливе, то процесс
горения складывается из трех периодов: разгорания, стадии ин-
тенсивного горения и стадии догорания. Во время интенсивного
горения возрастает скорость оксидно-восстановительных процес-
сов, увеличивается выход летучих веществ в единицу времени.
В этот период для полного сгорания топлива требуется в не-
сколько раз больше воздуха, чем в моменты разгорания или до-
горания топлива. Поэтому в печах, предназначенных для твердо-
го топлива, ставят значительные по размерам зольниковые двер-
ки. Одноразовая топка твердым топливом (дровами, углем) наи-
более распространенных теплоемких печей (со средней теплопро-
изводительностью 2—2,3 кВт) до перевода их на газ произво-
дится обычно в течение не более 1,5 ч. При этом среднее количе-
ство теплоты, выделяющейся за I ч в топливниках, составляет
52—59 кВт. Соответственно количество воздуха, поступающего
в топливник печи (при среднем ат=3) через поддувальную
дверку и поддерживающего режим горения, должно быть не ме-
нее 150—160 м3/ч.
Иначе протекает процесс горения при сжигании газообраз-
ного топлива. Поступление горючего газа в топливник происхо-
дит непрерывно и с постоянной скоростью. Поэтому количество
воздуха, поступающего в топливник в любой момент времени,
102
практически не изменяется в течение всей топки и, главное, воз-
духа требуется значительно меньше, чем для твердого топлива
в период интенсивного горения. Например, для сжигания
1,5 м3/ч природного газа при ат=2 требуется около 30 м3 возду-
ха. Если принять минимальное разрежение в топливнике 2 Па
и учесть, что на колосниковой решетке отсутствует слой топлива,
создающего добавочное гидравлическое сопротивление, то для
поступления в топливник 30 м3 воздуха потребуется входное от-
верстие в зольнике с площадью сечения около 35 см2. Существу-
ющие отопительные печи имеют зольниковые дверки размером
13X13 и 19X13 см с соответствующими площадями сечения 169
и 247 см2. При наличии таких дверок в поддувале газифициро-
ванных печей в эксплуатационных условиях практически невоз-
можно отрегулировать подачу количества воздуха, необходимого
для сжигания газа.
Как отражается неумелая регулировка вторичного воздуха
на экономичности работы печей, показали испытания различных
многооборотных печей, установленных в одном из районов Моск-
вы. Каждую из испытываемых печей исследовали 2 раза: первый
раз топку проводили сотрудники Академии коммунального хо-
зяйства (АКХ), используя контрольно-измерительные приборы,
второй раз — само население района, пользующееся печами.
При топке печей населением КПД их был 65—70%, а при
топке их сотрудниками АКХ — повышался до 92,4%. Снижение
КПД печей во время обслуживания их населением объясняется
тем, что они чрезмерно открывали зольниковую дверку, в резуль-
тате чего в топливник печи поступало слишком много вторичного
воздуха, который не участвовал в процессе горения.
Для того чтобы устранить поступление избыточного вторич-
ного воздуха в газифицированные печи, следует во всех без
исключения случаях уменьшать входное сечение зольниковой
дверки до размера 10x7 см, причем и это сечение должно регу-
лироваться заслонкой.
Площадь входного сечения зольниковой дверки 70 см2 приня-
та исходя из следующих соображений. Часто на практике ды-
мовые трубы у печей имеют большую высоту и продукты сгора-
ния, проходя по ним, охлаждаются ниже точки росы с последую-
щим конденсатообразованием на стенах трубы. Чтобы устранить
это опасное явление, следует в ряде случаев сознательно увели-
чивать поступление в топливник вторичного воздуха (выше
нормы) и эксплуатировать печь с ат = 3,5—4.
2. Общая площадь внутренней поверхности печи складывает-
ся из площадей тепловоспринимающих поверхностей топливни-
ка и дымооборотов. Величина ST™ находится обычно в пределах
0,8—1,5 м2, а величина зависит от числа дымооборотов и
может резко изменяться. На практике большинство печей имеет
площадь тепловоспринимающей поверхности дымооборотов от
1,5 до 3,5 м2. Например, у трехоборотной печи площадь внутрен-
103
ней тепловоспринимающей поверхности дымооборотов равна
1,5 м2, а у семноборотной — 3,5 м2 С увеличением 5ДХ возра-
стает КПД печи. Если принять изменение коэффициента избыт-
ка воздуха в печах с уменьшенными зольниковыми дверками
(10X7 см) от ат=2,5 до ат=3, то в пределах этого интервала
КПД печей будет меняться от 60 до 93%.
При существующих в настоящее время способах перевода
отопительных печей на газ, когда одну типовую горелку перио-
дического действия устанавливают в различные по габаритам
печи, нельзя добиться более или менее одинаковых теплотехни-
ческих показателей даже для большинства печей и, главное, га-
рантировать безопасность их работы. Например, когда переве-
денная на газ голландская отопительная печь имеет малые габа-
риты (64X51X220 см), то кладка ее хорошо и быстро прогрева-
ется, при закрытой заслонке теплота в ней сохраняется 10—12 ч,
отсутствует конденсация водяных паров на оголовке дымовой
трубы, но в то же время КПД такой печи в связи с недостаточно
развитой площадью тепловоспринимающей поверхности дымо-
оборотов невелик и составляет 60—65 %.
Если горелка установлена, например, в массивной многообо-
ротной печи (100X89x220 см) с площадью внутренней поверх-
ности дымооборотов, равной 4 м2, то КПД ее будет 90—93%, но
большой массив печи будет прогреваться долго, что создает не-
удобства при эксплуатации. В связи с излишне развитой пло-
щадью тепловоспрннимающей поверхности дымооборотов тем-
пература уходящих газов окажется низкой (рис. 43), что зимой
приведет к конденсации водя-
ных ларов на оголовке трубы,
а в сильные морозы из конден-
сата могут образовываться ле-
дяные пробки. С 'теплотехниче-
ской точки зрения было бы на-
иболее правильно в каждую
печь устанавливать горелку с
такой тепловой нагрузкой, ко-
торая соответствовала бы теп-
лопроизводительности этой пе-
чи. Между тем приблизитель-
ный расчет показывает, что
если учесть все встречающиеся
на практике бытовые печи, то
при периодической топке дли-
тельностью 1,5—2 ч необходи-
мо было иметь набор горелок с
подачей природного газа от 1,1
до 5,2 м3/ч. Однако наша про-
мышленность выпускает в ос-
новном горелки с подачей газа
до 2 м3/ч.
ПлощиЬ пвлмЬюфиодатцей поверхности
дымооборотов, $1н,М*
Рис. 43. Зависимость температуры уходя-
|Дих из печи газов от площади тепловое-
принимающей поверхности дымооборотов
104
Это обстоятельство вынуждает осуществлять более или менее
рациональное переоборудование на газовое топливо самих пе-
чей в соответствии с имеющимися в наличии газогорелочными
устройствами.
3. Длительность топки (т) оказывает существенное влияние
на КПД печей в том случае, когда площадь тепловоспринима-
ющей поверхности дымооборотов мала. Это показано на графи-
ке, приведенном на рис. 26, в.
Проведенные экспериментальные исследования работы мало-
габаритных печей на газообразном топливе показывают, что с
увеличением длительности топки резко возрастает температура
уходящих газов (Дх), что при длительных топках не только при-
водит к снижению КПД печи, но и создает опасность возникно-
вения пожара. При увеличенных по времени топках у печей на-
чинает трескаться кладка, особенно в районе первого восходяще-
го дымового канала. Иногда даже наблюдаются сдвиги кирпи-
чей от возникающих термических напряжений. Из образовав-
шихся трещин в верхних оборотах в помещение выходят нака-
ленные продукты сгорания. Через трещины в вертикальных раз-
делках сильно нагретые продукты сгорания могут проникнуть к
деревянным конструкциям и вызвать сначала их тление, а затем
возгорание. Длительные топки по несколько часов с подачей
1,5—2 м®/ч газа производятся населением в основном в мороз-
ные дни, когда увеличиваются теплопотери сквозь стены поме-
щений. В такие дни лучше топить газовые печи по 2 раза в день
в течение 1,5 2 ч (не более).
13. Принципы создания устойчивого процесса
сжигания газа в топливнике
Устойчивость процесса горения газа зависит не только от
создаваемого в топочном пространстве факела (светящегося или
прозрачного), но и от ряда других факторов.
В данном разделе будет освещено действие только тех фак-
торов, которые способствуют предотвращению отрыва пламени
от газогорелочных отверстий. На практике это явление встреча-
ется довольно часто при розжиге горелок, когда возрастает дав-
ление газа в сети (до 1800—2000 Па), и при наличии сильной
тяги в топочном пространстве.
Факторы, предотвращающие отрыв газового факела от газо-
горелочных отверстий, тесно связаны со скоростью распростра-
нения пламени.
Известно, что зона горения стабилизируется в той области,
где скорость выхода газовоздушной смеси становится равной
нормальной скорости распространения пламени. На рис. 44 схе-
матично, в виде конуса, показана поверхность фронта воспла-
менения газовоздушной смеси. В любой точке этого конуса ско-
рость поступательного движения газовоздушной смеси (WrB)
может быть разложена на две составляющие — нормальную к
105
его поверхности и касательную к ней. Нормальная составляю-
щая равна по величине скорости распространения пламени в
данной смеси, а потому компенсируется последней. Касательная
составляющая ничем не компенсируется, поэтому элементарный
кольцевой слой горящей смеси смещается вдоль поверхности ко-
нуса в направлении к его вершине, а ему на смену снизу прихо-
дит соседний элементарный горящий слой. Этим объясняется не-
прерывность и своеобразная форма фронта пламени. Наиболее
устойчив фронт пламени по отношению к отрыву в той области,
где наблюдается наибольшая скорость нормального распростра-
нения пламени (V “иКС). Величина ее определяется из соотно-
шения
V” С=^ГВ Со§ф. (2)
Если взять две близкие друг к другу точки В и С на поверх-
ности фронта воспламенения, то cos между векторами 1Ггв и
Енорм можно принять постоянным. В то же время скорость дви-
жения газовоздушной смеси по сечению трубки неодинакова.
Максимальная величина будет по оси трубки и мини-
мальная, приближающаяся к нулю (1ГМИН), около стенки. Из
формулы (2) видно, что при одинаковом cos ср величина в
точке С будет больше, чем V * в точке В, Отсюда можно сделать
вывод, что нормальная скорость распространения пламени будет
максимальной в точке А по оси и минимальной в точке D, кото-
рая находится на некотором расстоянии от стенки выходного от-
верстия. По всей окружности трубки такие точки образуют
Ркс. 44. Схема поверхности фронта нос
кламенекня газовоз ду ганой смеси
кольцо, опоясывающее выходя-
щую из трубки газовоздушную
смесь, от устойчивости которо-
го зависит стабильность всего
пламени в целом, что доказы-
вается следующим опытом.
Если в основании газогорелоч-
ного отверстия разместить
металлическое кольцо, то, ког-
да оно раскалится, пламя бу-
дет сохранять устойчивость
даже при скоростях истечения
больших, чем скорости, превы-
шающие допустимые для ус-
тойчивого существования пла-
мени в обычных условиях (без
кольца). Этот эксперимент по-
казывает, что если обеспечить
неизменное существование
кольцевой периферийной зоны
пламени, то задача по созда-
нию устойчивого сжигания га-
106
за в топочном пространстве будет решена оптимально. Одной из
эффективных мер, поддерживающих устойчивое состояние фа-
кела, является подвод к корню пламени раскаленных продуктов
сгорания. Последние, вследствие образующегося разрежения
в месте выхода газовоздушной смеси из горелочного отверстия,
автоматически подсасываются к корню факела и создают устой-
чивую кольцевую зону зажигания. В случае расположения факе-
ла в пространстве, заполненном холодным воздухом, к корню
его будут подсасываться холодные воздушные потоки, вслед-
ствие чего при увеличении скорости истечения газовоздушной
смеси устойчивое периферийное самозажигание будет нару-
шено.
Из сказанного выше следует, что подавать вторичный холод-
ный воздух к корню факела, как рекомендуют некоторые иссле-
дователи, нецелесообразно. Концентрированный подвод вторич-
ного воздуха в корень факела вредно сказывается не только на
устойчивости процесса горения, но и на его тепловом режиме,
ибо основная идея правильного протекания процесса горения
состоит в равномерном подводе воздуха ко всей поверхности фа-
кела одновременно.
Устойчивая кольцевая зона пламени может быть получена
также за счет искусственного образования дополнительного под-
жигающего кольца. Присутствие последнего позволяет в широ-
ких пределах изменения скоростей истечения газа или газовоз-
душной смеси получить устойчивый факел в холодном открытом
пространстве.
Устройство дополнительного пламенного кольца дает наи-
больший эффект в том случае, когда в кольцо поступает горючая
смесь с большой скоростью распространения пламени, например
газокислородная.
Устойчивости кольцевой поджигающей зоны способствует
также установка горелки головкой наклонно вниз, причем чем
больше будет угол наклона, тем стабильнее происходит горение
(наилучшее расположение головки горелки — вертикально
вниз).
На устойчивость факела в топочном пространстве в большой
степени влияют раскаленные огнеупорные поверхности, роль ко-
торых заключается в следующем. Огнеупорные кирпичи, облада-
ющие сравнительно малой теплопроводностью, уменьшают по-
тери теплоты, выделяемой в результате процесса горения газа в
окружающее зону горения пространство. Благодаря этому в
топочном (реакционном) объеме поддерживается более высокая
температура, чем могла бы быть при отсутствии огнеупоров.
Огнеупорная поверхность, получая теплоту конвекций и излуче-
нием от раскаленных продуктов горения, при высоком тепловом
напряжении топки накаляется и облучает поступающую из от-
верстий горелки горючую смесь, ускоряя ее нагрев и активацию.
Теплота, аккумулированная раскаленной огнеупорной поверх-
107
ностью, обеспечивает непрерывность процесса горения, устойчи-
вое поджигание смеси и стабилизирует горение при возможных
изменениях тепловой нагрузки, состава и удельной теплоты сго-
рания поступающей газовоздушной смеси.
Таким образом, если горючая смесь направлена на раскален-
ную поверхность твердого тела, имеющего более высокую тем-
пературу, чем температура воспламенения данной смеси, то про-
цесс горения стабилизируется и оно остается устойчивым даже
при больших скоростях перемещения смеси.
При сжигании газа в топливниках отопительных печей мож-
но использовать положительный эффект раскаленных огнеупор-
ных кирпичей. Для этого напротив выходных отверстий горелки,
например ГДП-1,5, следует устроить горку из шамотного кирпи-
ча, которая будет не только стабилизировать горение, но и
вследствие интенсивного излучения усиливать нагрев стенок
топливника.
Простым и технически легко выполнимым способом, стаби-
лизирующим процесс горения, является использование плохо об-
текаемых огнеупорных тел. Одно из таких тел, поставленное в
топке вблизи горелочного отверстия, создает за собой зону, в
которой при увеличенных скоростях истечения образуется вих-
ревое движение газового потока. При работе горелки вихри рас-
каленных продуктов сгорания, образующиеся за таким телом,
поджигают свежую, еще не вступившую в реакцию горения го-
рючую смесь. Иначе говоря, область завихрения за плохо обте-
каемым телом является своеобразной второй, устойчивой пери-
ферийной зоной конуса пламени. Таким образом, идея использо-
вания необтекаемых огнеупорных тел заключается в создании
автоматического самозажигания горючей смеси раскаленными
продуктами сгорания. В зоне завихрения происходит также до-
жигание не полностью прореагировавших горючих компонентов
газового топлива, ибо в это пространство, имеющее незначитель-
ное разрежение, подсасывается и кислород воздуха из топочной
камеры. Чем больше источников завихрения в топочной камере,
тем быстрее будет заканчиваться догорание свежен смеси и тем
более короткой по длине можно будет проектировать топку.
Опыты Показывают, что при наличии стабилизаторов (сталь-
ных стержней диаметром 12,5 мм) и при содержании первичного
воздуха в газовоздушной смеси от 40% и выше срыв пламени не
наблюдается даже при скоростях потока 120 м/с. Стабилизато-
рами в топке отопительной печи могут быть огнеупорные кирпи-
чи, поставленные на ребро.
Таким образом, чтобы обеспечить постоянный процесс горе-
ния в топочной камере, следует комплексно использовать опи-
санные выше методы по обеспечению устойчивости пламени в
топке, а если это невозможно по конструктивным причинам, же-
лательно применять последние два метода вместе или хотя бы
один из них.
Способы подачи вторичного воздуха в топливник. Для полно-
108
го сжигания газа в печи при малых значениях коэффициента
избытка воздуха (ат) необходимо организовать правильное рас-
пределение потоков вторичного воздуха в топливнике. Основные
требования к распределению воздушных потоков сводятся к
следующему: вторичный воздух должен быть равномерно рас-
пределен в зоне горения; воздушные потоки должны проходить
в дымообороты, только пересекая факел горелки или по край-
ней мере соприкасаясь с ним; направление потоков вторичного
воздуха в топливнике должно быть таким, чтобы они охлажда-
ли головку горелки, которая находится обычно в области высо-
ких температур. Если массы вторичного воздуха распределяются
в топливнике неравномерно, то при малых значениях ат в нем
будут создаваться зоны либо с избытком, либо с недостатком воз-
духа, необходимого для полного сгорания газа. При этом воздух,
находящийся в избытке в одной зоне, нельзя использовать там,
где ощущается его недостаток, в результате чего может появить-
ся химический недожог горючего газа.
Если в дымообороты будут поступать потоки воздуха, не
участвующие в процессе горения, то из-за этого снизится КПД
печи.
Охлаждение головки горелки вторичным воздухом значитель-
но увеличивает срок службы горелки.
Рассмотрим некоторые способы подачи вторичного воздуха в
топливники отопительных печей (рис. 45) сверху или снизу го-
релки.
С теоретической точки зрения подача воздуха сверху горелки
воздуха; 4 — регулятор вторичного воздуха; __________г____________ _ .......
ник через специальный короб: / — короб; 2—металлический лист; 3—трубчатая голов-
ка горелки; 4 — регулятор вторичного воздуха
109
Рис. 45. Организация подвода
вторичного воздуха в газовые
горелки
а — движение вторичного возду-
ха в топливнике отопительной
печн при подаче его сверху
головки горелки; б — организа-
ция сосредоточенного подвода
вторичного воздуха снизу го-
релки: I — направление про-
дуктов сгорания; 2 — факел
горелки; 3 — потоки вторичного
в — подвод вторичного воздуха в топлив-
более целесообразна, так как при этом должно наблюдаться
явление так называемого газослива. Холодные потоки атмосфер-
ного воздуха, поступая в топливник через отверстие, располо-
женное во фронтальном щитке выше головки горелки, и имея
большую относительную плотность, чем топочные газы, в силу
законов гидродинамики должны равномерно распределяться в
зоне горения. Однако это может наблюдаться только в том слу-
чае, когда разность между давлениями внутри и снаружи топ-
ливника ничтожна, в действительности же она достигает 15—
25 Па. При этом равномерное распределение в топочной камере
потоков холодного воздуха нарушается вследствие разрежения.
Допустим, в топливник через отверстие, выполненное выше го-
релки во фронтальном щитке, подается вторичный воздух.
Давление р(Па), оказываемое на под топливника холодным
воздухом, определяется по формуле
р = ЮН (Увозд—Тпс) > (3)
где Н — расстояние по вертикали между подом топливника и входным отвер-
стием во фронтальном щитке горелки, м; ув оэд, Упс — ПЛОТНОСТИ ХОЛОДНОГО
воздуха и продуктов сгорания в топливнике, кг/м3.
При высоте //—0,3 м и средней температуре топочных газов
800 °C давление, оказываемое потоками вторичного воздуха на
под топливника, согласно формуле (3), окажется равным 2,6 Па.
Учитывая, что разрежение в топливнике (Ah) практически не
бывает ниже 7—8 Па, можно считать, что оно во всех случаях по
абсолютной величине будет превышать давление, создаваемое
холодными массами вторичного воздуха.
Если разрежение в топливнике по абсолютной величине
больше давления, создаваемого потоками вторичного воздуха, то
вторичный воздух будет в основном двигаться по схеме, изобра-
женной на рис. 45, а. В незаштрихованной области будет избыток
кислорода, в заштрихованной—недостаток. Особенно резко
ощущается неравномерное распределение воздуха при подаче его
сверху горелки в больших по длине топливниках.
Из изложенного выше можно сделать вывод, что подавать
вторичный воздух сверху горелки нецелесообразно, ибо при та-
ком способе подвода, во-первых, потоки воздуха распределяют-
ся неравномерно в зоне горения и, во-вторых, не охлаждается
головка горелки.
Подвод воздуха снизу горелки может быть осуществлен в
двух вариантах: в виде сосредоточенного потока или в виде от-
дельных струй, равномерно распределенных по всему поперечно-
му сечению топочной камеры. Оба варианта могут применяться
на практике и при надлежащем конструктивном оформлении
давать положительные результаты. Ввод вторичного воздуха
снизу горелки сосредоточенным потоком целесообразно осу-
ществлять в том случае, когда горючая газовоздушная смесь
вводится в топливник через одно или два отверстия, образуя
110
один сплошной факел с большой поверхностью воспламенения.
Для примера рассмотрим организацию подачи вторичного
воздуха при сжигании газа в горелке ГДП-1,5, установленной в
топливнике отопительной печи (рис. 45, б). Отверстие для выхо-
да воздуха в топливник должно находиться непосредственно под
факелом. При таком взаимном расположении входного отверстия
и факела потоки вторичного воздуха направляются перпендику-
лярно всей поверхности фронта воспламенения, в результате
чего происходит усиленное перемешивание горючих компонентов,
находящихся в диффузионной зоне факела, с массами вторично-
го воздуха, что в свою очередь способствует более полному сжи-
ганию газа. Следует обратить внимание также на то, чтобы
пространство между зольником и топливником (показанное точ-
ками на рис. 45, б) не имело бы участков, через которые воздух
мог бы пройти в дымоходы, минуя факел. Исследования пока-
зывают, что при такой подаче вторичного воздуха снизу горелки
не только сводятся к минимуму потери теплоты от химического
недожога 1—1,5%), но и увеличивается срок службы горел-
ки, так как насадки ее интенсивно охлаждаются непрерывно по-
ступающим снизу холодным воздухом.
Если головка горелки выполнена в виде трубы длиной
500 мм и более, то в этом случае наиболее совершенным спосо-
бом подачи вторичного воздуха в зону горения является подвод
воздушных потоков снизу горелки через специальный короб, в
верхнем днище которого просверлен ряд отверстий. При этом
воздух поступает в топливник в виде отдельных струй, равно-
мерно распределенных по всему сечению топливника (рис.. 45, в).
Короб можно выкладывать в основании топливника из кир-
пичей или целиком выполнять из металлического листа толщи-
ной 1—1,25 мм. В процессе топки печи стальные стенки короба
будут непрерывно охлаждаться поступающим в топливник воз-
духом. Поэтому короб может служить в течение нескольких ото-
пительных сезонов.
Пример. Требуется определить размеры короба вторичного воздуха
при следующих данных: подача природного газа с удельной теплотой сгора-
ния Q=35 500 кДж/м3 составляет Игаз=1,8 м3/ч, коэффициент первичного
воздуха горелки 4=35%, коэффициент избытка воздуха в топливнике ат =
= 2,1. Разрежение в топливнике ДЛ=12 Па, длина горелки £=-550 мм.
Определяем количество вторичного воздуха, поступающего в топливник:
воаД=Угазро(ат—Д/100) = 1,8-9,4 (2,1—0,35) = 29,6 м’/ч.
Затем находим общее сечение выходных отверстий короба
F а Я — —-°Т^ОЗД —-о я
Свых-отв— 0,°— ------ —4,0
v
29,6
1/0,6/1,2
33,5 сма.
Для того чтобы воздух в коробе равномерно распределялся по всей
длине, его входное отверстие определяется из следующего соотношения:
Рвх. отв 2,5/'вых. отв~ 2,5• 33,5 — 84 см2.
Таким образом, размеры короба в поперечном сечении равны 120Х?0 мм.
Выходные отверстия короба размещаем под головкой горелки. Примем диа-
111
метр одного отверстия 10 мм, площадь его (S) равна 0,785 см2. Общее число
выходных отверстий равно:
п = Лвых. OTB/S = 33,5/0,785 --42 шт.
Делаем отверстия в два ряда. Шаг между отверстиями равен:
пг = а/21 — 550/21 =26 мм.
14. Расчет КПД
Правильно сконструированная отопительная печь независи-
мо от вида сжигаемого в ней топлива должна в первую очередь
отвечать следующим требованиям: поддерживать в помещении
постоянный температурный режим в течение суток; равномерно
нагревать помещение по высоте и в плане.
Поддержание постоянного температурного режима в отапли-
ваемом помещении при работе печи периодического действия на
твердом топливе возможно 'за счет увеличения теплоаккумулиру-
ющего массива кладки или за счет увеличения числа топок в
сутки. Из-за удобства обслуживания печей обычно идут по пер-
вому пути, т. е. увеличивают их габариты.
При замене твердого топлива газообразным легко осуществ-
лять две топки в сутки или вообще перевести печи на длительный
режим горения, в результате чего отпадет необходимость в уве-
личении габаритов печей, хотя теплопроизводительность их не
снизится.
Для равномерного прогрева помещения по высоте, как уже
указывалось ранее, необходимо, чтобы нижние зоны печи про-
гревались наиболее интенсивно по сравнению с верхними. Обес-
печение равномерной температуры помещения (в плане) воз-
можно лишь при одинаковом нагреве печи по периметру.
Кроме обеспечения заданных тепловых режимов в помеще-
ниях печь должна иметь высокий КПД (газовая — не менее
85—90%), кладка ее должна быть простой и удобной, она долж-
на занимать как можно меньше жилой площади. Кроме того,
внутренние ряды кладки по возможности не должны быть свя-
заны с наружными. В этом случае достигается их независимое
расширение друг от друга, а следовательно, увеличивается проч-
ность и долговечность конструкции в целом. При планировке
печей в жилых помещениях следят за тем, чтобы не было резко-
го отличия по теплоотдаче у их боковых и торцовых поверхно-
стей.
Применение газообразного топлива в отопительных печах
вследствие ряда его особенностей (возможности отравления,
взрыва и т. д.) предъявляет дополнительные требования к вновь
создаваемым конструкциям:
печь должна исключать возможность проникания горю-
чего газа и продуктов сгорания в отапливаемое помещение даже
при плохом состоянии кладки;
при любых климатических условиях в печи должна создавать-
112
ся нормальная тяга, которая
может гарантировать надежное
проветривание дымоходов при
случайном попадании в них го-
рючего газа.
Таким образом, при кон-
струировании новых газовых
печей необходимо обращать
внимание не только на их теп-
лотехнические характеристики
и тепловой режим, создавае-
мый ими в отапливаемом по-
мещении, но и на безопасность
Коэффициент избытка ЬозЙука b тогииЬиике-лт
1—0/v-ЭЗОкВт/м3; 2— Q /и-!90 кВт/ м3;
5-0/U-230кВт/м3; 4-0/11-120кВт/м3
ИХ ЭКСПЛуатаЦИИ. рис 4е Значение пирометрического коэф-
Po/'UPTki ПТППИТА orhriy пр- фициента в зависимости от коэффициента
гасчеты отопительных пе избытка воздуха в топливнике и теплового
чей, эксплуатирующихся на напряжения топочного пространства
твердом и газообразном топ-
ливе, отличаются друг от друга. Для газовых отопительных пе-
чей экспериментальные нормы расчета печей на твердом топли-
ве неприемлемы, так как в них не учитывается коэффициент
избытка воздуха в период топки, от которого существенно зави-
сит КПД газовой печи. Не отражена также зависимость коэф-
фициента тепловосприятия топливника и дымооборотов от тепло-
вого напряжения топочного пространства Q/V, кВт/м3.
Учитывая, что в газовых отопительных печах режим горе-
ния является стационарным, обеспечивающим в период топки
почти постоянные избыток воздуха и температуру в топливнике,
авторы предложили для расчета газовых отопительных печей
метод, по которому прежде всего определяется теоретическая
температура сгорания газа GeoP в зависимости от коэффициента
избытка воздуха в топливнике. Затем определяется фактическая
температура продуктов сгорания на выходе из топливника
(^Факт) Она всегда бывает ниже теоретической вследствие по-
стоянно происходящего теплообмена в зоне горения. Разница
между температурами тем больше, чем меньше коэффициент из-
бытка в топливнике (ат) и ниже тепловое напряжение топочного
пространства Q/V.
Переход от теоретической температуры горения к фактиче-
ской в топочных камерах промышленных печей может произво-
диться с помощью пирометрического коэффициента
Клир — ^Фацт/Geop •
Величины этого коэффициента, найденные опытным путем
для многооборотных голландских отопительных печей, переве-
денных на газ, приведены на графике рис. 46. Зная теоретиче-
скую температуру сгорания газа и пирометрический коэффици-
113
ент, можно определить среднюю температуру продуктов сгорания
на выходе из топливника. Далее определяют среднюю темпера-
туру продуктов сгорания на выходе из печи (под заслонкой) и
ее КПД.
Если для сжигания газа в отопительных печах используются
эжекционные трубчатые горелки с организованной подачей вто-
ричного воздуха в зону горения, коэффициент т)т может быть
принят равным единице. При сжигании газа в горелках ГДП-1,5
с сосредоточенной подачей газовоздушной смеси в топливник
коэффициент т)г может быть принят равным 0,980—0,985.
Пример, На газовое топливо переведена отопительная печь с трехобо-
ротным отопительным щитком размером 770X510X2100 мм (рис. 72,а).
Подача природного газа с удельной теплотой сгорания 35600 кДж/м8 со-
ставляет 1,8 м3/ч. Состав горючего газа.* СН4=98%, С2Нб=0,4%, С3Н8=0,2%,
СО2=0,1%, ЛГ2=1,3%. Длительность топки т=2 ч. Коэффициент избытка воз-
духа в топливнике а? = 2,5. Газовая горелка — типа ГДП-1,5. Температура
помещения Giom=20 °C.
Требуется определить КПД печи (rj).
Прежде всего находим теоретически необходимые для сгорания газа
объемы: воздуха, азота, водяных паров, а также действительные объемы:
трехатомных газов, водяных паров и полное количество продуктов сгорания,
приходящееся на 1 м3 горючего газа. Эти величины оказались равными:
У°=9,43 м3, У&г«7,46 м3, VfltO =2,14 м3,
УСОг -0,995 м3, УН<О=2,37 м3, Уг=24,9 м3.
Для упрощения расчетов теплоемкость продуктов сгорания сг принимаем
равной 1,46 кДж/(м3-°С).
Температуропроводность красного кирпича, из которого выложены дымо-
обороты печи, определяется по формуле
Я,
а =---- №/ч,
су
где X—=0,52 Вт/(м*°С), теплопроводность красного кирпича; с—
— 0,79 кДж/(кг*°С), удельная теплоемкость красного кирпича; у=1600 кг/м3,
объемная масса 1 м3 кладки.
Тогда
а=--------------- 0,00149 мг/ч.
0,19*1600
Затем находим площадь внутренней тепловоспринимающей поверхности
дымооборотов по рис, 76. При расчете надо учитывать площадь тепловоспри-
нимающей поверхности только тех стенок дымооборотов, которые имеют зна-
чительный теплоаккумулирующий массив (в данном случае перекрытие печи)
или непосредственно участвуют в теплообмене с отапливаемым помещением
(боковые и торцовые стенки). Площадь тепловоспринимающей поверхности
внутренних перегородок дымоходов во внимание не принимается. Площадь
тепловоспринимающей поверхности жарового канала определяется умноже-
нием его периметра (АБВГ) на высоту, площадь внутренней поверхности II
опускного канала находится умножением периметров участков ГД и АЗ на
их высоту. Площадь тепловоспринимающей поверхности III канала находим
умножением периметров участка ДЕЖЗ на его высоту
S' = 0,585 X 1,1 = 0,645 м2; S" =0,325 X 1 = 0,325 м2; S"' =
= 0,585 X 1,05--0,615 м2.
114
Площадь перекрытия печи
$™р = 0,26 X 0,32 = 0,083 м*.
Общая площадь тепловоспринимающей поверхности дымооборотов печи
будет равна 1,67 м2, и, наконец, из вспомогательных величин определяем теп-
ловое напряжение топочного пространства печи
^=^2=«2±1Л=273кВт/«..
V Утоп 0,065
Определив основные исходные данные, перейдем непосредственно к рас-
чету температуры уходящих газов в печи.
Теоретическая температура сгорания газа в топливнике при аг = 2,5
Фн + Сгаэ ^газ+ У0 ат своэл ^возд _
8500+0,35*20 + 9,43-2,5 0,31 -20 _ О(,
24,9 0,35 ~
Далее по графику на рис. 46 определяем пирометрический коэффициент
Кпир для а? =*2,5 и С/У=273 кВт/м3. Он равен 0,63.
Находим фактическую температуру на выходе из топливника
^факт = ^"пир ^теор — 0 ,63-1000 = 630 С.
Средняя температура продуктов сгорания на выходе из печи и ее КПД
(вычисленные эмпирически) будут равны соответственно 255 **С и 0,78%.
15. Конструктивные особенности и выбор топливников
Высота, объем и толщина стенок топливника при сжигании
в нем газообразного топлива определяются в основном высотой
пламени горелки и тепловым напряжением топочного простран-
ства (Q/V). Высота топливника печи при установке в нем горелок
диффузионного или эжекционного типа находится в прямой за-
висимости от высоты пламени. Минимальная высота топливника
должна быть примерно в 2 раза больше возможной высоты пла-
мени горелки. Это вытекает из следующих соображений: иссле-
дования, посвященные теории горения, показывают, что хими-
ческие реакции не полностью прекращаются за пределами види-
мой зоны пламени. Фотографирование пламени при помощи
кварцевой оптики позволило определить, что его размеры боль-
ше размеров видимой зоны, что свидетельствует о протекании
реакции и вне этой зоны пламени. Далее, наблюдения за процес-
сом сжигания газа показали, что иногда при колебании давле-
ния или при изменении калорийности газа пламя горелки начи-
нает пульсировать, т. е. часть язычков пламени то удлиняется,
то становится короче. Поэтому, если высоту топливника принять
равной высоте пламени, верхняя часть язычков (зона диффузион-
ного сгорания) будет соприкасаться с площадью внутренней по-
верхности топливника. Это может явиться причиной химического
недожога в начальный период топки. Изложенные выше сообра-
115
жения и являются основанием для увеличения высоты топливни-
ка по сравнению с высотой пламени горелки.
Осуществить интенсивный нагрев стенок топливника при
сжигании в нем газового топлива можно двумя способами
(рис. 47).
1. Если в центре потока продуктов сгорания топливника печи
(рис. 47, а) поместить решетку, выложенную из шамотных кир-
пичей, то температура ее всегда будет выше температуры стенок
топливника и ниже температуры газов. Следовательно, шамот-
ные кирпичи, сильно нагреваясь во время работы горелки, будут
получать теплоту от газов и отдавать ее с помощью излучения
стенкам топливника. Поэтому, естественно, стенки топливника в
этом случае будут поглощать больше теплоты, чем в случае от-
сутствия решетки. Высказанные соображения подтверждаются
расчетом и опытом.
Из графика (рис. 47, б) видно, что когда сверху горелки уста-
новлена огнеупорная решетка, то количество теплоты, поглощае-
мой стенками топливника за все время топки, составляем в сред-
нем 65—70%. В том случае, когда такая насадка над горелкой
отсутствует, количество теплоты, аккумулируемой стенками
топливника, снижается до 45 --50%. Следует отметить, что чем
меньше прозоры между кирпичами решетки, тем больше будет
поглощаться теплоты в зоне топливника.
Величина Прозоров между кирпичами должна быть от 2 до
3 см, а общее их проходное сечение — от 300 до 400 см2. При
установке огнеупорной решетки сверху горелки снижается тем-
пература продуктов сгорания на выходе из топливника
Рис. 47. Модернизация топливников отопительных печей
й — топливник для газового топлива, выложенный в многооборотной печи: I — насадка
из огнеупорных кирпичей; 2— эжекционная трубчатая горелка; 3— Короб для равномер-
ного распределения потоков вторичного воздуха; б — изменение количества теплоты (%),
поглощенной стенками топливника, при наличии и отсутствии в нем решетки: / — топлив-
ник, оборудованный решеткой из огнеупорных кирпичей; 2 — обычный тип топливника
(без решетки); в — изменение температуры продуктов сгорания на выходе из топливника
при наличии и отсутствии в нем решетки: / — топливник, оборудованный решеткой из
огнеупорных кирпичей; 2 — обычный тип топливника (без решетки)
116
(рис. 47, в). Это обстоятельство оказывает положительное влия-
ние на увеличение долговечности кладки, находящейся напротив
1-го подъемного дымооборота голландских печей. Практика по*
называет, что этот участок кладки обычно разрушается быстрее
других, так как соприкасается с наиболее нагретыми продукта-
ми сгорания.
Огнеупорная решетка, образуя шесть или семь каналов при
выходе из топливника, обеспечивает рассредоточенное движение
потока нагретых газов по всему поперечному сечению печи, в
результате чего нижняя ее зона равномерно прогревается по пе-
риметру, а местные перегревы напротив 1-го восходящего дымо-
вого канала устраняются.
При периодической топке печи температура в узких каналах
насадки составляет 750—800 °C, поэтому в них может происхо-
дить догорание горючих компонентов, не успевших вступить в
реакцию горения в зоне топливника. Кроме того, кирпичи на-
садки, раскаляясь во время работы горелки, повышают устойчи-
вость процесса горения газа в печи.
2. Обеспечить интенсивный теплообмен в нижней зоне отопи-
тельной печи можно путем направления накаленных продуктов
сгорания из топливника к основанию печи. При этом конструк-
тивное оформление выхода нагретых газов из топливника в ниж-
нюю зону может быть различным.
В печах небольших размеров панельного типа целесообразно
осуществлять выход дымовых газов с торцовой стороны топлив-
ника по одному жаровому каналу. Опускаясь из топливника
вниз, продукты сгорания передают часть теплоты (до 15—18%)
нижним слоям кладки печи и с температурой порядка 400—
500 °C поднимаются в среднюю и верхнюю зоны печи. Следует
отметить, что в голландских малогабаритных отопительных печах
температура дымовых газов, выходящих из топливника непо-
средственно в верхнюю зону по одному или двум жаровым кана-
лам, составляет 650—700 °C.
В печах больших и средних габаритов выходящие из топлив-
ника накаленные дымовые газы целесообразно распределять в
нижней зоне печи при помощи нескольких жаровых каналов.
Такое конструктивное решение обеспечивает более равномерный
прогрев кладки печи по периметру, и вследствие развитой теп-
ловоспринимающей поверхности первых жаровых каналов ниж-
няя зона печи будет прогреваться более интенсивно, чем выше-
расположенные.
Указанный способ интенсификации нагрева нижних поясов
печи за счет направления потока продуктов сгорания из топлив-
ника непосредственно к основанию печи может применяться при
капитальном ремонте, когда остаются без изменения внешние
стенки печи, а дымообороты перекладываются при выкладке
вновь отопительных печей для газообразного топлива вместо
вышедших из строя печей старых конструкций.
117
Рис. 48. Зависимость эффективной темпе-
ратуры и количества выделенной в топ-
ливнике тенлоты от коэффициента избытка
воздуха и длительности топки
/ — эффективная температура в топливни-
ке; 2 — количество теплоты* выделенной в
топливнике
На интенсивный прогрев
нижней зоны печи может ока-
зывать влияние также режим
сгорания газа.
Если печь топить при боль-
шом избытке воздуха (ат—4—
—5), то эффективная темпера-
тура газового факела в топлив-
нике печи снижается. В связи
с этим уменьшается поток теп-
лоты, передаваемой излучени-
ем от пламени и топочных га-
зов к стенкам топливника.
Следовательно, с увеличением коэффициента избытка воздуха в
топливнике уменьшается нагрев его стенок. На графике
(рис. 48) приведены экспериментальные данные по определе-
нию количества теплоты, выделяющейся в топливнике отопи-
тельной печи в зависимости от величины а? и длительности
топки.
Из графика видно, что с увеличением ат с 1,6 до 7, т. е. при-
мерно в 4,5 раза, среднее количество теплоты, воспринятой стен-
ками топливника, уменьшается с 50 до 25%.
Изложенное выше показывает, что организовать интенсив-
ный прогрев нижней зоны печи при использовании в ней газооб-
разного топлива возможно с помощью установки в верхней зоне
топливника решетки из шамотных кирпичей или организованным
направлением потока продуктов сгорания из топливника к осно-
ванию печи.
На интенсивный прогрев нижней зоны печи положительно
влияет режим сгорания газа при коэффициенте избытка воздуха,
приближающемся к единице.
16. Выбор рациональной схемы дымооборотов
Стационарный режим горения, имеющий место в газовых
печах периодического действия, дает возможность совершенно
по-иному подойти к расчету прогрева стенок дымооборотов и
определению площади их тепловоспринимающей поверхности.
При расчете прогрева стенок печей периодического действия,
работающих на твердых видах топлива, не было возможности
рассмотреть в комплексе действительно происходящий процесс
горения твердого топлива с процессом распространения теплоты
в толще стены, так как весьма затруднительно было связать не-
стационарный режим горения, зависящий от множества факто-
118
ров (вида топлива и его влажности, величины тяги и т. д.), с
также нестационарным процессом прогрева стенок.
В газовых отопительных печах периодического действия
вследствие нестационарного режима горения температура на
внутренней поверхности стенок непрерывно увеличивается за
время работы горелки и достигает максимального значения в-
конце топки печи. Таким образом, повышение температуры в
толще стенки будет происходить непрерывно и по определенной
закономерности, зависящей главным образом от термического
сопротивления стенки, тепловой нагрузки горелки и продолжи-
тельности топки. В свою очередь температура на наружной по-
верхности стенки будет также в основном определяться перечис-
ленными параметрами.
При проектировании новых отопительных печей, а также при
переводе существующих на газообразное топливо важно устано-
вить правильное соотношение между этими параметрами. Это
диктуется тем обстоятельством, что в момент максимального про-
грева печи температура ее наружной поверхности не должна
превышать определенную величину (для тонкостенных печей до-
пускается нагрев нескольких точек на наружной поверхности
печи до 120°C).
Учитывая, что поставленная задача не поддается строгому
аналитическому решению, были применены упрощенные методы
расчета.
В процессе горения газа в массиве печной кладки отопитель-
ной печи создается сложное переменное температурное поле.
Продукты сгорания, проходя по всем дымооборотам, постепенно
передают свою теплоту стенкам, изменяют энтальпию (теплосо-
держание); и в произвольном сечении дымового канала их тем-
пература будет зависеть от теплового напряжения топочного
пространства, коэффициента избытка воздуха в топливнике,
длительности топки, площади тепловоспринимающей поверхно-
сти дымовых каналов и температуропроводности кладки.
В настоящее время имеется большое количество различных
систем дымооборотов, применяемых на практике. Произведем
анализ наиболее распространенных из них.
Для обеспечения безопасных условий сжигания газа система
дымоходов должна обеспечивать разрежение в любой части пе-
чи. Кроме того, важно, чтобы дымоходы имели минимальное
гидравлическое сопротивление.
Система дымоходов должна обладать также наибольшей
тепловоспринимающей способностью на коротком пути, прохо-
димом продуктами сгорания. Это позволит резко сократить
объем кладки в конвективной зоне печи и уменьшить расходы
строительных материалов и использование рабочей силы.
И, наконец, необходимо, чтобы система дымовых каналов
равномерно распределяла теплоту по массиву печи, но с пре-
имущественной концентрацией ее в нижней зоне.
Известно, что кладка отопительных печей со временем раз-
119
рушается, появляются трещины, выпадает раствор и т. д. При
наличии разрежения в дымовых каналах в трещины будет по-
падать избыточный воздух из помещения и охлаждать печь, а
следовательно, снижать ее КПД. При избыточном давлении
(подпоре) внутри печи в отапливаемое помещение через тре-
щины будут поступать дымовые газы. Это особенно опасно, если
в них имеются продукты неполного сгорания (оксид углерода,
альдегиды, кетоны). Чтобы предотвратить загрязнение атмосфе-
ры жилых помещений токсичными продуктами неполного сгора-
ния, следует применять только те лечи, в дымовых каналах ко-
торых не возникает избыточного давления.
Проанализируем наиболее распространенные системы дымо-
ходов газовых отопительных печей. Прежде всего рассмотрим
систему многооборотных последовательных каналов, которая
чаще всего применяется в голландских отопительных печах. На
рис. 49 дана схема пятиоборотной голландской лечи с вертикаль-
ными последовательными каналами. Исследования показывают,
что в верхних перевалах многооборотных печей может создавать-
ся давление выше атмосферного, так как движение продуктов
сгорания в нисходящих ветвях прямо противоположно действию
подъемных сил. При этом с увеличением тепловой нагрузки го-
релки, избытка воздуха в топливнике, температуры продуктов
сгорания, а также длины нисходящих каналов подпор в верхних
перевалах печи возрастает. Принципиальные схемы движения
дымовых газов в отопительных печах приведены на рис. 50.
Другой недостаток многооборотной системы дымовых кана-
лов — это значительное гидравлическое сопротивление, созда-
ваемое главным образом нисходящими ветвями (III и IV на
рис. 50, а). Расчеты показывают, что на его преодоление может
расходоваться 65—70% всего полезного напора. Третий недоста-
ток — неравномерный нагрев стенок печи по периметру.
При движении продуктов сгорания по дымовым каналам тем-
пература их постепенно снижается. По первому восходящему
каналу проходят сильно нагретые газы, по второму — менее на-
гретые и т. д.
Рис. 49. Переведенная на газ пятиоборот-
ная отопительная печь
Рис. 50. Принципиальные схемы движения
дымовых газов в отопительных печах
а — в пятиоборотной голландской с верти-
кальными последовательными каналами;
б — колпакового типа; в—с горизонталь-
ными каналами; г — прямоточного типа
120
В той же последовательности происходит прогрев наружной
теплоотдающей поверхности печи. Ближайшие к первым дымо-
вым каналам части кладки прогреваются недопустимо сильно,
из-за чего в них часто появляются глубокие трещины, а отдален-
ные — слабо, т. е. происходит неравномерный прогрев наружных
поверхностей. Тепловоспринимающая способность у этих печей,
как показали исследования, оказывается значительной только в
том случае, если длина дымоходов, а следовательно, и объем
конвективной части печи достаточно велики. И, наконец, вследст-
вие того, что продукты сгорания с наиболее высокой температу-
рой попадают сразу в верхнюю зону, распределение температур
по высоте оказывается неудовлетворительным. Верхняя зона
прогревается сильнее, чем нижняя, что приводит к неравномер-
ному распределению температур по высрте помещения.
В теплотехническом отношении более совершенными являют-
ся бесканальные или колпаковые печи (рис. 50, б). Гидравличе-
ское сопротивление их невелико, так как фактически они имеют
лишь одну нисходящую ветвь, а кроме того, они имеют
достаточное поперечное сечение дымохода. Эта система
дымоходов основана на принципе саморегулирования, что
исключает неравномерный прогрев теплоотдающих поверх-
ностей печи, но верхняя часть таких печей прогревается
сильнее, чем нижняя. Это происходит потому, что раскаленные
газы, выходя из топливника, сразу поступают в верхнюю камеру-
колпак и большую часть теплоты отдают верхней зоне.
Это один из недостатков такой системы дымоходов, но более
серьезным является возможность образования под колпаком
избыточного давления, которое увеличивается с ростом темпера-
туры дымовых газов, выходящих из топливника.
При испытании печи колпакового типа избыточное давление
под колпаком в середине топки составляло 15 Па. Камера-колпак
такой печи имеет значительный объем, и в случае нарушения
правил топки может произойти взрыв газовоздушной смеси, на-
ходящейся под камерой-колпаком, и разрушить печь. Это пред-
ставляет немалую опасность, поэтому при топке надо соблюдать
все правила безопасности.
Принципиально отличается от рассмотренных систем система
с последовательными горизонтальными каналами (рис. 50, в).
Несмотря на простоту конструкции, эта система имеет неко-
торые недостатки. Во-первых, она не создает равномерного про-
грева кладки по периметру печи в связи с переменной темпера-
турой продуктов сгорания в горизонтальных сечениях, во-вто-
рых, обладает недостаточной теплоаккумулирующей способ-
ностью при малой длине горизонтальных каналов.
Наиболее полно отвечает всем требованиям, предъявляемым
к ; отопительным печам, система дымовых каналов печей
прямоточного типа с поступательным движением продуктов сго-
рания, выходящих через верх топливника (рис. 50, г).
Гидравлическое сопротивление этой системы оказывается не-
121
значительным из-за отсутствия опускных каналов и резких по-
воротов газового потока (под углом 90 и 180°), и вследствие того,
что природный газ имеет меньшую плотность, чем воздух, про-
дукты сгорания природного газа, не встречая значительных гид-
равлических сопротивлений, создают большую тягу.
При минимальном разрежении под заслонкой во время топ-
ки прямоточной печи все дымовые каналы будут также находить-
ся под разрежением, так как движение продуктов сгорания сов-
падает с действием подъемных сил.
Замечено, что в прямоточных печах с непродуманной конст-
струкцией дымоходов продукты сгорания наиболее интенсивно
поднимаются и обогревают только один из центральных кана-
лов, а стенки остальных периферийных каналов, не соприкасаю-
щиеся с дымовыми газами, почти не нагреваются. Для выравни-
вания расходов газа по всем каналам центральный поток про-
дуктов сгорания должен двигаться по нескольким каналам ма-
лого сечения, имеющим большее гидравлическое сопротивление,
чем периферийные каналы. Тогда даже при небольшом увеличе-
нии скорости движения газа по центральным каналам возра-
стет их гидравлическое сопротивление и расходы дымовых газов
в центральных и периферийных каналах выравняются.
Исследования показали, что правильно рассчитанные прямо-
точные печн равномерно нагреваются по периметру и в них от-
сутствуют зоны с местными перегревами, вследствие того что
движущиеся вверх продукты сгорания равномерно распределя-
ются по всему поперечному сечению печи. Интенсивный нагрев
нижней зоны прямоточной печи можно легко обеспечить, разме-
стив в верхней части топливника насадку из шамотных кирпичей.
В этих печах путь движения продуктов сгорания от топлив-
ника до задвижки значительно короче, чем в многооборотных,
и, следовательно, тепловосприятие в конвективной зоне у них
меньше. Поэтому необходимо было найти способы интенсифика-
ции теплопередачи от продуктов сгорания к стенкам печи в этой
зоне.
Теоретический анализ и проведенные экспериментальные ис-
следования показали, что увеличить теплоотдачу от продуктов
сгорания к стенкам печи в зоне дымоходов возможно за счет
осуществления прерывистого движения потока дымовых газов
по схеме: сборный коллектор — система узких дымовых кана-
лов — сборный коллектор, а также за счет создания развитой
тепловоспринимающей поверхности при условии, что увеличение
ее не вызовет уменьшения скорости движения продуктов сго-
рания.
На рис. 51 показано влияние схемы системы дымооборотов
на площадь тепловоспринимающей поверхности печи.
Для осуществления прерывистости движения продуктов сго-
рания целесообразно в конвективной части печи устанавливать
кирпичные насадки, расположенные в центре движущегося по-
тока дымовых газов. Достоинство этих насадок заключается еще
122
Рис. 5t. Влияние системы дымооборотов на площадь тепловоспринимающей поверх-
ности печи
а — многооборотная система с последовательными вертикальными каналами; б—конст-
рукция дымоходов печи прямоточного типа; в — рациональная схема дымовых каналов
в пени прямоточного типа: 1 — рассекатели потока дымовых газоа из кирпичей, положен-
ных плашмя; 2 — кирпичи насадки (между кирпичами насадки оставлены каналы малого
поперечного сечения 2X6,5 см)
6
и в том, что они создают развитую площадь тепловоспринимаю-
щей поверхности при сравнительно малом объеме. Если в много-
оборотной отопительной печи, имеющей в плане размер 51X
Х77 см, площадь общей тепловоспринимающей поверхности зо-
ны дымоходов высотой 1 м составляет 2,25 м2 (рис. 51, а), то,
разместив в этой зоне кирпичную насадку, площадь тепловос-
принимающей поверхности может быть доведена до 3,75 м2
(рис. 51, б).
Прямоточные печи с кирпичными насадками отличаются от
других типов печей простотой кладки.
Помимо осуществления прерывистого движения дымовых
газов и создания развитой площади тепловоспринимающей по-
верхности интенсифицировать теплоотдачу от продуктов сгора-
ния к кладке можно за счет организации движения потока на-
гретых газов непосредственно к наружным стенкам печи, создав
в центре кирпичной насадки дополнительное гидравлическое со-
противление (насадка колодезного типа) или установив в центре
коридорной насадки специальные рассекатели (рис. 51, в). По-
следний способ по результатам исследований различных систем
дымовых каналов признан наиболее приемлемым.
Другие системы (многооборотная, с горизонтальными кана-
лами и т. д.) можно также применять при выкладке или капи-
тальном ремонте газовых отопительных печей, но при этом сле-
дует учитывать их недостатки, указанные выше.
17. Специализированная газовая отопительная печь АКХ-14
Отопительные печи, предназначенные для периодической
топки дровами, создавались, как правило, с большим числом
дымооборотов и кладкой, имеющей увеличенную аккумулирую-
щую способность. При такой конструкции печей оказывалось воз-
12;
можным за 1,5—2 ч топки передать массиву кладки весь запас
теплоты, необходимый для восполнения круглосуточных тепло-
потерь в отапливаемых помещениях.
Применение другого вида твердого топлива — угля — позво-
лило внести в конструкции печей существенные изменения.
В связи с тем, что раскаленный слой каменного угля обладает
-высокой лучеиспускательной способностью, выделение общего
количества теплоты в топливнике печи увеличилось, в результа-
те чего появилась возможность уменьшить число дымоходов в
печи, а следовательно, и уменьшить ее габариты.
Применение в печах такого совершенного топлива, как газ,
дает возможность создавать еще более удобные в эксплуатации
конструкции печей, а также позволяет в какой-то степени авто-
матизировать их работу -
При конструировании печи АКХ-14 (конструкция ее разра-
ботана Ю. П. Сосниным), показанной на рис. 52, в первую оче-
редь было уделено внимание рациональному распределению
температуры по теплопередающей поверхности.
Для равномерного нагрева помещения по высоте необходимо,
А-А
Рис. 52. Газовая
отопительная
печь АКХ-14
1 — регулятор
вторичного возду-
ха; 2 — газовая
горелка ГДП-
'5; 3 — кирпич-
ная насадка; 4 —
рассекатель про-
дуктов сгорания:
5 — сборный кол-
лектор; 6 — сиг-
нализатор тяги
ЭБА; 7 — заслон-
ка; 3 — герметич-
ная дверка
124
чтобы стенки топливника печи прогревались более интенсивно,
чем кладка в верхней зоне. Для максимального выделения тепло-
ты стенками топливника в верхней его зоне устанавливается ре-
шетка из шамотных кирпичей. При работе горелки нижние по-
верхности этих кирпичей излучают значительную часть теплоты
на стенки топливника и способствуют, таким образом, их более
интенсивному нагреву по сравнению с верхними зонами. Дымо-
вые каналы печи представляют собой ряд прямоточных каналов,
которые образуются между кирпичами, поставленными в три
яруса один над другим, что позволяет получить развитую пло-
щадь тепловоспринимающей поверхности на сравнительно ко-
ротком пути, проходимом продуктами сгорания по прямоточной
схеме.
Гидравлическое сопротивление печи АКХ-14 незначительно
из-за отсутствия опускных каналов и резких поворотов газового
потока, что способствует ее быстрой вентиляции перед началом
топки, а также устойчивой работе в теплый период отопительно-
го сезона (весна, осень). При минимальном разрежении в районе
заслонки во всех дымовых каналах во время топки также будет
разрежение, так как движение продуктов сгорания совпадает с
действием подъемных сил. Это значит, что при наличии трещин
в кладке через них будет подсасываться в печь воздух из поме-
щения, а продукты сгорания не смогут проникнуть в отапливае-
мое помещение.
Особенностями конструкции печи является наличие специаль-
ных рассекателей в виде кирпичей, положенных плашмя и разме-
щенных в центре восходящего потока дымовых газов. Три ряда
рассекателей, поставленных один над другим, направляют про-
дукты сгорания непосредственно к теплопередающим боковым
стенкам печей, кроме того, создается непрерывное изменение
направления движения продуктов сгорания снизу вверх по схе-
ме: сборный коллектор — система узких дымовых каналов —
сборный коллектор. Такая схема дымоходов способствует рав-
номерному нагреву печи по периметру и увеличивает коэффи-
циент теплопередачи от продуктов сгорания к тепловосприни-
мающей поверхности, особенно в местах входа в кирпичные ка-
налы и выхода из них. Некоторые показатели печи АКХ-14, не
указанные в описании, приведены в технической характеристике.
Данные о приблизительном размере жилой площади, кото-
рую может обогреть печь АКХ-14, приведены в табл. 8.
Практика показала, что газовая отопительная печь АКХ-14
может эксплуатироваться и с горелками периодического
действия, и с горелками, предназначенными для непрерывной
топки.
При установке в печь АКХ-14 горелок периодического дейст-
вия стенки топливника необходимо выкладывать из огнеупорно-
го кирпича. Во всех случаях следует стремиться устанавливать
горелку в основании топливника.
125
Основные технические характеристики
Средняя теплоотдача при двух топках в сутки, Вт . 2550
Подача природного газа с удельной теплотой сгорания
35 550 кДж/м3 м3/ч...............................1,75—1,8
КПД, %............................................. 90
Габариты, см:
длина............................................. 77
ширина............................................ 51
высота:
строительная .................................... 210
активная......................................... 190
Площадь терлопередающей поверхности, м2 5
Расход кирпича на кладку, шт..................... 570
Занимаемая в помещении площадь, м2............... 0,4
Чем ниже установлена горелка в топливнике, тем лучше про-
гревается нижний массив кладки 'печи и, главное, полнее исполь-
зуется полезный объем топливника, вследствие чего тепловое
напряжение топочного пространства при периодической топке
окажется наименьшим.
Например, если горелка, расходующая 1,8 м3/ч природного
газа, установлена на третьем ряду кладки, считая от пола поме-
щения, то тепловое напряжение топочного пространства окажет-
ся Q/У—314 кВт/м3, что является вполне допустимым для пе-
риодической топки. Если эту же горелку установить на пятом
ряду кладки, то вследствие уменьшения полезного объема топ-
ливника, расположенного выше выходного отверстия горелки,
параметр Q/V окажется равным 475 кВт/м3. При этом в топлив-
нике будет наблюдаться большая неравномерность распределе-
ния температур: у основания топливника — 250—300°C, а в верх-
ней зоне (под насадками) — 950—1000 °C. Это создает неодина-
ковые термические условия для огнеупорной кладки и отрица-
тельно сказывается на ее долговечности. Чтобы избежать при
периодической топке перегрева боковых стенок печи, соприкаса-
ющихся с насадкой топливника, в первой насадке следует уста-
навливать 5 огнеупорных кирпичей, а во второй и третьей на-
садках — 6. Рассекатели на насадках из кирпичей, положенных
плашмя, остаются без изменения на всех трех насадках.
ТАБЛИЦА & ПОМЕЩЕНИЯ, КОТОРЫЕ МОГУТ ОТАПЛИВАТЬСЯ
ПЕЧЬЮ АКХ-14
Наружные стены Помещение Площадь здания, м1
одноэтаж- ного двухэтажного
нижний этаж верхний этаж
Кирпичные Угловое 21 30 25
Неугловое 32 40 37
Деревянные Угловое 24 33 27
Рубленые Неугловое 36 45 40
Примечание. Расчет площади помещений произведен для климатических
условий средней полосы СССР.
126
Топить печи АКХ-14 следует не более 1,5—2 ч., в сильные
морозы — 2 раза в сутки, так как при топке длительностью 3—
3,5 ч может потрескаться кладка печи.
При обследовании этих печей не было случаев отравления
людей угарным газом или хлопков газовоздушной смеси.
Статистические данные показывают, что большинство постро-
енных и введенных в эксплуатацию печей АКХ-14 работает с го-
релками периодического действия.
Печи АКХ-14 сооружены в Москве, Ростове-на-Дону, Ново-
черкасске, Таганроге и т. д., но наибольшее число их введено в
эксплуатацию в Ставрополе-краевом (более 10 000 шт.).
Эти печи находят применение в одно-, двух- и трехэтажных
жилых домах. При этом в трехэтажных строениях печи устраи.
ваются в проемах капитальных стен или на консолях, прочно за-
деланных в кирпичный массив стены.
Порядовая кладка печи АКХ-14 малого габарита приведена
в прил. 8, среднего габарита — в прил. 9.
Печь АКХ-14 может эксплуатироваться также с горелками
непрерывного действия. В этих горелках происходит непрерыв-
ное (в течение суток) сжигание от 0,1 до 0,4 м3/ч газа. Количе-
ство сжигаемого в течение 1 ч газа регулируется вручную в за-
висимости от температуры наружного воздуха. Непрерывная
топка печи газом в течение суток имеет следующие особенности:
при круглосуточном сжигании газа в печи устраняются рез-
кие температурные расширения внутренних слоев кладки, имею-
щие место при-периодической топке. При работе горелки перио-
дического действия уже по истечении 0,5—1 ч кладка нагревает-
ся до 600—700 °C. При непрерывном режиме горения газа клад-
ка печи не испытывает резких температурных колебаний, что уве-
личивает срок ее службы;
при непрерывном режиме топки значительно возрастает эф-
фективность использования массива кладки, о чем можно судить
по средней теплоотдаче с 1 м2 площади наружной поверхности
лечи и по числу кирпичей, приходящихся на 1000 ккал теплоты,
отданной печью отапливаемому помещению.
В печи с горелкой периодического действия за короткий срок
топки (1,5 ч) предельно допустимая температура на наружной
поверхности (80 °C) достигается только на небольшой площади
(примерно на 20—25% всей поверхности печи), поэтому усред-
ненная температура 1поверхности обычно составляет 60-—65 °C.
На этом уровне температура удерживается в течение 2—3 ч, а
затем начинает снижаться до 30—35 °C к началу следующей
топки. Следовательно, средняя температура поверхности печи по
времени (при топке 1 раз в сутки) составляет 45—46 °C, а сред-
няя теплоотдача с 1 м2 ее поверхности колеблется от 290 до
325 Вт (при двух топках в сутки средняя температура будет рав-
на 54—56 °C, а средняя теплоотдача — 460—510 Вт).
Наибольшая средняя теплоотдача с 1 м2 площади наружной
127
поверхности достигается при непрерывной топке (790—872 Вт),
что соответствует температуре наружной поверхности печи
82—83 °C.
Пример. Определим эффективность использования кладки печи АКХ-14
среднего габарита, зная, что площадь теплопередающей поверхности у нее
5 м2 и что на выкладку данной конструкции идет 270 шт. кирпича. При одно-
разовой топке в сутки теплоотдача ее составит Q^p = 5-250= 1450 Вт, при
двухразовой Q =5-510='2550 Вт и при непрерывной Q^r' = 5-810—
= 4050 Вт.
Для передачи помещению 4190 кДж теплоты при одноразовой топке для
кладки печи потребуется 215 шт. кирпича, при двухразовой топке— 123 шт.,
при непрерывной топке — 77 шт.
Таким образом, кирпичная кладка печи наиболее эффективно использует-
ся при непрерывной топке.
Печи АКХ-14, переведенные на непрерывную топку, создают
в жилых комнатах тепловой режим, аналогичный режиму поме-
щений с центральным отоплением. По желанию температура в
отапливаемых комнатах может постоянно поддерживаться на
любом желаемом уровне. Кроме того, в этом случае отсутствуют
нерациональные потери теплоты в дымовую трубу с нагретым
воздухом, которые имеют место в перерывах между периодиче-
скими топками. Поэтому эксплуатационный КПД печи при не-
прерывной топке оказывается довольно высоким — 88—90%.
Между тем при эксплуатации печей с горелками непрерыв-
ного действия выяснилось, что из-за малой часовой подачи го-
рючего газа (0,1—0,4 м3/ч) и невысокой температуры уходящих
из печей продуктов сгорания (80—130 °C) последние сильно ох-
лаждаются в неутепленных существующих дымовых трубах, в
результате чего на внутренней поверхности оголовков труб вы-
падает конденсат.
Проведенные в дальнейшем исследования позволили разра-
ботать ряд эффективных мероприятий, устраняющих конденсато-
образование на внутренней поверхности дымовых труб, таких
как:
утепление участков дымовых труб, проходящих в зоне чер-
дачного помещения и выше кровли здания, и уменьшение попе-
речного сечения дымовых труб;
устройство одного общего дымохода для нескольких печей.
18. Рекомендации по переводу на газ существующих
отопительных печей малых и средних габаритов
В настоящее время считается доказанным, что можно переве-
сти с твердого топлива на газообразное подавляющее большин-
ство конструкций печей (независимо от системы их дымовых ка-
налов), но строго соблюдая при этом противовзрывные и проти-
вопожарные правила, изложенные в соответствующих инструк-
циях. Перевод печей на газ и эксплуатация их в течение многих
отопительных сезонов проведены во многих городах нашей
128
страны (Москве, Киеве, Львове, Саратове и др.). При этом было
определено, что для безопасного и экономичного сжигания газа
в печах в первую очередь необходимо применять инжекционные
трубчатые горелки, имеющие защитную автоматику, предотвра-
щающую поступление газа в печь при погасании пламени в топ-
ливнике и при нарушении тяги в дымоходе.
Газовые горелки следует устанавливать, по возможности,
ближе к основанию печи. При этом увеличивается прогрев акку-
мулирующего массива нижней зоны печей, возрастает площадь
их теплопередающей поверхности, повышается КПД. Чтобы обес-
печить при топке наибольшую концентрацию теплоты в нижней
зоне печи, необходимо различными способами интенсифициро-
вать теплообмен между зоной горения и стенками топливника.
Доказано, что при эксплуатации печей на газе значительно
улучшаются температурный режим и санитарно-гигиеническое
состояние отапливаемых помещений, а также примерно в 1,3—
1,4 раза возрастает их КПД.
Однако указанные преимущества могут быть достигнуты
только при правильном переоборудовании на газ отопительных
печей и соблюдении установленных правил эксплуатации.
Любая отопительная печь, переведенная на периодический
режим топки газом, должна прогреваться нормально через 1,5—
2 ч после начала работы горелки, сохранять в течение опреде-
ленного периода -времени накопленную за время топки теплоту,
быть экономичной и надежной в эксплуатации, в дымовых тру-
бах не должен образовываться конденсат.
Все эти требования зависят от величины площади тепловос-
принимающей поверхности и по этому признаку все существую-
щие печи можно условно разделить на три группы.
Поскольку высота печей, как правило, составляет 2,2—2,3 м,
размер печи характеризуется в основном площадью ее основа-
ния. Проведенные в Академии коммунального хозяйства расче-
ты показали, что в I группу входят печи, имеющие площадь
основания до 0,5 м2, во II — от 0,5 до 0,7 м2, в III — более
0,7 м2.
Ниже приведены основные способы перевода на газ отопи-
тельных печей в зависимости от их габаритов. Эти способы со-
гласованы с Гостехнадзором РСФСР и утверждены 10 ноября
1962 г. Главгазом МЖКХ РСФСР. Согласно ГОСТ 21308—75
газовые отопительные печи должны эксплуатироваться с авто-
матикой безопасности горелочных устройств.
Перевод на газ малогабаритных отопительных печей с пло-
щадью основания до 0,5 м2. К малогабаритным печам относятся
трехоборотные печи с последовательными и параллельными ка-
налами, с горизонтальными дымооборотами, безоборотные кол-
паковые, с комбинированной системой дымооборотов и др.
Общим признаком отопительных печей, относящихся к этой
группе, является недостаточное использование площади тепло-
воспринимающей поверхности дымооборотов при установке в
5 Зак. 1726
129
них серийно выпускаемых горелок периодического действия с по-
дачей 1,5—1,8 м3/ч газа. При эксплуатации малогабаритных пе-
чей на газе без переделок средний КПД их не превышает 70%.
Многие конструкции малогабаритных печей, особенно трех-
оборотные голландские печи, имеют неудовлетворительное рас-
пределение температур по высоте, т. е. кладка их мало прогре-
вается в нижнем поясе и интенсивно прогревается в верхней ча-
сти печи. Это отрицательно сказывается на экономичности печей,
ибо доказано, что печи верхнего прогрева расходуют примерно
на 15—20% топлива больше, чем печи нижнего прогрева.
Для того чтобы обеспечить экономичную работу переведен-
ных на газ различных малогабаритных отопительных печей, а
также улучшить распределение температур по высоте, предлага-
ется следующий метод их переоборудования.
Сначала производят подготовительные работы (перед нача-
лом работ по переводу на га-з отопительных печей печник обя-
зан ознакомиться со способами и правилами их переоборудова-
ния и иметь удостоверение на право производства работ): произ-
водят измерение наружных габаритов (длины и ширины) печи
и определяют площадь ее основания, которая не должна превы-
шать 0,5 м2. Ее величины (м2) при различных габаритах должны
быть следующими:
Длина, м ,
/
0,51 (в 2 кирп.)................
0,64 (в 2‘Л кирп.)..............
0,77 (в 3 кирп.) ...............
0,89 (в 3‘/s кирп.).............
Ширина, м
0,51 (в 2 кирп.) 0,64 (в 2’/з кирп.)
0,26 —
0,33 0,41
0,39 0.5
0,45 —
Подготовительные работы производят в следующем по-
рядке.
1. Путем наружного осмотра производят обследование внеш-
ней поверхности печи и дымовой трубы. Если в штукатурке на
наружной поверхности нет трещин, то это свидетельствует об
удовлетворительном состоянии кладки печи и дымовой трубы.
Если в штукатурке замечены трещины, то в этих местах необхо-
димо очистить от нее кирпичную кладку и проверить, имеются
ли трещины в кирпичах и состояние швов в кладке. При наличии
трещин в кладке необходимо на ее наружной поверхности обве-
сти мелом дефектные участки и отремонтировать их.
Если футеровка топливника находится в изношенном состоя-
нии, ее следует частично обновить или переложить заново. Если
обследование показало, что наряду с футеровкой необходимо
перекладывать и свод в верхней части топливника, то сначала
через одну из наружных стенок печи следует разобрать внутрен-
ние перегородки дымооборотов, а затем уже заменить свод.
Если вся кладка печи находится в изношенном состоянии, то
ее необходимо разобрать и выложить новую специально скон-
струированную для газа печь АКХ-14.
После осмотра наружной поверхности печи необходимо через
130
отверстия для чистки печи проверить состояние внутренних пе-
регородок, разделяющих дымообороты.
При отсутствии отверстий для чистки их необходимо соору-
дить в кладке печи с герметичными дверками малого размера
или же предусмотреть проемы для чистки печи сечением '/sXVs
кирпича, заложив их кирпичами без перевязки швов с основной
кладкой печи.
При удовлетворительном состоянии перегородок между ды-
мооборотами внутренняя их поверхность должна быть очищена
от сажи. Одновременно с дымооборОтами необходимо прочистить
дымовую трубу, при этом заслонка (вьюшка) печи должна быть
закрыта. Сажу и засохший раствор из дымовой трубы удаляют
через герметичную дверку, которая в обязательном порядке дол-
жна быть установлена на 2 ряда выше заслонки.
2. До начала ремонта или перекладки печи красный кирпич
первого сорта выдерживают Под водой до тех пор, пока из него
не перестанут выделяться пузырьки воздуха. Сухой или плохо
вымоченный в воде кирпич впитывает влагу из раствора, вслед-
ствие чего глина теряет пластичность и плохо связывается с кир-
пичом. Шамотный кирпич не вымачивается, с него только очи-
щается пыль.
3. Перед началом работ по переоборудованию печи на газ печ-
ник должен иметь горелку с рамкой, специальную дверку, через
которую подается вторичный воздух в топливник, и заслонку с
просверленным в центре отверстием диаметром 12 мм.
4. При удовлетворительном состоянии кладки и наличии от-
верстий для чистки печи переводят на газ без изменения системы
дымооборотов.
Последовательность процессов переоборудования малогаба-
ритных печей следующая:
1. Снимают топочную и зольнйковую дверки, вынимают ко-
лосниковую решетку.
2. В первом ряду кирпичной кладки устанавливают регуля-
тор вторичного воздуха с поперечным сечением 70X160 мм.
К рамке регулятора должны быть приклепаны полосы из кро-
вельной стали или привязаны отрезки проволоки для крепления
ее в кладке.
3. Выкладывают канал для прохода вторичного воздуха из
зольника в топливник.
4. На два ряда выше рамки регулятора вторичного воздуха
устанавливают рамку газовой горелки. Она должна' иметь для
крепления металлические полосы толщиной 1 мм и шириной
30 мм (или проволоку), которые заводятся между горизонталь-
ными рядами кладки.
5. Одновременно с установкой рамки горелки производят фу-
теровку стенок топливника шамотным кирпичом. Толщина, фу-
теровки 6,5 см (в V4 кирпича). Если малогабаритная печь
имеет малую ширину — 51 см (в 2 кирпича), то футеровку сте-
нок ее топливника производить не следует. В этом случае стенки
5
131
топливника толщиной 12 см (в '/з кирпича) должны быть вы-
полнены из шамотного кирпича. Футеровка стен топливника
красными, пустотелыми и силикатными кирпичами запрещена.
Кирпичи футеровки не должны перевязываться с кирпичами
кладки наружных стен, так как они имеют различные коэффи-
циенты расширения.
6. В топливнике печи на высоте 25—30 см, считая от нижней
плоскости рамки горелки, устанавливают решетку из огнеупор-
ных кирпичей. В процессе работы горелки нижние и боковые по-
верхности кирпичей насадки будут интенсивно нагреваться, в
результате чего улучшится сжигание газа и сильнее прогреется
нижняя зона печи. Огнеупорная решетка также снижает темпе-
ратуру продуктов сгорания, поступающих в первый дымооборот,
стенки которого обычно испытывают значительные местные пе-
регревы.
7. Затем тщательно очищают от раствора прозоры между
кирпичами решетки и закладывают проем передней стенки печи,
где была раньше установлена топочная дверка.
8. Проверяют герметичность установки приспособлений для
чистки дымооборотов и дверки (над заслонкой печи), через ко-
торую производят чистку и прогрев дымовой трубы при отсутст-
вии тяги в печи.
9. Далее проводят ремонт дымовой трубы (если имеются де-
фекты в кладке) и выкладывают ее оголовок.
10. Просушивают печь.
11. Затем оштукатуривают кирпичную кладку, которая под-
верглась ремонту, для чего используют следующие растворы (по
объему):
1 часть асбеста и 4 части алебастра разводятся в сильно на-
сыщенном растворе поваренной соли:
1 часть глины, 2 части песка, 1 часть цемента и 0,1 части
асбеста.
Раствор штукатурки наносится в два слоя (первый — жид-
кий, второй — более густой) на горячую поверхность печи.
Общая толщина слоя штукатурки 10—15 мм.
12. Проверяют печь и дымовую трубку на плотность. Плот-
ность кладки печи проверяют путем сжигания в топливнике стро-
ительной толи или других смолистых веществ, дающих большое
количество дыма. После того как в топливнике появится устой-
чивое пламя, следует плотно закрыть заслонку печи. Проника-
ние дыма через кладку печи свидетельствует о наличии в ней не-
плотностей.
Плотность дымовой трубы проверяют сжиганием смолистой
ветоши на полотне заслонки при открытой герметичной дверке,
установленной в основании трубы. Когда ветошь дает устойчи-
вое пламя, необходимо куском кровельной стали плотно закрыть
выходное отверстие дымового канала на оголовке дымовой тру-
бы. Появление дыма в соседних каналах при примыкающих к
каналу помещениях свидетельствует о имеющихся неплотностях.
132
Рис. 53. Распределение температур по
высоте голландской печи в момент мак-
симального нагрева
Ш1Ш
— с иасаЭкой
на газовом
топливе, акт
13. После окончания всех
строительных работ устанав-
ливают горелку в топливнике с
печи. =
Пуск газа в печь осуществ-
ляется эксплуатационной кон-
торой «Горгаза» в присутствии
представителей строительно-
монтажной организации. При
этом конторе «Горгаз» должна
быть представлена соответст-
вующая техническая докумен-
тация (акт о пригодности печи к
о техническом состоянии дымохода, проект подводки газопрово-
да к печи, утвержденные «Горгаз»).
Этот метод переоборудования печей для работы на газооб-
разном топливе намного увеличивает срок их службы за счет
того, что наружные стенки зольника в данном случае восприни-
мают основные тепловые напряжения, связанные с разогревом
кладки при работе газогорелочного устройства.
Учитывая, что стенки топливника, оборудованного насадкой,
поглощают не менее 85% всей теплоты, образующейся при сго-
рании газа, дымоходы печи будут находиться в более благопри-
ятных температурных условиях, чем при топке твердым топ-
ливом.
Переведенные на газ по этому методу малогабаритные печи
имеют устойчивый эксплуатационный КПД в пределах 85—90%.
На графике рис. 53 показано распределение температур по
высоте голландской печи, из которого видно, что наибольший
прогрев переоборудованной на газ печи достигается в нижней
зоне. На графике приведено распределение температур в вер-
тикальной плоскости той же печи, но имеющей горелку, установ-
ленную в топливнике без насадки. Наибольший прогрев кладки
в этом случае наблюдается в верхней зоне.
Замеры температур на наружной поверхности печи показы-
вают, что при предлагаемом методе перевода печей на газ резко
уменьшается перегрев стенок первого восходящего канала и сни-
жается неравномерность прогрева ее по периметру.
В прил. 4 приведены чертежи порядовой кладки малогаба-
ритной отопительной печи размером 64X77 см при переводе ее
на газ.
Перевод на газ отопительных печей средних габаритов с пло-
щадью основания от 0,5 до 0,7 м2. К этой группе печей относятся
безоборотные печи; печи с комбинированной системой последо-
вательно-параллельных дымооборотов, семиоборотные печи с
последовательными вертикальными каналами, колпаковые, пя-
133
тиоборотные печи с последовательными дымооборотами и парал-
лельными каналами.
Отличительной особенностью печей этой группы является на-
личие развитой тепловоспринимающей поверхности.
Увеличивать прогрев нижней зоны печей средних габаритов
можно только за счет направления накаленных продуктов сгора-
ния из топливника к основанию печи (устанавливать огнеупор-
ную насадку в топливниках не рекомендуется, так как она пред-
ставляет дополнительную тепловоспринимающую поверхность
и может вызвать слишком интенсивное охлаждение продуктов
сгорания). Конструктивное оформление выхода нагретых газов
топливника в нижнюю зону будет зависеть от размеров и кон-
фигурации печи в плане.
Печи этой группы переводят на газ без изменения системы
дымооборотов (исключение составляют семиоборотные печи).
Метод переоборудования на газ отопительных печей средних
габаритов заключается в следующем.
Сначала производят подготовительные работы: определяют
наружные габариты (длину и ширину) печи в плане. Площадь
основания печей этой группы должна находиться в пределах от
0,5 до 0,7 м2, ее величины (м2) при различных габаритах должны
быть следующими:
Длина, м Ширина, м
0,51 0,64 0,77
(в 2 кирп.) (в 2*/а (в 3 кирп.)
(в 3 кирп.) кирп.)
0,77 — —- 0,59
0,89 (в Зг/а кирп.) . — 0,68
1,02 (в 4 кирп.) . . . . . . 0,52 0,65 —-
1,14 (в 4‘/з кирп.) . . . . . 0,59 0,72 —
1,27 (в 5 кирп.) . . . . . . 0,65 -— -
1,4 в 5'/а кирп.) . . . . 0,71 — —
Дальнейшее проведение подготовительных работ производит-
ся так же, как для малогабаритных печей.
Последовательность процессов переоборудования на газ пе-
чей средних габаритов следующая.
1. Снимают топочную и зольнйковую дверки, вынимают ко-
лосниковую решетку.
2. В первом ряду кирпичной кладки устанавливают регуля-
тор вторичного воздуха с поперечным сечением 70X100 мм.
К рамке регулятора должны быть прикреплены полосы из кро-
вельной стали или привязаны отрезки проволоки для крепления
ее в кладке.
3. Выкладывают канал для прохода вторичного воздуха из
зольника в топливник.
4. На три ряда выше рамки регулятора вторичного воздуха
устанавливают рамку газовой горелки. Она должна иметь метал-
лические полосы толщиной 1 мм и шириной 30 мм (или проволо-
ку), которые -заводятся между горизонтальными рядами для ее
крепления.
134
5. Одновременно с установкой рамки горелки производят вы-
кладку перегородки в топливнике для направления потока про-
дуктов сгорания к основанию печи и футеровку стенок топливни-
ка шамотным кирпичом. Толщина футеровки 65 мм (в */« кир-
пича). Применять для футеровки красные, пустотелые и сили-
катные кирпичи запрещено.
6. Закрывают проем передней стенки печи, где раньше была
установлена топочная дверка.
7. Устанавливают герметичную дверку над заслонкой печи,
через которую производятся чистка и прогрев дымовой трубы
при отсутствии тяги в печи.
8. Проверяют герметичность дверки для чистки дымооборо-
тов печи.
9. Производят ремонт дымовой трубы (если имеются дефекты
в кладке) и выкладывают оголовок.
10. Просушивают печь.
11. Производят штукатурку дефектных мест кладки и дымо-
вой трубы так же, как и для малогабаритных печей.
12. Проверяют печь и дымовую трубу на плотность.
13. После окончания всех строительных работ в топливнике
печи устанавливают горелку. Пуск газа в печь осуществляется
эксплуатационной конторой «Горгаз» в присутствии представи-
телей строительно-монтажной организации.
При этом эксплуатационной конторе «Горгаз» должна быть
представлена следующая техническая документация; акт о при-
годности печей к работе на газовом топливе; акт о техническом
состоянии дымохода; проект подводки газопровода к печи.
После переоборудования отопительных печей на газ по ука-
занному выше способу увеличивается площадь их теплопередаю-
щих поверхностей в нижней зоне, изменяется в лучшую сторо-
ну (становится более равномерным) распределение температур
по высоте печи, КПД находится в пределах 88—90%.
Особенности перевода на газ семиоборотных голландских
печей. Согласно действующим положениям разрешается перево-
дить на газообразное топливо существующие печи, имеющие не
более пяти дымооборотов. Это объясняется тем, что семиоборот-
ные печи имеют повышенное гидравлическое сопротивление и
из-за недостатка тяги в начальный момент топки пламя горелки
в них может погаснуть, а кроме того, они имеют слишком разви-
тую поверхность дымооборотов, вследствие чего продукты сгора-
ния газового топлива в них будут охлаждаться ниже нормы.
В результате этого по тракту дымовой трубы и на оголовке будет
происходить конденсация водяных паров.
При переводе на газ семиоборотных печей необходимо менять
систему дымооборотов. Конструктивные особенности их переобо-
рудования заключаются в следующем:
1. Если кладка печи находится в удовлетворительном состоя-
нии, то разбирается одна из боковых ее стенок между топлив-
135
ником и перекрытием. Внутренние перегородки между дымообо-
ротами разбираются и очищается от сажи их внутренняя поверх-
ность. Затем выкладывают перегородки вновь, но выполняют не
семь, а пять дымооборотов.
2. Топливник печи выполняют таким образом, чтобы нагре-
тые продукты сгорания при выходе из него направлялись сразу
к основанию печи и интенсивно прогревали бы нижние слои
кладки.
Перевод на газ отопительных печей больших габаритов с пло-
щадью основания более 0,7 м2. К этой группе относятся печи с
усложненной комбинированной системой дымооборотов, безобо-
ротные печи нижнего прогрева, печи с внутренними камерами
для нагрева воздуха и др.
Как правило, печи больших габаритов отапливают две или
три комнаты. Они могут быть одно- или двухъярусными, а в пла-
не — квадратными, треугольными, прямоугольными.
Перевод печей больших габаритов на газ без переделок не-
безопасен исходя из следующих соображений.
В связи с чрезвычайно развитой тепловоспринимающей по-
верхностью и значительными гидравлическими сопротивления-
ми в этих печах возможна конденсация водяных паров в дымо-
вых трубах, а в значительные морозы закупорка их льдом, а
также прекращение горения газовоздушной смеси из-за недо-
статка тяги в момент розжига печи. Все печи крупных габаритов
без исключения при переводе на газ должны разделяться на две
самостоятельные секции, каждая из которых в зависимости от
получившихся габаритов переоборудуется как отдельная печь.
Переоборудование таких печей можно вести двумя способами.
1-й способ. При переоборудовании проводят следующие
подготовь тельные работы:
1. Определяют наружные габариты печи в плане (длину и
ширину). Площадь основания печей этой группы должна быть
более 0,7 м2, ее величины (м2) при различных габаритах будут
следующие:
Длина, м Ширина, м
0,89 (в З'/а кирп.) . . . . 0,64 <2’/з кирп.) 0,77 (3 кирп.) 0,89 (З'/г кирп.) 0,79
1,02 (в 4 кирп.) —— 0,78 0,91
1,14 (в 4}/г кирп.) . . . . —- 0,88 1,02
1,27 (в 5 кирп.) 0,81 0,98 1,13
1,4 (в 5'/з кирп.) . . . . 0,9 1,08 —
1,54 (6 кирп.) 0,98 1,19 —*
1,66 (6V2 кирп.) 1,06 —
Путем наружного осмотра производится обследование со-
стояния кладки печи и дымовой тубы. Если кладка печи износи-
лась, печь необходимо разобрать и на ее месте выложить 2 новые
специально приспособленные для газообразного топлива печи
АКХ-14.
136
При удовлетворительном состоянии кладки крупногабаритной
печи следует наметить одну из боковых стен, через которую в
последующем следует переложить ее дымообороты.
2. Приготовляют раствор и замачивают в воде красный кир-
пич.
3. Подготавлива ет заслонки с просверленными в центре от-
верстиями диаметро 112 мм — 2 шт.; поддувальные дверки сече-
нием 70X70 мм, через которые подается вторичный воздух —
2 шт.; рамки для газовых горелок — 2 шт.
Последовательность процессов переоборудования крупнога-
баритных печей следующая:
1. Разбирают одну из боковых стен печи, вынимают колосни-
ковую решетку, снимают топочную и поддувальную дверки. Из
печи удаляют перегородки дымооборотов, а также кладку золь-
ника и топливника, не связанную с наружной обвязкой печи.
2. В образовавшемся пространстве выкладывают кирпичную
стенку, разделяющую печь на две самостоятельные секции. На
высоте 9—10 рядов от основания печи стенку выкладывают из
огнеупорных кирпичей, а остальные ряды (до перекрытия пе-
чи) — из красных кирпичей. Стенка может выполняться толщи-
ной 120 или 250 мм.
3. Одновременно с возведением разделительной стенки в каж-
дой из двух образующихся секций выкладывают зольники с под-
дувальными дверками (70X70 мм) и топливники с рамками для
газовых горелок.
Рамки возможно устанавливать как со стороны коридора, так
и со стороны жилого помещения.
Объем выкладываемых топливников должен быть не менее
0,04 м3 (габариты 0,4х0,25Х 0,4 м). Топливники следует выкла-
дывать таким образом, чтобы интенсивно прогревалась нижняя
зона печи.
4. Дымообороты в обособленных секциях можно выполнять
прямоточными (как в печи АКХ-14), горизонтальными или по-
следовательными (как в голландских печах).
5. При выкладке вновь дымооборотов обязательно предусма-
тривают отверстия (проемы) для чистки.
6. В каждой секции устанавливают заслонку.
7. На один или на два ряда выше заслонки в каждой секции
устанавливают герметичную дверку, через которую производят
чистку и прогрев дымовой трубы при отсутствии в ней тяги.
8. Устанавливают из кирпичей рассечки потока газов на вхо-
де в дымовую труб (ее поперечное сечение 250X120 см).
9. При наличии дефектов производят ремонт дымовой трубы
и выкладывают ее оголовок.
10. Просушивают обе секции печи.
И. Проверяют обе секции печи и дымовую трубу на плот-
ность.
12. После окончания всех строительных работ в топливники
обеих секций устанавливают газовые горелки.
137
б
Рис. 54. Устройство оснований под отопительные печи в много-
этажных жилых зданиях
а — на металлических балках, укрепленных В одной стене; б —
на рельсах, заделанных в углы стен; в — в проемах стен
Рис. 55. Схема перевода на газ двухэтажной печи большого га-
барита
13. Пуск газа осуществляется эксплуата-
ционной конторой «Горгаз» при наличии тре-
буемой технической документации.
Указанным способом могут переоборудо-
ваться на газ и печи в двухэтажных зданиях.
Перевод на газ печей в двухэтажных зданиях
рекомендуется в следующих случаях (рис. 54):
когда печи второго этажа располагаются
на металлических консольных балках, заде-
ланных в кирпичную стену здания, (рис. 54, а);
когда печи находятся в углах зданий и опи-
раются на железные балки, заделанные в две
стены одновременно (рис. 54, б);
когда печи установлены в проемах капи-
тальных стен (рис. 54, в), причем нагрузка от них передается на
эти же стены. Железные балки или рельсы обычно заделывают
в стену на глубину не менее чем <в Р/г кирпича. Во избежание
смятия кирпича под балки подкладывают металлические пласти-
ны. Сверху балок настилают 50-миллиметровые доски, а на них
смоченный в глине войлок (в 2 ряда). На войлок укладывают
плашмя ряд кирпичей, а затем возводят шанцы. От шанцев на-
чинают кладку самой печи. Часто вместо деревянного настила
пространство между заделанными в стену балками закрывают
138
кирпичным или бетонным сводом, на котором непосредственно
выкладывают печь.
Части печей, выступающие за плоскость стены, опираются
па концы консольных железных балок или рельсов, заделывае-
мых в стену.
Допускается также перевод на газ двухэтажных печей, в ко-
торых печь второго этажа устанавливается непосредственно на
печь первого этажа. Схема такой печи показана на рис. 55.
2-й способ. Нередко встречаются хорошо сохранившие-
ся отопительные печи больших габаритов с красивой внешней
отделкой из белых или разноцветных изразцов. Особенно много
сохранил ось кафельных печей в Прибалтийских республиках и
на Украине. Население часто возражает против разделения та-
ких печей на две секции, считая, что при этом будет испорчено
одно из кафельных зеркал печи. Однако опыт показал, что после
переоборудования изразцы хорошо сохраняются в течение дли-
тельного времени. Устойчивость изразцов к температурным на-
пряжениям, возникающим в массиве печи, объясняется следую-
щим. Они изготовляются из высококачественного кафеля, имею-
щего тонкие стенки толщиной примерно 2 см, а толщина высту-
пающей внутрь части (румпы), с помощью которой отдельные
плиты кафеля можно соединять друг с другом, равна 5—б см.
С наружной стороны кафель покрыт глазурью, которая при на-
греве и остывании печи может десятки лет не изменять своей
структуры. Прочно скрепленные между собой прямоугольные и
угловые изразцы имеют температурные швы в горизонтальном и
вертикальном направлениях. Удачное сочетание тонкой стенки
кафеля с температуростойкой глазурью, возможность расшире-
ния изразцов за счет швов под влиянием тепловых воздействий
и наличие эластичной связи между ними являются основными
условиями их долговечности по сравнению с другими видами от-
делок печи (штукатурка, окраска, побелка). Прочность внешней
отделки кафельной печи во многом зависит от правильной уста-
новки каждого изразца. Перед началом выкладки печи или при
ее ремонте сначала сортируют и тщательно подготавливают
изразцы: удаляют наплывы глазури с краев, подрубают
и обтесывают кромки изразцов, приводя их к одному раз-
меру. Затем приступают к кладке. Сначала подбирают без
раствора (насухо) изразцы одного горизонтального ряда, а за-
тем их последовательно устанавливают на глиняном растворе,
предварительно вставив в румпу каждого вертикальный штырь.
Затем изразцы скрепляют между собой скобами (кляммерами)
ив полосовой стали. Установив один горизонтальный ряд и выве-
рив его по правилу, изразцы последовательно связывают за шты-
ри проволокой, скрученной в три жилы. Убедившись в прочности
крепления изразцов в ряду, заполняют румпы, а также простран-
ство между ними кирпичным щебнем на глиняном растворе.
Прослойка раствора между щебенкой должна быть предельно
139
тонкой, чтобы впоследствии (при усыхании раствора) не образо-
вались воздушные прослойки, обладающие низкой теплопровод-
ностью. В указанном порядке устанавливают каждый горизон-
тальный ряд, обращая особое внимание на правильность крепле-
ния и расположения угловых изразцов. Ширина швов на наруж-
ной поверхности печи не должна быть более 1—2 мм. Если при-
гонка кафелей в некоторых местах кладки оказалась не совсем
точной, швы заполняют гипсовым раствором или мелом, разве-
денным в воде с добавкой яичного белка.
Существующие кафельные печи больших габаритов на газе
дают неудовлетворительные результаты при эксплуатации. Из-за
наличия слоя смолистой сажи на внутренней тепловоспринимаю-
щей поверхности печей стенки их плохо прогреваются, даже пос-
ле 3—4 ч работы горелок, а очистить сажу можно только ее вы-
жиганием.
Зольниковые дверки размером 19X13 см пропускают слиш-
ком большое количество воздуха в печь, вследствие чего резко
снижается КПД печей. Несмотря на увеличенный коэффициент
избытка воздуха в топливниках (ат“4—4,5), температура отхо-
дящих газов в районе заслонки не поднимается выше 85—95° С,
вследствие чего в морозные дни на оголовках дымовых труб мо-
жет происходить конденсация водяных паров. Чтобы существен-
но улучшить теплотехнические показатели кафельных печей
больших габаритов и в то же время сохранить красивую внеш-
нюю отделку, предлагается следующий метод переоборудования
их на газообразное топливо. Разбирают одно из кафельных зер-
кал печи, удаляют старые внутренние перегородки дымоходов,
приводя в порядок отверстия для чистки печи, очищают от сажи
дымовую трубу. Затем внутри печи производят выкладку новой
системы дымооборотов. При этом во всех случаях необходимо
устраивать не более пяти дымооборотов сечением от IX’/2 кир-
пича до V2XV2 кирпича; высота каждого дымооборота от осно-
вания до верха не должна превышать 1,8 м. Если это условие
будет выполнено, тогда печи больших габаритов по величине теп-
ловоспринимающей поверхности и гидравлическому сопротивле-
нию не будут отличаться от печей среднего габарита. Отпадут
опасения в отношении чрезмерного охлаждения продуктов сгора-
ния в массиве печи с последующим образованием конденсата в
дымовых трубах и все крупногабаритные печи будут работать
удовлетворительно.
При устройстве вновь дымовых каналов их всегда следует
располагать вдоль теплопередающей поверхности, а не устраи-
вать во внутреннем теплоаккумулирующем массиве, как это ча-
сто делается в печах на твердых видах топлива. Первый и вто-
рой дымовые каналы, которые прогреваются лучше последую-
щих, нужно выкладывать вдоль тех участков теплопередающей
поверхности, которые выходят в жилые 'помещения, имеющие на-
ибольшие теплоспотери. На рис. 56 показаны схема и план круп-
ногабаритной печи (120X90X250 см) до и после переоборудо-
140
Рис. 56. Схема переоборудования на газовое топливо кафельной крупногабаритной
печи
а — до переоборудования; б — после переоборудования
вания ее на газ. В процессе переделки внутренней части лечи топ-
ливник был выполнен внутри теплоаккумулирующего массива
с выходом продуктов сгорания сразу в нижнюю зону. Первый
подъемный канал выполнен с самым большим сечением (38Х
Х8 см) и расположен вдоль теплопередающей поверхности.
В связи с тем, что температура продуктов сгорания в основании
канала может составлять 600—700° С, он футеруется изнутри ог-
неупорным кирпичом, уложенным на ребро (толщиной 65 мм).
Второй, третий и четвертый вертикальные каналы делают мень-
шего сечения, а последний (пятый)—сечением ‘/зХ1^ кирпича.
Зольниковую дверку сечением 10X7 см и газовую горелку уста-
навливают обычно на той стенке печи, через которую велось
переоборудование. Испытания кафельных печей больших габа-
ритов, переведенных на газ указанным способом, дали положи-
тельные результаты. Через 1,5 ч работы горелки с подачей 1,5—
1,6 м3/ч газа вся теплопередающая поверхность печей удовлет-
ворительно нагревалась, температура уходящих газов составля-
ла 130—-140° С при <хт=2,5, КПД находился в пределах 85—90%.
Данный способ переоборудования на газ кафельных печей
больших габаритов может быть распространен и на кирпичные
крупногабаритные отопительные печи.
Перевод на газ кафельных печей. В старых домах сохрани-
лись кафельные печи больших габаритов с внутренними воздуш-
141
ними камерами, голландские печи с встроенными в них чугунны-
ми плитами, духовыми шкафами и т, п. При переводе таких пе-
чей на газ желательно не нарушить их наружную отделку.
При этом, естественно, должны быть соблюдены правила
техники безопасности и по возможности улучшены теплотехни-
ческие качества печи: необходимо повысить ее КПД, зону интен-
сивного нагрева необходимо снизить (ближе к полу) и добить-
ся более равномерного нагрева стенок.
Ниже дается описание некоторых способов перевода таких
существующих печей па газ, которые применялись в Ростове-на-
Дону, Новочеркасске, Таганроге и других городах.
Часто встречаются кафельные печи различной конфигурации
с пристроенными к ним кухонными очагами. Дымоход от очага
обычно бывает выведен к последнему дымовому каналу печи и
она сама после пристройки к пей очага вообще не эксплуати-
руется.
Кухонные очаги можно перевести на газ и без коренной пе-
ределки, вмонтировав, например, в топливнике горелки ГДП-1,5.
Однако такое переоборудование нельзя признать рациональным.
Во-первых, эти очаги имеют небольшой тсилоаккумулирую-
щий массив и, вследствие этого, после окончания топки в поме-
щениях будет быстро снижаться температура. Во-вторых, КПД
таких устройств не превышает 40—50% и, в-третьих, они не
украшают интерьер жилой комнаты.
Учитывая это, треугольную кафельную печь следует переобо-
рудовать на газ так. Очаги разбирают и внутри печи выклады-
вают два топливника с самостоятельными последовательными
дымовыми каналами. В верхней зоне печи каналы выводят в
одну дымовую трубу. Дымообороты размещают таким образом,
чтобы они нагревали в основном только теплонередающие стенки
печи, выходящие в жилые комнаты. При указанном расположе-
нии каналов каждая жилая комната может отапливаться совер-
шенно самостоятельно и количество теплоты, требующееся на
обогрев печи, будет минимальным.
Большинство старинных кафельных печей имеет внутренние
камеры для нагрева воздуха (рис. 57). Холодный воздух посту-
пает в камеры через отверстия, расположенные у цоколя печи.
Нагретый в камере воздух выходит в верхнюю зову помещения
через одно или два отверстия, снабженные решетками (их часто
называют душниками). При переоборудовании таких печей па
газ после очистки каналов от сажи в первую очередь следует
установить число и схему расположения дымооборотов.
Если печь имеет не более пяти вертикальных дымооборотов,
то их можно оставить без изменения, однако при этом следует
учесть, что работа газовой печи не будет вызывать осложнений
в том случае, если общая длина дымооборотов не будет превы-
шать длину дымовой трубы (от основания печи до оголовка
трубы).
142
Рис. 37. Перевод на газ кафельной печн, имеющей воздушную камеру
а — вид печи до переоборудования; б — вид печи после переоборудования: 1 — зольнико-
вая дверка; 2 —топочная дверка; 3 — движение нагретого воздуха во внутренней камере;
4 — дымообороты печи; 5 — воздушная камера; 6 — металлические решетки; 7 — переход-
ной канал; 8 — сигнализатор
Семиоборотные печи следует переделывать на пятиоборот-
ные. При повторном расчете длина II и III каналов, а также V
и VI принимается вдвое меньшей, так как каждая их пара после
переделки фактически объединена в один опускной канал. Вну-
треннюю воздушную камеру печи, а также верхние и нижние
душники следует заложить битым кирпичом, который заливают
жидким раствором. Эта мера предосторожности вызвана тем, что
необходимо добиться герметичности кладки внутренних стенок
камеры. В противном случае при появлении трещин на ее вну-
тренних стенках продукты сгорания из дымооборотов могут про-
сочиться во внутреннее пространство печи, а оттуда с нагретым
воздухом попасть в жилое помещение. Эта мера (укладка бито-
го кирпича) увеличивает к тому же теплоаккумулирующую спо-
собность печи.
Указанные выше методы перевода на газ некоторых сложных
по устройству комнатных печей не исчерпывают всего многооб-
разия их конструкций. Однако при использовании этих методов
на практике, несомненно, можно будет увеличить КПД печей и
улучшить интерьер жилых комнат.
143
19. Газовые отопительные устройства малой
теплоемкости заводского изготовления
С наибольшей полнотой достоинства газообразного (а также
жидкого) топлива проявляются в отопительных приборах инду-
стриального изготовления. Ранее индустриально производились
чугунные котлы на твердом топливе малой мощности, но затем
было создано головное научно-производственное объединение
«Газоаппарат» (340 004, г. Донецк, ул. Собинова, 2а), которое
разрабатывает отопительные приборы для поквартирного отоп-
ления на твердом, газообразном и жидком топливе.
Местные отопительные приборы малой теплоемкости имеют
несомненные достоинства, так как они компактны и занимают
малую площадь в помещении. Кроме того, поскольку они изго-
товляются в заводских условиях, сводится к минимуму объем
монтажных работ при их установке. В большинстве своем это
приборы непрерывного действия, что позволяет поддерживать
в помещении постоянную температуру.
Приборы малой теплоемкости разделяются на аппараты воз-
душного и водяного отопления. В первых из них отопление про-
изводится воздухом, нагретым продуктами сгорания в калорифе-
рах или каминах, во вторых — водой, нагретой продуктами сго-
рания в теплообменнике, циркулирующей в системе отопления.
Газовоздушные калориферы и камины. По конструкции га-
зовоздушные калориферы и камины бывают с отводом газов в
дымоход и без специальных дымоходов. Более удобны последние
приборы.
Отопительные приборы без отвода продуктов сгорания в ды-
моход. Эти приборы не требуют дымоходов, поскольку забор воз-
духа для горения и удаление продуктов сгорания производится
непосредственно через наружную стену помещения.
Газовоздушные калориферы, и камины работают на природ-
ном (или сжиженном) газе или жидком топливе. Обязательным
условием безопасной эксплуатации калориферов является нали-
чие защитной автоматики, обеспечивающей контроль зажигания
и отключение топлива при погасании пламени.
Автоматический газовоздушный калорифер
«Огонек» разработан НИИ санитарной техники (Москва) и
предназначен для отопления жилых и общественных помещений
площадью до 20 м2 (рис. 58).
В чугунном ребристом теплообменнике теплота, полученная
от сжигания газа, передается воздуху, который поступает в по-
мещение. Снаружи теплообменник закрыт съемным защитным
кожухом. Прибор крепится к стене анкерными болтами. В ниж-
ней части ребристого теплообменника размещена трубчатая ин-
жекционная горелка низкого давления. Продукты сгорания, под-
нимаясь, нагревают переднюю ребристую стенку нагревателя, а
опускаясь — заднюю стенку и удаляются через верхний канал
бетонного короба в атмосферу. Воздух для горения подводится
144
Рис. 58. Воздухонагреватель «Огонек»
/ — задняя панель кожуха; 2 — передняя панель кожуха; 3 — стальной лист; 4 — глазок;
5 — экран; 6 — поддон; 7 — бетонный короб; 8 — протнвовехроьый щиток; 9 — бетонная
решетка; 10 — электромагнитный клапан; 11 — регулятор подачн газа
через нижний канал. Нагреватель герметично подсоединен к бе-
тонному коробу, что исключает попадание продуктов сгорания в
помещение. От ветра и косых атмосферных осадков бетонный
короб защищен снаружи специальным щитком.
Воздухонагреватель «Огонек» снабжен автоматикой без-
опасности, отключающей подачу газа при погасании горелки, и
автоматикой регулирования, изменяющей подачу газа в зависи-
мости от температуры воздуха в помещении. Автоматика без-
опасности состоит из электромагнитного клапана и полупровод-
никового термоблока, связанного с электромагнитным клапаном.
Термоблок крепится к верхней части горелки. При наличии пла-
мени термоблок нагревается и в системе возникает электродви-
жущая сила (ЭДС). В этом случае электромагнитный клапан
открывается и пропускает газ.
Сильфон автомата регулирования связан с клапаном авто-
мата системой рычагов. В зависимости от температуры воздуха
в помещении он открывает в большей или меньшей степени про-
ход газа на горелку, тем самым изменяя тепловую нагрузку. Пре-
делы настройки температуры— 15—20° С.
Основные технические характеристики
Теплопроиз водитель ность, кВт
расчетная..................................... 1,86
минимальная.................................. 0,465
Температура нагретого воздуха на выходе из при-
бора, °C .......................................... 70
Тепловая нагрузка горелки, кВт.................... 2,32
145
КПД, %................................... 80
Габариты, мм ............................. 744X138X600
Масса, кг................, 70,6
Воздухонагреватель «Огонек» устанавливают, как правило,
под окнами, однако допустима его установка и в других местах
(у наружных стен помещений).
Принципиальная схема газового конвектора ГК-1М,
разработанного в Киевском НИИ санитарной техники (НИИСТ),
показана на рис. 59. Корпус конвектора состоит из передней,
промежуточной и задней стенок, выштампованных из тонколи-
стовой стали. Стенки — гофрированные для увеличения тепло-
передающей поверхности и жесткости конструкции конвектора.
Снаружи корпус его заключен в кожух, в котором циркулирует
нагреваемый воздух. В нижней части находится инжекционная
горелка низкого давления (номинальное давление газа 1300 Па).
К наружной стене здания конвектор крепится анкерными болта-
ми. В задней стенке конвектора (в месте присоединения патруб-
ков для забора воздуха и удаления продуктов сгорания) преду-
смотрено уплотнение для герметизации проема в наружной сте-
не. Для защиты горелки от задувания при резких порывах ветра
на наружной стене здания установлен противоветровой щиток.
Комнатный воздух поступает снизу (у пола) в пространство
между корпусом и кожухом конвектора, а нагретый воздух вы-
ходит из конвектора сверху и затем поступает в помещение.
Розжиг газового конвектора осуществляется через специаль-
ный глазок со съемной крышкой. Для наблюдения за горением в
крышку глазка вмонтировано стекло.
В комплект автоматики безопасности входят электромагнит-
ный клапан с термопарой. Подача газа осуществляется через
кран специальной конструкции с плавной регулировкой подачи.
Опытные образцы газового конвектора ГК-1Л1 были изготов-
лены на Львовском экспериментальном заводе спецоборудова-
ния и газовой аппаратуры и
испытывались в течение двух
отопительных сезонов.
В процессе эксплуатации
опытных конвекторов задува-
ния горелок (при скорости вет-
ра до 6 м/с), а также образо-
вания льда в амбразуре и на
противоположном щитке (при
снижении температуры наруж-
ного воздуха до —20°C) не
наблюдалось.
Рис. 59. Принципиальная схема газово-
го конвектора ГК-1Л1
/ — кожух; 2 — передняя стенка; 3 — гла-
зок; 4 — горелка; 5 — коробка; 6- патру-
бок для забора воздуха; 7 — патрубок для
удаления продуктов сгорания; Я — амбра-
зура; S — щиток; 10 — промежуточная стен-
ка; 11 — задняя стенка
146
Распределение температуры в отапливаемом помещении бы-
ло равномерным (в пределах 20—22° С) при равномерном по-
треблении газа в течение суток. Среднемесячный расход газа (по
сравнению с печным отоплением) снизился на 5—10%.
Основные технические характеристики
Теплопроизводителыюсть, кВт . ... 1,6
Тепловая нагрузка горелки, кВт . . 1,95
КПД, % -о • - . . . 83,5
Температура. “С:
нагретого воздуха . .... 75 -80
уходящих газов ................................ 190
передней стенки кожуха.......................... 90
Площадь отапливаемого помещения, м2 . . 15
Габариты, мм................................... 550X119X580
Масса, кг . ......................... 21
Конвекторы можно использовать в малоэтажных домах вза-
мен печей, а также для отопления кухонь и ванных комнат в га-
зифицированных домах с печным отоплением. При установке
конвекторов в помещениях производственного и коммунально-
бытового назначения теплопроизводительность их может быть
увеличена на 10—15%.
Отопительный камин «Луч» разработан ГилроНИИ-
газом. Принцип его действия аналогичен описанному выше кон-
вектору. Конструкция состоит из каркаса, кожуха, калорифе-
ра, горелки инфракрасного излучения (типа ГИИ-3), рефлекто-
ра. Камин выполняется из листовой стали и имеет площадь
поверхности нагрева 0,4 м2. Теплоотдача от прибора осуществля-
ется радиацией и конвекцией. Камин снабжен автоматикой без-
опасности и терморегулятором, обеспечивающим поддержание н
помещении площадью до 30 м2 заданной темпера гуры.
Основные гехнические характеристики
Т епл опроиз вод и тел ь н ос ть, и В г
Тепловая нагрузка горелки, кВт
кпд, %
Габариты, мм
Отопительные приборы с отводом продуктов сгорания в ды-
моход. Ряд конструкций местных газовых отопителей предусмо-
трен с отводом продукте.” сгорания в газоход. Такие газовые ка-
мины в отличие от описанных выше ус га на вл ива юте я не у на-
ружных, а у внутренних с ген помещений. Теплота в каминах
такой конструкции передастся не только посредством радиации,
но и конвективно. Конструкции газовых каминов показаны на
рис. 60, На рис, 60, а показана конструкция к а м и н а - р а д и а-
тора. Газ выходит из горелки и сгорает на поверхности экрана,
расположенного под углом 25—30° к вертикальной плоскости.
Экран собран из отдельных фасонных рамок, которые при вклю-
чении камина быстро раскаляются и интенсивно излучают теп-
лоту. Поверхность экрана нагревается до температуры около
147
1000° С. В прибор встроен никелированный рефлектор, улучша-
ющий эффект излучения.
Часть камина, для конвективной передачи теплоты, выполне-
на в виде секционного радиатора. Число секций определяет
теплопроизводительность прибора. Камин можно изготовлять
литым из тонкостенного чугуна или штампованным из стальных
листов. Поверхность камина -может быть окрашена в любой цвет
и покрыта эмалью. Продукты сгорания после нагрева радиатора
отводятся в дымоход.
Теплопроизводительность камина может достигать 5,8—
6,4 кВт. Часть выделяющейся теплоты отводится от радиацион-
ной, а остальная — от конвективной поверхности. Камин создает
хорошую вентиляцию в отапливаемом помещении. При тепло-
производительности камина 5,8 кВт им можно отапливать поме-
щение площадью до 40 м2. Установка таких приборов может быть
рекомендована для отопления жилых и общественных зданий,
магазинов, гаражей и т. д. Камин может работать как на при-
родном, так и на сжиженном газе. Как показали испытания,
одного баллона сжиженного газа вместимостью 80 л достаточно
для непрерывной работы камина в течение приблизительно 85 ч.
Мосгазпроектом разработан газовый камин 'для
отопления помещений площадью до 20 м2. Он со-
стоит из двух камер (внутренней и наружной). Внутренняя ка-
мера соединена с топкой и коллектором уходящих газов. Про-
дукты сгорания газа заполняют внутреннюю камеру, а затем
поступают в дымоход. В наружной камере камина находится
воздух. Нагрев наружной камеры обеспечивается воздухом (за
счет теплопроводности и конвекции). Большая площадь поверх-
ности наружной камеры и наличие промежуточного теплоноси-
теля (воздуха) способствуют выравниванию и снижению темпе-
ратуры по всей площади поверхности нагрева. Камин оборудо-
ван автоматикой безопасности.
Рис. 60. Газовые камины
а — камин-радиатор: 1 — горелка; 2—-шамотная стенка; 3 — конвективная часть; 4 — ра-
диационный экран; 5 —рефлектор; б — газовый камин «Амра*: I — инжекционная го-
релка ГИИВ-1; 2 — коллектор-теплообменник; 3 — электромагнитный клапан; 4 — подвод
газа; 5 — дымоотводящий патрубок; в — схема присоединения к газоходу
148
Основные технические характеристики
Теплопроизводительность, кВт....................... 2,3
Тепловая нагрузка горелки, кВт..................... 2,9
Время нагрева и охлаждения камина, мин . . 15—20
Минимальное разрежение в дымоходе, Па . , 2
КПД, %............................................. 80
Габариты, мм.................................. 550X210X608
Масса, кг.......................................... 27
Газовый камин «Амра» (рис. 60, б) Сухумского экспе-
риментального завода газовой аппаратуры представляет собой
отопительный прибор радиационно-конвективного типа. Горелка
инфракрасного излучения ГИИВ-1 теплопроизводительностью
35—46 кВт установлена в штампованном из стального листа кор-
пусе камина. Газовый кран находится на боковой панели.
Первичный воздух для горения поступает к горелке через
отверстия в дне корпуса. Продукты сгорания отводятся в дымо-
ход через теплообменник и патрубок в задней стенке камина.
Через щелевые отверстия в стенках корпуса воздух из помеще-
ния поступает к стенкам теплообменника, нагревается и выходит
в помещение.
Камин снабжен автоматикой безопасности (электромагнит-
ным клапаном), обеспечивающей отключение газа при погаса-
нии пламени.
Камин работает на сжиженном газе, поступающем через ре-
гулятор давления из баллона вместимостью 27 л. Один баллон
обеспечивает работу камина на номинальном режиме в течение
около 45 ч.
Для отопления квартиры или отдельного дома площадью до
90 м2 Мосгазпроект разработал автоматический газо-
воздушный калорифер МГП-8 (рис. 61). Он состоит из
корпуса, нагревательной камеры, блока горелок, вентиляцион-
ной установки и приборов автоматики.
Корпус калорифера имеет прямоугольную форму. В корпусе
расположены три дверки: для установки фильтра, обслужива-
ния горелок и приборов автоматики, монтажа вентиляционной
установки. Нагревательная камера калорифера состоит из двух
секций, изготовленных из листовой стали толщиной 1,5 мм. Ниж-
няя часть секции заканчивается желобом, в который вставляет-
ся насадка горелки. Верхняя часть секции переходит в коллек-
тор, через который удаляются продукты сгорания. Коллекторы
от обеих секций выходят к тягопрерывателю, за которым нахо-
дится дымоотводящая труба.
В нижней части калорифера установлены две инжекционные
горелки низкого давления, имеющие общий газовый коллектор.
Запальник размещен между насадками горелок. Вентиляцион-
ная установка состоит из центробежного вентилятора низкого
давления с напором 25 мм вод. ст и электродвигателя мощно-
стью 80 Вт, соединенного с крыльчаткой вентилятора клиноре-
менной передачей. Вентилятор устанавливают на резиновой по-
149
душке, уменьшающей шум при работе. Перед входом воздуха в
нагревательную камеру установлен фильтр, состоящий из ме-
таллического каркаса и набивки из капронового волокна.
В нагревательной камере калорифера движение воздуха и
продуктов сгорания осуществляется по принципу противотока.
Наружный воздух засасывается вентилятором в нижнюю часть
калорифера, проходит через фильтр и поступает вдоль боковых
стенок корпуса в верхнюю часть калорифера. Затем воздух по-
падает сверху в нагревательную камеру, омывает секции, нагре-
вается и через выходное отверстие поступает в воздуховод.
Рис. 61. Газовоздушный калорифер МГП-8
1 — воздушная дверка; 2 — короб; 3 блок горелок; 4 — патрубок запальника; 5 тер-
мопара; 6 — блок автоматики; 7 — дверка; 8 — труба для отвода продуктов сгорания;
9 — вентиляционная установка; —дверка вентилятора; 77— нагреватель; 72 — фильтр
150
Система автоматики состоит из терморегулятора (датчика),
который крепится к стене помещения, и соленоидного клапана,
устанавливаемого на газовом коллекторе перед горелкой, сбло-
кированного с электродвигателем вентилятора. При закрытии
соленоидного клапана электродвигатель выключается. До соле-
ноидного клапана установлен электромагнитный клапан, который
в сочетании с запальником и термопарой автоматически обеспе-
чивает безопасную работу калорифера.
Основные технические характеристики
Теплопроизводительность, кВт.................. 9,6
Тепловая нагрузка горелки, кВт ............... II
Температура нагрева воздуха, °C ... 70
Количество нагретого воздуха, м3/ч .... 350
КПД, %........................................ 86
Габариты, мм . . .................. 1680X300 Х600
Масса, кг................................... 100
Для квартирных систем отопления малоэтажных домов
НИИСТ (Киев) разработал и испытал газовоздушный
калорифер ГВК теплопроизводительностью 8,7 кВт. Калори-
фер (рис. 62) состоит из наружного корпуса, теплообменника и
газогорелочного устройства.
Корпус калорифера изготовлен из листовой стали толщиной
1 мм и покрыт эмалью. Передняя стенка корпуса съемная и име-
ет дверку для доступа к горелочному устройству. Корпус можно
изготовлять и из неметаллических материалов.
Теплообменник состоит из пяти плоских секций, выштампо-
ванных из листовой стали толщиной 1,5 мм. Каждую секцию со-
бирают из двух сварных половинок. Между корпусом и секциями
размещен экран. В верхней части калорифера все секции соеди-
нены в общий короб, через который продукты сгорания удаляют-
ся в дымоход.
Газогорелочное устройство представляет собой инжекцион-
ную горелку низкого давления с пятью огневыми трубчатыми
насадками. К общему газовому коллектору (напротив насадок)
крепят 5 сопел диаметром 1,2 мм.
Автоматика безопасности состоит из запальника и биметал-
лической пластины, связанной с клапаном. Когда запальник по-
гасает, биметаллическая пластина остывает и прекращает доступ
газа к горелке. Однако этот узел нуждается в доработке, так
как при погасании запальника пластина может нагреваться
от основной горелки и клапан не закроется.
Холодный воздух поступает в калорифер снизу и движется
вверх, омывая наружные поверхности секций. Теплый воздух по-
дается по воздуховодам, находящимся иод потолком отапливае-
мого помещения. Для устойчивой и надежной работы системы
калорифер должен сообщаться с помещениями короткими воз-
духоводами (длиной не более 5—6 м). Это объясняется тем, что
в системе нет вентилятора и воздуховоды должны иметь мини-
151
Рис. 62. Газовоздушный калорифер ГВК
/ — приточная жалюзийная решетка; 2—
блок-кран с автоматикой безопасности;
3 — блок горелок; 4 — теплообменник; 5 —
наружный корпус; 6 — экран: 7 — регуля-
тор тяга; 8 — вертикальный воздуховод
Рис. 63. Газовоздушный калорифер АОГ-5 (4004)
« — схема: 7 —запальник; 2 — панель управления; 3 — поддон для розжига горелки: 4-
импульсные линии; 5 — газовый клапан; б — габаритный чертеж
152
мальное гидравлическое сопротивление. Для небольших одно-
квартирных домов, трех- и четырехкомнатных квартир это тре-
бование может быть легко выполнено.
Регулирование общего количества теплоты достигается из-
менением подачи газа. Количество теплого воздуха, поступаю-
щего в отдельные помещения, регулируется поворотными заслон-
ками на воздуховодах. Система газовоздушного калорифера мо-
жет работать как со 100%-ным притоком свежего воздуха, так
и с частичной рециркуляцией (т. е. когда часть воздуха забира-
ется из отапливаемых помещений). Наружный воздух подводит-
ся к калориферу через подпольный канал с шибером, а рецирку-
ляционный — через приточную жалюзийную решетку в корпусе.
Калориферы этого типа могут отапливать помещения пло-
щадью до 80 м2.
Основные технические характеристики
Теплопроизводительность, кВт........................ 8,7
Тепловая нагрузка горелки, кВт...................... 9,7
Количество нагретого воздуха, м3/ч .... 300
Разность температур воздуха на входе в прибор
и на выходе из него, °C............................. 65
Температура уходящих газов, °C...................... 200
КПД, %.............................................. 90
Габариты, мм.................................. 1000X300X400
Масса, кг........................................... 60
Газовоздушный калорифер АОГ-5 (4004), показан-
ный на рис. 63, предназначен для обогрева помещений площадью
до 30 м2. Основные его узлы: корпус, камера сгорания с дымо-
отводящнм патрубком и каналом для подвода воздуха; стенной
канал с решеткой; электромагнитный клапан с термопарой,
пьезоэлектрическое запальное устройство. Панель управления
газовым краном, кнопки включения электромагнитного клапана
и запального устройства расположены на передней стенке аппа-
рата.
Аппарат не требует специального дымохода, так как снабжен
стенным каналом, через который удаляются продукты сгорания
и подается наружный воздух в топку. Калорифер снабжен авто-
матикой безопасности, отключающей подачу газа к основной и
запальной горелкам при погасании пламени запальника.
Основные технические характеристики
Тепловая нагрузка горелки, Вт
основной............................................5810
запальной............................................ 231
Расход газа, м3/ч:
природного...........................................0,6
сжиженного..........................................0,22
КПД, %...................................................80
Габариты, мм:
ширина...............................................720
высота..............................................750
глубина (без стенного дымохода)....................250
Диаметр стенного канала, мм.............................200
Масса, кг................................................35
153
Изготовитель — Тбилисский завод газовой аппаратуры.
Приборы водяного отопления. До последнего времени наи-
более распространенными местными приборами для водяного
отопления и горячего водоснабжения были емкостные водонагре-
ватели АГВ.
Отопительные газовые аппараты АОГВ-10-3-У
(2203) и АОГВ120-3-У (2205), ГОСТ 20219 -74 (рис. 64) пред-
назначены для водяного отопления помещений площадью соот-
ветственно 75 -и 150 м2. Основные узлы аппарата: -каркас; штам-
пованный секционный теплообменник, расположенный в тепло-
изолированном кожухе; основная и запальная горелки; электро-
магнитный клапан с термопарой, датчиками пламени, запальни-
ка и тяги; терморегулятор; дымоотводящий патрубок. Автомати-
ка защиты отключает подачу газа к основной горелке при пога-
сании пламени запальника или нарушении тяги в дымоходе, а
также при превышении температуры нагрева воды выше допу-
стимой.
Основные технические характеристики
Тепловая нагрузка горелки,
кВт.........................
Расход газа, м3/ч:
природного ................
сжиженного . . ...
Вместимость теплообменни-
ка, л ......................
КПД, % ................
Габариты, мм ..............
Размеры дымоотводящего па-
трубка, мм..................
Масса, кг...................
АОГВ-10 АОГВ-20
11,6 23
1,2 2,4
0,45 0,9
5 —
80 80
500X400X850 656X380X850
ЮЗХЮЗ 130
75 100
Аппарат АОГВ-10-3-У(2203) изготовляет Ждановский завод
тяжелого машиностроения и Коломенский тепловозостроитель-
ный завод, аппарат АОГВ-20-3-У — Харьковский тракторный
завод.
Отопительно-варочный аппарат «Б у х а р а» Фер-
ганского завода газовой аппаратуры состоит из двух блоков
(рис. 65). Отопительная часть аппарата включает горелку ин-
фракрасного излучения типа ВИГ-1, зонт для улавливания про-
дуктов сгорания, два отражателя и теплообменник с патрубком
для подключения к дымоходу. Варочная часть аппарата состоит
из стола с двумя чугунными решетками и двух горелок верти-
кального типа, применяемых в газовых плитах.
Отопительный блок аппарата снабжен автоматикой безопас-
ности, состоящей из электромагнитного клапана и термопары,
предусматривающей отключение отопительной горелки при сни-
жении давления газа и при прекращении его подачи. Теплооб-
менник укомплектован двумя последовательно соединенными
штампованными сварными секциями. В нем осуществляется кон-
вективный нагрев воздуха помещения уходящими газами. Ото-
154
Рис. 64. Отопительный аппарат А ОГВ-2 О
а — конструкция; б — схема подключения к системе квартирного водяного отопления: 1 —
газовая горелка; 2— теплообменник; 3 — дымоотводящий короб; 4— термометр; 5 — рас-
ширительный бачок; 6 — стояк; 7,9 — магистрали подающей (горячей) и обратной воды:
8 — радиаторы^ 9 — возвратный трубопровод
650 4Б0
Рис. 65. Отопительно-варочный аппарат «Бухара»
пительный блок закрыт с боков и фронта декоративной решет-
кой. Рукоятки кранов управления горелками расположены на
лицевом щитке стола аппарата. Аппарат используется для ра-
диационно-конвективного отопления помещений, имеющих теп-
лопотери 2,3—3 кВт.
Основные технические характеристики
Расход природного газа, м3/ч:
горелкой стола . ........................ 0,19
горелкой инфракрасного излучения . . 0,28
Габариты, мм.................................. 650X460X850
Масса, кг.......................................... 27
20. Статистические данные, полученные по результатам
эксплуатации бытовых печей на газе
В настоящее время в стране насчитывается до 2 млн. сущест-
вующих отопительных печей, работающих на природном газе.
Согласно данным проведенного анкетного опроса организаций,
в которых эксплуатируется 780 тыс. газовых печей, произведена
следующая их классификация (табл. 9).
155
ТАБЛИЦА 9. КЛАССИФИКАЦИЯ ГАЗОВЫХ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ
ПО РАЗМЕРАМ
Размер Площадь основания, м2 Теплопередача В кДж/ч при средне- суточной темпера- туре Поверхности 50° С Отношение к общему числу, %
Малогабаритные Среднегабаритные Крупногабарит- ные Менее 0,5 0,5—0,7 Более 0,7 Менее 7900 7900—9200 Более 9200 61,8 32 6,2
Кроме того, было определено, какие типы горелок наиболее
часто применяются в газовых отопительных печах. Эти данные
(отношение числа горелок определенного типа к общему их
числу, %) выглядят следующим образом:
ГК-ГПТ-2 (ГПБ-14)......................................38,5
Щелевые................................................33,8
ГК-17 (ГПБ-14).........................................12,5
ГПБ-8...................................................9,8
ГДП-1,5, ГБСМ-1,5 и прочие..............................5,4
Наиболее распространены горелки ГПБ-14 и щелевые. Все
горелки, за исключением щелевых, снабжены автоматикой без-
опасности, однако только в 22% случаев автоматика работоспо-
собна, Это снижает безопасность эксплуатации печей и приводит
к несчастным случаям.
Анализ конкретных данных показывает, что в ранний период
газификации (1952—1956 г.) наиболее частыми причинами не-
счастных случаев были нарушения правил розжига горелок. Пе-
реводимые на газ печи не оснащались автоматикой безопасности
и часто не имели даже запальных устройств и смотровых лючков.
За прошедшие 25 лет общее число аварий и несчастных слу-
чаев резко снизилось (примерно в 25 раз).
Перераспределилось процентное содержание и видов аварий.
В 1952—1956 гг. наибольшее число аварий приходилось на
хлопки (взрывы). После введения в конструкцию газовых горе-
лок запальника с блок-кранами и глазка для наблюдения за го-
рением газа число таких аварий значительно снизилось. Число
пожаров от перегрева печей снизилось благодаря установке в
печах горелок соответствующей тепловой мощности.
В дальнейшем условия эксплуатации отопительных печей на
газообразном топливе значительно улучшились, но все же имели
место ситуации, которые приводили к авариям и несчастным слу-
чаям. Статистика показывает, что в 1972—1976 гг. преобладали
случаи угорания, причем большая их часть произошла при топке
печи с закрытым или частично открытом шибером. Абоненты ча-
сто забывают прикрывать шибер при розжиге горелки. Тогда в
результате действия сильной тяги при розжиге горелки наблюда-
156
Рис- 66. Зависи-
мость содержа*
нкя оксида угле-
рода в продуктах
сгорания от раз-
режения в топ-
ливнике лечи (го-
релка ГПБ-14)
при различных
давлениях газа
ется срыв пламени с запальника. Для того чтобы не было этого-
явления, абонент должен только приоткрыть шибер и оставить
его в таком положении после начала работы горелки.
При работе только одного запальника, подача газа на кото-
рый составляет 5% от общей номинальной подачи газа на печ-
ную горелку, продукты сгорания полностью уходят в дымоход.
Если же вводится в работу основная горелка (горелки) объем
продуктов сгорания газа увеличивается примерно в 20 раз.
В этом случае при неполностью открытом шибере часть продук-
тов сгорания будет поступать в отапливаемое помещение и за-
грязнять в нем воздушную среду сверх допустимой нормы. За-
грязнение увеличивается также вследствие того, что при избы-
точном давлении в топливнике происходит неполное сгорание
газа и концентрация угарного газа в продуктах сгорания в этих
случаях значительно превышает норму и достигает 0,05%.
Необходимо отметить, что бытовые газовые отопительные и
водонагревательные аппараты промышленного изготовления,
имеющие отвод продуктов сгорания в дымоход, оборудуются спе-
циальными тягопрерывателями, которые обеспечивают стабиль-
ную тягу в топочных камерах и предотвращают нарушения про-
цесса сгорания газа даже при отсутствии тяги в дымоходе, а
в печах их не устанавливают, поэтому при отсутствии тяги в ды-
моходе процесс сжигания газа в топках сильно ухудшается.
На рис. 66 в качестве примера представлен график, показы-
вающий содержание оксида углерода в продуктах сгорания га-
157
за в зависимости от разрежения в топливнике печи. Концентра-
ция оксида углерода находится в пределах нормы только при
определенных соотношениях давления газа и разрежения в топ-
ке. При давлении газа 350 Па содержание оксида углерода в
продуктах сгорания превышает норму, если разрежение в топ-
ливнике будет равно 30 Па. В этом случае может произойти срыв
пламени с горелки и будет происходить неполное сгорание газа.
При давлении газа 650 Па содержание оксида углерода в про-
дуктах сгорания значительно ниже нормы при разрежении в
топливнике 3,5 Па я остается на этом уровне до разрежения
8 Па, а при разрежении менее 3,5 Па —- превышает норму.
Содержание оксида углерода в продуктах сгорания при дав-
лениях газа 1300 и 1800 Па практически одинаково (такое же
как и при давлении 650 Па).
Влияние разрежения -в топке печи на .полноту сжигания газа
объясняется 'Прежде всего сильным изменением коэффициента
инжекции горелки и недостатком воздуха для горения. На гра-
фике (рис. 67) показана зависимость коэффициента инжекции
от давления газа и разрежения в топливнике, но при размеще-
нии инжектора горелки внутри топки разрежение не оказывает
на него влияния.
Для устранения влияния нестабильности тяги на работу го-
релки предлагается размещать горелку вместе с инжектором в
топливнике печи и применять специальный воздухораспредели-
тель (рис. 68).
Другим фактором, приводящим к угораниям, является неис-
правность дымохода (20% всех угораний) в основном за счет
его засорения и завалов. К этому приводят постоянно изменяю-
щиеся температурные и влажностные условия работы дымовой
трубы. Одной из мер борьбы с разрушением кладки дымовых
труб является изоляция внутренних стенок, чтобы предохранить
их от воздействия конденсата, для чего можно, например, уста-
новить теплоизолированную асбестоцементную трубу (обложен-
Рис. 67. Зависи-
мость коэффи-
циента инжекции
горелки ИИГ от
давления газа и
противодавления
или разрежения в
топке
7—3, 5—7 — при
расположении ин-
жектора снаружи
топки; 4 — при
расположении ин-
жектора внутри
топки
158
Рис. 68. Способ установки горелок, ис-
ключающий влияние изменения тяги на
процесс сжигания газа
1 — горелка плиты; 2 — термопара; 3 — кла-
пан МК-15; 4 — газовый кран; 5 — трубка
для подачи воздуха
ную кирпичом) или металли-
ческий патрубок, покрытый ан-
тикоррозионным огнеупорным
составом.
Хлопки, взрывы, пожары
происходят в результате не-
правильного действия абонен-
тов при эксплуатации печей
(хлопки и взрывы — из-за внесения пламени при розжиге печи
после пуска газа, пожары — при длительной топке печи без при-
смотра в течение 6—10 ч).
Таким образом, безопасность пользования отопительными
печами на газообразном топливе зависит не только от способов
газификации, состояния печей и газогорелочных устройств, но
также и от эксплуатационных навыков обслуживающего персо-
нала (потребителей). Поэтому эксплуатационные организации
должны регулярно инструктировать обслуживающий персонал и
население и вести пропаганду правил пользования отопительны-
ми печами. Эти правила не сложны, но, .неукоснительно выполняя
их, достигается безопасность пользования отопительными пе-
чами.
ГЛАВА 4
ГАЗОВЫЕ ОТОПИТЕЛЬНО-ВАРОЧНЫЕ ПЕЧИ
21. Назначение и особенности работы
В большинстве случаев отопительно-варочные печи с кирпич-
ным аккумулирующим массивом состоят из следующих элемен-
тов: топливника, чугунной плиты с конфорочными кольцами, ду-
хового шкафа и отопительного щитка. На рис. 69 изображена
схема такой печи, на которой показано, что образующиеся в
топливнике продукты сгорания проходят под чугунным настилом
плиты, омывают духовой шкаф и по системе дымоходов отопи-
тельного щитка попадают в дымовую трубу.
Главным элементом отопительно-варочной печи является
топливник, который, как правило, расположен под чугунной пли-
той так, что продукты сгорания после выхода из него проходят
сначала под большой конфоркой, а затем под малой.
Топливник должен обеспечить наиболее полное сгорание топ-
лива при минимальном количестве избыточного воздуха в то-
почном пространстве.
Для полного сжигания топлива необходимо поддерживать
высокую температуру в зоне горения (900—-1000° С) и в течение
159
всего времени топки обеспечивать качественное перемешивание
горючих газов с кислородом воздуха в пределах топливника.
Для поддержания высокой температуры в зоне горения топку
следует вести при минимальном коэффициенте избытка воздуха
ат в топливнике. Если по тем или иным причинам ат увеличит-
ся (например, вследствие подсоса воздуха через неплотности
конфорочных колец и растрескавшуюся кладку или из-за отсут-
ствия регулировки подачи воздуха), то температура в топочном
пространстве снизится и сгорание топлива будет проходить с
потерями теплоты от химического недожога. Влияние коэффи-
циента избытка воздуха на температуру в топливнике показано
на графике (рис. 70).
Объем, высота, форма и толщина стенок топливника при
сжигании газа определяются высотой пламени горелки, тепловой
нагрузкой газогорелочного устройства и аэродинамическими ха-
рактеристиками потоков вторичного воздуха.
Вторым по важности элементом отопительно-варочных печей
является чугунная плита с конфорочными кольцами, служащая
для приготовления пищи. В зимнее время благодаря интенсивно-
му нагреву плиты температура в отапливаемом помещении быст-
ро поднимается до необходимого уровня.
В правильно устроенной плите отопительно-варочной печи
должны разграничиваться зоны с различной степенью нагрева.
Наиболее сильный нагрев от продуктов сгорания (за счет пря-
мого излучения из зоны горения) наблюдается на поверхности,
расположенной непосредственно над топливником (большая
конфорка). Малая конфорка чугунной плиты соприкасается
только с продуктами сгорания и не подвергается воздействию
излучения, а поэтому нагревается слабее. Бортовые поверхности
Ряс. 69. Схема отопительно-варочной
печи
1 — духовой шкаф; 2 — зольник; 3 — топ-
ливник; 4 — чугунная плита с конфорочны-
ми кольцами; 5 — направление движения
продуктов сгорания по дымоходам
Часы топки т,ч
Рис. 70. Влияние коэффициента избытка
воздуха на температуру продуктов сго-
рания при выходе из топливника отопи-
тельно-варочной печи
160
Рис. 71. Характеристика работы печи
а — изменение температур продуктов сгорания на выходе из топливника: 1 — отопитель-
ная печь; 2 — отопительно-варочная печь; б — кривые прогрева боковых стенок топливни-
ков (толщиной 120 мм) в отопительной и отопительно-варочной печах в момент оконча-
ния топки: 1 — отопительная печь; 2 — отопительно-варочная печь
плиты, соприкасающиеся с кирпичной кладкой, нагреваются еще
меньше и являются так называемой мармитной зоной.
Чугунная плита оказывает влияние на процессы горения в
теплопередачи в топочном пространстве. Внутренняя поверхность
чугунной плиты (верх топливника) постоянно имеет температуру
ниже температуры воспламенения горючих газов, и это отрица-
тельно влияет на полноту сжигания горючих газов.
При соприкосновении пламени с более холодной поверхно-
стью плиты температура его снижается и окислительно-восстано-
вительные реакции, происходящие во фронте горения, заверша-
ются неполностью, а сжигание топлива сопровождается потеря-
ми теплоты от химического недожога. Кроме того, происходит
охлаждение пламени от кухонной посуды, устанавливаемой на
открытые конфорки.
Вследствие того что чугунная плита имеет высокий коэффи-
циент теплопередачи, температура продуктов сгорания на выходе
из топочного пространства у отопительно-варочных печей оказы-
вается ниже, чем у отопительных (см. графики на рис. 71). Та-
кая особенность работы чугунной плиты позволяет уменьшить
число дымоходов печи, не уменьшая ее КПД.
В связи с тем, что чугунная плита вместе с поставленной на
ней посудой не является косвенным излучателем, как например,
накаленный кирпичный свод, а наоборот, интенсивно отбирает
теплоту из зоны горения, то наружная поверхность боковых сте-
нок топливника отопительно-варочной печи нагревается меньше,
чем наружная поверхность стенки топливника той же толщины
в отопительной печи. Из рис. 71, б видно, что при одинаковых
условиях стенка топочной камеры отопительно-варочной печи
нагревается слабее, чем отопительной. Благодаря этой особен-
ности чугунной плиты увеличивается срок службы кирпичной
кладки в топливнике.
Третьим элементом отопительно-варочной -печи является ду-
ховой шкаф.
6 Зак. 1726
161
Духовой шкаф отопительно-варочной печи обычно изготовля-
ется из листовой стали толщиной 0,75—2 мм. Шкафы изготовля-
ются большей частью клепаными и в редких случаях — свар-
ными. Размеры шкафов (длина, ширина, высота) зависят от
габаритов печи и количества устанавливаемых в них противней.
Дверцы у шкафов могут быть двух типов: створчатые (двойные
или одинарные) или отодвижные (на особых направляющих).
Для уменьшения тепловых потерь >из духовых шкафов в ок-
ружающую среду дверцы их иногда делают двойными с воздуш-
ной прослойкой. Обычно шкафы располагаются под чугунной
плитой. Однако встречаются конструкции малогабаритных пе-
чей, у которых духовой шкаф расположен выше плиты (в дымо-
ходах отопительного щитка). Расположение шкафов относитель-
но топливника и чугунной плиты обусловливают эффективность
их работы.
При равномерном нагреве шкафа со всех сторон кулинарные
изделия пропекаются одинаково по всему объему и не подгора-
ют. Если же одна из сторон будет нагреваться интенсивнее дру-
гих, например верхняя крышка, то кулинарные изделия будут
пригорать сверху и не пропекаться снизу.
Четвертым элементом отопительно-варочной печи является
отопительный щиток (их схемы показаны на рис. 72),
Наиболее простой по конструкции отопительный щиток име-
ет три последовательных дымовых канала. К положительным
особенностям такой конструкции следует отнести удобство клад-
ки и возможность расположения его в перегородках помещения,
хороший прогрев стенок, малый расход кирпича, удобство чист-
ки и эксплуатации (в печи имеется всегда одна заслонка). Одна-
ко отсутствие в таком щитке летнего дымохода и вентиляцион-
ного канала делают его недостаточно совершенным. В летнее
время приготовление пищи в отопительно-варочных печах, име-
ющих такой щиток, почти не производится из-за возможного по-
вышения температуры в помещении до 30° С и выше.
Отопительный щиток, имеющий три последовательных дымо-
оборота, летний ход и вентиляционный канал, показан на
рис. 72, а. Такие щитки имеют отопительно-варочные печи «швед-
ки», распространенные в южных городах СССР. Наличие летне-
го дымохода и вентиляционного канала делает возможной нор-
мальную эксплуатацию таких печей в летних и зимних условиях.
Следует отметить, что летний дымоход не только предохраняет
помещение от перегрева в теплые периоды года, но и ,например,
при плохой тяге в весенне-осенний период через него производит-
ся прогрев дымовой трубы. После того как восстановится нор-
мальная тяга, заслонка летнего дымохода закрывается и продук-
ты сгорания начинают проходить через основную (зимнюю) си-
стему дымоходов.
К недостаткам рассмотренной схемы отопительного щитка в
комбинации с кухонным очагом относятся сравнительно боль-
шие габариты (1140X880X2200 мм), значительный расход кир-
162
Рис. 72. Отопительные щитки
а — трех оборотный отопительный щиток с летним дымоходом и вентиляционным кана-
лом: 1 — летний дымоход; 2—вентиляционный канал; 3 зимний дымоход; б— пятиобо-
ротный отопительный щиток с переключением дымовых каналов: 1—летний дымоход;
2 — вентиляционный канал; 3 — зимний дымоход
пича (до 400 шт.), наличие трех, а иногда и четырех заслонок,
усложняющих эксплуатацию печи.
Отопительный щиток имеет пять последовательных ды-
мооборотов с переключением, обособленный летний дымоход и
вентиляционный канал (рис. 72, б). Учитывая, что система дымо-
оборотов такого щитка обладает повышенным гидравлическим
сопротивлением, отопительно-варочную печь разжигают следу-
ющим образом.
До начала топки открываются заслонки А, В, Г, Д и дымовые
газы из топливника будут поступать сразу в летний дымоход В,
а затем в дымовую трубу. После работы печи в течение 5—6 мин
прогревается дымовая труба и восстанавливается тяга, заслонку
В закрывают и продукты сгорания, пройдя под духовым шка-
фом, будут поступать в дымовую трубу через нижний канал,
минуя открытые заслонки Д и Г и вертикальный канал К Через
некоторое время можно закрыть заслонку Д и тогда окажутся
включенными в работу каналы I, II и V отопительного щитка.
Если топка происходит в морозные дни, то после прогрева пер-
вых дымоходов можно включить в систему каналы III и IV,
закрыв заслонку Г.
Отопительно-варочные печи, имеющие отопительные щитки
с переключением дымовых каналов, удобны в эксплуатации в
летний и зимний периоды, но большое число заслонок является
их недостатком.
6*
163
В малоэтажных жилых домах встречаются также отопитель-
ные щетки колпакового типа или щитки -с последовательными го-
ризонтальными дымоходами. Конструкция и порядовая кладка
кухонного очага с отопительным щитком приведены в прил. 12.
Такого рода печь может обогревать две комнаты и кухню. При
этом в зависимости от расположения комнат отопительный щи-
ток и кухонный очаг могут быть расположены по-разному, что
является одной из положительных черт конструкции.
Кухонный очаг печи имеет самостоятельный топливник, чу-
гунную плиту с конфорками, духовой шкаф и водогрейную ко-
робку. Выход продуктов сгорания из-под нижнего днища духово-
го шкафа может происходить двояко. В летний период продукты
сгорания из-под духового шкафа через заслонку поступают
в основание дымовой трубы, в зимний период эта заслонка обыч-
но бывает закрыта и дымовые газы через заслонку проходят
в топочное пространство, а затем и в дымоходы отопительного
щитка. Наличие общей дымовой трубы кухонного очага н ото-
пительного щитка позволяет производить в сильные морозы их
одновременную топку.
В этом случае дымовые газы из кухонного очага поступают в
дымовую трубу по летнему дымоходу (заслонка полностью
закрыта). Отопительный щиток нагревается от собственного топ-
ливника. Продукты сгорания из топливника и кухонного очага
выбрасываются через общую дымовую трубу.
В некоторых отопительно-варочных печах имеются специаль-
ные водогрейные коробки, устанавливаемые по ходу газов (пре-
имущественно между духовым шкафом и дымоходами отопи-
тельного щитка).
Часто для нагрева воды в кухонных очагах устанавливают
змеевики, которые располагают вдоль боковых стенок топливни-
ка. Вода, нагретая в змеевиках, поднимается по соединительным
трубам в сборный бак. Холодную воду в змеевики подают из во-
допровода (по мере надобности).
К дополнительному оборудованию отопительно-варочных пе-
чей относятся прочистные, поддувальные и топочные дверки,
колосниковые решетки и т. п.
Эксплуатация отопительно-варочных нечей, работающих на
газе, имеет ряд отличий от эксплуатации печей на твердом топ-
ливе.
Процесс сжигания газа в топливнике сравнительно легко
поддерживать при постоянном коэффициенте избытка воздуха.
Для этого следует в начальный период топки установить в опре-
деленном положении заслонку, регулирующую поступление воз-
душного потока.
Следовательно, при сжигании газа в печи создается стаци-
онарный режим горения, который дает возможность свести к
минимуму потери теплоты с уходящими газами и сравнительно
легко осуществить топку печи с высоким КПД (80—90%), что
164
Рис. 73. Характер изменения температур на наружной поверхности чугунной плиты
и внутри духового шкафа при топке печи газообразным и твердым топливом
а — чугунная плита; б — духовой шкаф
почти невозможно получить в печах, работающих на твердом
топливе.
Стационарный режим горения газа обеспечивает в течение
всей топки печи постоянную температуру в различных зонах
чугунной плиты и в духовом шкафу (см. график на рис. 73).
В процессе приготовления пищи в отопительно-варочных пе-
чах приходится регулировать нагрев чугунной плиты и духового
шкафа. Это достигается поворотом вручную запорного крана на
газопроводе, а поддержание температуры на одном уровне при
различных режимах тонки производятся автоматически, так как
количество теплоты, выделяющейся в топливнике в единицу вре-
мени, остается неизменным.
Следует отметить, что изменение расхода газа или же тепло-
вого напряжения топочного пространства практически не отра-
жается на полноте сжигания газа, когда факел эжекцпонных
горелок не соприкасается с поверхностью чугунной плиты. Ис-
следования показывают, что при этом условии полное сжига-
ние газа достигается при тепловых напряжениях топочного про-
странства до 700 кВт/м3. При больших напряжениях топочного
пространства появляются потери теплоты от химического недо-
жога за счет неудовлетворительной организации движения пото-
ков вторичного воздуха.
При обследовании существующих отопительно-варочных пе-
чей, эксплуатировавшихся на каменном угле, было замечено, что
многие чугунные плиты имеют трещины на поверхности, распо-
ложенной над топливником. Растрескивание чугунных нлит объ-
ясняется тем, что раскаленный слой жирного каменного угля
или антрацита, обладающий высокой излучательной способно-
стью, нагревает поверхность чугунной плиты до красного кале-
ния. При приготовлении пищи на раскаленную плиту часто по-
падает вода из кухонной посуды. Вода тут же испаряется, ин-
тенсивно охлаждая плиту. В местах охлаждения плиты чугун
165
испытывает сильные напряжения сжатия, в результате чего чу-
гунная поверхность трескается.
При замене твердого топлива газообразным поверхность чу-
гунной плиты при той же тепловой нагрузке в течение 1 ч не на-
гревается до красного каления, хотя имеет достаточную темпе-
ратуру (400—500° С) для быстрого приготовления пищи. Нагрев
чугунной плиты в этом случае происходит лишь за счет излуче-
ния теплоты полосами углекислоты и водяных паров газового
пламени эжекционных горелок, в то время как пламя твердого
топлива дополнительно излучает теплоту от раскаленных твер-
дых частиц. Общее излучение от пламени при горении твердого
топлива в несколько раз усиливается раскаленным его слоем,
равномерно распределенным на колосниковой решетке.
Наблюдения за работой 100 отопительно-варочных печей, пе-
реведенных на газ в Ставрополе-краевом, показали, что после
трехлетней эксплуатации ни на одной плите не было трещин.
При сжигании газа в отопительно-варочных печах духовой
шкаф нагревается больше, чем при сжигании твердого топлива
при подаче в топку одинаковых количеств теплоты в единицу
времени. Это объясняется тем, что низкая излучательная способ-
ность факела газовых эжекционных горелок способствует умень-
шению выхода теплоты в зоне топливника. Поэтому теплосодер-
жание (энтальпия) продуктов сгорания газообразного топлива,
соприкасающихся со стенками духового шкафа, оказывается
больше, чем у твердого топлива (угля или дров). Еще больший
нагрев духового шкафа наблюдается при установке в топливни-
ке горелок диффузионного типа за счет того, что их факел, име-
ющий длину 1,3—1,4 м, выходит из пределов топочного простран-
ства в горизонтальный дымоход и непосредственно нагревает
стенки шкафа.
Расчеты, проведенные по экспериментальным данным, пока-
зывают, что при работе печи на газообразном топливе происхо-
дит перераспределение составляющих теплового баланса (раз-
личный нагрев ее элементов: плиты, духового шкафа и отопи-
тельного щитка): менее интенсивный (равномерный) нагрев
плиты и более интенсивный нагрев духового шкафа и дымоходов.
Одной из причин, ранее препятствовавших переводу сущест-
вующих отопительно-варочных печей на газ, является недоста-
точная толщина стенки (V< кирпича) у отопительных щитков.
Перевод на газ печей, имеющих толщину кладки в ’Л кирпича,
допускается только при наличии металлического кожуха. Это
требование вполне справедливо для отопительных печей перио-
дического действия, так как температура продуктов сгорания
газа у них в начале первого восходящего дымохода может до-
стигать 700—750° С и выше. В отопительно-варочных печах про-
дукты сгорания, пройдя под чугунной поверхностью плиты и
вдоль стенок духового шкафа, поступают в отопительный щиток
более охлажденными. На рис. 74 приведен график изменения
температуры уходящих газов при входе в первый восходящий
166
Рис. 74. Температура продуктов сгорания
в первой зоне газоходов отопительной и
отопительно-варочной печи
дымоход отопительной печи и
при входе в первый канал отопи-
тельного щитка обычной отопи-
тельно-варочной печи. На графи-
ке видно, что температура про-
дуктов сгорания газа в послед-
нем случае не превышает 310—
390° С. Графоаналитический рас-
чет по методу конечных разнос-
тей показывает, что температура
на наружной поверхности отопи-
тельного щитка с толщиной стен-
-----отопительная neubi
------мпопительно-Ьароиная печь
Часы топки печи Т.ч
1- Q/u - 350 кВтН2-(1Л)=220к6тМ’-.
3—0П>-550 KBmfrfl4-Q/U=220кВтМ’.
ки в V4 кирпича 'в момент максимального нагрева печи не пре-
вышает 95—100° С. Экспериментальные исследования показыва-
ют, что и при нормальной тепловой нагрузке (и даже в 1,5 раза
большей) температура на наружной поверхности такого рода
отопительных щитков не превышает 125—128° С.
Таким образом, наличие в газовых отопительно-варочных пе-
чах чугунной плиты и духового шкафа резко уменьшает темпе-
ратуру продуктов сгорания и исключает возможность перегрева,
а следовательно, и разрушения отопительных щитков с толщи-
ной стенки V4 кирпича.
Характерной особенностью отопительно-варочных печей, пе-
реведенных на газ, является относительное постоянство темпера-
тур продуктов сгорания у заслонки. Через 15 мин после начала
топки температура уходящих газов у заслонки составляет 110° С,
а е конце топки (через 2,5 ч) не превышает 150° С.
Существует мнение, что при переводе отопительно-варочных
печей на газ увеличивается пожарная опасность. Специальные
исследования показали, что при чрезмерной форсированной топ-
ке (т=10 ч, В=2,2 м3/ч) максимальная температура продуктов
сгорания у заслонки не превышала 350° С. Теоретический расчет
методом конечных разностей, а также эспериментальная его про-
верка показывают, что при форсированных топках нагрев на-
ружной поверхности противопожарных разделок не превышает
допустимых нормативных пределов. Для проверки возможности
проникания в помещение продуктов сгорания из-под конфорок
были проведены испытания отопительно-варочных печей трех
конструкций (испытания проводились летом при температуре
наружного воздуха 28—30° С, т. е. в то время, когда в печи соз-
дается слабая тяга).
Результаты испытаний позволили сделать следующие выво-
ды: при минимальном разрежении в зоне под заслонкой в на-
чале топки (2—3 Па) под конфорками наблюдалось такое же
разрежение, поэтому продукты сгорания не могли проникать в
167
отапливаемое помещение, а, наоборот, воздух из помещения
засасывался через щели чугунных конфорочных колец в топоч-
ное пространство; в том случае когда под заслонкой печи отсут-
ствовало разрежение, не удавалось создать тягу в топливнике
и включить в работу горелку, так как в топочное пространство не
поступал воздух. Чтобы создать тягу в печи, необходимо было
прогреть дымовую трубу. После того как в зоне под заслонкой
создавалось разрежение, пуск горелки в работу осуществлялся
без всяких затруднений. Таким образом, при нормальной тяге
(минимальном разрежении) продукты сгорания не могли про-
никнуть в помещение, а тем более при отсутствии тяги, когда
вообще невозможно включить печь в работу.
Особенностью отопительно-варочных печей является наличие
у них двух естественных взрывных предохранительных клапанов
(в виде конфорок на чугунной плите, закрытых притертыми чу-
гунными кольцами). Эффективность их действия при взрыве га-
зовоздушной смеси в топливнике была проверена на двух отопи-
тельно-варочных печах 'трехоборотной с отопительным щитком
и «шведке»), для чего в их топливники (через горелки ГДП-1,5)
подавали различные количества газа.
Анализ результатов испытаний показывает, что конфорочные
кольца на чугунной плите предохраняют кладку печи при взры-
ве газовоздушной смеси, но до определенных пределов. Так,
при поступлении в топливник 68—78 л газа и его взрыве кон-
форки, приподнимаясь вверх, настолько ослабляли силу взрыв-
ной волны, что она не могла произвести каких-либо разрушений.
При подаче большого количества горючего газа (120—160 л) и
его взрыве конфорки не могли полностью ослабить силу взрыв-
ной волны, возникающей в топливнике, и она производила неко-
торые нарушения плотности кирпичной кладки. Если же конфо-
рочные кольца прочно закладывались кирпичами (наглухо при-
жимались к поверхности чугунной плиты и искусственно созда-
вались условия работы печи с закрытой поверхностью), то даже
взрыв небольших количество горючего газа (15—20 л) в топлив-
нике приводил к значительным повреждениям кладки печей и
необходимо было проводить их капитальный ремонт.
Обследование работы в Ставрополе-краевом 100 отопитель-
но-варочных печей, переведенных на газ в течение трех отопи-
тельных сезонов, показало, что стоимость отопления жилых по-
мещений с их помощью была намного ниже, чем с помощью пе-
чей, работающих на твердом топливе.
Таким образом, можно отметить следующие особенности ра-
боты отопительно-варочных печей на газообразном топливе:
стационарность режима горения, в результате чего в топлив-
нике в течение всего времени топки поддерживаются постоянны-
ми количество избыточного воздуха и температура, что при пра-
вильно организованном процессе горения позволяет эксплуати-
ровать их с более высоким КПД, чем те же печи, работающие
на твердом топливе;
168
удобство регулирования и возможность поддержания на од-
ном уровне температуры на наружной поверхности чугунной
плиты и в духовом шкафу;
увеличение срока службы чугунной плиты;
отсутствие необходимости периодической чистки дымоходов;
простоту включения и выключения печи в любое время суток,
что дает возможность легко регулировать температуру воздуха
в отапливаемом помещении;
более дешевую (в 2,5—3 раза) эксплуатацию печей на газо-
образном топливе, чем на твердом топливе.
22. Теплотехнические показатели
Определение теплотехнических показателей. При переводе
существующих отопительно-варочных печей на газ; а также при
проектировании новых бытовых газовых печей важно знать, ка-
кое количество теплоты поглощается отдельными их элементами
(топливником, чугунной плитой, духовым шкафом, внутренней
поверхностью отопительного щитка) в зависимости от расхода
газа в 1 ч времени топки и коэффициента избытка воздуха в то-
почном пространстве.
Зная интенсивность теплопоглощения каждого из вышепере-
численных элементов, можно определять их линейные размеры,
исходя из заданного режима горения и тепловой нагрузки. Рас-
чет дает возможность определить, сколько дымооборотов целе-
сообразно оставлять при переводе существующих отопительно-
варочных печей с твердого топлива на газ, а также с известной
степенью точности находить температуры на наружной поверхно-
сти печи в момент максимального ее нагрева.
Методика расчета отопительно-варочных печей не отличается
от расчета отопительных печей периодического действия и сво-
дится к следующему.
В зависимости от коэффициента избытка воздуха в топлив-
нике определяется теоретическая температура продуктов сгора-
ния газа.
Переход от теоретической температуры горения в топливнике
к фактической производится при помощи пирометрического коэф-
фициента.
Величины этого коэффицинта, найденные автором опытным
путем для отопительно-варочных печей, переведенных на газ,
представлены на графике рис. 75.
Зная теоретическую температуру сгорания газа и пиромет-
рический коэффициент, можно определить среднюю температуру
продуктов сгорания на выходе из топливника и КПД газовой
печи.
В зависимости от конструкции отопительно-варочной печи
к этому методу вводятся некоторые поправки, которые даны в
нижеприведенных примерах.
169
Коэффициент избытка Ьайуха-Лт
1-0Л)-350кВт/мъ; 2- 0/и» 300 кВт/м3 *
5-Q/u=220kB(ti/m3.
Рис. 75. Значения пирометрического коэф-
фициента в зависимости от коэффициента
избытка воздуха и теплового напряжения
топочного пространства
Рис. 76. Отопительно-варочная газовая
печь
в-в
Пример 1. Дана отопительно-варочная печь (рис. 76) с системой
последовательных горизонтальных дымовых каналов. В печи установлена
трубчатая эжекционная горелка с организованной подачей вторичного воздуха.
Расход газа через горелку В = 1,9 м3/ч; теплота сгорания природного газа
=35600 кДж/м3; длительность топки т = 2,5 ч; температура в помеще-
нии 20 °C.
Требуется найти средние температуры продуктов сгорания во время топки
в дымовых каналах до и после духового шкафа в центре дымооборотов отопи-
тельного щитка и под заслонкой при различных коэффициентах избытка воз-
духа в топливнике: аг = 1,2 и 3,5. Искомые точки обозначены на рис. 76 рим-
скими цифрами.
Найдем сначала все температуры в искомых точках для коэффициента
избытка воздуха «т=1,2. Предварительно определим ряд вспомогательных
величин.
Объем продуктов сгорания для данного состава природного газа в зави-
симости от коэффициента избытка воздуха может быть представлен в виде
Рг== 10,6 + (от—1)9,5=12,5 м3/м3.
Температуропроводность кирпичной кладки
Z,
а =-------
су
0,45
0,19-1600
= 0,00149 м2/ч.
Площадь внутренней тепловоспрннимающей поверхности дымоходов ото-
пительно-варочной печи находим на графике (рис. 75). Расчетом учитывается
площадь тепловоспринимающей поверхности только тех стенок дымоходов, ко-
торые имеют большой теплоаккумулирующнй массив или непосредственно уча-
ствуют в теплообмене с отапливаемым помещением. Площадь тепловосприни-
мающей поверхности внутренних перегородок дымоходов не принимается во
внимание, так как аккумулирующая способность их мала по сравнению с ос-
тальным кирпичным массивом печи.
Исходные данные для расчета:
площадь поверхности опускного канала, расположенного между правой
стенкой духового шкафа и кладкой (площадь поверхности стенки духового
шкафа условно приравнивается к площади тепловоспринимающей поверхности
кладки печи) —5°^ ==0,Змг;
170
площадь поверхности горизонтального газохода, расположенного между
нижним днищем шкафа и подом печи SB„r' =0,122 м2;
площадь поверхности восходящего газохода в правом углу печи S®^r' =
=0,443 м2;
площадь поверхности первого и второго горизонтальных газоходов отопи*
тельного щитка S ^’м = 1,1 Ма;
площадь поверхности третьего горизонтального газохода отопительного
щитка S В3НГ'°'Щ- =0,4 м2.
Общая площадь тепловоспринимающей поверхности газохода
= 2,365 м2.
Определим тепловое напряжение топочного пространства печи (кВт/м8)
по формуле
Q Q^s
— ==------ кВт/м8,
V Утоп
где Утоп — объем топливника, включая пространство, расположенное между
чугунной плитой и верхней изолированной стенкой духового шкафа, м3.
Q 8500-1,9
V 0,062
16 200
0,062
~260000Вт/м3 —260 кВт/м3.
По этим исходным данным производим тепловой расчет, результаты кото-
рого сведены в табл. 10. В ней даны расчетные средние температуры продук-
тов сгорания за топку в различных сечениях дымоходов при ctT=l,2; 2,5 и 3,5,
а также ошибка в определении КПД печи. Расчеты проведены при постоян-
ном расходе газа (с теплотой сгорания 35600 кДж/м3), равном 1,9 м8/ч, теп-
ловом напряжении топочного пространства, равном 260 кВт/м3 и длительности
топки — 2,5 ч.
Для того чтобы получить представление о точности предложенного ме-
тода расчета, в таблице даны для сравнения экспериментальные данные.
Как видно из табл. 10, при небольших коэффициентах избытка воздуха
расчетные температуры продуктов сгорания и КПД печи меньше действитель-
ных (опытных), при увеличенных коэффициентах избытка воздуха — выше
опытных.
Расчет прогрева стенок топливника отопительио-варочной печи произво-
дится так же, как и в отопительной. На графике, составленном по экспери-
ментальным данным (рис. 71,6), определяем изменение температуры на внут-
ренней поверхности стенки топливника в зависимости от времени топки и
теплового напряжения топочного пространства.
Данный график справедлив для топливников, перекрытых в верхней зоне
чугунной плиты, и для режима топки, при котором коэффициент избытка воз-
духа составляет величину 1,5—2,5.
Затем, пользуясь методом конеч-
ных разностей, определяем темпера-
туты на наружной поверхности топ-
ливника в момент максимального про-
грева печи и на наружной поверхно-
сти дымооборотов в зависимости от
длительности топки, режима горения
и толщины стенок.
Пример 2. Определить в конце
топки температуру на наружной по-
верхности трехоборотного отопитель-
ного щитка с толщиной стенки */4
кирпича, имея следующие данные:
расход газа (при теплоте сгорания
8500 ккал/м3) В = 2,05 м3/ч; время
топки т=],75 ч; коэффициент избыт-
ка воздуха ат = 2;
171
ТАБЛИЦА 10
Определяемый параметр Результаты расчета при коэффициенте избытка воздуха
1.2 I 2,5 3,5
Температура продуктов сгорания, °C:
теоретическая 1830 990 740
На выходе из топочного пространст- ва (точка I):
расчетная 750 610 530
экспериментальная 724 615 545
В нижней точке опускного канала (точка II):
расчетная /Ра^4 575 545 495
J. экс экспериментальная г0 к 547 540 493
В горизонтальном газоходе под дни- щем духового шкафа (точка III):
расчетная /рЯрЧ 510 512 470
экспериментальная Нет Нет Нет
В конце восходящего газохода (точ- ка IV): данных данных данных
расчетная 335 415 405
экспериментальная ^Кр 340 420 375
На выходе из печи (точка V):
расчетная /у*сч 92 206 243
экспериментальная 127 209 213
КПД печи, %:
расчетный 96 80,9 67,5
экспериментальный 94,4 80,4 72,7
Ошибка в определении КПД печи + 1,67 + 0,62 —7,7
/ _расч_ экс \ / Чпечи течи \ о/
I «расч |
1 течи I
начальная температура кладки /о=2О °C. Искомые точки на наружной по-
верхности щитка показаны на рис. 77 римскими цифрами.
По приведенным ранее формулам определяем объем и теплоемкость про-
дуктов сгорания, теоретическую температуру продуктов сгорания, температу-
ропроводность кладки и тепловое напряжение топочного пространства. Нахо-
дим величину внутренних площадей тепловоспринимающей поверхности для
каждой искомой точки. Эти величины S7H, S77, S777, S7„ соответственно
равны 0,612 (в эту величину включается площадь тепловоспринимающей по-
верхности, с которой соприкасаются продукты сгорания при движении от
топливника до точки I); 1,552; 2,452 и 3,58 м2.
Затем определяем температуру уходящих газов или изменение температу-
ры продуктов сгорания в каждой из намеченных точек.
В табл. 11 приведены результаты расчета температур в намеченных ранее
точках на поверхности отопительного щитка.
Анализ таблицы показывает, что температуры, найденные расчетным пу-
тем на наружной поверхности щитка, незначительно отличаются от экспери-
ментальных.
172
ТАБЛИЦА II
Точка на наружной поверхности отопитель- ного щитка Площадь тепловоспрн- ннмающей поверхности до искомой точки, м2 Расчетная величина, /ух, С Температура иа наружной поверхности, /нар, °C Ошибка в определении температуры па наруж- ной поверх- ности, %
расчетная эксперимен- тальная
I 0,612 467 179 134 25,2
н 1,552 245 106 95 10.4
III 2,452 151 70 62 11,4
IV 3,58 61 45 42 6,7
Определение максимального числа дымооборотов в газовых
отопительно-варочных печах. Практика показывает, что в жи-
лых домах эксплуатируются разнообразные отопительно-ва-
рочные печи, отопительные щитки которых имеют от одного до
пяти дымооборотов.
При газификации жилищного фонда важно знать, какое мак-
симальное число дымооборотов может быть допущено в отопи-
тельных щитках такого рода печей, чтобы на оголовках труб не
происходила конденсация водяных паров.
Для решения поставленной задачи выберем исходные дан-
ные, максимально приближающиеся к практическим условиям.
Для отопительно-варочных печей наиболее приемлема инжекци-
онная горелка ГДП-1,5, расход газа в которой достигает 1,9 м3/ч
(его мы и примем для расчета).
Длительность топки печи примем т=2,5 ч. Будем считать, что
печи топят с различной степенью эффективности, т. е. расчет
проведем при различных наблюдаемых практически коэффици-
ентах избытка воздуха ат = 2; 3; 4.
Отопительно-варочные печи, как правило, выкладываются не
с коренными (самостоятельными), а с насадными дымовыми тру-
бами.
Поэтому число последовательных вертикальных дымоходов
у них может быть равно только 1, 3 и 5. В связи с тем, что пло-
щадь тепловоспринимающей поверхности отопительного щитка
с одним каналом мала, расчет проведем только для печей, имею-
щих в отопительных щитках 3 и 5 последовательных каналов.
Схемы этих печей приведены на рис. 78.
Методика расчета подробно была описана выше, поэтому она
в данном примере не приводится, а полученные результаты све-
дены в табл. 12. Расчеты проведены при постоянном расходе газа
(с теплотой сгорания 35 600 кДж/м3), равном 1,9 м3/ч и тепловом
напряжении топочного пространства, равном 260 кВт/м3, при
площади поверхности трехоборотного отопительного щитка
= 3,16 м2 и дымоходов S °6вНдым = 3,58 м2, а пятиоборотно-
го— SOT-“iIIT—5,25 м2 и дымоходов 5общ-ДЬ)М = 5,67 м2.
173
ТАБЛИЦА 12
Результаты расчета для отопительного щитка
Определяемый параметр трехоборотного пятиоборотного
ат=2 ат=3 «т-4 ат=2 «т=з ат = 4
Температура, °C: теоретическая продуктов 1190 845 650 1190 845 650
сгорания /тнор на выходе из топочного 655 565 495 655 565 495
Пространства /факт на выходе в первый ды- 550 516 475 550 516 475
моход отопительного щит- ка п. с на выходе из печи /у* 95 150 187 40 73 106
При рассмотрении этой таблицы видно, что средние темпера-
туры уходящих газов отопительно-варочной печи с пятиобо-
ротным отопительным щитком не превышает 45—86 °C. Такие
низкие значения температур продуктов сгорания на выходе из
печи не могут обеспечить нормальную ее эксплуатацию в зимний
период, что объясняется следующими обстоятельствами.
Температура уходящих газов на оголовке дымовой трубы не
должна быть меньше температуры конденсации водяных паров,
которая зависит от концентрации последних в продуктах сгора-
ния. Чем больше в продуктах сгорания содержится воздуха, тем
менее вероятна конденсация водяных паров на внутренней по-
верхности дымовой трубы. Например, из графика на рис. 79 вид-
но, что при ат = 5и температуре уходящих газов 40 °C конденса-
Рис. 78. Схемы отопительно-варочных пе-
чей, имеющих миогооборотные отопитель-
ные щитки
a - трехобортный; б - пятиоборотный
Рис. 79. Влияние коэффициента избытка
воздуха в продуктах сгорания на темпе-
ратуру конденсации водяных паров у ого-
ловка дымовой трубы
174
ТАБЛИЦА 13
Результаты расчета для отопительного щитка
Определяемый параметр трехоборотного и я тиоборотног о
ат=2 ат~ 3 ат - 4 «т = 3 | ат=--3
Температура, °C: 109
продуктов сгорания на
выходе из печи продуктов сгорания на 53
оголовке конденсации водяных па- 49
ров Конденсация водяных паров Нет
143 152 45 69 86
103,5 124 — 30,5 58
42 38 49 42 38
Нет Нет Есть Есть Нет
ции водяных паров на оголовке происходить не будет, а при
ат= 1,5 и /ух = 40 °C — конденсация неизбежна.
Проверим, возможна ли конденсация водяных паров на ого-
ловке трубы при температуре продуктов сгорания на выходе из
печи /ух = 45—86 °C, при высоте дымовой трубы /7Тр=3,5 м, для
трехоборотного и пятиоборотного отопительного щитка, при раз-
личных коэффициентах избытка воздуха.
Среднюю температуру уходящих газов на оголовке определим
по формуле
Результаты расчетов сведены в табл. 13.
Из табл. 13 видно, что конденсация водяных паров не проис-
ходит на оголовке трубы печи с трехоборотным отопительным
щитком. В то же время в печи с пятиоборотным отопительным
щитком внутренняя поверхность оголовка может увлажняться.
Исключение составляет лишь режим горения с коэффициентом
избытка воздуха ат = 4, однако топить печь в таком режиме не-
экономично. Из этих расчетов можно сделать вывод, что вслед-
ствие слишком развитой тепловоспринимающей поверхности
отопительно-варочной печи с пятиоборотным отопительным щит-
ком температура уходящих газов у заслонки оказывается зани-
женной по сравнению с рекомендуемыми значениями, что может
привести к конденсации водяных паров на оголовке дымовой
трубы. Поэтому такие печи переводить на газ не следует. Одна-
ко если печь с пятиоборотным отопительным щитком находится
в хорошем состоянии, можно соединить третий канал щитка
с дымовой трубой (сделать его трехоборотным) и таким образом
приспособить ее к работе на газообразном топливе.
23. Перевод существующих отопительно-варочных печей
с твердого топлива на газ
Упрощенный метод. При переводе на газ существующих бы-
товых печей, имеющих чугунные плиты и конфорки, необходимо
в первую очередь обеспечить безопасность и экономичность их
175
работы. Кроме того, целесообразно, чтобы разработанный метод
перевода бытовых печей на газ был простым по технике испол-
нения и универсальным (пригодным для всех конструкций, полу-
чивших распространение).
Необходимо, чтобы при замене твердого топлива газом в ото-
пительно-варочных печах сохранились все особенности их рабо-
ты, т. е. можно было бы приготовлять всевозможные кулинарные
изделия при различных температурных режимах, а также без
затруднений эксплуатировать печи в зимний и летний периоды.
Исследования, проведенные Академией коммунального хозяй-
ства им. К- Д- Памфилова показали, что тип системы дымоходов
при нормальной тяге существенно не влияет на безопасность ра-
боты печей, работающих на газообразном топливе. Поэтому при
переводе на газ бытовых печей с чугунными плитами и духовка-
ми различных конструкций нет смысла изменять прежнюю систе-
му дымооборотов. Число последовательных вертикальных дымо-
оборотов в подобного рода печах не должно превышать трех (что
было доказано в предыдущем подразделе).
Учитывая, что в существующих отопительно-варочных печах
продукты сгорания интенсивно охлаждаются чугунной плитой и
духовым шкафом, при переводе их на газ можно допускать тол-
щину стенок отопительных щитков в 'А кирпича. Опасаться пере-
грева оштукатуренных стенок толщиной в ]А кирпича при нор-
мальной топке (2—3 ч) нет оснований, так как продукты сгора-
ния после соприкосновения с чугунной плитой и духовым шка-
фом имеют температуру в пределах 330—360 °C.
Опыты и расчеты показали, что футеровку стенок топливни-
ков, перекрытых в верхней части чугунной плитой, можно не
производить, если при этом тепловое напряжение топочного про-
странства не превышает 290—315 кВт/м3.
При переводе всех без исключения бытовых печей, имеющих
чугунные плиты с конфорочными кольцами, необходимо сохра-
нять последние. При случайном взрыве газовоздушной смеси в
топливнике кольца конфорок, приподнимаясь вверх, будут ослаб-
лять силу взрыва и предохранять кладку от разрушения. Доби-
ваться полной герметичности между конфорочными кольцами нет
необходимости, так как через небольшие неплотности между
ними внутрь печи, как правило, будет всасываться воздух из
отапливаемого помещения, так как при нормальной работе горел-
ки внутри топливника, а следовательно, и под чугунной плитой
всегда создается разрежение.
Исследования по определению пожарной опасности отопи-
тельно-варочных печей при топке их газом позволили установить,
что существующие горизонтальные кирпичные разделки (толщи-
ной 380 мм или 250 мм с прокладкой листового асбеста) надеж-
но предохраняют деревянные части перекрытий от возможного
возгорания даже при топках длительностью 8—9 ч и расходе
газа 2 м3/ч.
176
Отопительно-варочные печи оборудуются газовыми горелка-
ми согласно ГОСТ 16569—71.
Исходя из указанных выше положений, Ю. П. Соснин разра-
ботал упрощенный метод переоборудования существующих ото-
пительно-варочных печей на газ, сущность которого заключается
в установке горелки в топливнике печи непосредственно под
большой конфоркой чугунной плиты (все остальные элементы пе-
чи при этом остаются без изменения).
Подготовительные работы при переоборудовании печи на газ
производятся в следующем порядке.
1. Осмотреть наружную поверхность печи и дымовой трубы.
Если на наружной поверхности штукатурки не имеется трещин,
это свидетельствует об удовлетворительном состоянии кладки
печи и дымовой трубы. Если же замечены трещины, то необходи-
мо очистить кирпичную кладку от штукатурки в этих местах и
проверить, имеются ли трещины в кирпичах и каково состояние
швов в кладке. При наличии трещин в кладке необходимо обве-
сти их мелом и в последующем отремонтировать дефектные
участки.
При наличии трещин в чугунной плите с конфорками или про-
гаров в стенках духового шкафа необходимо заменить их но-
выми.
При наличии в печи 4 или 5 заслонок необходимо сократить
их число до трех (для летнего и зимнего дымоходов, а также для
вентиляции).
2. Очистить внутреннюю поверхность отопительного щитка от
сажи и одновременно прочистить дымовую трубу. Удалить сажу
из дымовой трубы через прочистную герметичную дверку, кото-
рая должна быть установлена на два ряда выше заслонки.
3. Выдержать в воде красный кирпич до ремонта или пере-
кладки печи.
4. Запастись к началу переоборудования печи на газ газовой
горелкой с рамкой, специальной поддувальной дверкой для по-
дачи вторичного воздуха в топливник, заслонкой с просверлен-
ными в центре отверстиями диаметром 12 мм.
Последовательность переоборудования на газ отопительно-
варочных печей (прил. 6):
1. Снять топочную и зольнйковую дверки, вынуть колоснико-
вую решетку, четвертую и пятую заслонки (если они имеются).
2. На место зольниковой дверки установить регулятор вто-
ричного воздуха и на два ряда выше регулятора укрепить в
кладке рамку газовой горелки.
3, На один ряд выше верхнего среза рамки горелки устано-
вить чугунную плиту с конфорочными кольцами.
4. Произвести футеровку стенок духового шкафа (футеровка
стенок топки огнеупорным кирпичом не обязательна, но жела-
тельна).
5. Один ряд кладки (на который опирается чугунная плита
с конфорками) и стенку духового шкафа, непосредственно со-
177
прикасающуюся с раскаленными газами топочной камеры, вы-
ложить из огнеупорного кирпича.
6. Установить чистки в отопительном щитке и под духовым
шкафом.
7. Отремонтировать дымовую трубу (если имеются дефекты)
и выложить оголовок.
8. Просушить печь и затем штукатурить ее.
9. Проверить печь и дымовую трубу на плотность.
10. После окончания всех строительных работ установить в
топливнике печи горелку.
Пуск газа в печь осуществляется эксплуатационной конторой
«Горгаз» в присутствии представителей строительно-монтаж-
ной организации. При этом представителю «Горгаза» должна
быть представлена соответствующая техническая документация
(акт о пригодности печи к работе на газообразном топливе, акт
о техническом состоянии дымоходов, проект подводки газопрово-
да к печи).
По описанИому выше упрощенному методу можно переводить
на газ не только большинство бытовых печей с духовками и
плитами, но также и кухонные очаги.
Если при газификации жилого дома в кухнях устанавливают
газовые конфорочные плиты, то отопительно-варочные печи в
комнатах надо переоборудовать по упрощенному методу и пере-
крыть чугунную плиту двумя рядами кирпичей, уложенными
плашмя. Духовой шкаф из печи не вынимают, так как он уско-
ряет нагрев помещения во время работы, горелки (для чего сле-
дует лишь открыть его дверку). При переводе на газ отопитель-
но-варочных печей домохозяйки предпочитают оставлять в них
духовой шкаф еще и потому, что он имеет большие габариты,
чем духовые шкафы в газовых конфорочных плитах.
Переоборудованные на газ по упрощенному методу отопи-
тельно-варочные печи испытывались на природном газе с тепло-
той сгорания 35 600 кДж/м3 в течение 2—2,5 ч. Благодаря раз-
витой тепловоспринимающей поверхности печей и наличию в них
интенсивно охлаждаемых поверхностей (чугунной плиты, духово-
го шкафа) был получен довольно высокий КПД (от 85 до 93%).
Температура уходящих газов во время эксплуатационных ис-
пытаний имела максимальное значение 170—180 °C, а средняя —
за топку 135—140 °C, что обеспечило нормальную работу печей
и не наблюдалось конденсации водяных паров в дымовой трубе.
Технологические испытания печей показали, что на газе обес-
печивается нормальный тепловой режим, необходимый при ку-
линарной обработке пищевых продуктов.
Выпеченные в печах мясные и хлебобулочные изделия имели
одинаковый колер со всех сторон, что свидетельствует о равно-
мерном прогреве жарочного шкафа. Вода в кастрюле вместимо-
стью 6 л на чугунной плите закипала через 13 мин, а в ведре
вместимостью 10 л — через 28 мин.
178
В заключение следует отметить, что переоборудование по уп-
рощенному методу существующих отопительно-варочных печей
на газ экономит средства, время и рабочую силу. Например,
в один рабочий день печник с подручным может переоборудовать
на газ две печи. В то же время на выкладку новой газовой быто-
вой печи, включая время на разборку старой, требуется не мень-
ше двух рабочих дней.
Усовершенствованный метод. Обследование 200 отопительно-
варочных печей, переведенных на газ в Ставрополе-краевом по
упрощенному методу, позволило выявить некоторые их недостат-
ки в экономии топлива и удобстве обслуживания в летний пе-
риод:
1. При приготовлении пищи на отопительно-варочной печи
наружная поверхность чугунной плиты размером 71X41 см на-
гревается до 350—400 °C и излучает в помещение во время рабо-
ты горелки в среднем 2900—3500 Вт теплоты. В летний период,
особенно в жаркие солнечные дни, температура и без того нагре-
того помещения от топки печи еще более увеличивается, а вбли-
зи чугунной плиты достигает 40—45 °C. Естественно, что при та-
ких условиях приготовление пищи на плите затруднительно.
2. В холодное время года КПД отопительно-варочной печи
составляет 80—90%, так как потери теплоты в этот период скла-
дываются из потерь ее с отходящими газами и от химического
недожога. В летнее время КПД печи падает до 15—20%, ибо он
представляет собой лишь отношение теплоты, израсходованной
на приготовление пищи, ко всей теплоте, выделившейся при сго-
рании газа в топливнике.
Остальные составляющие — теплота, саккумулированная
кладкой и отданная в жилое помещение излучением нагретой чу-
гунной плиты и духового шкафа — уже не являются полезными в
общем тепловом балансе и поэтому резко снижают эффектив-
ность работы печи и ее КПД.
Учитывая отмеченные выше недостатки Ю. П. Соснин разрабо-
тал усовершенствованный метод перевода на газ существующих
отопительно-варочных печей, заключающийся в следующем.
Сначала разбирают переднюю стенку печи ниже уровня чу-
гунной плиты. Затем вынимают из печи духовой шкаф, топочную
и зольниковую дверки. Под шкафом разбирают два ряда кирпич-
ной кладки и вновь устанавливают духовой шкаф. Но теперь его
располагают на два ряда ниже того уровня, на котором он нахо-
дился прежде. С правой стороны шкафа монтируют топливник,
в переднюю стенку которого заделывают рамку газогорелочного
устройства. После этого над топливником и верхним днищем
шкафа сооружают перекрытие из двух рядов кирпичей, уложен-
ных плашмя. Кирпичи перекрытия должны опираться или на
стальные полосы толщиной 4—5 мм или (еще лучше) на вышед-
шую из строя чугунную плиту. На второй ряд кирпичей, уложен-
ных плашмя, устанавливают две конфорочные горелки с расхо-
дом газа по 250 л/ч каждая, а над ними — чугунную плиту. Ее
179
надо установить таким образом, чтобы центры конфорок и голо-
вок горелок точно совпали. Над горелками устанавливают обыч-
ные ребристые конфорочные кольца. Таким образом, бытовая
печь, переоборудованная на газообразное топливо — это комби-
нация кухонного очага и газовой двухконфорочной плиты.
Эксплуатация печи может производиться круглый год. Про-
дукты сгорания газа, а также водяные пары и чад, образующие-
ся при приготовлении пищи, поступают из варочной камеры в
обособленный от дымооборотов вентиляционный канал.
Кулинарные изделия выпекают в духовом шкафу, который
нагревают горелкой периодического действия, установленной в
топливнике. В теплое время года продукты сгорания газа, омы-
вая духовой шкаф, поступают через летний дымоход в дымовую
трубу. В зимний период продукты сгорания проходят по всем
дымооборотам печи и только потом попадают в дымовую трубу.
Технологические испытания печи на природном газе с тепло-
той сгорания =35 600 кДж/м3 >в приближенных к лаборатор-
ным условиям показали, что КПД печи в зимний период до-
вольно высок и составляет 85—92%. Температура уходящих га-
зов при нормальной тепловой нагрузке находится в пределах
130 135 °C. Эти испытания позволили установить, что духовой
шкаф нагревается равномерно во всем объеме и имеет постоян-
ную температуру в течение всей топки. Температура внутри шка-
фа легко регулируется уменьшением или увеличением расхода
газа перед горелкой, установленной в топливнике. Чугунная по-
верхность плиты при работе конфорочных горелок не перегрева-
ется и КПД составляет 50—55%.
По усовершенствованному методу довольно просто переобору-
довать на газ отопительно-варочные печи, которые имеют летний
и зимний дымоходы, а также обособленный вентиляционный ка-
нал. Если бытовая печь не имеет летнего дымохода и вентиляци-
онного канала, то их необходимо выкладывать вновь. При этом,
естественно, процесс переделки печи становится более трудоем-
ким и времени на ее переоборудование требуется больше. В ка-
честве примера в прил. 11 приведены чертежи перевода на газ
простейшего кухонного очага с отопительным щитком, в котором
имеется только зимний дымоход.
Переоборудование этой печи производится в следующем по-
рядке: в нижней зоне кухонного очага духовой шкаф опускают
на два ряда ниже прежнего уровня. Под топливником, в котором
устанавливают горелку периодического действия, выкладывают
горизонтальный канал с заслонкой, соединяющий последний вер-
тикальный канал отопительного щитка с каналом, проходящим
под нижним днищем духового шкафа. После установки двух кон-
форочных горелок на кухонном очаге сверху устраивают кирпич-
ный зонт, вентиляционный канал от которого отводят в дымовую
тРУбу. В начале вентиляционного канала устанавливают заслон-
ку. Зонт над кухонным очагом для вытяжки продуктов сгорания
180
газа, водяных паров и чада, образующихся при приготовлении
пищи, может быть выполнен не только из кирпича, но и из кро-
вельной стали толщиной 0,75 мм. В этом случае объем -печных
работ заметно сокращается. По отписанному выше усовершенст-
вованному методу, было переведено на газ несколько сотен ото-
пительно-варочных печей в Ростове-на-Дону.
24. Конструкции газовых отопительно-варочных печей
Общая часть. Статистика показывает, что ежегодно выходит
из строя 5—8% общего числа ранее .построенных печей. В насто-
ящее время при перекладке отопительно-варочных печей обычно
возводят печи прежней конструкции, несмотря на то, что они
мало приспособлены для газообразного топлива. Особенно они
неэкономичны и неудобны для эксплуатации в летний период
(КПД печей не превышает 10—15%).
Естественно, возникает вопрос, нельзя ли при перекладке
существующих отопительно-варочных печей в газифицированных
домах заменить их новыми?
Опыт показал, что рациональной конструкцией отопительно-
варочной печи в теплотехническом отношении и удобной в экс-
плуатации можно считать такую, которая включает в себя сле-
дующие составные части: топливник с чугунной плитой, имеющей
съемные конфорочные кольца; варочную камеру; духовой шкаф;
отопительный щиток с развитой теплоотдающей поверхностью;
летний и зимний дымоходы и вентиляционный канал.
На практике встречаются всевозможные конструкции быто-
вых печей, различающиеся между собой по взаимному располо-
жению составных частей, системе дымоходов, габаритам и т. д.
Однако при рассмотрении этих конструкций было замечено,
что если печь включает в себя все необходимые (перечисленные
выше) составные части, то она, как правило, имеет большие га-
бариты в плане (102X89 см и более). На ее выкладку требуется
500—600 шт. кирпича.
Малогабаритные печи (габариты в плане 64X77 см) не име-
ют всех перечисленных выше составных частей и поэтому менее
удобны в эксплуатации.
При создании новых конструкций бытовых печей специально
предназначенных для работы на газообразном топливе, предпо-
лагалось ликвидировать это противоречие, присущее всем суще-
ствующим конструкциям.
Отопительно-варочная газовая печь АКХ-ОВГ-I (разработка
Ю. П. Соснина). Печь предназначена для установки в одной или
двух жилых комнатах общей площадью до 30 м2. В нижней зоне
печи устанавливают духовой шкаф (с габаритами 45X30X
ХЗО см), справа или слева от которого в передней стенке топ-
ливника монтируют горелку периодического действия (рис. 80).
Верхняя часть топливника и горизонтальный дымоход, проходя
щий над духовым шкафом, перекрывают двумя рядами кирпича,
181
уложенными плашмя. Чтобы уменьшить тепловой поток, прохо-
дящий через перекрытие топливника, между этими рядами укла-
дывают несколько слоев асбеста общей толщиной 10 мм. На дне
варочной камеры установлен двухконфорочный газовый таган
заводского изготовления. Расход газа через каждую горелку та-
гана составяет 250 л/ч. Горелки тагана имеют повышенную эжек-
ционную способность и обеспечивают полное сжигание газа. Про-
дукты сгорания и чад от двухконфорочного тагана, образующие-
ся при приготовлении пищи, поступают в обособленный от дымо-
ходов вентиляционный канал, расположенный в самой верхней
плоскости варочной камеры. Передняя часть печи (кухонный
очаг, стенки варочной камеры) сооружают из кирпичей, уложен-
ных плашмя, чем обеспечивают прочность всей конструкции.
Заднюю часть печи, представляющую собой трехоборотный ото-
пительный щиток, снизу до самого верха выкладывают из кирпи-
чей, установленных на ребро.
Рис. 80. Отопительно-варочная газовая печь АКХ-ОВГ-1
I — духовой шкаф; 2 — заслонка для регулирования вторичного воздуха; 3 — горелка
ГДП-1,5; 4 —- газовый двухконфорочный таган; 5 — вентиляционная заслонка; 6 — заслон-
ка зимнего дымохода; 7 — заслонка летнего дымохода; 8 — сигнализатор тяги ЭБА
182
Связка кирпичных массивов из кирпичей, уложенных плашмя
и установленных на ребро осуществляется через пять рядов.
Поэтому конструкция печи в целом оказывается прочной. Для
улучшения внешнего вида печи наружную ее поверхность реко-
мендуется покрывать глазурованными санитарно-техническими
плитками размером 150X150X4 мм. Плитки укрепляются на на-
ружной поверхности при помощи специального раствора.
Рецептура раствора по объему: огнеупорная глина —20%;
портландцемент марки 300, 400 или 500— 10%; мелкозернистый
песок — 70%.
Укреплять плитки следует на нагретой поверхности печи.
Печь АКХ-ОВГ-I эксплуатируется следующим образом.
Для приготовления пищи в течение круглого года можно ис-
пользовать двухконфорочный газовый таган. Кулинарные изде-
лия выпекают в духовом шкафу. При этом в летнее время откры-
вается правая заслонка и продукты сгорания, не нагревая всего
отопительного щитка, выходят через летний дымоход непосредст-
венно в дымовую трубу.
В зимний период при выпечке изделий, а также при отопле-
нии помещения открывают левую заслонку.
Поступление вторичного воздуха на горелку ГДП-1,5 регули-
руют специальной заслонкой. Чтобы в печь не попадало слиш-
ком много избыточного воздуха, не участвующего в процессе го-
рения, входное сечение заслонки ограничено до 70ХЮ мм.
Основные технические характеристики
Теплоотдача при двух топках в сутки, Вт ... . 2500—2800
Площадь теплопередающей поверхности, м2 5
Габариты, мм:
длина............................................ 890
ширина . ........................ 640
высота:
строительная.................................. 2250
активная........................................1900
Расход кирпича на кладку, шт........................... 350
В том числе огнеупорного............................... 20
Проверка работы печей АКХ-ОВГ-I в жилых домах Ростова-
на-Дону показала, что печи удобны в обслуживании, конфороч-
ные и основные горелки действуют безотказно, отрывов пламени
и проскоков его к соплу горелки не наблюдается. Приготовление
пищи на этих печах одинаково удобно для населения и в летнее
и в зимнее время. Отопительный щиток печей достаточно прогре-
вается в течение 1 ч топки. Местных перегревов на наружной
теплоотдающей поверхности не было. Все элементы печей нахо-
дятся в хорошем состоянии. Эксплуатационный КПД печей в
зимний период находился в пределах 82—92%, в летнее время —
52—55%. Температура уходящих газов равнялась 130—135 °C.
Проведенные технологические испытания позволили устано-
вить, что духовой шкаф нагревается равномерно во всем объеме
183
a
A-A
Б-Б
и температура внутри его легко регулируется уменьшением или
увеличением расхода газа перед основной горелкой.
Средняя месячная стоимость отопления жилых помещений с
помощью такой печи составила от 7,3 до 9 коп. на 1 м2 жилой
площади.
Газовые отопительно-варочные печи АКХ-ОВГ-I могут найти
широкое применение в газифицированных городах для установки
в квартирах, не имеющих обособленных кухонь или с кухнями,
площадь которых менее 8 м2, а также в многонаселенных квар-
тирах, где. в одной кухне несколько хозяек не могут одновремен-
но готовить пищу.
Газовая отопительно-варочная печь АКХ-ОВГ-Н. Обследова-
ние газовых хозяйств ряда городов показало, что массовая
выкладка газовых отопительно-варочных печей АКХ-ОВГ-I со-
пряжена с рядом трудностей. В частности, нередко отсутствуют
двухконфорочные газовые таганы, а серийное производство их
еще не налажено. Таганы можно заменить двумя горелками с
расходом по 250 л/ч каждая, устанавливаемыми под ребристыми
184
Рис. 81. Газо-
вая отопи-
тельно-вароч-
ная печь
АКХ-ОВГ-I f
а — устройст-
во: 1 — регу-
лятор вторич-
ного воздуха;
2 — горелка
ГД П-1,5; 3 —
чугунная пли-
та с конфо-
рочными коль-
цами; 4 —ду-
ховой шкаф;
5 — заслонка;
ё — полугер-
метичная
даерка; б—по-
рядковая
кладка
б
конфорочными кольцами чугунной плиты, однако приобрести их
тоже трудно.
Поэтому по просьбе эксплуатирующих организаций Ю. П. Со-
сниным была разработана конструкция упрощенной малогаба-
ритной отопительно-варочной печи АКХ-ОВГ-1 J (рис. 81), в ко-
торой, как и в существующих печах, монтируется лишь одна го-
релка периодического действия.
185
Отличительными особенностями этой печи являются неболь-
шие габариты (77X64X210) и прямоточное движение продуктов
сгорания вверх по дымоходам. Последнее обстоятельство особен-
но важно для газовых печей, так как отопительные щитки с пря-
моточными каналами обладают наименьшим гидравлическим со-
противлением по сравнению с другими системами. Отсутствие
опускных каналов и общее небольшое гидравлическое сопротив-
ление дымоходов способствуют быстрой вентиляции прямоточ-
ных печей перед началом топки, а также стабильной работе даже
в летнее время, когда в помещении наблюдается более низкая
температура, чем снаружи (одно из условий обратной тяги).
Это происходит вследствие того, что продукты сгорания, имея
температуру выше, чем температура воздуха в летнее время,
свободно, не встречая значительных гидравлических сопротивле-
ний, попадают в дымовую трубу, а затем выбрасываются в атмо-
сферу.
Вентиляция непрогретой печи перед ее розжигом также не
встречает затруднений в любое время года, так как природный
газ, в основном состоящий из метана, имеющего меньшую плот-
ность, чем воздух, будет при попадании внутрь печи выбрасы-
ваться через дымовую трубу в атмосферу. При минимальном
разрежении в зоне под заслонкой во время топки все дымоходы
прямоточной печи будут также находиться под разрежением, так
как движение продуктов сгорания в данном случае совпадает
с действием подъемных сил. Таким образом, если в кладке дымо-
ходов образуется трещина, то продукты сгорания не смогут по-
пасть в отапливаемое помещение, а наоборот — внутрь печи из
него будет всасываться воздух.
Исследования показали, что правильно рассчитанные прямо-
точные отопительные щитки одинаково нагреваются по перимет-
ру и главное в них отсутствуют зоны с местными перегревами.
Это объясняется тем, что движущиеся вертикально вверх про-
дукты сгорания равномерно распределяются по всему поперечно-
му сечению печи и нагревают с постоянной скоростью любую
часть ее кладки в одном горизонтальном сечении.
Однако в прямоточных щитках путь движения продуктов сго-
рания от топливника до заслонки значительно короче, чем в мно-
гооборотных. Поэтому, чтобы обеспечить тепловосприятие в них
не меньше, чем в многооборотных, имеющих большую длину ды-
мовых каналов, необходимо было изыскать ряд способов, интен-
сифицирующих теплопередачу от продуктов сгорания к кладке.
Одним из способов интенсификации теплообмена в конвективной
зоне бытовых печей является направление потока продуктов сго-
рания непосредственно к наружным теплопередающим стенкам.
Этот принцип был применен при конструировании данной отопи-
тельно-варочной печи. Из рис. 81 видно, что потоки нагретых про-
дуктов сгорания, омывая со всех сторон духовой шкаф, собира-
ются над верхней его крышкой и через отверстие сечением
УаХ’/г кирпича попадают в зону дымохода, где по извилистому
186
пути, направляются двумя горизонтальными рассекателями в ви-
де кирпичей, уложенных плашмя непосредственно к боковым
стенкам.
Топливник данной печи проектировался на основе газогоре-
лочного устройства ГДП-1,5, имеющего защитную автоматику.
Факел горелки полностью перекрывает проем, через который
в топливник поступает вторичный воздух. Таким образом, пото-
ки вторичного воздуха не могут пройти в дымоходы печи, минуя
факел горелки.
Против насадок горелки установлены на ребро шамотные
кирпичи, которые во время работы печи нагреваются до красно-
го каления и способствуют обеспечению устойчивости процесса
сжигания газа. Кроме того, шамотный кирпич, излучая на чугун-
ную плиту часть теплоты, а также направляя поток продуктов
сгорания непосредственно под конфорку, способствует интенси-
фикации теплообмена в топочном пространстве.
Нагретые газы выходят из топливника в дымоходы через три
проема. Верхний проем, расположенный непосредственно под
плитой, имеет сечение 65X65 см и два нижних— 12X6,5 см. la-
кое конструктивное оформление выхода продуктов сгорания пз
топочной камеры диктовалось следующими соображениями.
При закрытом верхнем проеме сечением 6,5X6,5 см продук-
ты сгорания из топливника будут устремляться к нижним, в ре-
зультате чего основная масса нагретых газов не пойдет вдоль
горизонтальной поверхности плиты иона в целом будет нагре-
ваться недостаточно интенсивно.
Если оставить открытым только верхний проем, но большего
сечения (например, 12X6,5 см), то чугунная плита будет нагре-
ваться в достаточной степени, но нижняя зона печи при этом ока-
жется более холодной. Если же открыты все три проема, то про-
дукты сгорания будут одновременно нагревать и чугунную плиту
и нижнюю зону печи.
Ряд показателей печи, не описанных выше, дается в техниче-
ской характеристике.
Основные технические характеристики
Теплоотдача (при двух топках в сутки), Вт , . . 2100—2300
Площадь теплопередающей поверхности, м2 . 4,5
Габариты печи, мм:
длина........................................... 770
ширина............................................ 640
высота:
строительная....................................2100
активная........................................1850
Расход кирпича на кладку, шт.......................... 230
В том числе огнеупорного............................... 10
При исследовании работы чугунной плиты и духового шкафа
выяснилось, что эти элементы печи нагреваются интенсивно че-
рез 15—20 мин после включения в работу горелки.
187
Температура в духовом шкафу в зависимости от изменения
тепловой нагрузки колебалась от 180 до 230 °C, а температура
на поверхности чугунной плиты — от 300 до 500 °C. Указанные
температуры на плите и в духовом шкафу обеспечивали нор-
мальное проведение процессов жарки, варки и выпечки кулинар-
ных изделий.
Малый расход кирпича на выкладку печи АКХ-ОВГ-2; высо-
кий КПД в зимний период, удобство обслуживания и т. д. позво-
ляют рекомендовать ее для внедрения в жилищное хозяйство го-
родов.
ГЛАВА 5
РАБОТА БЫТОВЫХ ПЕЧЕЙ НА ЖИДКОМ
ТОПЛИВЕ
25. Основные свойства жидкого топлива
Для сжигания в отопительных и отопительно-варочных печах
могут с успехом использоваться жидкие нефтепродукты. Тепло-
технические свойства жидкого топлива, также, как природного
газа, существенно лучше, чем твердого топлива: в нем отсутству-
ют зола и шлаки, не требуются специальные устройства для под-
готовки его к сжиганию, оно имеет высокую теплоту сгорания и
позволяет получить высокую температуру в топке.
Процесс сжигания жидкого топлива более сложный, чем газо-
образного, но, с другой стороны, жидкое топливо не требует га-
зорегуляторных и газораспределительных станций и других
сооружений. Оно может быть доставлено в любое место в цистер-
нах или баках, а трубопроводы для его подачи имеют значитель-
но меньшие диаметры, чем газовые.
Также может доставляться к местам потребления и сжижен-
ный газ. Однако следует учитывать, что его стоимость в 1,5—
2 раза выше, чем сетевого газа, кроме того, масса баллонной та-
ры на единицу теплоты сгорания сжиженного газа значительно
больше, чем тары для транспортирования жидкого топлива.
Жидкое топливо получают термической перегонкой нефтепро-
дуктов. Качество топлива в основном определяется содержанием
низкокипящих и высококипящих фракций. В зависимости от ко-
личественного соотношения этого показателя различают «лег-
кие» и «тяжелые» марки жидкого топлива. Сортамент жидких
топлив располагается в порядке убывания самых ценных низко-
кипящих фракций в следующей последовательности: бензин, ке-
росин, дизельное топливо (соляровое масло), смолы, мазут.
Интересно, что при значительной разнице физических свойств
этих топлив их химический элементарный состав практически
одинаков, что определяет и примерно одинаковую величину теп-
лоты сгорания. Однако различие физических свойств существен-
188
но сказывается на требованиях, предъявляемых к условиям сжи-
гания этих топлив.
Жидкие топлива почти целиком (на 96—98%) состоят из уг-
леводородов, причем массовое содержание углеводорода состав-
ляет 80—90%, а водорода 8—14%.
Кроме углеводородов, жидкое топливо часто содержит сво-
бодную и связанную серу (0,5—3%), небольшие количества свя-
занного кислорода и азота, а также воду. Последние три веще-
ства не оказывают заметного влияния на качество топлива. Весь-
ма нежелательным элементом является сера, так как при ее сго-
рании образуется сернистый газ, обладающий сильным коррози-
онным воздействием на металлы.
Важным показателем является вязкость топлива, от ее вели-
чины зависит надежность его транспортирования по трубопрово-
ду к горелке, а также качество сжигания, причем увеличение вяз-
кости оказывает неблагоприятное действие на оба эти процесса.
Жидкое топливо в современных горелках сжигается, как прави-
ло, после его газификации (т. е. после испарения сжигаются его
пары). В связи с этим важным свойством жидкого топлива явля-
ется его способность испаряться, характеризуемая температурой
вспышки, при которой начинается обильное выделение паров, ко-
торые могут вспыхнуть при поднесении к ним пламени. Темпера-
тура вспышки значительно ниже температуры воспламенения
собственно топлива. Топливо с низкой температурой вспышки бы-
стро испаряется, что облегчает его сжигание, с другой стороны,
при эксплуатации оно требует особого внимания, так как при
нагреве до температуры, близкой к температуре вспышки, воз-
можно выделение паров из мест с открытым содержанием топли-
ва, а это может привести к пожару. Поэтому не рекомендуется
держать топливо с температурой, близкой к температуре вспыш-
ки в баках с открытой поверхностью.
Существенной характеристикой является температура замер-
зания жидкого топлива, так как она определяет условия его
хранения и транспортирования. При охлаждении топлива резко
увеличивается его вязкость, что затрудняет его слив и транспор-
тирование по трубопроводам.
Содержащиеся в жидком топливе зола и влага представляет
собой балласт, снижающий теплоту сгорания и ухудшающий
процесс горения. Зола — пассивный балласт, к тому же ее содер-
жание невелико, влага же при испарении требует дополнитель-
ной затраты теплоты топлива (в количестве 2514 кДж/кг), что
снижает температуру горения и ухудшает качество сжигания.
Количество влаги в топливе зависит не только от его марки, но
и от условий транспортирования, хранения и т. д. Например, при
перевозке мазута в железнодорожных цистернах часто произво-
дят обогрев его впуском пара, что приводит к повышению его
влажности.
Основные характеристики жидких топлив приведены в
табл. 14.
189
ТАБЛИЦА 14. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖИДКИХ ТОПЛИВ
Показатели Керо- син Дизельное топливо Каменно- угольная смола Мазут
легкий средний тяже- лый
Элементарный состав (на горючую массу), %: углерод 86.6 87,3 90 86,2 87,4 87,6
водород И,4 11 7 11,2 10,8 10,5
сера 0,1 0,2 1 0,5 0,5—1,5 1—3
кислород + азот 1,8 1,4 2 0,9 1 1
Низшая теплота сгора- 41 200 41 050 34 926,5 41 355 50 936 40 936
ния, кДж/кг Температура вспышки 35 65 107 80 90 110
(в открытом тнгле), °C Температура замерза- —40 —50 —18 —5 0 10
ния, °C Вязкость условная (ВУ) 2 3 23 5 12 15
при 50° С, не более Содержание, % не бо- лее: воды 1 1 2 2
механических приме- — 0,05 — 0,1 0,2 1
сей Плотность, г/см3 0,81 0,91 1,05—1,2 0,98 0,995 0,015
Потребление жидкого топлива в промышленности имеет диф-
ференцированный характер: наиболее качественно — бензин ис-
пользуется в двигателях внутреннего сгорания (авиация, легко-
вой автотранспорт), работающих в наиболее напряженных усло-
виях, керосин и дизельное топливо — в автотракторных дизелях
и тепловозах. Тяжелое жидкое топливо — мазут, а также смолы
используют для сжигания в крупных промышленных и энергети-
ческих котлах, оборудованных высокоэффективными механизи-
рованными горелочными устройствами.
Для бытовых отопительных и отопительно-варочных печей
техническими условиями предусмотрено использование печного
дистиллятного топлива (ПДТ). По свойствам ПДТ близко к ос-
ветительному керосину.
Технические условия регламентируют следующие показатели
качества ПДТ:
Температура, °C;
замерзания ............................
вспышки в закрытом тигле
Содержание смол на 100 кг топлива, мл
Кинематическая вязкость при температуре
20° С, ест.......................... .
Кислотность на 100 мл топлива, мг
Зольность, %............................
Содержание серы, % ......
Содержание воды.........................
не выше минус 15
не ниже 40
не более 60
не более 6
не более 5
не более 0,02
0,5—1,2
следы, механические
примеси, сероводород
(водорастворимые
кислоты и щелочи
отсутствуют)
190
26. Особенности горения жидкого топлива
и основы его расчета
Горение — это химический процесс окисления горючих
компонентов топлива, сопровождающийся интенсивным выделе-
нием теплоты.
Известно, что при низких температурах наличие топлива и
воздуха (окислителя.) не обеспечивает их химического соедине-
ния, называемого горением. Горение начинается только после
того, как частицы прогрелись до температуры, обеспечивающей
им энергию активации Е, достаточную для вступления в реакцию.
График на рис. 52 иллюстрирует энергию реакции и актива-
ции. Частицы топлива и окислителя, обладающие начальным
энергетическим уровнем Н, должны приобрести энергию актива-
ции. Для достижения энергетического уровня А, при котором
реакция будет идти самопроизвольно, необходимо предваритель-
но преодолеть энергетический барьер, равный разности энергети-
ческих уровней А и Н, после чего начинается экзотермическая
реакция, идущая до точки К и сопровождающаяся выделением
энергии (теплоты) в количестве ЕА„К. Результирующее количе-
ство теплоты, выделившейся при экзотермической реакции, рав-
но
Сэкз ”Ед—к —Е.
При эндотермической реакции система извне приобретает
энергию Е в количестве, большем, чем выделенная энергия Еа-к,
т. е. в результате реакции затрачивается теплота.
В первом приближении количество теплоты активации qa
(кДж/кг) можно определить по формуле
qa— см (tv—^м)+гм-[-Ср т (/св—tr)-рв (Дв —/в) >
где см — средняя теплоемкость топлива при температуре испарения, кДж/(кгХ
Хград). При tr—325 °C величина см = 2,81 кДж/(кг град); с'р.т—средняя
теплоемкость топливных паров, кДж/(м3-град); ср.в — средняя теплоемкость
воздуха, кДж/(м3-град); гм — теплота парообразования топлива, кДж/кг
(для мазута гм = 356 кДж/кг); tr — температура парообразования топлива,
°C; /м — температура топлива, поступающего в топку, “С; (<;в — темпера-
тура самовоспламенения топлива, °C (для мазута высшая температура само-
воспламенения приблизительно равна 600 °C); /в — температура воздуха,
поступающего в топку, °C; а — коэффициент избытка воздуха; Vo—теорети-
ческое количество воздуха, необходимое для горения 1 кг топлива, м3/кг;
/( — коэффициент, учитывающий долю воздуха, необходимую для начала энер-
гетической реакции (принимаем /(=0,25).
Для подготовки к сжига-
нию 1 кг мазута при а =1,36
расход теплоты на активацию
факела ?а = 4085 кДж/кг, т. е.
составляет 10% от теплоты
сгорания топлива. В действи-
тельности же расход теплоты
несколько меньше, так как не
весь мазут испаряется и не
Рис. 82. Энергия реакции горения жид-
кого топлива
191
вся масса парообразных углеводородов нагревается до темпера-
туры ^св = 600 °C.
Для более благоприятных условий, т. е. когда а =1,1, tB =
= 300 °C, Vo= 10,5 м3/кг и £м=80 °C, расход теплоты равен
2514 кДж/кг.
Предварительный подогрев, необходимый для зажигания
топлива, первоначально создается внесением в топку горящего
факела, искры или другого источника высокой температуры.
В дальнейшем частицы горящего топлива, горячие газы, а также
накаленные теплоизлучающие стенки топочной камеры способст-
вуют подогреву и протеканию реакции горения вновь поступаю-
щей топливно-воздушной смеси.
При нагреве жидкого топлива с недостатком воздуха проис-
ходит испарение углеводородов и их термическое разложение,
сопровождающееся расщеплением углеводородов.
В результате расщепления образуются легкие и тяжелые уг-
леводороды. Легкие углеводороды и водород быстро сгорают при
благоприятных условиях (достаточная температура, наличие кис-
лорода). Тяжелые, высокомолекулярные углеводороды и сажис-
тый углерод очень трудно сгорают, вследствие чего значительная
несгоревшая их часть уносится из топки либо образует в топках
коксовые наросты. Копоть и сажа в пламени также являются ре-
зультатом образования тяжелых, высокомолекулярных углеводо-
родов.
При достаточном количестве кислорода углеводороды окис-
ляются. Начальная стадия окисления проходит с образованием
горячих газов — оксидов углерода и водорода
2СХ Ну-[-гО2 = тСОч-«Н2
В результате облегчается конечная стадия горения, проходя-
щего по реакциям:
2СО+О27±.2СО2;
2Н2 ДО2^2Н2О.
Таким образом, процесс горения жидкого топлива проходит
следующие стадии: смешение капель топлива с воздухом, подог-
рев их и испарение, термическое разложение (расщепление),
образование газовой фазы, воспламенение и завершение оксиди-
рования (горения) газовой фазы. Стадии эти неотделимы одна
от другой и в какой-то мере совмещаются.
Образовавшаяся после прохождения первых стадий горения
газовая смесь легко воспламеняется и быстро сгорает.
Если процесс нагрева и испарения частиц топлива протекает
быстро, то при достаточном количестве кислорода создаются наи-
более благоприятные условия для полного горения, в противном
случае происходит глубокий распад углеводородов с образовани-
ем трудиосжигаемых частиц. Мелкое распыление частиц топлива
и равномерное их распределение увеличивают активную поверх-
ность реакции, облегчают нагрев и испарение частиц и способст-
вуют процессу быстрого и полного горения.
192
Разложение углеводородов идет симметрично при сравни-
тельно низких температурах (до 600 °C). При более же высоких
температурах распад молекул идет несимметрично: наряду с лег-
кими углеводородами образуются тяжелые углеводородные комп-
лексы, наиболее трудносжигаемые. При условии тонкого, равно-
мерного распыления топлива и хорошего смешения его с возду-
хом. по возможности подогретым, подводе всего воздуха к корню
факела создаются нанлучшие условия горения жидкого топлива
Важно также, чтобы образование частиц тяжелых углеводо-
родов и сажистого углерода, неизбежное в той или иной степени,
происходило возможно раньше, чтобы частицы не уносились в
атмосферу, а успевали полностью сгорать в зоне интенсивного
горения.
Таким образом, основные условия эффективного сжигания
жидкого топлива сводятся к следующему: необходимо обеспе-
чить подвод всего количества воздуха к устью факела, мелкое и
равномерное распыление топлива, тщательное смешение частиц
топлива и воздуха, турбулентность потока, подогрев воздуха, вы-
сокую температуру и хорошую воспламеняемость топлива в топ-
ке.
Подвод воздуха в количествах, теоретически необходимых для
горения топлива (стехиометрическая смесь), может обеспечить
полное сгорание топлива лишь в случае очень тонкого его распы-
ления и тщательного смешения с воздухом. Поэтому практиче-
ски воздух подают в количестве, несколько большем, чем это
необходимо для создания стехиометрической смеси. Однако во
избежание чрезмерного охлаждения смеси избыток воздуха не
должен быть слишком большим. При двойном количестве возду-
ха воспламенение и горение топлива чрезвычайно затрудняется
и даже становится невозможным.
Сгорание отдельной капли топлива можн'о представить следу-
ющим образом: в результате подогрева капля начинает испа-
ряться, пары топлива, окружающие каплю, диффундируют в ок-
ружающую среду, происходит взаимопроникание частиц воздуха
и топлива. Капля, движущаяся относительно окружающей сре-
ды, будет иметь в передней части и сбоку более тонкую, а сза-
ди — удлиненную зону горения.
При достаточной температуре смесь паров топлива и кисло-
рода воздуха начинает активно реагировать, происходит процесс
диффузионного сгорания газовой фазы топлива. Скорость хими-
ческой реакции очень велика, скорость же физических процессов
(испарение капли, смешение паров топлива с окислителем, подог-
рев смеси) значительно меньше, и очевидно эти физические про-
цессы определяют скорость сгорания.
В основном время сгорания зависит от времени испарения и
времени диффузии молекул. Ламинарная диффузия определяет
спокойный, сравнительно медленный процесс, турбулентная —
ускоренный процесс. С уменьшением размера капель уменьшает-
ся время их испарения. Испаряемость топлива, его плотность, со-
7 Зак. 1726
193
став и условия теплообмена с окружающей средой также влияют
на скорость горения.
Горение жидкого топлива состоит из процессов его распыле-
ния, смешения с воздухом (окислителем), испарения и реакции
соединения с окислителем.
Величина поверхности частиц топлива, омываемых воздухом
и вступающих в реакцию с. кислородом, имеет решающее значе-
ние для интенсивного и полного сгорания топлива. Величина ак-
тивно реагирующей поверхности топлива определяется степенью
и качеством его распыления, а также качеством смешения его
с воздухом. Однородное и тонкое распыление топлива является
обязательным и важным фактором подготовки топлива к сжи-
ганию.
Распыление топлива — процесс дробления струи на
мелкие капли. Для распыления струи жидкого топлива необхо-
димо преодолеть силы сцепления и поверхностного натяжения.
Для создания развитой поверхности топливных струй приме-
няются следующие методы; распыление топлива сжатым возду-
хом, паром или дутьевым воздухом от вентилятора; распыление
топливной струи за счет действия центробежных сил в механиче-
ских форсунках; создание тонкой конусовидной пленки вращаю-
щимся распылителем в ротационных форсунках; газификация
топлива; распределение топлива тонкой пленкой на поверхно-
стях корпуса горелки.
Наиболее совершенное распыление достигается сжатым воз-
духом или паром, однако для этого требуется компрессор или
паровой котел. При распылении топлива дутьевым воздухом так-
же получается хорошее качество распыления, однако здесь не-
обходим вентилятор высокого или среднего давления (не менее
3000—4000 Па). Недостатком метода распыления с помощью
форсунок является наличие вращающихся механизмов с доволь-
но сложной кинематической передачей в механических форсун-
ках, а в ротационных — еще требуется топливный насос высоко-
го давления, а также система фильтрации топлива.
Все перечисленные способы распыления топлива применяют-
ся при расходах топлива не ниже 5^10 кг/ч, что существенно
превышает потребность в топливе бытовых печей. По этим причи-
нам для установки в бытовых отопительных и отопительно-вароч-
ных печах могут быть рекомендованы только методы газифика
ции и распределения топлива тонкой пленкой в корпусе горелки.
При этом требуется минимальное количество вспомогательного
оборудования, причем расход топлива может быть минимальным.
Для того чтобы обеспечить эффективное протекание процесса
горения жидкого топлива, необходимо правильно проводить его
теоретический расчет.
При расчетах горения топлива требуется определять следую-
щие величины: количество воздуха, теоретически необходимого
для горения; количество образующихся продуктов сгорания; ко-
194
эффициент избытка воздуха в продуктах сгорания; теоретиче-
скую температуру горения.
Точный расчет этих величин производится по данным элемен-
тарного состава топлива на основе количественных соотношений
реакций горения. Для различных марок жидкого топлива, имею-
щего достаточно стабильный элементарный состав, выведены
упрощенные формулы для расчета процессов горения в следую-
щем виде.
Теоретически необходимое количество воздуха — Уо (м3/кг)
подсчитывают по формуле
- — +о, 007U7p —0,06.
1000
Количество продуктов сгорания, образующихся при коэффи-
циенте избытка воздуха а = 1 и при действительном коэффици-
енте — Кг определяют по формулам:
где AV—приращение объема продуктов сгорания по сравнению с объемом
воздуха, м3/кг.
Величина ДУ может быть определена по формуле
<?р
AV=0,12----— ->-0,0124Гр~0,505
1000
или приближенно по формуле
QP
ДУ = 0,12--——0,48.
1000
Теоретическую температуру горения можно определить по
формуле
_______q;+qe
VJl (сс — 1) Vo св
где Qn~aVocnfv—теплота, содержащаяся в воздухе, используемом для горе-
ния, Вт; .Гг, теплоемкости газов и воздуха при температуре горения,
кДж/(м3-град).
Зависимость теплоемкости и объемов газов от величины из-
бытка воздуха показана на рис. 83. Величины сг и св можно оп-
ределить по графику на рис. 83, а.
Определение величины коэффициента избытка воздуха может
быть произведено по данным элементарного анализа продуктов
сгорания по углекислоте и кислороду по формулам:
RO^KC______СО*акс
К Т?02 ~СО2+СО+СН4 ’
21
гп₽ ГОмакс -----
7*
195
_________21_________
21 — (О2—0.5СО — 2СН4)
при полном сгорании
21
21—Оа
Полное количество азота, внесенного в полном объеме возду-
ха, равно Na. Количество азота, сопровождающего избыточный
кислород, равному <Л> следовательно, в теоретическом количест-
ве воздуха содержится /У2—Ц О2 азота. Отсюда можно получить
приближенную формулу по определению коэффициента избытка
воздуха по азоту
1
а —-----------— —----------->
79 Оа
О, 1-3.76^
которую можно представить в следующем виде:
79
-----------------------------------1- В
а”’ 3,76+4,76
2 37 О
где величина Р .—1——— (Нр— ~£)—показатель, зависящий только от
Ср+0,375 Sp 8
элементарного состава топлива-
Для жидкого топлива р — 0,36—0,38 (в среднем может быть
принято ₽ = 0,37). Величина /?О2=СО2 + СО+СН4 зависит от ве-
личин коэффициента избытка воздуха а и химического недожога
с горючими СО, СН4. При полном сгорании топлива (СО, СН4 =
= 0) ЯО2 = СО2.
Таким образом, определив с помощью газового анализа со-
держание СО2 и О2 в продуктах сгорания, можно по одной из
Рис. 83. Зависимость теплоемкости и объемов газов от коэффициента избытка воздуха
а — зависимость теплоемкости газов и воздуха от температуры; б — зависимость объема
аоздуха, продуктов и температуры сгорания от коэффициента избытка воздуха
196
приведенных формул подсчитать величину коэффициента избыт-
ка воздуха а.
Согласно выведенным зависимостям, основные характеристи-
ки продуктов сгорания жидкого топлива определяются величи-
ной а. На рис. 83, б показаны зависимости объемов воздуха, не-
обходимого для горения продуктов сгорания и температуры сго-
рания от величины а.
Рассмотрим пример расчета температуры сгорания топлива.
Пример. Жидкое топливо имеет следующий состав: Ср=83%. НР =
= 13%, Sp = 0,6%, OP<4-.VP= 1,4%, Й% = 2%. Коэффициент избытка воздуха
а=1,2.
Теплота сгорания
Qj-=81Cp+246-Hp+26 (Sp—Op)—6-Гр =81-83+246-13+
+ 26 (0,6 — 1,4) — 6 2 = 413997 кДж/кг.
Теоретически необходимое для горения количество воздуха
9880 , „
Ко =-------|- 0,007 • 2—0,06 = 9,81 м3/ кг.
1000
Действительное количество воздуха
сс!70=1 ,2-9,8[ = И ,8 м3/кг.
Приращение объема продуктов сгорания
9880
AV=0,I2 -------0,0124-2 — 0,505 = 0,695 м8/кг.
1000
Количество продуктов сгорания
Кг = аУ0+Д К = 11,8 + 0,695 --12,495 м3/кг.
Для определения теоретической температуры сгорания предварительно за-
дадимся ее величиной f0=2000 °C и по графику на рис. 83, а найдем для газов
сг—1,68 кДж/(№-град), для воздуха св= 1,51 кДж/(м3-град). Температура
воздуха ?в = 25 °C, св=1,26 кДж Ом3-град).
Предварительная величина температуры сгорания 2000 °C.
Qg-raVocBTB______________9880+1,2-9,81-0,3-25________
to~~' у0СгН_(а_1)ПСв = (9,81 +0,695)-0,4 + (1,2-1)-9,81-0,36
Эта температура близка к предварительно принятой, поэтому пересчета
не требуется.
27. Типы горелок для жидкого топлива
Для установки в бытовых печах могут быть использованы го-
релки с газификацией жидкого топлива. Принцип действия этих
горелок основан на предварительном нагреве топлива до темпе-
ратуры кипения и последующем полном его испарении. При этом
энергия паровой топливной струи используется для инжекции
(подсоса) воздуха в горелку. Таким образом, для газификапион-
197
ной горелки не требуется вентилятор, подающий воздух в топку.
Это существенное достоинство горелки, однако, для возможности
инжекции необходимого объема воздуха необходимо, чтобы топ-
ливные пары поступали к соплу горелки под значительным дав-
лением. Значительное избыточное давление в топливном тракте
и связанная с ним повышенная пожарная опасность являются
специфическим недостатком газификационных горелок.
На рис. 84 показана газификационная горелка для жидкого
топлива. На рис. 84, а показана ее общая схема, согласно кото-
рой топливо из бака 1 поступает в кожух горелки 2, в котором
нагревается до температуры парообразования и испаряется. Об-
разовавшиеся пары, вытекая с высокой скоростью из сопла 3,
инжектируют атмосферный воздух в смеситель 4 и далее сгорают
в объеме топки.
Давление в топливной системе (рис. 84, б) создается ручным
воздушным насосом, смонтированным в топливном баллоне 1.
Нагрев горелки при розжиге производится путем разведения ог-
ня в лотке для розжига 10. Для защиты испарителя от загрязне-
ний на входном патрубке устанавливается топливный фильтр 6.
Поддон 13 служит для сбора неиспарившихся топливных капель,
выпавших из паровой струи.
Для эффективной инжекции воздуха целесообразно повышать
давление топлива в системе, однако это вызывает увеличение
температуры нагрева топлива, его термическое разложение с об-
разованием смолы и кокса. Твердые отложения загрязняют ис-
паритель и горелка выходит из строя. Для повышения срока
службы горелки необходимо снижать давление топлива в испа-
рителе без ухудшения процесса горения. В значительной мере
этого можно достичь направляя поток подсасываемого воздуха
по касательной. При этом существенно снижаются гидравличе-
ские потери в смесителе за счет уменьшения потерь на удар. Как
показали экспериментальные работы, применение горелок с та-
ким принципом смесеобразования позволяет понизить давление
в системе' и значительно уменьшить пиролиз топлива и отложе-
ние кокса в испарителе и в отверстии сопла.
Несмотря на указанное улучшение, в газификационных го-
релках рекомендуется использовать только легкие сорта жидко-
го топлива — керосин и легкие (зимние) марки дизельного топ-
лива.
Наиболее универсальными горелками для сжигания жидкого
топлива в отопительных и отопительно-варочных печах являются
испарительные горелки (рис. 85).
В испарительных горелках также, как и в газификационных,
осуществляется испарение топлива, но не внутри испарительной
камеры, а с открытой поверхности топливного слоя. Поэтому для
этих горелок не требуется топливный насос. Ввиду отсутствия
избыточного давления температура испарения топлива снижена
по сравнению с газификационными горелками, что уменьшает
опасность пиролиза и крекинга тяжелых фракций топлива.
198
Рис. 84. Газификационная горелка
а — общая схема: 1 — топливный бак; 2 — кожух горелки; 3 — сопло; 4 — смеситель^ б —
конструктивная схема: 1 — баллон; 2 — трубопровод для топлива; 3, 5 — игольчатый кла-
пан; 4 — паровая трубка; 6 — фильтр; 7 — кожух; 8 — смесительная камера; 9 — отра-
жатель; 10—лоток для розжига; 11—насос; 12 — сопло; 13— поддон
.Рис. 85. Испарительные горелки
а — открытая: / — фланец; 2 — воздухораспределительная колонка; 3—отражатель; 4 —
сетка; 5— кожух; 6 — подвод топлива; 7 — вход воздуха; 8— сливная трубка; б — закры-
тая: 7 — фланец; 2 — топливная трубка; 3 — лопатки; 4 — воздушная трубка; 5, 7 — паро-
ва'я труба; 6 — нижняя крышка; 8 — корпус; 9 — камера сгорания; 10 — верхняя крышка;
II — ребро
Различают испарительные горелки открытого типа, в которых
поверхность горящего топливного слоя открыта со стороны топки
и испарение осуществляется за счет передачи теплоты излучени-
ем от открытого пламени, и горелки закрытого типа, в которых
топливный слой отделен от топки и нагревается за счет переда-
чи теплоты через ее стенки.
Испарительные горелки могут работать как с принудитель-
ной, так и естественной подачей дутьевого воздуха. На рис. 85, о
показана испарительная горелка открытого типа. Она состоит из
сосуда цилиндрической формы, внутри которого установлена воз-
духораспределительная колонка с пламеотражателем. Горелка
199
имеет основание тарельчатой формы, по оси которого проходит
воздушный канал. Внутри основания имеются штуцера для под-
вода и слива переливающегося топлива, а также для подвода
топлива к запальной свече. На основание горелки надет перфо-
рированный цилиндр с отверстиями для подачи вторичного воз-
духа.
На дно горелки топливо подается самотеком из напорного
топливного бачка. Воздух от вентилятора (или за счет естест-
венной тяги) попадает в кожух горелки через центральное отвер-
стие в колонке, а затем (меняя направление) —: на зеркало горя-
щего топлива.. Здесь происходит его смешение с парами топлива
и топливовоздушная смесь поднимается в цилиндр, где и проис-
ходит горение.
Для нормальной работы горелки требуется точная установка
ее в горизонтальной плоскости, при эксплуатации необходимо
постоянно наблюдать за тем, чтобы не было переполнения горел-
ки топливом, так как перелив его может послужить причиной
возникновения пожара.
В меньшей степени подвержены этим недостаткам горелки
закрытого типа. Их особенностью является то, что зеркало испа-
рения топлива перекрыто крышкой, защищающей его от топоч-
ного объема. Горелка (рис. 85, б) состоит из корпуса 8, камеры
сгорания 9, образованной двумя усеченными конусами, диффузо-
ра с ребрами 3 для завихрения воздуха, воздушного патрубка 4
с фланцем для крепления вентилятора, трубки подвода топли-
ва 2, паровых труб 5 и 7, нижней 6 и верхней 10 крышек корпуса
и ребер И для передачи теплоты из камеры сгорания в испари-
тель.
Работает горелка следующим образом. При пуске топливо
подается в запальную форсунку, откуда эжектируется завихрен-
ной ребрами струей воздуха, распыливается и выбрасывается в
камеру сгорания, где воспламеняется электросвечой или фа-
келом.
После достижения устойчивого горения открывается кран ра-
бочего топлива и обеспечивается подача топлива в испаритель.
Поскольку через стенки камеры сгорания передается теплота,
температура в испарителе достигает 300—400 °C, что достаточно
для испарения жидкого топлива. Топливные пары через патруб-
ки 5, 7 и кольцевой канал попадают в камеру сгорания, где вос-
пламеняются от факела пускового топлива. После выхода на ра-
бочий режим подачу топлива в запальную форсунку прекраща-
ют. Закрытая горелка может работать только с дутьевым венти-
лятором низкого давления.
Система подачи топлива в испарительную горелку действует
следующим образом. Топливо самотеком поступает в горелку из
топливного бака, расположенного выше ее. При таком способе
питания требуется прецизионное регулирование поступления топ-
лива в горелку, так как при нечеткой работе регулирующих вен-
тилей возможен перелив (переполнение) ее топливом, что пред-
200
Рис. 86. Дозатор подачи жидкого топли-
ва в горелку
I — терморегулятор; 2 — клапан; 3 — ры
чаг; 4 — игольчатый клапан; 5 — поплавок;
6' — датчик; 7 — жиклер; 8 — капельница
ставляет опасность в пожар-
ном отношении. Это явление
тем более вероятно, что испа-
рительные горелки работают с
очень небольшими расходами
топлива, составляющими 0,5—
1,5 кг/ч.
Поэтому для испаритель-
ных горелок применяют специ-
альную систему подачи топли-
ва из бака через поплавковую
камеру, в которой устанавливается дозатор (рис. 86). Когда по-
плавковая камера пуста, поплавок 5 находится в нижней ее точ-
ке. По мере заполнения поплавковой камеры топливом из бака по-
плавок всплывает и с помощью клапана 2 перекрывает поступле-
ние топлива в камеру из бака. При снижении уровня топлива в
камере поплавок опускается, клапан 2 открывает проход и каме-
ра вновь заполняется топливом из бака. Из поплавковой камеры
топливо по каналам А и Б поступает в промежуточный колодец
Г. Игольчатым клапаном 4 можно перекрыть доступ горючего из
поплавковой камеры в промежуточный колодец с помощью ры-
чага 3 вручную.
При открытом игольчатом клапане 4 топливо из промежуточ-
ного колодца поступает в колодец терморегулятора Д. Терморе-
гулятор 1 служит для регулирования подачи топлива (нагрузки)
на горелку при ее использовании, например для отопления жи-
лых и общественных помещений.
При низких температурах (до (5 °C) игольчатый клапан тер-
морегулятора полностью открыт и топливо из колодца Д через
канал Л поступает в колодец К и далее через капельницу 8 по
трубопроводу подачи топлива поступает в горелку. Система
отопления при этом работает с большим расходом топлива
(1,5 кг/ч).
По мере нагревания окружающего воздуха в помещении тер-
морегулятор начинает расширяться и своим нижйим концом да-
вит на клапан 2. При температуре 25 °C клапан 2 полностью пе-
рекрывает проход и топливо из промежуточного колодца к ка-
пельнице проходит через жиклер 7 с малым расходом. Таким об-
разом устанавливается определенный режим работы системы
отопления, поддерживающей температуру воздуха в отапливае-
мом помещении в пределах 20- 25 °C.
В случае срыва пламени в горелке топливо из горелки по
трубопроводу поступает в сливной бачок. При заполнении топ-
ливом на 3Д бачок опрокидывается и через систему рычагов пе-
201
рекрывает шариковым клапаном подачу топлива из бака в поп-
лавковую камеру.
Если по какой-либо причине бачок не опрокинется, то топли-
во из него по аварийной трубке будет отводиться в специальный
резервуар, вместимость которого не менее вместимости расход-
ного топливного бака.
Розжиг описанной выше горелки осуществляется вручную С
помощью огневого факела, а это довольно продолжительная и
малоудобная операция. Поэтому в некоторых испарительных го-
релках предусматривают специальные пусковые горелки. При-
мером такого рода является горелка, разработанная в ЦНИИЭП
инженерного оборудования (рис. 87). Устройство состоит из ос-
новной горелки и вспомогательной, служащей для обогрева ис-
парителя топлива основной горелки. Испарительное устройство
включает в себя три Ц-образные топливные трубки, обогревае-
мые вспомогательной горелкой. Питание горелки осуществляется
из топливного бака по трубопроводу 1 через поплавковую каме-
ру 4 и патрубок 5. Поплавок поддерживает постоянный уровень
топлива в сепараторе пара 2. Горелка снабжается дутьевым вен-
тилятором низкого давления. Запуск вспомогательной горелки
производится включением электроиспарителя 6; образовавшиеся
топливные пары из сепаратора 2 направляются к соплу 9; топ-
ливовоздушная смесь сгорает в смесителе 8 и обогревает U-об-
разные трубки испарителя. После разогрева этих трубок коли-
чество паров увеличивается и большая их часть идет через пере-
греватель /5 к соплу 13 основной горелки, в смесителе 14 кото-
рой и происходит сгорание основной массы топлива.
Подача жидкого топлива к горелке осуществляется самоте-
ком из бака вместимостью 30 л, размещенного выше горелки
Рве. 87. Горелка для печей разработки ЦНИИЭП инженерного оборудования
/, 3 — топливные трубопроводы; 2 — сепаратор пара; 4 — поплавковая камера; 5 - патру-
бок; 6 — электроиспаритель; 7 — испарительные трубки; 8 — смеситель; 9,13— сопло; 10-
вентилятор; 21— заслонка; 12- -воздушная камера; /4 - смеситель основной горелки;
15,— перегреватель; 16 — паровая камера; 17 — циркуляционная линия
202
Рис. 88. Схема пода-
чи топлива в горелку
1 — заливочная гор-
ловина; 2 — бак; 3 —
вентиль; 4, 5 — кла-
паны запальника и
горелки; 6, 7 — трубо-
проводы для топли-
ва; 8 — основная го-
релка; 9—вспомога-
тельная горелка; 10 —
электроиспаритель
Рис. 89. Схема монта-
Рис. 90, Горелочное устройство ГУЖ-8
1 — топливный бак; 2 — блок управления; 3 — горелка; 4 — пламерассекатель; 5 — проем;
6 — вентилятор; 7 — поплавковое устройство; 8 — топливопровод; 9 — корпус печи
(рис. 88). Жидкое топливо через горловину 1 заливается в топ-
ливный бак 2. Через вентиль 3 топливо из бака поступает в блок
автоматики, состоящий из клапана запальника 4 и клапана го-
релки 5, откуда по трубопроводу 6 подается в электроиспари-
тель 10, а дальше на вспомогательную пусковую горелку 9. На
основную горелку 8 топливо поступает по трубопроводу 7. В ос-
новную горелку топливо подается с помощью автоматического
клапана, действующего по импульсу от термоэлемента, регули-
рующего в заданных пределах нагрузку на горелку. Второй элек-
тромагнитный клапан, действующий по импульсу от термопары,
обеспечивает безопасную работу агрегата, закрывая подачу
топлива на обе горелки в случае погасания пламени на основной
горелке.
На рис. 89 показана схема монтажа испарительных и газифи-
кационных горелок в отопительной печи. При монтаже демонти-
203
руют колосники и зольниковые дверки. В образовавшийся проем
вмуровывают переходной фланец так, чтобы его торец оказался
заподлицо с плоскостью печи, а нижняя точка его отстояла от
пола на расстоянии не менее 150 мм. Розжиг производится через
специальное смотровое отверстие на фланце электроискровой за-
жигалкой с длинной ручкой (не менее 300 мм).
Горелочное устройство модели ГУЖ-8 (рис. 90) использует-
ся в теплоемких отопительных и отопительно-варочных печах
при переводе их с твердого топлива на жидкое. В нем можно вы-
делить три основных узла: горелку 3, блок управления 2 и топ-
ливный бак 1 (вместимостью 15 л). Горелка испарительного ти-
па состоит из корпуса, двух смесительных колец и рассекателя
воздуха. В блок управления входят двухскоростной вентилятор
и дозатор, который автоматически поддерживает заданный рас-
ход топлива независимо от изменения уровня его в баке. Послед-
ний с помощью проушин крепится на стену. Монтаж горелочного
устройства в печи прост и не требует специальных материалов
и инструментов. Для розжига необходимо включить вентилятор,
затем, открыв выпускной клапан дозатора, подать топливо в го-
релку и поджечь его через конфорку горящим тампоном. Масса
горелки— 19 кг. На рис. 90 также показана установка устройст-
ва ГУЖ-8 в топливнике печи.
При эксплуатации бытовых печей, работающих на жидком
топливе, необходимо соблюдать следующие меры пожарной без-
опасности.
Топливный бак должен быть герметично закрыт и иметь паро-
отводную трубку, сообщающуюся с атмосферой через дыхатель-
ный и огнепреграждающий клапаны (при температуре вспышки
топлива ниже 45 °C). Бак должен иметь трубу для аварийного
перелива топлива в основной топливный бак, находящийся за
пределами помещения. Трубопровод от бака к форсунке должен
быть цельнометаллическим, сварным (для керосина) или флан-
цевым (для более тяжелого топлива); на нем должно быть не
менее двух вентилей: один перед форсункой, другой у топливно-
го бака. Запрещается использование бензина как самостоятель-
но, так и для добавления к основному топливу.
При эксплуатации (перед розжигом горелки) проверяется ко-
личество топлива в расходном баке. Бак следует периодически
промывать, не допускать попадания воды в топливо. При случай-
ном разливе топлива необходимо посыпать его сухим песком и
удалить. В том случае, если, горелка работает с вентилятором,
перед розжигом необходимо продуть топку печи воздухом.
28. Бытовые отопительные приборы
заводского изготовления
Отопительный аппарат модели 2105 (рис. 91) работает на
жидком топливе и применяется для отопления жилых помеще-
ний площадью до 70 м2. Аппарат выполнен в виде напольного ме-
204
таллического шкафа с откидными крышкой и передней стенкой,
что обеспечивает свободный доступ к элементам управления. Со-
стоит он из горелки 13, пламенной трубы 7, теплообменника 5,
топливного бака 4, крышки 2 и дозатора 10. Над горелкой, рас-
Рис. 91. Отопительный аппарат модели
21 OS
1 — шибер; 2 — крышка откидная: 3 — кры-
шка теплообменника; 4 — топливный бак;
5 — теплообменник; 6 — экран; 7 — пламен-
ная труба; 8— люк; 9 — стенка передняя;
/О — дозатор; И — кожух горелки; 12 —
поддон; 73 —горелка; 14 — регулятор воз-
духа; 75 — короб дымовой
положенной в нижней части
аппарата, установлена пламен-
ная труба цилиндрической
формы, которая служит каме-
рой сгорания. Сверху она
закрыта теплоизоляционной
крышкой с экраном. К тепло-
обменнику аппарата камера
крепится с помощью четырех
легкосъемных замков. Теплооб-
менник изготовлен из двух концентрически расположенных ци-
линдров, кольцевое пространство между которыми заполнено
водой. В нижней и верхней части теплообменника имеются два
штуцера (соответственно для подачи холодной и отвода нагре-
той воды). Для замера температуры воды на выходе из аппара-
та на верхнем штуцере расположена термометрическая гильза с
термометром.
Снаружи корпус горелки закрыт теплоизоляционным кожу-
хом, установка которого уменьшает теплопотери в окружающее
пространство и одновременно создает направленное движение
воздуха в зону горения. На боковой поверхности кожуха разме-
шен регулятор воздуха шиберного типа, конструктивно выполнен-
ный таким образом, что по мере увеличения разрежения в аппа-
рате сечение шибера перекрывается заслонкой, благодаря чему
коэффициент избытка воздуха меняется на незначительную вели-
чину. Количество топлива, подаваемого в горелку, а следова-
тельно, ее тепловая нагрузка изменяется при помощи дозатора,
который обеспечивает подачу в горелку заданного количества
топлива или прекращает его подачу в случае повышения уровня
топлива в корпусе дозатора выше контрольного. Дозатор выпол-
нен таким образом, что с повышением уровня топлива поплавок
в его корпусе всплывает и через систему рычагов давит на запор-
ную иглу впускного клапана, который перекрывает подачу топ-
лива в дозатор. В передней части аппарата монтируется топлив-
ный бак вместимостью 16 л, оборудованный указателем уровня
поплавкового типа.
На верхнюю крышку бака выведена рукоятка запорного
игольчатого вентиля, корпус и игла которого размещены на дни-
205
ще бака. Запаса топлива в баке достаточно для непрерывной ра-
боты аппарата в течение 15 ч при номинальной нагрузке. Темпе-
ратура топлива в баке не должна превышать температуру вспыш-
ки и поэтому во избежание перегрева бак отделен от теплообмен-
ника экраном.
На задней стенке водяной рубашки теплообменника разме-
щен дымовой короб, в верхней части которого установлен шибер,
служащий для изменения направления движения продуктов сго-
рания.
В нижней части аппарата установлен поддон для сбора про-
литого топлива. Аппарат снабжен испарительной горелкой с ес-
тественным подсосом воздуха. Продукты сгорания, выходя из
пламенной трубы передают теплоту воде в теплообменнике, пос-
ле чего выбрасываются в дымоход, а нагретая вода поступает
в систему местного водяного отопления. В период розжига аппа-
рата, когда разрежение в нем незначительно, шибер дымового
короба (для уменьшения гидравлических сопротивлений дымово-
го тракта) устанавливается в положение «Открыто», и продукты
сгорания через дымовой короб выбрасываются непосредственно
в дымоход. После выхода аппарата на режим (нагреве воды до
температуры в пределах 85—90 °C) шибер устанавливается в по-
ложение «Закрыто». При этом продукты сгорания проходят че-
рез кольцевой зазор между пламенной трубкой и водяной рубаш-
кой теплообменника.
Аппарат имеет удовлетворительное качество сжигания топли-
ва. Содержание оксида углерода в сухих неразбавленных про-
дуктах сгорания составляет 0,005—0,02%, что не превышает
норм, предъявляемых к аппаратам подобного типа. Настоящий
аппарат обладает рядом преимуществ по сравнению с бытовыми
аппаратами на жидком топливе с прямой отдачей теплоты, преж-
де всего потому, что использование промежуточного теплоноси-
теля (воды) обеспечивает комфортные условия в многокомнат-
ной квартире. При этом устраняются локальные горячие и холод-
ные зоны, характерные для аппаратов с прямой теплоотдачей и
теплота равномерно распределяется по отапливаемым помеще-
ниям.
Горелки и поверхности нагрева теплообменника очищают от
нагара и сажистых отложений при снятой крышке камеры сгора-
ния; частично через верх (с помощью специального скребка, вхо-
дящего в комплект аппарата), частично через люк, расположен-
ный на передней стенке теплообменника.
КПД аппарата равен 80%.
Аналогичен по конструкции отопительный аппарат «Апсны»
(рис. 92).
Аппарат присоединяется к дымоходу с помощью патрубка,
расположенного на задней стенке аппарата.
Отопительно-варочный аппарат АОТ-5, работающий на жид-
ком топливе, используется для отопления помещений площадью
206
Рис. 92. Отопительный аппарат «Ацены»
а — конструкция: I — теплообменник; 2 — конфорка чугунная; 3 — декоративная крышка;
4 — топливный бак; 5 — испарительная горелка; 6 - дозатор; б- присоединение к га-
зоходу
Основные технические характеристики
Максимальная тепловая нагрузка, Вт ... 10465
Расход топлива, л/ч ........ 1,1
Вместимость топливного бака, л..................... 15
Габариты, мм.................................. 495X605X830
Масса, кг.......................................... 45
Цена, руб.......................................... 68
до 50 м2 и подогрева пищи. Он выполнен в виде прямоугольной
тумбы, внутри которой помещен сварной штампованный теплооб-
менник цилиндрической формы, являющийся одновременно и ка-
мерой сгорания. В нижней части теплообменника размещена го-
релка испарительного типа, верхняя часть которой закрыта чу-
гунной крышкой с конфоркой. Внутри (с левой стороны) распо-
ложен топливный бак с дозатором, обеспечивающим подачу за-
данного количества топлива в горелку. На верхнюю часть топ-
ливного бака вынесены: рукоятка запорного клапана; заливоч-
ная горловина с сетчатым фильтром, закрытая крышкой; уров-
немер топлива в баке. Аппарат оборудован автоматическим регу-
лятором тяги дроссельного типа, расположенным в дымоотводя-
щем патрубке. Топливный бак обеспечивает непрерывную рабо-
ту аппарата в течение 15 ч.
Отопительно-варочный аппарат АОВЖ-9, работающий на
жидком топливе, может отапливать помещения площадью до
70 м2 и служить для приготовления пищи. В аппарате имеется
теплообменник для нагрева воды отопительной системы, горелка
испарительного типа с дозатором, обеспечивающим равномерное
поступление топлива в горелку и постоянство его расхода неза-
висимо от уровня топлива в баке. Сгорание топлива осуществля-
ется в жаровой трубе. Аппарат снабжен варочной плитой.
207
Топливный бак защищен экраном, исключающим нагрев топ-
лива во время работы. Аппарат присоединяется к дымоходу пат-
рубком, расположенным на задней стенке аппарата.
Основные технические характеристики
Тепловая нагрузка горелки, Вт:
минимальная.................................. 2325
максимальная.............................. 10 465
Расход топлива, л/ч........................... 0,25—1,1
Вместимость топливного бака, л...................... 15
Площадь варочной плиты, м2........................ 0,17
Температура нагрева варочной плиты, °C . . 360
КПД, %:
в отопительном режиме............................ 70
в отопительно-варочном режиме .... 75
Габариты, мм . . ........................ 600 X450X850
Масса, кг............................................ 85
Аппарат АОЖВ-20 (рис. 93) работает на жидком топливе и
предназначен для водяного отопления помещений площадью до
150 м2 и горячего водоснабжения. Основными узлами его явля-
Рис. 93. Отопительно-варочный аппарат АОЖ»-20
ti — устройство: / — смесительное кольцо; 2 — блок горелки; 3, 7 — подводящий и отво-
дящий патрубки системы отопления; 4 — камера сгорания; 5 — подвод воды системы го-
рячего водоснабжения; 6 — водяная полость теплообменника; «--дымогарные трубы теп-
лообменника; 9 — газоотводящий патрубок; /0 —змеевик; /Т1 —дозатор; б — подсоедине-
ние к дымоходу; я — схема присоединения к системам квартирного отопления и горяче-
го водоснабжения
208
ются испарительная горелка 2 с дозатором 11, цилиндрическая
камера сгорания 4, водяной теплообменник 6 с дымогарными тру-
бами 8 и водогрейным змеевиком 10, газоотводящий патрубок 9.
Аппарат работает следующим образом: жидкое топливо через
дозатор поступает в горелку, в которой испаряется, топливные
пары в смеси с воздухом, поступающим через отверстия в корпус
горелки, сгорают в камере сгорания. Продукты сгорания переда-
ют теплоту через стенки камеры сгорания и дымогарные трубы
воде системы отопления и через газоотводящий патрубок посту-
пают в дымоход. Горячая вода, находящаяся в корпусе аппара-
та, передает часть теплоты змеевику, в котором нагревается вода
для системы горячего водоснабжения.
На рис. 93, б, в показаны схемы подсоединения аппарата к
дымоходу, а также к системам отопления и горячего водоснаб-
жения.
Отопительно-варочный аппарат модели 2403 (рис. 94) работа-
ет на жидком топливе и предназначен для приготовления пищи
и отопления помещений площадью 20—30 м2 (домиков дачного
типа, флигелей, кухонь жилых помещений). Аппарат оборудован
горелкой 2 испарительного типа, расположенной под камерой
сгорания 4. Чтобы при заправке бака 8 на пол не попало топли-
во, предусмотрен выдвижной поддон. Над камерой сгорания
установлен жарочный настил с конфоркой 7. На задней стенке
аппарата расположен газоотводяший патрубок 6, по которому
продукты сгорания поступают в дымоход. Габариты аппарата —
1850X400X565 мм, масса — 70 кг. В ЦНИИЭП инженерного
оборудования разработан комбинированный теплогенератор для
отопления, горячего водоснабжения и приготовления пищи в ма-
лых домах (рис. 95). Он состоит из двух изолированных по теп-
лоносителю оцинкованных теплообменников, расположенных
один в другом. Один из теплообменников выполнен в виде полого
цилиндра, к которому крепится горелка, работающая на жидком
или газообразном топливе, или колосниковая корзина (при рабо-
те на твердом топливе). Топочная часть теплообменника систе-
мы отопления соединяется двумя трубами с конвективной ча-
стью, в которой к системе отопления относится внешний тепло-
обменник. Другой теплообменник в топочной части выполнен в
виде змеевика, расположенного в теплообменнике отопления.
Змеевик соединен трубой 5 с конвективной частью теплообмен-
ника системы горячего водоснабжения. Теплоноситель подводит-
ся к теплообменникам снизу, а отводится в верхних точках. Теп-
лообменники имеют смежные поверхности. Для приготовления
пищи предусмотрена жарочная плита с конфорками. Если нет
необходимости в отоплении и горячем водоснабжении помещений
(особенно в летний период), то горелка или колосниковая решет-
ка могут быть подняты вверх топки так, что продукты сгорания
минуют основные теплообменные поверхности.
В конструкции теплогенератора предусмотрены также духо-
вой шкаф и сушилка.
209
Рнс. 34. Отопительно-варочный аппарат
модели 2403
I — днище горелки; 2 — горелка; 3 — смеси-
тельное кольцо; 4 — камера сгорания; 5 —
удлинитель; 6 — газоотводящий патрубок;
7 — конфорка; 8 — топливный бак; 9 — за-
щитные экраны; 10—передняя дверка;
11 — дозатор
Рис. 95. Комбинированный тепло-
генератор для отопления, горячего
водоснабжения и приготовления
пищи
1 — водонагреватель; У — жарочный
настил; 3 —- отопительный отсек;
4 — коллектор; 5 — циркуляционные
трубы; 6—подъемная труба; 7 —
камера; 8 — змеевик
210
РАЗДЕЛ III
ПЕЧИ-КАМЕНКИ ДЛЯ БАНЬ,
ВОДОНАГРЕВАТЕЛИ, ДЫМОХОДЫ И ОБЩАЯ
ТЕХНОЛОГИЯ ВЫКЛАДКИ ПЕЧЕЙ
ГЛАВА 6
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ И ОБЩЕСТВЕННЫЕ
МАЛЫЕ БАНИ И ПАРИЛЬНИ
29. Краткие сведения о возникновении и развитии
гигиенических и оздоровительных бань
Бани возникли как учреждения для проведения людьми са-
нитарно-гигиенических процедур. Понятие о том, что между чис-
тотой тела и состоянием здоровья человека имеется непосредст-
венная связь, существовало с древнейших времен. Религиозные
установления древности требовали очищения тела перед прове-
дением’ разного рода обрядов, а во многих странах традиционен
гигиенический обычай омовения рук перед трапезой. До наших
дней дошло древнеиндийское изречение: «Десять преимуществ
дает омовение: ясность ума, свежесть, бодрость, здоровье, силу,
красоту, молодость, чистоту, приятный цвет кожи, внимание кра-
сивых женщин».
У древних греков существовал культ богйни чистоты Гигии.
Отсюда произошло и получившее широкое распространение сло-
во гигиена (в греческом языке оно означает — быть здоровым),
которое ныне воспринимается как одно из самых современных.
После Троянской войны общественные бани стали сооружаться
по всей древней Элладе. В древней Греции издавались законы,
обязывающие граждан регулярно ходить в баню. Родоначальник
медицины Гиппократ рекомендовал водную и парную бани в ка-
честве естественного средства терапии.
В древние времена для мытья использовались различные ве-
щества — мелкий песок, древесная зола, особая очистительная
глина, корни растений, сода. Уже в Помпее стало известно жид-
кое мыло, однако оно было настолько дефицитным, что стирать
им белье считалось непозволительной роскошью. В древнем Ри-
ме насчитывалось до 800 бань (терм). Термы были обществен-
ными банями и являлись также спортивными, общественными,
культурными и увеселительными учреждениями. Они играли
роль клубов, в которых сосредоточивалась общественная жизнь
и где граждане проводили свой досуг. Термы по своим размерам
напоминали города. При них были сады, библиотеки и стадионы
для различных игр. Термы Каракаллы занимали площадь 12 га
и вмещали 2500 чел., еще вместительнее были термы Диоклетиа-
на, рассчитанные на 3500 чел. Достаточно сказать, что в этих
211
термах было 3000 купален и 3 плавательных бассейна, один из
которых имел форму квадрата со стороной, равной 1,5 км. Древ-
ние термы состояли из нескольких отделений. Первое помещение
предназначалось для раздевания, а также для отдыха после
окончания банной процедуры. Затем шел зал с бассейном для
первичного омовения, далее помещение для мытья теплой и го-
рячей водой. Далее помещение сухой парной и в заключение
влажная баня. Обогрев парных отделений производился с помо-
щью специальных печей, отапливавшихся нефтью. Посетителям
оказывались различные гигиенические услуги — втирание в ко-
жу благовонных масел, массаж, очистка кожи щетками, цирюль-
ные операции и т. д.
Во всех странах, завоеванных римлянами, они строили тер-
мы. В Константинополе несколько видоизмененные термы полу-
чили название турецких бань. Пол в таких банях подогревается
снизу горячим воздухом, нагретым в печи, затем его поливают
горячей водой, в результате чего образуется пар. По свидетель-
ству различных компетентных лиц, в условиях жаркого климата
восточных стран частые омовения спасают людей от многих бо-
лезней.
После гибели античной культуры наступила эпоха средневе-
ковья с засильем религиозного аскетизма, суеверия и невежест-
ва. Религиозные установления средневековья трактовали физи-
чески реальную жизнь как краткий временный этап, после кото-
рого душа, освобожденная от бренного тела, обретает бессмер-
тие. В постоянных помыслах о спасении бессмертной души люди
с презрением относились к своим «временным» телесным потреб-
ностям. В эпоху средневековья правила гигиены, забота о чисто-
те тела считались богопротивными грехами. Все культурные до-
стижения древности были забыты. Санитарные условия средне-
вековья были ужасны. Не только простолюдины, но и аристокра-
тические слои не пользовались мылом. Тысячу лет вода с ее не-
оценимыми гигиеническими свойствами была под запретом.
Из-за отсутствия канализации нечистоты выливались прямо на
улицы. Понадобились столетия, чтобы человечество снова подру-
жилось с водой и бани вступили в свои права.
На Руси бани были известны издревле, причем им всегда при-
давали лечебно-оздоровительное значение. Так, паровые бани
еще в уставе великого князя Владимира (966 г.) именовались
как «заведения для немогущих». По имеющимся свидетельст-
вам, в XVII в, во всех городах и селах России были свои парные
бани, устраивавшиеся обычно при реках и ручьях, «Русский кре-
стьянин — отмечалось в энциклопедическом словаре Брокгауза
и Ефрона — значительно опередил своих европейских собратьев
относительно заботливости о чистоте кожи». Многие известные
русские государственные и общественные деятели были горячи-
ми поклонниками русской бани.
Русская парная баня в своем изначальном виде была прос-
тым, но остроумным сооружением, В деревянной избушке выде-
212
лялось всего два помещения: раздевальное и собственно баня,
совмещающая в себе мыльное и парильное отделения. В париль-
не помещалась каменка — печь с наложенными камнями.
Баня может топиться «по-черному» и «по-белому». Топка
бани по-черному самая древняя, но кое-где сохранилась и в наши
дни. Печь топят без дымовой трубы и дым выпускают через па-
рильню в открытые окна и двери. После основательного разогре-
ва каменки и окончания топки помещение проветривают, стены
окатывают водой, после чего окна и двери закрывают. Затем
поддают воду в каменку для получения пара. Топка бани по-чер-
ному отличается особой духовитостью, однако ввиду выпуска го-
рячих газов непосредственно в деревянное помещение она пожа-
роопасна.
При обычной топке бани (по-белому) дым из каменки отво-
дится в трубу, атмосфера в парильной чисто воздушная и не тре-
буется специального проветривания помещения и обмывки стен,
кроме того, уменьшается пожароопасность.
В степных, безлесных районах, где нельзя построить бревен-
чатую баню, издавна популярен обычай париться в обычной рус-
ской печи. После выпечки хлеба из варочной камеры выгребают
золу, настилают доски или солому и осторожно ногами вперед
забираются в печь, в которую заранее помещают ведерко с во-
дой и веник. При смачивании горячих стен образуется пар, в ко-
тором и парится моющийся.
После Отечественной войны 1812 г. и вступления русских
войск в западноевропейские страны наши бани стали строить во
Франции, Германии, Австрии. Еще ранее русские парильни дела-
лись в Англии и даже в Америке.
В чем же преимущества русских бань перед римскими и ту-
рецкими? Этим вопросом задавался в своем трактате «О парных
русских банях» еще испанский врач Нуньес Риберо Санчес. По
его мнению, главное преимущество состоит в том, что пар в рус-
ской бане нагнетается из каменки с расположенными в ней кам-
нями, в отличие от римских и турецких бань, где пар идет от
того, что поливают водой горячий пол, под которым проходят
трубы.
Заметное распространение в различных странах мира имеют
римско-ирландские бани. Они отличаются, во-первых, более
умеренными температурами (50—60 °C). Во-вторых, эти бани
являются чисто воздушными, так как воду в печь не поддают.
Горячий воздух здесь идет от печи под пол и по стенам по спе-
циальным трубам. В третьих, банная процедура в них ведется
ступенями: первое помещение— подготовительное, второе — для
первого разогрева и, наконец, третье — парильное, в которое че-
рез дырчатый пол подается горячий воздух. Отличие данной ба-
ни от обычной римской заключается в наличии специальной тру-
бы для сброса отработанного воздуха. Смена воздуха оздоровля-
ет атмосферу парного помещения.
213
В Японии популярны водяные домашние (офуру) и общест-
венные (сэнто) бани. Ванна устроена в деревянной бочке. Прини-
мающий ванну погружен в горячую воду (45 °C) по грудь, на
голову надевается смоченная холодной водой шапочка. Японцы
видят достоинство своей бани в том, что голова не подвергается
воздействию жара. Они посещают офуру или сэнто часто, не реже
чем через 2—3 дня.
Другим, экзотическим, видом японской бани является сухая
опилочная баня. В кедровые опилки добавляются лекарственные
и ароматические травы. Сыпучая смесь нагревается до 60 °C,
сеанс продолжается до 15 мин. Опилки впитывают выделяющий-
ся пот, одновременно выделяя ароматические и стимулирующие
деятельность кожных желез вещества. Такой баней охотно поль-
зовались спортсмены на XVIII Олимпийских играх в Токио.
Финская сауна по праву может считаться родной сестрой рус-
ской бани. Нередко их безосновательно противопоставляют друг
другу, приписывая сауне «сухой» пар, а русской парной —
«влажный». Между тем и в сауне, и в русской бане греющий
теплоноситель получают в одном и том же теплогенераторе, пе-
чи-каменке, с той же технологией получения пара. Разница
в степени сухости пара в основном зависит от частоты и степени
смачивания печи-каменки, зависящей от индивидуальных вку-
сов моющихся.
В древние времена сауна почиталась финнами, как священ-
ное место. Любопытно, что ритуал сауны за тысячелетнюю исто-
рию существования остался неизменным. Считается, что сауна
целебна для всех возрастов и ею может пользоваться каждый,
кто способен до нее дойти. Согласно легенде, рождение сауны
произошло при следующих обстоятельствах. Просочившись
сквозь щель в крыше, капли дождя попали на горячие камни до-
машнего очага. Горячий пар устремился к людям, ощутившим
ласковый мягкий жар. И люди решили своими руками сделать
то, что под силу природе.
В Финляндии в 1970 г. было около 600 тыс. саун, распреде-
ление которых между индивидуальными и коммунально-общест-
венными потребителями показано в табл. 15.
Длительное время финны экспортировали сауны. В послед-
ние годы в ряде стран развернуто индустриальное производство
саун. В ФРГ частные владельцы имели в 1972 г. 20 тыс. саун,
ТАБЛИЦА 15
Бани, шт. Потребители, шт. Общее число, шт.
индивиду- альные коммуналь- но’общест- венные
В городах и поселках В сельской местности Итого 28 500 314 400 342 900 71 400 163 300 234 700 99 900 477 700 577 600
214
много саун и в США. Живой интерес к саунам проявляется в
ГДР, ЧССР, ВНР.
В конце XIX в. в России появились труды, в которых воздей-
ствие бани на организм человека рассматривалось с научных
позиций. Исследования, проведенные и в настоящее время, дали
много достоверных сведений о механизме воздействия банных
процедур на человека.
Основным средством, использующимся в банных процедурах,
являются водные и паровые процедуры. Эти процедуры имеют
двоякое назначение’ гигиеническое и терапевтическое. Прежде
главная роль отводилась гигиенической функции бани, а в по-
следнее время на передний план выдвигаются профилактико-те-
рапевтические функции. Рассмотрим конкретно гигиеническую
роль бани.
Физиологическое действие банных процедур во многом объяс-
няется процессами тепло- и влагообмена между телом человека
и окружающей средой, осуществляемыми через кожный покров.
Кожа является как бы посредником между окружающей средой
и нашим сознанием. Являясь «передним краем» человеческого
организма, кожа первой воспринимает все тепловые и влажност-
ные ощущения и передает их центральной нервной системе. Она
защищает наши внутренние органы от переохлаждения и пере-
грева, от проникновения внутрь болезнетворных микробов.
В смысле защиты организма от опасных наружных воздействий
кожа играет роль своеобразного изолятора. В то же время кожа
является активным проводником, отводящим в окружающую сре-
ду шлаковые отходы жизнедеятельности организма в виде пота.
Пользуясь технической терминологией, можно сказать, что кожа
является своеобразным полупроводником: проводит наружу
вредные вещества и не пропускает их внутрь.
Кожа, как известно, «дышит», выделяя отработанную угле-
кислоту. Кроме того, она помогает почкам, выделяя с помощью
потовых желез пот, в состав которого входят соли натрия, калия,
хлора, а в некоторых случаях и мочевина. Все эти вещества яв-
ляются вредными отходами (шлаками) организма. Естественно,
что санитарные свойства кожи проявляются полноценно, если
она чистая. Однако кожа непрерывно загрязняется, источником
загрязнений является кожный жир, выделяемый сальными желе-
зами, и атмосферная пыль. Кроме того, сама кожа со временем
отмирает, образуя ороговевшую ткань. Все это, смешиваясь с по-
том, загрязняет кожу. Грязь, с одной стороны, закупоривает по-
ры, через которые выводятся с потом шлаки из организма, а
с другой стороны, является питательной средой для различного
рода микробов. В этих условиях легко возникают воспалитель-
ные процессы, а внутрь организма часто заносится инфекция.
В своей известной книге «Этюды оптимизма» основоположник
геронтологии (науки о старении организма) И. И. Мечников, от-
мечая существенное снижение смертности в XIX в., подчеркивал,
215
что продление жизни должно быть приписано, конечно, прогрес-
су гигиены.
Банный жар является отличным профилактическим средст-
вом ухода за кожей. Пар хорошо прочищает поры тела, засорен-
ные сальные железы, мягко снимает омертвевший роговой слой.
Освобождение кожи от старых клеток создает условия для рож-
дения новых, способствует самообновлению организма и тем са-
мым ускоряет обмен веществ. Очищенная кожа как бы молодеет,
улучшаются ее функциональные способности, она легче «дышит».
По своему воздействию на кожу банная процедура по меньшей
мере равноценна многим дефицитным косметическим средствам.
Существенным свойством жаркой бани является ее бактери-
цидное воздействие. На коже гибнут грибковые паразиты и бак-
терии. В результате многократно проводившихся анализов на
коже людей и в помещении бани после окончания процедур не
обнаруживали следов грибков и бактерий. Это неудивительно,
так как грибки гибнут при повышении температуры до 37 °C,
а бактерии — 39 °C. При банной процедуре температура кожи
быстро достигает этих величин (см. ниже). Уничтожению микро-
организмов также способствует обильное выделение пота, явля-
ющегося сильным токсином.
Отсюда ясна вся важность содержания кожи в чистоте.
30. Оздоровительные функции при пользовании
саунами и парильными
Тренировка теплорегулирующей системы. Кожа выполняет
функцию теплового регулятора организма. Поры кожи, расши-
ряясь при жаре и сужаясь от холода, позволяют в широких пре-
делах регулировать выделение пота и тем самым поддерживать
водный и тепловой баланс организма человека. В зависимости от
климатических условий выделение пота происходит в разных ко-
личествах. В средних климатических поясах суточное выделение
пота составляет примерно 500 мл. При арктических холодах это
количество снижается до 100 мл, а в жарком экваториальном
климате возрастает во много раз. Посредством кожных темпера-
турных рецепторов осуществляется своего рода «обратная связь»
между внешними условиями и организмом человека. Сигнал о
холоде — кровеносные сосуды сужаются и отдача теплоты с по-
том сокращается, сигнал о жаре — пот и теплота идут к поверх-
ности кожи и выходят наружу. Учитывая, что на испарение
1000 мл пота организм должен затрачивать 600 ккал теплоты,
выделение пота является эффективным средством теплорегуля-
ции организма, благодаря которому его температура всегда под-
держивается постоянной.
В современных комфортных условиях человек все реже под-
вергается воздействию естественных температурных раздражите-
лей и его теплорегулирующие способности нередко в той или
иной мере атрофируются.
216
Рис. 96. Изменение температуры тела че- t,C
ловека в процессе банной процедуры в 4?
сауне при температуре воздуха 10О°С, от-
носительной влажности 2%, скорости пере-
мещения воздуха 0,1—0,2 м/с
I—средняя температура кожного покрова; ._
2 — температура подкожного слоя; 3 - чи
температура средостения; 4 — температура
мыши зд
В условиях банного жара
терморегулирующий механизм 57
кожи испытывает экстремаль-
ные нагрузки. В обычных ус- 36
ловиях теплота, вырабатываю- 35
щаяся в организме, идет изну-
три наружу. В общем потоке 3J*
(балансе) теплоты излучением 35
отдается в среднем ее 50%,
конвекцией — 35%, испарени- 52
ем влаги — 15%. В бане же,
наоборот, потоки теплоты излучения, теплопроводности и кон-
векции направлены снаружи вовнутрь и охлаждение организ-
ма может осуществляться исключительно за счет испарения
пота. При среднем (по продолжительности) пребывании в бане
человек получает от 300 до 500 ккал теплоты. Большая часть ее
уходит на испарение пота (от 300 до 500 мл), оставшаяся часть
идет на повышение температуры тела.
График на рис. 96 хорошо иллюстрирует динамику картины
изменения температуры тела в процессе банной процедуры. Пер-
вый температурный импульс воспринимает кожа, ее температу-
ра быстро возрастает до 39—40 °C. Система терморегуляции реа-
гирует на этот импульс расширением кровеносных сосудов п
включением в работу потовых желез. В результате начавшегося
испарения пота температура кожи через 30 мин, достигнув мак-
симума, начинает снижаться. Температура внутренних органов
и после начала выделения пота продолжает монотонно повы-
шаться, достигая в конце процедуры 38—39 °C, что соответству-
ет лихорадочному, воспаленному состоянию. Столь высокая тем-
пература тела человека держится в течение короткого времен и.
Итак, горячая баня является стимулятором вывода из орга-
низма пота, представляющего собой сильно концентрированный
токсин, а также незаменимым средством тренировки потовыде-
лительной функции кожи.
За один банный сеанс из организма человека выделяется от
500 до 1500 мл пота, что соответствует одно-трехсуточной нор-
ме потовыделения, с которыми выводятся шлаки из организма.
Вывод шлаков стимулирует основные жизненные процессы,
в первую очередь белковый обмен. Вместе с тем как борьба
с ожирением баня малоэффективна, так как при средней по
продолжительности банной процедуре в организме «сюрает»
— 14 г жиров. Тем не менее тучному человеку сауна позволяет
217
тренировать терморегуляцию организма, которая иначе дегене-
рирует из-за толстого подкожного теплоизолирующего слоя.
Если учесть, что И. И. Мечников объяснял старение людей
самоотравлением организма продуктами обмена веществ, а та-
кой авторитет в геронтологии, как А. Нагорный, считал, что
в стареющем организме затухают процессы самообновления, то
становится ясным, что народная поговорка: «Который день па-
ришься, тот день не старишься» имеет определенное научное и
медицинское обоснование. Завзятые парильщики, выходя из бани,
восклицают: «Словно заново родился!» Физиологи объясняют это
тем, что с потом удаляется молочная кислота, этот непременный
спутник утомления.
Тренировка сердечно-сосудистой системы. Во время банной
процедуры на систему кровообращения ложится задача сущест-
венного увеличения теплообмена между обогреваемыми поверх-
ностными слоями и внутренними органами, она должна обеспе-
чить резкое увеличение энергообмена в тканях. Это достигается
за счет интенсификации работы сердечно-сосудистой системы, ос-
новными характеристиками которой являются скорость кровооб-
ращения, сопротивление сосудистой системы кровотоку, частота
пульса, объем сердца. Медицинские исследования показали, что
при гипертермии существенно возрастает кровоток при одновре-
менном резком снижении сопротивления сосудов за счет раскры-
тия дополнительных артериально-венозных каналов, что соответ-
ствует оптимальным условиям для тренировки сердечно-сосуди-
стой системы.
Частота пульса у человека в бане возрастает, достигая к мо-
менту окончания процедуры в среднем 120 ударов. После отдыха
пульс снижается до нормы.
Разгрузка нервной системы. В наше время широкие слои на-
селения испытывают психологические нагрузки, приводящие
к нервным стрессам, на которые накладывается физическая де-
тренцрованность. Парные бани или сауны играют важную ком-
пенсирующую роль для снятия нервных стрессов путем расслаб-
ления вегетативной нервной системы и мышечного аппарата.
Влияние сауны на психику нашло отражение в различных сло-
вах и поговорках, в которых живописуется приносимое сауной
чувство физической и духовной разгрузки, умиротворенности
(«В сауне испаряется гнев», «На скамье сауны рождаются чув-
ства и мысли, которые не посетят тебя в другом месте»). Сауна
побуждает человека чувствовать себя оптимистически и жизне-
утверждающе и в этом отношении нельзя пройти мимо этого за-
мечательного средства социальной психологии. Быть здоровым
и чувствовать себя хорошо — это не одно и то же. Здоровье — это
в значительной степени результат собственного поведения, его
нужно добиваться во что бы то ни стало. Быть здоровым - наш
долг перед обществом, наша этическая обязанность. И сауна бес-
спорно служит целям укрепления социального здоровья, этот
древний обычай соответствует жизненным потребностям соврс-
218
менного быта людей. Неудивительно, что в наше время сауну
стали использовать как место проведения деловых совещаний в
неофициальной обстановке, исключающей напряженность.
Профилактика простудных заболеваний. Баня является пре-
красным профилактическим средством против простудных забо-
леваний и гриппа. Любопытно, что в Финляндии с ее довольно
суровым климатом простуда весьма редкое явление. Японцы, ре-
гулярно посещающие бани, по праву гордятся рекордно низким
процентом простудных заболеваний. Согласно статистическим
данным, в ФРГ во время эпидемий гриппа люди, пользующиеся
банными процедурами, заболевают в 4 раза реже.
Известно, что современный человек во многом ушел от есте-
ственных природных условий, в которых пребывали его предки.
Человек создал себе оторванный от природы микроклимат с по-
стоянной комфортной температурой в помещениях 20—22 °C. Но
в результате утратилось необходимое равновесие с окружающей
средой. В современных тепличных условиях резко уменьшается
сила и число сигналов, поступающих с нервно-рецепторных полей
на коже человека. В результате этот важный рефлекс постепен-
но атрофируется, а механизм терморегуляции разлаживается.
Современному человеку поэтому необходимо тренировать тепло-
регулирующие рефлексы искусственными методами.
Рецепт такой тренировки давно известен — это закаливание.
Однако прежде закаливание понималось односторонне, только
как привычка к холоду, ныне в это понятие включается привычка
к смене тепловлажностных условий и адаптация организма в об-
ласти повышенных температур, при которых нужно регулировать
потовыделение. Человек с тренированным механизмом терморе-
гуляции подготовлен к смене климатических условий и поэтому
в гораздо меньшей степени подвержен заболеваниям простудно-
го и гриппозного характера^ Закаливание как средство профи-
лактики заболеваний называют медициной ближайшего будуще-
го. Банная процедура, позволяющая менять температурные воз-
действия в широчайших пределах — от холодной воды до пара,
является ни с чем не сравнимым средством тренировки теплоре-
гулирующих рефлексов.
Лечебное действие. Выше указывалось, что баня является
важным средством профилактики заболеваний. Однако она по-
могает и уже заболевшим людям, ведь не зря ее исстари назы-
вали народным лекарем. Хорошо известно., что баня снимает
простудные заболевания в начальной стадии — для этого доста-
точно попариться, попотеть, выпить горячего чая.
Одним из важнейших и наиболее терапевтически апробиро-
ванных видов положительного воздействия банной процедуры
является гипертермия дыхательных путей, имеющая быстрый и
опережающий по сравнению с общей гипертермией характер.
Горячий воздух воспринимается как более сухой, уменьшение
концентрации паров ведет к расширению дыхательных путей,
увеличению максимального объема дыхания и его глубины. Дей-
219
ствие парной эффективно сказывается при хронических бронхи-
тах, катарах носоглотки, для которых баня стала классическим
методом теплолечения. Имеющиеся данные говорят о возможно-
сти использования банного жара для лечения астмы. Наблюде-
ния за 176 клиническими больными, посещавшими сауну в тече-
ние 2-х лет, дали следующий результат: очень хороший эффект-
39 чел. {22% общего числа), хороший эффект — 65 чел. (37%),
ухудшение состояния — 30 чел. (17 % ).
В последнее время внимание медицинской науки привлечено
к возможности использования бани для лечения болезней систе-
мы кровообращения. Многочисленные опыты финских и западно-
германских специалистов показали возможность снижения кро-
вяного давления у гипертоников. В западногерманском журнале
«Гиппократ» рассказывается об успешном применении в берлин-
ских клиниках суховоздушной бани при сердечно-сосудистых за-
болеваниях с помощью дозированных процедур. Баня давала по-
ложительный эффект как при повышенном, так и при понижен-
ном давлении. Характерно, что если давление в результате про-
цедуры не нормализовалось, значит в кровеносных сосудах воз-
никли необратимые изменения (они стали жесткими), баня в та-
ких случаях помогает установлению правильного диагноза.
В СССР в Киевском НИИ медицинских проблем физической
культуры лечат начальные стадии гипертонии, используя водные,
паровые (где вместе с паром подается и кислород) банные проце-
дуры и массаж.
Незаменима баня при лечении различных растяжений, выви-
хов, ушибов. Систематически используют баню для лечения
травм спортсмены. По многочисленным свидетельствам, банный
жар и процедуры отлично помогают при лечении травм.
В Берлине в 15-ти клиниках оборудованы бани сухого жара,
в которых лечат целый ряд болезней костно-суставной системы:
полиартрит, ревматизм, радикулит, ишиас, подагру. Одной из
основных причин этих болезней являются отложения солей в ко-
стях, хрящах и сухожилиях ввиду недостаточно эффективного
выхода из организма мочевой кислоты. Вывод значительного ко-
личества солей из организма с потом помогает в борьбе с этими
недугами.
По этой же причине баня существенно облегчает работу по-
чек, благодаря чему применяется для лечения многих болезней
почек вплоть до нефрита. Наконец, лечение баней применимо и
к диабетикам. И при этой болезни, являющейся результатом не-
полноценного углеводного обмена в организме, баня, нормализуя
обменные процессы, дает положительный эффект. Современную
медицину занимает проблема искусственного повышения темпе-
ратуры тела человека как средства лечения заболеваний. Еще
с древних времен обращалось внимание на то, что повышение
температуры усиливает реакцию организма на болезнь. Эти
взгляды согласуются с современными воззрениями, согласно ко-
торым повышение температуры является приспособительной ре-
220
акцией организма и преследует цель активизации обменных про-
цессов. Положительное его воздействие усматривается в подав-
лении активности или уничтожении возбудителей заболевания.
Это объяснимо, если учесть, что многие болезнетворные вирусы
являются нестойкими к повышенным температурам тела. Порог
чувствительности многих патогенных микробов ниже порога
температур, которые достигаются при банной процедуре. (Это
относится, например, к гонококку, малярийному плазмодию,
бледной спирохете и др.)-
Особый интерес гипертермия вызывает в связи с возможно-
стью повлиять на лечение злокачественных опухолей. Объясняет-
ся это тем, что критические температуры, переносимые опухоле-
выми клетками, ниже тех, которые может перенести человече-
ский организм. Клинические эксперименты (на мышах) показа-
ли, что при температуре 39 °C рост опухолевых саркомных кле-
ток замедляется, а выдержка организма при температуре 40—
42 °C в течение часа приводит к отмиранию клеток. Особое зна-
чение уделяется комбинированию теплового метода воздействия
с вводом кислорода, усиливающего обменные процессы в тканях
организма.
Говоря о лечебных свойствах бани, следует помнить, что в
некоторых случаях пользование ею противопоказано. Во всех
случаях надо учесть, что исключается пользование баней в ост-
рой стадии всех болезней, при обострении хронических заболева-
ний, с повышенной температурой при воспалительных недугах
сердечно-сосудистой системы и в других случаях. В каждом от-
дельном случае этот вопрос необходимо согласовать с лечащим
врачом.
31. Развитие тепловых устройств для бань
В банях требуется горячая вода для мытья и пар для париль-
ни. Пар всегда получали, обливая водой раскаленные огнем кам-
ни. Затем камни стали пометать в печь-каменку.
По принципу действия различают печи периодического и по-
стоянного (длительного) действия. Исторически первыми появи-
лись печи периодического действия, примером которой была
«курная печь» с топкой по-черному. В дальнейшем нашли приме-
нение печи с выпуском газов в трубу и определились две принци-
пиально различные конструкции: с непосредственным прогревом
камней дымовыми газами и с передачей теплоты от газов к кам-
ниям через металлическую стенку.
В первом случае газы пропускаются через слой засыпанных
в какой-либо объем камней, после чего следуют в дымооборот и
в дымовую трубу. Преимуществом такого способа является бы-
стрый разогрев камней и простота конструкции печи, недостат-
ком же является возможность отложения сажи на камнях и за-
грязнения ею пара. Кроме того, при поливе камней избыточная
вода может просочиться в топку и нарушить сжигание топлива.
221
Преимуществом второго способа является возможность сжи-
гания в печи любого вида топлива, а также лучшие гигиеничес-
кие качества. Недостатками же являются более сложная конст-
рукция и более продолжительный нагрев камней. При наличии
дров для топки печи первый способ, как правило, лучше, чем
второй. Для получения горячей воды применяются водогрейные
котлы (рис. 97).
Простейший водогрейный котел по конструкции весьма бли-
зок к лищеварочному котлу (рис. 97, о), отличаясь от него тем,
что имеет водопитательную емкость, расположенную рядом. Во-
догрейный куб двумя трубками соединен с емкостью. При нагре-
вании воды за счет разной плотности воды в кубе и емкости
в трубках происходит циркуляция воды. В ряде конструкций ем-
кость горячей воды имеет отдельное питание от бака с холодной
водой. При снижении уровня воды в баке вследствие водоразбо-
ра производится его подпитка холодной водой. Это позволяет
уменьшить объем горячей воды и сократить габариты собствен-
но водонагревателя. Неудобством такой системы является необ-
ходимость постоянного надзора за уровнем нагретой воды
в баке.
В более крупных хозяйствах стали применять системы
(рис. 97, б) с автоматизированной подпиткой бака горячей воды
Котел устанавливается на нижнем этаже, а водяной бак на чер-
даке, бак разделен на горячую и холодную секции. Котел соеди-
Рис. 97. Водогрейные котлы
а—простейший водогрейный котел: 1 — поддувало; 2 - топливник; 3 - котел; 4 ~ цирку-
ляционные трубы; б — водогрейный котел с автоматическим питанием: I - резервуар
для холодной воды; 2 отвод пара; 3 - резервуар для горячей воды; 4 - подъемная
труба; 5 сборный боров; 6 котел; 7 - горизонтальный дымооборот; Я топливник;
9 — опускная циркуляционная труба; IG — питательная труба; // - переливная труба;
/2 — подвод холодной воды
222
иен с горячей секцией подъемной и опускной циркуляционными
трубами и с холодной секцией — питательной трубкой. Холодная
вода, поступающая по трубке, выдавливает нагретую воду по
трубке в горячую секцию. Уровень в холодной секции поддержи-
вается автоматически поплавковым клапаном. В ней имеется пе-
реливная трубка, нижний конец которой для сигнализации о пе-
реполнении выведен к сливной раковине. Такие системы приме-
няются и в современных условиях.
32. Индивидуальные и малые сельские бани
и парильни
Общие положения. В настоящее время имеются типовые про-
екты только на бани пропускной способностью 10 и более человек
в час. Технической документации на индивидуальные и неболь-
шие сельские бани не имеется; также не изготовляется централи-
зованно инженерно-техническое оборудование для таких бань.
К инженерно-техническому оборудованию бань относятся
тепловые устройства; системы водопровода и канализации, вен-
тиляционные и осветительные устройства.
Тепловое оборудование современной бани должно обеспечить
отопление помещений, нагрев воды для мытья и получение пара
для парильни.
В имеющихся типовых проектах бань предусмотрены цен-
тральное отопление и горячее водоснабжение от внешнего теп-
лоисточника — паровой или водогрейной котельной или от теп-
лосети. Теплоснабжение от котельной или от теплосети, однако,
не может обеспечить потребность бани в паре для парильни.
Объясняется это тем, что при централизованном теплоснабже-
нии из сетей отпускается теплоноситель в виде горячей воды.
Однако даже при наличии паровой котельной использовать сете-
вой пар в парильнях неудобно по следующим причинам: от кот-
лов поступает влажный («сырой») пар, что не отвечает гигиени-
ческим требованиям; необходимы предохранительные устройст-
ва, снижающие давление пара до атмосферного. Поэтому по ти-
повым проектам пароснабжение парилен должно осуществляться
с помощью дополнительно устанавливаемых печей-каменок. Сле-
довательно, при всех условиях печь-каменка все равно необходи-
ма; если же учесть, что она может использоваться для обогрева
помещений, то ясно, что небольшие бани могут обеспечиваться
теплотой от собственного теплоисточника. В индивидуальной ба-
не печь-каменка обеспечивает все тепловые потребности: отапли-
вает помещение, выдает пар, а также используется для получе-
ния горячей воды.
В зависимости от величины бани печь-каменка может обеспе-
чить 3 варианта работы: только пароснабжение и отопление па-
рильни; пароснабжение парильни и отопление всей бани; паре
снабжение, отопление бани и нагрев воды для мытья.
223
В первом варианте дополнительно к печи-каменке требуется
отопительная печь и водогрейный котел, во втором — водогрей-
ный котел. Наибольшей универсальностью обладает третий ва-
риант, применимый к индивидуальным баням. В этом случае
печь-каменка одна обеспечивает все тепловые нужды бани.
Печь-каменка должна удовлетворять следующим требовани-
ям: обеспечивать нагрев парной до 95 "С под потолком и до 45 °C
у пола; выдавать пар при поливе камней водой; не создавать
чрезмерного теплового излучения и передавать основное количе-
ства теплоты путем конвекции; не выделять дыма или газа нару-
жу; быть экономичной.
33. Типы и конструкции печей-каменок для индивидуальных
и малых сельских бань и парильных
Для индивидуальных и малых сельских бань могут приме-
няться печи постоянного (длительного) и периодического дейст-
вия. В Финляндии, ФРГ, ГДР распространены печи-каменки
длительного действия. Эти печи обычно изготовляются цельноме-
таллическими и имеют минимальный объем внутренней кладки.
Основным достоинством таких печей является индустриализация
изготовления. Использование печей длительного действия оправ-
дано в тех случаях, когда выделение теплоты в печи свободно и
просто регулируется. С этой точки зрения наиболее целесообраз-
но использовать в печах-каменках длительного действия электро-
нагрев, легче всего поддающийся регулировке. При сжигании
жидкого или газообразного -топлива требуются устройства для
постоянного контроля и регулирования поступления топлива в
топку. При электронагреве и при использовании жидкого или га-
зообразного топлива печь в обязательном порядке должна осна-
щаться защитной автоматикой, отключающей питание печи в
случаях перегрева конструкции сверх нормы, а также при пога-
сании пламени в топке (при работе на жидком или газообразном
топливе). Зарубежные каменки для индивидуальных саун имеют
системы автоматического контроля и регулирования.
Печи длительного горения имеют ряд особенностей, заклю-
чающихся в следующем: ввиду того что топливник печи имеет
весьма тонкую кладку, корпус печи сильно нагревается снаружи,
поэтому для предотвращения чрезмерного излучения корпус по-
мещается в металлический кожух, служащий защитным экра-
ном, а в кольцевом зазоре между корпусом и экраном циркули-
рует воздух, нагревающийся от раскаленных стен топки; посколь-
ку печь топится с постоянной, но небольшой нагрузкой, насадка
из камней нагревается в печи до относительно невысокой темпе-
ратуры. Согласно данным испытаний одиннадцати зарубежных
печей различного типоразмера, температура нагрева камней со-
ставляла 330—510 С. Если в результате неполного сгорания топ-
лива в продуктах сгораний появится, сажа, то она осядет на кам-
нях и при поливе камней водой вырывающийся пар может захва-
224
тывать сажистые частицы и загрязнять атмосферу парной. Поэ-
тому для предотвращения загрязнения атмосферы в печах дли-
тельного горения каменная насадка обычно отделяется от газов
стальной или чугунной плитой.
Поскольку печи постоянного нагрева дают сильное излучение,
скамьи парильной отделяют от печи кирпичной стенкой.
Верх печи должен быть удален от потолка не менее чем на
1 м, причем в случае сильного излучения потолок над печью за-
щищается экраном.
Некоторые конструкции зарубежных индустриальных каме-
нок изготовляются с футеровкой изнутри (прил. 14,г). Печь име-
ет футерованный топливник, снабженный колосниковой решет-
кой и зольником. Воздух, необходимый для горения, поступает
двумя потоками: первичный следует под колосниковую решетку,
а вторичный направляется через проемы в кладке в верхнюю зо-
ну топливника для дожигания несгоревших летучих веществ.
Далее продукты сгорания поступают в верхний отсек печи, за-
полненный каменной насадкой. Нагрев камни, газы через отвод-
ной патрубок выходят из печи. Печь-каменка имеет наружный
стальной кожух; в нижнюю часть кольцевого зазора между
кладкой и кожухом через лючки поступает наружный воздух, а
из верхней части отводится нагретый воздух. Сверху камера
с каменной засыпкой имеет откидной люк, в обычном положении
закрытый. Для получения пара люк открывают и поливают водой
камни; после испарения воды и выхода пара люк закрывают. Та-
ким образом, в данной конструкции нагрев каменной насадки
осуществляется путем непосредственного пропуска через нее
газов.
Большинство печей непрерывного действия, однако, проекти-
руются с отделением газов от каменной насадки. Характерным
примером для этого случая является печь, работающая на твер-
дом топливе, показанная на рис. 98. Нагрев насадки осуществля-
ется через поверхность стальной плиты (разделительного листа
1) и дымовой трубы 2, пронизывающей слой камней.
По такому же принципу построена цельнометаллическая печь-
каменка для твердого топлива, выпускающаяся отечественной
промышленностью (Таллинским машиностроительным заводом).
Печь предназначена для индивидуальной финской бани объемом
до 10—15 м3.
Каменка (рис. 99) имеет внутренний топливник 4 с колосни-
ковой решеткой 5 и зольником 6. Воздух для горения подразде-
ляется на первичный и вторичный, поступающий в верхнюю зону
камеры сгорания через щели 3. Газы из топливника поступают
в систему дымооборотов 7, с внутренней стороны обогревая стен-
ки бункера для камней, а с внешней стороны — стенки воздуш-
ного канала 2, после чего через выходной дымоход 8 удаляются
в дымовую трубу. В конструкции печи предусмотрен встроенный
водонагреватель 1 для получения небольших количеств горячей
воды. При установке в парильной печь отделяется деревянным
8
Зак. 1726
225
Рис. 98. Цельнометаллическая зарубежная
каменка для индивидуальных бань
/ — распределительный лист; 2 — отводя-
щий дымоход
2
Рис. 99. Печь-каменка для индивидуаль-
ной финской бани
/ — водонагреватель; 2 — канал воздуш-
ный; 3 — щель; 4 — топливник; 5 — решет-
ка колосниковая; 6 — зольник; 7 — дымо-
сборот; 8 — дымоход выходной
505
226
ограждением высотой 1 м. По данным завода-изготовителя, печь-
каменка позволяет достичь в помещении объемом 10 м3 темпера-
туры до 140 °C (если требуется более низкая температура, куба-
тура помещения может быть соответственно увеличена).
За рубежом (в Финляндии, ФРГ, Швеции, Канаде, Австрии,
Дании и других странах) выпускаются в основном электрокамен-
ки непрерывного действия. Электрокаменки удобны в эксплуата-
ции, так как легко управляются, гигиеничны, ибо не загрязняют
воздух дымом, имеют хорошее внешнее оформление.
В зависимости от объема парильной (м3) ориентировочная
мощность, потребляемая электрокаменкой (кВт), составит:
5 (на 2 чел.)...........................................3
12-18 (на 4 чел.)....................................12
16—24 (на 5 чел.)....................................15
25—30 (на 7 чел.)....................................18
30—40 (на 9 чел.)....................................25
Ввиду гигиеничности электронагрева воздух пропускается че-
рез засыпку из камней, в толще которой размещаются трубча-
тые электронагреватели (рис. 100).
Благодаря эффективной теплопередаче от нагревателей к
воздуху печи имеют малые габариты, их высота составляет 650—
840 мм. Температура нагрева камней в печах постоянного нагре-
ва составляет 350—450 °C, согласно рекомендациям зарубежных
фирм (изготовителей), каменки устанавливаются на расстоянии
400—600 мм от стены.
Некоторые конструкции зарубежных каменок (рис. 100) по-
строены по принципу раздельного нагрева каменной засыпки и
вентиляционного воздуха. При таком решении достигается воз-
можность высокотемпературного нагрева камней, а воздух на-
гревается до умеренной температуры (100—120 °C). Это норма-
лизует температурный режим сауны, такая система получила
название мягкого нагрева. Помимо этого, такие каменки позволя-
ют регулировать выработку сухого и влажного пара. При жела-
нии увеличить влажность среды в каменку засыпают большее ко-
личество камней и увеличивают мощность нагревателя, нагрева-
ющего засыпку. В каменках же сухого пара каменную засыпку
сводят к минимуму. Например, для средней по размерам камен-
ки масса загруженных камней, по данным зарубежных фирм, мо-
жет изменяться в пределах от 5 до 60 кг. Кроме электрических,
имеются каменки непрерывного действия, работающие на жид-
ком и газообразном топливе. Модель каменки «Васта» (ФРГ)
выпускается 6-ти размеров, рассчитанных на обслуживание саун
объемом от 6 до 40 м3. Масса загружаемых в нее камней — от 45
до 70 кг, температура их разогрева до 400—450 °C, высота пе-
чей — от 750 до 1200 мм. Печь может поставляться с горелками
для жидкого и газообразного топлива; на рис. 101 показана кон-
струкция каменки, работающей на жидком топливе. Каменка
прямоугольная, в ней имеется внутренний корпус, в нижней час-
ти которого размещена горелка горшечного типа. Жидкое топли-
8*
227
Рис. 100. Электрокаменки с утопленными
трубчатыми электронагревателями (ТЭНа-
ми)
/ — ТЭНы; 2 — камни; 3 — подача воздуха
к камням; 4 — подача воздуха в кожух
Рис. 101. Цельнометаллическая печь-ка-
менка «Васта»
1— камера сгорания; 2—перепускной га-
зоход; 3 — задний отсек; 4 — подъемный
газоход; 5 — съемная прочистка; 6 — за-
пальник; 7 — горелка
во поступает самотеком к верхнему обрезу цилиндрического
горшка, где растекается по периметру и в виде тонкой пленки
стекает по внутренней стенке. Через систему отверстий внутрь
горшка засасывается первичный воздух, в потоке которого осу-
ществляется газификация топливной пленки. Основное горение
происходит в камере сгорания 1, в которую через кольцевой за-
зор поступает вторичный воздух. Продукты сгорания топлива по
двум перепускным газоходам 2 перетекают в задний отсек 3,
спускаются по нему и затем по центральному патрубку 4 отво-
дятся наружу.
Камни укладываются на крышку топочной камеры и нагрева-
ются за счет теплопередачи через крышку и от стенок перепуск-
ных каналов 2. Окружающий воздух поступает в нижнюю зону
печи и, поднимаясь по каналам, нагревается от раскаленных стен
топливника и задней секции. Далее он проходит через слой за-
сыпки из камней и поступает в помещение. Изготовляются и ка-
менки аналогичной конструкции, работающие на природном и
сжиженном газе. Для отопления печи используются газовые ин-
жекционно-диффузионные горелки, сходные по конструкции с го-
релками, применяющимися в отечественных газовых отопитель-
ных котлах. Горелки оснащаются автоматикой контроля и без-
опасности.
В Финляндии выпускаются модели каменок повышенной теп-
лоемкости, в которые загружается большое количество камней,
а разогрев их производится до высокой температуры. 6 типораз-
меров таких каменок, выпускаемых в Финляндии, обслуживают
сауны объемом от 8 до 35 м3, масса загружаемых в них кам-
228
ней — 80—800 кг, температура разогрева камней достигает
1100 °C. Каменки размещаются на расстоянии 600—1200 мм от
стены.
По соображениям пожарной безопасности все зарубежные
сауны оснащаются автоматическим регулятором температуры в
помещении, ограничителем температуры, отключающим электро-
нагреватель при достижении температуры 140 °C, реле времени,
отключающим нагреватель через каждые 5 ч непрерывной рабо-
ты, силовым трехполюсным выключателем.
В нашей стране во ВНИИЭТО разработана электрокаменка,
которую выпускает Новосибирский завод электротехнического
оборудования. В ней может нагреваться воздух для суховоздуш-
ной финской бани или вырабатываться пар для русской бани.
Мощность электронагревателя 12 кВт.
Каменка (рис. 102) состоит из металлического корпуса /,
в который помещена камера 2 с ТЭНами (трубчатыми электро-
нагревателями) 3. На крышку камеры уложены камни до верха
корпуса. Подлежащий нагреву воздух поднимается вверх двумя
потоками: основной проходит внутри корпуса через каменную
засыпку, второй поток следует по кольцевому зазору, окружаю-
щему кожух. Вход воздуха осуществляется через перфорацион-
ные отверстия 6. Практика выявила недостатки таких электро-
каменок: ввиду высокой температуры электронагревателей на
Рис. 102. Электрокаменка разработки
ВНИИЭТО
/ — корпус; 2—камера; 3 — ТЭНы; 4, 5 —
внутренняя и наружная обечайки; 6 — от-
верстия; 7 — изоляторы; 8 — крои штейны
Рис. 103. Печь-каменка
1 — топочная дверка; 2 — поддувальная
дверка; 3 — решетка колосниковая; 4 —
топливник; 5 — щелевая арка; 6 — огне-
упорный кирпич
229
них может происходить пригорание пыли, содержащейся в возду-
хе, что вызывает неприятный запах в помещении. Для предотвра-
щения этого явления, а также с целью некоторого увлажнения
воздуха в каменный массив иногда вделывают открытую сверху
водяную емкость, при нагреве вода испаряется и увлажняет на-
гретый воздух. А непосредственно перед банной процедурой го-
рячей водой смачивают камни, смывая пригоревшую пыль. Обыч-
но в печах длительного нагрева со сжиганием топлива каменная
насадка открыто засыпается на глухую крышку печи, которая
снизу обогревается раскаленными дымовыми газами. Таким об-
разом, камни отделены от газов и попадание сажистых частиц
в помещение парной исключено. Материалом насадки служит
обычный булыжник, вниз кладут крупные фракции (8—10 см),
сверху накладывают мелкие (5—8 см). Для уменьшения прямого
излучения раскаленных камней слой их может быть несколько
утоплен в массиве печи.
Описанные печи требуют либо значительной затраты электро-
энергии (в среднем 10 кВт), либо надежно действующей автома-
тики управления горением топлива. Поэтому наиболее приемле-
мыми для индивидуальных и малых сельских бань являются теп-
лоемкие кирпичные печи периодического действия, имеющие до-
статочно массивную внутреннюю кирпичную кладку. Это объяс-
няется следующими достоинствами теплоемких печей: после топ-
ки в массиве кладки аккумулируется значительное количество
теплоты, достаточное для продолжительной работы бани, кладка
защищает наружную стенку от перегрева и снижает ее темпера-
туру; благодаря интенсивной топке каменная засыпка может
быть нагрета до высоких температур (1000—1100 °C в нижней и
до 500—600 °C в верхней части). Если в результате неполного
сгорания в газах появится сажа и она осядет на поверхности кам-
ней, то при столь высоких температурах сажистые частички мо-
гут быть выжжены, поэтому для теплоемких печей-каменок пе-
риодического действия допустимо использовать более простую
конструкцию с пропуском продуктов сгорания непосредственно
через каменную засыпку (рис. 103). Топливник печи перекрыт
сверху кирпичными арками с промежутками между арками шири-
ной 5—8 см; на арки засыпаны камни. Дымовые газы из топлив-
ника через прогары в арках омывают засыпку, прогревая ее,
далее поступают в опускные колодцы, после чего из общего сбор-
ного дымохода отводятся в дымовую трубу. Камера над арками
с засыпкой сообщается с помещением парильной откидной
дверцей. Когда требуется получить пар, открывают дверцу и
окатывают раскаленные камни водой из шайки; образующийся
пар вырывается в парильную, Неисларившаяся вода по откосу
стекает обратно в парильную. Арки каменки выкладывают из
огнеупорного кирпича.
Каменка индивидуального изготовления, в которой каменная
засыпка отделена от газов металлической перегородкой, показа-
на в прил. 14,6. Печь имеет длину 102 см (4 кирпича), ширину
230
/ — топливник; 2 — засыпка из камней; 3 — нижний канал; 4 — вертикальный канал; 5~-
водогрейный бак; 6 — проем
115 см (4,5 кирпича), высоту 203 см (29 рядов кладки), наруж-
ный объем 2,3 м3, топливник выкладывается из огнеупорного кир-
пича, остальной массив — из красного. Топливник объемом
0,11 м3 снабжен колосниковой решеткой размером 38X48 см. Ра-
бота печи заключается в следующем: топочные газы, омывая дно
камеры, попадают -в вертикальные газоходы и доходят до верха
камеры. Затем газы перемещаются в параллельные боковые га-
зоходы и, обогревая боковые стенки, доходят до дна камеры. От-
сюда через подъемный газоход газы направляются в дымовую
трубу.
В печи (прил. 14, в) в качестве разделительной перегородки
между газами и камнями используется отработанный чугунный
пищеварочный котел. Эта -печь, так же как предыдущая, может
отапливаться углем, что делает ее применимой для безлесных
районов. Ввиду того, что каменная засыпка отделена от газового
пространства, 'исключено просачивание воды в топку.
Все эти типы каменок служат для отопления бани и выработ-
ки пара, но наиболее универсальными являются конструкции пе-
чей, которые могут служить не только для отопления и выработ-
ки пара, но в которых еще можно получать нагретую воду для
мытья.
К таким печам относится банная печь конструкции А. Суз-
дальцева (рис. 104). Она имеет внутренний топливник и присо-
единенную к нему камеру с засыпкой из камней, отгороженную
чугунной плитой. Водонагреватель 5 (сварной бак из оцинкован-
ной стали) располагается в верхней части печи. Нижний массив
печи имеет специальные каналы для нагрева воздуха в помеще-
нии. Конструкцией предусмотрена работа печи в двух режимах:
с открытым и закрытым дроссель-клапаном. В первом режиме
дымовые газы идут по пути меньшего сопротивления, минуя ка-
231
палы в колпак и по каналам колпака — к водогрейному баку 5.
Дымовые газы, выходя через проем 6, попадают в верхнюю часть
вертикального канала 4, соединяющегося с нижним каналом 3.
Наряду с этим дымовые газы, выходя из проема и направляясь
по кратчайшему пути в трубу и засасывают с собой воздух из
вертикального канала (и из всех других, последовательно с ним
соединенных). Во втором режиме газы поступают в дымоход,
затем опускаются по боковому каналу в нижний канал 3, откуда
поднимаются по вертикальному каналу 4 и направляются в ды-
мовую трубу.
Во втором режиме печь начинает работать через 20—30 мин
после начала топки. При этом дымовые газы идут через нижние
каналы, обеспечивая нижний прогрев печи.
В каналы колпака горячие газы попадают в силу газового на-
пора и, охладившись за счет теплообмена с баком, опускаются
вниз.
После топки дроссель-клапан открывается, а дымовые заслон-
ки закрываются. При этом усиливается теплообмен между ра-
зогретыми массивом печи и водогрейным баком.
Печь отличается малой теплоемкостью и развитыми поверх-
ностями для нагрева воды. Поэтому разогрев ее (от холодного до
рабочего состояния) происходит за 5—6 ч. Нагрев воды происхо-
дит после окончания топки в течение 4—6 ч. Ввиду того что ды-
мовые газы нагревают камни через чугунную плиту, в печи мож-
но сжигать любые виды топлива. Наличие двух ходов позволяет
перераспределять теплоту, идущую на отопление и приготовле-
ние горячей воды. Учитывая небольшой расход материалов, печь
может быть рекомендована для сельского строительства. Основ-
ные конструктивные характеристики и эксплуатационные показа-
тели (по данным испытаний) печи конструкции А. Суздальцева
следующие:
А. Конструктивные характеристики
Общая высота, м..........................................1,85
Кубатура, м3..............................................2,5
Объем кладки, м3.........................................I
Масса кладки, кг........................................ 2450
Площадь тепловоспринимающей поверхности, м2 . . . .14,9
Число кирпичей, шт:
красного...............................................660
огнеупорного .......................................... 40
Площадь колосниковой решетки, м2...........................0,06
Объем топливника, м3......................................0,074
Вместимость водонагревателя, м3............................214
Площадь поверхности нагрева водонагревателя, м2 . . .2,4
Вместимость баков, л:
холодной воды.........................................600
горячей воды..........................................650
Масса загруженных камней, кг....................... . .180
Б. Эксплуатационные показатели
Продолжительность топки печи, ч..........................12
Средний часовой расход сосновых дров, кг/ч...............14,2
232
Рис. 105.
сальная
каменка
боткой
воды дл
Универ-
печь-
с выра-
горячей
я мытья
/,5 — верхние за-
слонки; 2 — то-
почная дверка;
3 — поддувало;
4 — зольник; 6 —
радиатор; 7 — ко-
лосниковая ре-
шетка; 8 — за-
слонка
Тепловое напряжение топливника, кВт/м2 ....
Температура уходящих газов, °C...........................
Коэффициент избытка воздуха.......................
Расход горячей воды, кг/ч................................
Время нагрева каменки, ч.................................
Теплопроизводительность водонагревателя, кВт . . . .
Продолжительность действия, ч............................
Паропроизводительность, кг/ч.............................
Количество теплоты, отданное печью окружающей среде, кВт
Доля теплоты (%), используемой на:
нагрев воды .............................................
получение пара ......................................
нагрев воздуха в помещении...........................
Потери теплоты, %:
с химическим недожогом..................................
с уходящими газами...................................
КПД, %...................................................
686
193
1.7
248
12
17,6
9,5
9,5
6
30
Н.7
15
4,8
13
70
Недостатком печи конструкции А. Суздальцева является то,
что для ее сооружения необходимы дефицитные комплектующие
материалы: чугунная плита для камней и оцинкованная сталь
для изготовления водогрейного бака. Поэтому одним из вариан-
тов может быть печь с использованием в качестве водогрейных
устройств стандартных элементов (например, отопительных ра-
диаторов). Пример такой каменки показан на рис. 105. В зависи-
мости от положения заслонок 8 печь может работать в отопи-
тельном (с прогревом каменки) или в комбинированном режиме.
После разогрева нижних и боковых поверхностей печи заслонки
1 и 5 открываются, а заслонки 8 закрываются. Газы из тонки
(омыв радиаторы 6) направляются в задний опускной газоход, из
которого по двум восходящим каналам следуют к металлическо-
му ящику с засыпкой из камней. После обогрева камней охлаж-
денные газы через открытую заслонку 5 направляются в дымо-
вую трубу. Ящик с засыпкой опирается на подковообразную
кладку в задней части печи. Открытием заслонок 8, 1 и 5 можно
регулировать степень обогрева наружных стен печи или засыпки
из камней.
Несомненный интерес представляет банная печь-каменка.
233
Печь-каменка конструкции А. Ф. Филичко. Каменка предназ-
начена для топки углем, размеры ее 84X59 см. Ее особенностью
является быстрый ввод в действие. Большинство каменок перио-
дического действия нужно сначала протопить, добиться требуе-
мой температуры в помещении бани и только после этого можно
начинать мыться. Данная конструкция позволяет значительно со-
кратить время подготовки бани к мытью. Мыться можно начать
вскоре после растопки печи, причем топку ведут непрерывно и не
прекращают во время мытья. Пропускная способность бани с та-
кой печью увеличивается. Такая банная печь гигиенична, так как
нагрев засыпки производится без пропуска через нее дымовых га-
зов, а путем теплопередачи теплоты через поверхность железной
плиты, на которую загружена засыпка. В качестве засыпки ис-
пользуется чугунный металлолом, а не камни. Поскольку чугун
имеет меньшую по сравнению с камнем теплоемкость и гораздо
большую теплопроводность, он быстрее нагревается; засыпка не
остывает после того, как ее обливают водой, так как печь топит-
ся непрерывно.
Когда засыпку обливают подогретой водой, то получают тре-
буемое для парильной количество пара. В конструкции преду-
смотрен водогрейный бачок (для горячего водоснабжения); во
время топки вода в нем постепенно испаряется и бачок нужно
периодически пополнять (производить его подпитку).
Эту каменку непрерывного действия можно рекомендовать
для индивидуальных застройщиков и для общественного пользо-
вания (на полевых станах, в бригадах, рабочих поселках и по-
селках сельской местности).
Пользуясь чертежами порядовой кладки (прил. 13), банную
печь можно сложить самостоятельно.
На рис. 406 изображен фасад печи, а в прил. 13 еще и разре-
зы А—А, Б—Б, В—В. Каменка в металлическом футляре выкла-
Рис. 106. Ванная печь конструкции
Ф Ф. Филичко
дывается из 16 рядов (от
уровня пола до потолочной
разделки). При кладке печи в
грунте сооружается фундамент
глубиной 75 см и на расстоя-
нии 7 см ниже уровня грунта
прокладывается гидроизоля-
ция (в два слоя толя). На раз-
резе А—Л видно устройство
зольниковой камеры, над кото-
рой поперек топливника уста-
навливается колосниковая ре-
шетка (30X20 см). Над топ-
ливником высотой 28 см уста-
навливают железную плиту
толщиной 2 см, на которую
(для увеличения массы) кладут
чугунный металлолом.
234
Рядом с зольниковой камерой и топливником устанавливают
сварной бачок (52x20X45 см) для нагрева воды.
При топке топливника каменным углем (в связи с чем обму-
ровка топливника выполняется из огнеупорного кирпича) горя-
чие газы и пламя накаляют железную плиту и металлолом, за-
тем омывают бачок для нагрева воды (ход газов показан на раз-
резе А—А стрелками) и опускаются почти до уровня пола. Пос-
ледующее движение дымовых газов показано на разрезе В—-В
стрелками (снизу вверх и далее в дымовую трубу).
На разрезе А—А видно расположение печных приборов: под-
дувальной и топочной дверок, колосниковой решетки, железной
плиты, дверки паровой камеры, дымовой заслонки. Габариты па-
ровой камеры 37X32X37 см.
На разрезе Б—Б изображена установка колосниковой решет-
ки над зольниковой камерой.
1-й ряд кладки от уровня грунта сооружают из кирпичей,
уложенных плашмя в металлическом футляре.
2-й ряд выкладывают из кирпичей, установленных на ребро,
а над ними укладывают плашмя ряд в 1 кирпич, на который уста-
навливают поддувальную дверку, бачок для нагрева воды и обог-
ревательный щит (обмурованный огнеупорным кирпичом).
3-м рядом из кирпичей, установленных на ребро, закрепляют
поддувальную дверку, укладывая над нею плашмя ряд в 1 кир-
пич (вровень с 3-м рядом кирпичей, установленных на ребро),
затем поперек топливника кладут колосниковую решетку разме-
ром 30x20 см. Правую сторону бачка для нагрева воды, а также
под вокруг колосниковой решетки (если он имеется) обмуровы-
вают огнеупорным кирпичом и укрепляют ряд стальными полоса-
ми. Ширина обогревательного щита в 3-м ряду — 18 см.
4-м и 5-м рядами из кирпичей, уложенных на ребро, закреп-
ляют топочную дверку; затем производят внутреннюю обмуровку
топливника и обогревательного щита огнеупорным кирпичом,
а также укладывают плашмя 1 ряд кирпичей над топочной двер-
кой (вровень с рядом кирпичей, установленных на ребро), а за-
тем устанавливают перемычку между дымоходами (длина каж-
дого— 17 см). Бачок для нагрева воды должен выступить нару-
жу печи (для удобства черпания из него горячей воды). Пунк-
тирные линии на 5-м ряду обозначают, что верхняя плоскость
бачка для нагрева воды находится на 6,5 см ниже 5-го ряда кир-
пичей, установленных на ребро. На 5-й ряд кладут железную
плиту толщиной 2 см (на чертеже не показана).
6-й ряд выкладывают из кирпичей, установленных на ребро,
и один ряд в обогревательном щите — из огнеупорных кирпичей,
уложенных плашмя. На этот ряд загружают (на высоту 12—
18 см) чугунный металлолом на железную плиту толщиной
2 см.
7-й и 8-й ряды выкладывают из кирпичей, установленных на
ребро, и закрепляют дверку паровой камеры. Над последним ря-
235
дом прокладывают металлические пластины, показанные на чер-
теже пунктиром.
9-й ряд выкладывают из кирпичей, установленных на ребро и
один ряд (обогревательного щита) — из кирпичей, уложенных
плашмя.
10-й ряд выкладывают из кирпичей, уложенных плашмя; в
обогревательном щите — из кирпичей, установленных на ребро,
и прокладывают металлическую пластину, показанную на черте-
же пунктиром.
11-й, 12-й, 13-й ряды выкладывают из кирпичей, установлен-
ных на ребро. Внутри 11-го ряда два ряда выкладывают из кир-
пичей, уложенных плашмя. В 11-м ряду ширина обогревательно-
го щита составляет 18 см. На 12-м ряду прокладывают стальные
полосы и металлическую пластину, показанную на чертеже пунк-
тиром, на 13-м — только стальные полосы.
На 14-м ряду устанавливают дымовую заслонку и продолжа-
ют кладку с таким расчетом, чтобы 15-й ряд стал предпоследним,
а 16-й — прижал асбест к деревянному потолку.
На потолке и на крыше выкладывают дымовую трубу из 5
рядов кирпичей, уложенных плашмя (на крыше — с заделкой и
карнизной шапкой) или устанавливают дымовую трубу облегчен-
ного типа, выпускаемую промышленностью.
34. Конструирование и строительство индивидуальных
и малых сельских бань
Зарубежный опыт строительства саун. В Западной Европе
в 70-х годах строительстве саун развивалось бурными темпами.
Являясь ранее предметом роскоши, сауна в наши дни становит-
ся предметом первой необходимости. Главенствующее значение
получили семейные сауны. Например, в ФРГ в 1970 г. было про-
дано 7 тыс, таких саун, в 1973 г. — уже 18 тыс., а к концу
1977 г. — 130 тыс.
Если в Финляндии, богатой лесами, по-прежнему производят
сауны, рубленные из бревен, то в ФРГ, Швеции и других странах
строительство всех видов саун ведется сборно-щитовым методом.
Сборные конструкции поставляются либо в виде сборок за-
водской готовности, либо россыпью (для самостоятельной сбор-
ки согласно инструкции, которую можно провести за сутки).
Помимо обычных саун со скамьями для лежания, популярны
«стоячие» мини-сауны шкафного типа (их в шутку называют
«обогреваемыми телефонными будками»). Такие сауны можно
разместить даже в стесненных условиях. Для шкафных саун вы-
пускаются настенные каменки мощностью 4—6 кВт. Облицовы-
вают их керамическими плитами и полированной сталью. Пульт
управления обычно размещается снаружи кабины. Некоторые
шкафные сауны оборудуются душем.
В последние годы в качестве средства промежуточного охлаж-
дения вместо водных бассейнов стали использовать солярии, раз-
236
мещаемые рядом с парной. Солярии оборудуются излучателями
в виде осветительных плафонов разнообразной формы (плоских,
шаровых и др.), размещаемых под потолком. Для этой цели ис-
пользуют также лампы инфракрасного и ультрафиолетового из-
лучения (иногда без светового воздействия, чтобы не мешать
спокойному отдыху клиентов после парной).
Место размещения и величина помещения. Баню необходимо
размещать в местах с минимальной акустической нагрузкой. На
участке должна быть предусмотрена возможность отвода загряз-
ненных вод, поэтому чаще всего баню располагают на возвышен-
ном месте с тем, чтобы требовалось минимальное заглубление
канализационного лотка. Целесообразно пристраивать бани
к уже имеющимся сооружениям, с тем чтобы использовать суще-
ствующее инженерное оборудование (освещение, водопровод, ка-
нализацию). При проектировании саун исходят из того, что на
одного человека требуется примерно 4—5 м2 площади помеще-
ний, распределяющейся таким образом: помещение для раздева-
ния — 0,8—1 м2, помещение для предварительного туалета 0,3—
0,5 м2, парильная — 0,5—0,6 м2, помещение для охлаждения и
отдыха 1,3—1,8 м2. Для бань площадь на одного моющегося уве-
личивается до 6 м2 (за счет сооружения мыльного отделения).
Желательно вблизи бани иметь водоем, позволяющий чередовать
парильные процедуры с водными.
В сельских условиях более целесообразно сооружать бани
с мыльными отделениями, в которых можно стирать белье, а так-
же купаться детям и лицам, которым парильные процедуры про-
тивопоказаны.
Внутренние помещения бани. На входе в баню предусматри-
вают тамбур, препятствующий проникновению холодных потоков
воздуха внутрь помещения. Из раздевального помещения дверь
ведет в моечную, где размещают баки с горячей и холодной во-
дой. Здесь же может находиться стиральная машина. Парильное
помещение сооружают, как правило, квадратным. Дверь в него
устраивают с высоким порогом и низкой коробкой, что позволяет
существенно снизить потери теплоты и пара для открывания
дверей, а также предотвратить распространение над полом па-
рильной холодных потоков воздуха, вредных в гигиеническом
отношении.
Вдоль одной из стен парильной (в 2—3 яруса) сооружают де-
ревянные полки высотой 40- 45 см и длиной 160—200 см; для
улучшения циркуляции воздуха скамьи делают из отдельных
планок, с зазорами. Расстояние между верхним полком и потол-
ком должно быть 100 см, чтобы можно было принимать паровые
ванны сидя. Печь-каменку размещают обычно напротив стены
с полками, топочную дверку выводят в мыльное или раздеваль-
ное помещения. Здание бани строят на прочном фундаменте, глу-
бина которого определяется грунтовыми и климатическими усло-
виями. Применяются ленточные, бутовые, столбчатые или свай-
ные фундаменты.
237
Для защиты стен от грунтовой влаги над фундаментом устраи-
вают изоляционный ковер из двух слоев толя, наклеенных на це-
ментную стяжку, вокруг бани сооружают отмостку шириной
70 см, предохраняющую стены от воздействия поверхностных вод
(рис, 107). Конструкция отмостки — плотно утрамбованная гли-
на, покрытая булыжником или асфальтом (рис. 107,а). В бане
очень важно иметь теплые полы, за счет утепления их дополни-
тельным теплоизоляционным слоем. В раздевальном помещении
пол делают двойным, состоящим из черного и чистого настилов
(рис. 107, б). Еще лучше покрыть доски линолеумом или керами-
ческими плитками, В мыльном и парильном помещениях полы
должны быть водонепроницаемыми, что достигается с помощью
устройства глиняного замка, в который утапливаются лаги
(рис. 107, а). Лучше всего полы делать цементными; в этом слу-
чае на цемент кладут деревянный настил. Полы бани следует
поднять над уровнем земли не меньше чем на 30 см.
Ряс. 107. Конструкция отмостки, теплых полов, гидроизоляции стеи и канализации
сточных вод сауны
а — отмостка; б — конструкция теплых полов прн сырых грунтах ;> в — конструкция теп-
лых полов прн сухих грунтах; 1—доски толщиной 3,7 см; 2—брус размером 20X10 см,
3 — засыпка из шлака толщиной 15 см;.4— глиняная обмазка; 5 — доски толщиной 2см;
6 —брусок размером 5X5 см; г — конструкция гидроизоляции стен: / — каменка; 2 —
гидроизоляция; 3 — фундамент; 4 — слой песка; 5 — фундамент стены; 6 — стена; д — во-
досливной трап; е — смотровой колодец канализации сточных вод: t — сруб из пластин
размером 9X19 см, покрытых битумом; 2 —крышка из досок толщиной 2,4 см; 3 —утеп-
литель; 4— крышка из досок толщиной 5 см; 5 — лоток размером 15X15 см из досок, по-
крытых с двух сторон битумом
238
Рис. 10S. Конструкция стен и крыши сауны
а — внешняя стена из кирпичей или цементных блоков: 1 - штукатурка; 2 -стена из
кирпичей или блоков; 3 — внутренняя побелка; 4 — обрешетка и изоляционный слой:
5 — алюминиевая фольга; 6 — внутренний слой; б -- внешняя стена каркасной кон-
струкции: 1 — прослойка; 2 — толь; 3 — пластины из лигнолита; 4- алюминиевая фоль-
га; 5 — решетка; 6 — внутренний слой; в — внутренняя стена кабины сауны: / — строи-
тельный изоляционный картон или пластмасса; 2 — обрешетка и изоляционный слой;
3 — алюминиевая фольга (толщиной 0,1 мм) или строительный изоляционный картон; 4 -
внутренний слой; г — црыша: 1 — стропила из бревен диаметром 16 см; 2 — доска раз-
мером 8X16 см; 3 — бруски размером 5X5 см; 4 — гвозди; 5 — засыпка из шлака глубиной
20 см по полиэтиленовой пленке; 6 — глиняная обмазка; 7 — накаты из пластин толщи-
ной 10 см по брускам размером 10X20 см; 8 — шпунтованные доски толщиной 2 см
Соединение между полом и стенами делается в шпунт и гре-
бень, уплотнение осуществляют полиэтиленовой пленкой.
Важное значение имеет материал и конструкция стен и по-
толка. Материал стен парной должен обладать хорошими тепло-
изоляционными и теплоизлучающими свойствами, а также спо-
собностью хорошо впитывать капельную влагу и тем самым под-
держивать постоянную температуру и влажность внутри помеще-
ния. Такими свойствами в наибольшей степени обладает дерево
(чаще всего используют для этого сосну, ель, тополь, осину).
Однако необходимо учитывать, что древесина, богатая смолой,
может выделить ее при высоких температурах и нанести ожоги
клиентам. Для полков лучше всего использовать древесину из
осины. В Западной Европе, с целью сокращения затрат дефицит-
ной древесины, широко применяют сборно-щитовые конструкции
стен и крыш для саун (рис. 108). Стены саун сооружают из дере-
вянных щитов, между которыми уложен изолирующий слой ми-
неральной ваты толщиной 5—6 см (рис. 108, и). Помимо деревян-
ных, могут использоваться и каменные стены из обыкновенного
красного кирпича или тяжелого бетона (силикатный кирпич ис-
пользовать не рекомендуется). Толщина деревянных рубленых
стен должна быть 20—25 см, кирпичных — 75—80 см.
В атмосфере парильной материал дает заметную усадку, по-
этому дерево должно быть выдержанным — сухим (хорошим ма-
териалом считается дерево из домов, предназначенных на снос).
Доски рекомендуется устанавливать горизонтально, тогда они
по всей длине будут иметь одинаковую температуру, что исклю-
чает температурные деформации. Лучше всего зарекомендовали
себя в эксплуатации шпунтованные по всей длине брусья толщи-
ной не менее' 7,5 см, установленные с зазором до 5 см от основ-
ных конструкций стен. Может быть рекомендован и каркас из
брусьев толщиной до 10 см при заполнении его теплоизоляцией и
обшивкой изнутри камеры двумя слоями шпунтованных досок.
239
Поверхность деревянных стен парильной нельзя Покрывать
лаком, олифой и т. п., так как эти покрытия препятствуют по-
лезному поглощению влаги деревом, а также могут разлагаться
под действием высоких температур. Стены парильной до высоты
0,7--0,8 м рекомендуется покрывать глазурованными плитками,
чтобы можно было обмывать наиболее грязную нижнюю зону по-
мещения. В мыльном помещении стены покрывают плитками на
высоту человеческого роста, а вышележащие поверхности
(включая потолок) — оштукатуривают. В качестве пароизоли-
рующего слоя используют алюминиевую фольгу или полиэтиле-
новую пленку, которые можно заменить проолифенным картоном.
Наряду с теплыми полами, важное значение имеет хорошее утеп-
ление потолка. Согласно выработанным традициям, потолочное
перекрытие должно создавать двойное сопротивление теплопере-
даче по сравнению со стенами. В этом случае не образуется
столь неприятная для клиентов капель с потолка.
Конструкция потолка (рис. 108, г) состоит из сплошного ряда
шпунтованных досок толщиной 2,5 см, подшитых к балкам раз-
мером 20X20 см. Доски покрывают олифой (в 2 слоя), что при-
дает им влагоустойчивость. Сверху балок укладывают доски (со
специальными щелями), на которые наклеивают пароизоляцион-
ный слой из полиэтиленовой пленки или рубероида. Конструкцию
завершает утепляющая засыпка из шлака или песка глубиной
20 см.
Возможна и следующая (многослойная) конструкция потол-
ка: ряд из шпунтованных досок толщиной 2,5 см (лучше из оси-
новых), уложенных с воздушным зазором в 3 см; слой алюминие-
вой фольги (или полиэтиленовой пленки) и стекловолокна (тол-
щиной 4—5 см) и, наконец, древесноволокнистая плита.
Если над перекрытием делают чердак, то в нем предусматри-
вают окна для проветривания.
Все деревянные конструкции здания необходимо предохра-
нить от гниения, т. е. антисептировать. Антисептиком является
раствор фтористого натрия. 3% фтористый натрий растворяют
в воде (3 ч. раствора на 100 ч. воды) и подкрашивают охрой,
чтобы были заметны обработанные плоскости. Расход получен-
ного раствора составляет 1 л на 1 м2 площади деревянных по-
верхностей. Пропитку можно производить погружением деталей
в ванну с раствором или кистью. Потолок и чердак бани из про-
тивопожарных соображений обрабатывают также антипирена-
ми, повышающими огнестойкость древесины. Простейший анти-
пирен — раствор извести с поваренной солью. Все металлические
части — гвозди, крючки и т. п. — должны быть скрыты (сделаны
«впотай»).
Окно в парильной должно быть небольшим (40x60 см), же-
лательно с тройным остеклением. Дверь также должна быть не-
большой (185X60 см). Открываться она должна всегда наружу.
Деревянную дверь делают двойной (иногда с теплоизолирующим
слоем) с пароизоляцией из полиэтиленовой пленки. На высоте
240
головы человека в двери может быть сделано смотровое окошко.
Дверную ручку делают деревянной или пластмассовой. Если
дверь закрывается автоматически, в ней не должно быть механи-
ческих запоров. Освещение парильной должно быть рассеянным;
лучше всего воспринимается свет, падающий от затененного ис-
точника, закрытого деревянным щитком. В качестве осветитель-
ных приборов применяют герметичные (молочного или желтого
цвета) противотуманные плафоны. Если парильная оборудована
электрокаменкой, то необходимо использовать огнестойкий пи-
тающий кабель. Переключатели следует размещать за предела-
ми помещения парильной. В нем желательно иметь термометр и
гигрометр, устанавливаемые на средней высоте, а также темпе-
ратуростойкие настенные (или простые песочные) часы.
После возведения стен и крыши бани выкладывают теплоем-
кую печь-каменку. Топку печи производят из смежного с париль-
ной помещения, которое должно иметь естественное освещение.
Люк для выхода пара не должен располагаться напротив две-
рей и окна парильной и должен обеспечивать выброс пара
в сторону от моющихся. Печь возводят на отдельном фундамен-
те, который заглубляется в землю не менее чем на 50—60 см.
Объединять фундаменты помещения и печи-каменки нельзя, так
как ввиду различного температурного расширения массива печи
и стен помещения кладка печи может деформироваться. Мате-
риалом для фундамента служит бутовый камень, обожженный
красный кирпич или бетон. Нижний ряд фундаментной кладки
укладывают на выровненное основание насухо (без раствора),
втрамбовывая кирпичи в грунт. Последующие ряды выкладыва-
ют на цементном растворе с перевязкой швов. Между фундамен-
том стены и каменкой оставляют промежуток в 5 см, засыпаемый
песком. Сверху фундамента делают цементную стяжку раство-
ром (в соотношении 1:2), наклеивают гидроизоляцию и уклады-
вают первый ряд кладки, выверяя его по уровню и угольнику.
Корпус каменки выкладывают из обыкновенного красного и огне-
упорного кирпича на глиняном растворе.
Учитывая, что каменка работает в напряженных температур-
ных условиях, а ее конструкция испытывает существенную на-
грузку от массы камней, кладку необходимо выполнять особенно
тщательно: толщина швов должна быть не более 3 мм, не допус-
кается применять кирпичи с трещинами, каждый ряд необходимо
перевязывать, раствор расстилают рукой, что позволяет обнару-
жить и удалить из него камни. Для большей жесткости конструк-
ции каменку целесообразно заключить в каркас из металличе-
ских уголков.
Система вентиляции должна обеспечить пятикратный возду-
хообмен в час в помещении бани. Для отвода отработанного воз-
духа в небольших парильных на высоте 30 см над полом соору-
жают отверстия. Взамен удаленного воздуха нужно подавать
свежий наружный воздух, который следует вводить с нижней
стороны каменки, с тем чтобы он, нагреваясь, поднимался вверх.
241
Компоновка оборудования в банях и саунах. При пооектиро-
вании бань необходимо исходить из следующих основных поло-
жений: тепловыделяющее оборудование (каменка, отопительные
и водогрейные печи) располагается в глубине помещения и с та-
ким расчетом, чтобы каждая печь обогревала несколько помеще-
ний сразу. Топка печей должна производиться Или из вспомога-
тельного помещения (раздевального или прихожей), или из спе-
циально отведенного помещения (топочной), имеющего обособ-
ленный вход.
Планировочное решение небольшой кирпичной банк пропуск-
ной способностью 5 чел.-ч представлено на рис. 109. Баня состоит
из ожидального помещения, прихожей, топочного помещения,
мыльного и парильного отделений. Отопление здания производит-
ся от печи-каменки и от водогрейной печи. Вентиляция осущест-
вляется через форточки в окнах и вентиляционные каналы при
печах.
Снабжение водой производят из баков, установленных в бане,
воду в которые доставляют в бочках или подают насосом из ко-
лодца. Нагрев воды производят в водогрейном котле печи, сое-
диненном циркуляционными трубами с баком, установленным в
парильной на высоте 1,7 м.
На рис. ПО показано планировочное решение небольшой де-
ревянной сельской бани.
Рис. 109. Планировочное решение-кирпичной сельской бани
1 — ожидальное помещение; 2 — раздевальное помещение; 3 — мыльное отделение; 4 —
парильное отделение; 5 —тамбур входной; fi — тамбур в раздевальном помещении; 7 —
тамбур в топочном помещении; 3 — топочное помещение; 9 — санузел; JO — отопительная
лечь; 11 —- водогрейный котел; 12 — печь-каменка
242
К» 58
5 —
6 —
деревянной сель-
ской бани
пропускной способ-
ностью 5 чел.-ч. 6 —с про-
пускной способностью
10 чел.-ч.: / — ожидальное
помещение; 2 — раздеваль-
ное помещение; 3— санузел;
4 — мыльное отделение;
парильное отделение;
топочное помещение;
баки холодной воды; 8 — бак
горячей воды; 9~ отопитель-
ная печь; 10 — печь-каменка
Рис. НО. Планировочное ре-
шение "
На рис. ПО, а показана сельская баня с пропускной способ-
ностью 5 чел.-ч. Здание бани срублено из бревен. Оно
состоит из холодного ожидального (12,4 м2) и раздевального
(4,9 м2) помещений, а также из совмещенного мыльно-парильно-
го отделения (13,4 м2). Отопление и горячее водоснабжение—от
печи-каменки с встроенным водогрейным котлом; в мыльном от-
делении установлены баки для холодной и горячей воды. Полы
в мыльно-парильном отделении деревянные (из досок толщиной
47 см), они имеют уклон к центру помещения, где расположен
трап и лоток отвода сточных вод. Полы, лоток и трап просмоле-
ны, в ожидальном помещении полы глинобитные. Стропила кры-
ши — висячие из бревен диаметром 16 см; кровля — из теса тол-
щиной 2,5 см, проложенного в 2 слоя по обрешетке из жердей,
прибитых к стропилам с зазором в 50 см.
На рис. 110,6 показан план бани с пропускной способностью
10 чел.-ч.
Баня включает: прихоже-ожидальное помещение (4 м2), раз-
девальное помещение (10,7 м2), мыльное отделение (25,6 м2),
парильное отделение (7,8 м2), топочное помещение (1,7 м2), сан-
узел и инвентарную (3,5 м2).
Стены запроектированы кирпичные: наружные — толщиной
51 см (в 2 кирпича), внутренние — 38 см (в I’A кирпича). Сна-
ружи стены выкладывают с расшивкой швов, внутри их оштука-
туривают. Фундаменты под стены сооружают ленточные (из бу-
тового камня, на известковом растворе). Окна делают с двойны-
ми переплетами. Перекрытие строят из деревянных балок с на-
катом из пластин, с глиняной обмазкой и утепляющей засыпкой
243
из шлака. Кровлю делают черепичную или асбофянерную. Рас-
четные температуры в помещениях бани должны быть: в ожи-
дальном — 18 °C, раздевальном — 25 °C, мыльном отделении —
30 °C и парильном — 40 °C. Отопление мыльного и парильного
отделений, а также нагрев воды для мытья осуществляется ка-
менкой. Для отопления вспомогательных помещений бани пре-
дусмотрена дополнительная печь с теплоотдачей 3 кВт. Вентиля-
цию производят через форточки и, кроме того, через вентиляци-
онный канал, проложенный рядом с вытяжным газоходом. Для
обеспечения бесперебойной подачи воды в баню (при отсутствии
водопровода) сооружают подземный резервуар вместимостью
10 м3, располагаемый вблизи бани. Из резервуара воду ручным
насосом нагнетают в 2 бака холодной воды вместимостью по
510 л каждый, соединенные между собой трубой. Баки установ-
лены в мыльном отделении. Вода из баков холодной воды посту-
пает через пробковый канал для мытья, а также для пополнения
бака горячей воды вместимостью 700 л. Баки холодной и горячей
воды устанавливают на подставках (высотой соответственно 1,35
и 0,95 м).
Нагрев воды производят в каменке со встроенными чугунны-
ми радиаторами, соединенными циркуляционными трубами с ба-
ком горячей воды. Схемы горячего водоснабжения, а также кана-
лизации аналогичны описанным выше.
Отопление мыльного и парильного отделений производится
каменкой; раздевального и ожидального помещений — отопи-
тельной печью. Вентиляция — естественная, с расположением
вентиляционных каналов рядом с дымоходами, в качестве нагре-
вательных приборов используются радиаторы. Баки холодной и
горячей воды устанавливают на чердаке над водогрейной систе-
мой и наносят на них теплоизоляцию. Снабжение водой произво-
дят из водопровода или шахтного колодца.
Фундаменты здания выкладывают бутовые, ленточные, сте-
ны — из красного кирпича или из бута марки не менее 200. Тол-
щина стен при температуре наружного воздуха от минус 20 до
минус 30 °C должна быть 44 см, при температуре до минус
40 °C — 57 см.
Перекрытие — из сборных железобетонных элементов; в ка-
честве изоляции можно использовать шлак, укладываемый на
пароизоляционный слой из рубероида, пенобетон, минеральную
вату (толщина изоляции — 85 см). Кровлю сооружают из волок-
нистого асбестоцемента. Внутри бани стены оштукатуривают,
в мокрых (влажных) помещениях потолки окрашивают извест-
кой, а стены — цементной краской. В раздевальном и ожидаль-
ном помещениях панели (на высоте до 2 м) красят масляной
краской, а стены и потолки — клеевой краской.
Полы в мыльном и парильном отделениях и водогрейном по-
мещении делают из цемента с гидроизоляцией (из 2 слоев гидро-
изола или борулина), с отводом воды к трапам. В остальных по-
мещениях делают деревянные полы (из досок).
244
Рис. Ill. Планировка и интерьер помещений бань при Зимнем стадионе Ленинграда
а — варианты планировки: I — раздевальное помещение; 2—комната отдыха; 3 — поме-
щение для водных процедур; 4 — сауна; 5 — предбанник; 6 — топочное помещение;
б — план и разрез камеры сухого жара; в — комната отдыха в бане при Зимнем ста-
дионе
На рис. 111 показаны типичные планировки финских бань,
которыми оборудован ряд спортсооружений в Ленинграде.
На рис. 112 показаны план и общий вид здания финской бани
на 12 мест, спроектированной в ГДР. Объемно-планировочное
решение здания бани отличается простотой: в плане она имеет
форму квадрата со стороной 8,7 м. В центре размещена сауна
245
(8 №), вокруг нее группируются: холл (6,5 м2), помещение для
размещения инженерного оборудования и гардероб (9,8 м2), душ
и санузел (6,6 м2), помещение промежуточного охлаждения
(6,5 м2), кабинет массажиста (7,5 м2), комната отдыха (9,8 м2)
и комната для обслуживающего персонала. Внутри стены выпол-
нены из деревянных брусьев. Фундамент — ленточный из бетона,
Рис. П2. Типовая финская баяя, спроектированная в ГДР
« _ холл- 2 — помещение для размещения инженерного оборудования; 3— гардероб; 4 —
душ; 5 — санузел; 6 — помещение для водяного охлаждения; 7 — сауна; 3 — кабинет мас-
сажиста; 9— комната отдыха; 10 — комната для обслуживающего персонала
246
наружные стены — из арбо-
литовых блоков. Теплая бес-
чердачная крыша состоит из
многопустотных железобе-
тонных плит, на которые (по
слою изоляции) укладыва-
ется рулонная кровля; пло-
щадь застройки — 75 м2,
строительный объем зда-
ния — 273 м3.
На рис. ИЗ показаны две
планировки сельских саун,
спроектированных в ПНР.
Обогрев их предусмотрен от
печей-каменок, отапливае-
мых твердым топливом. Для
хранения топлива выделены
огороженные площадки пе-
ред топочной. Вблизи саун
размещены бассейны для
водных процедур.
Рис. 113. Сельские бани, спроектиро-
ванные в ПНР
Рис. 114. Планировка саун, выпускае-
мых в Финляндии
а — крупная: 1 — топочное помещение;
2— мыльное отделение; 3 — раздеваль-
ное помещение: 4— парильное помеще-
ние; б — средняя: 1 — топочное поме-
щение; 2 — мыльное отделение; 3 —
Раздевальное помещение; 4 — париль-
ное помещение; в — мини-сауна; i —
мыльное отделение; 2 — парильное по-
мещение
В
Каменка имеет плиту, на которой можно нагревать неболь-
шое количество воды. Внутри парильной предусмотрена ракови-
на для мойки. Полы в сауне цементные. Для стока воды преду-
смотрен канализационный трап.
На рис. 114 показаны планировки выпускаемых в Финляндии
саун, рубленных из бревен диаметром 16 см. Они выпускаются
247
как с наклонными, так и с плоскими крышами. Крупные и сред-
ние бани состоят (рис. 114, а, б) из раздевального помещения,
мыльного и парильного отделений, веранды для отдыха. Пло-
щади этих помещений составляют соответственно 18,4; 14,8; 7,1
и 3,8 (6,8) м2.
Мини-баня (рис. 114, в) состоит из совмещенного мыльно-па-
рильного отделения (4 м2) и веранды (1,4 м2). Стены сделаны из
деревянных брусков сечением 32X102 или 51X102 мм.
Отвод сточных вод. Для отвода сточных вод полы мыльного
помещения делают с уклоном 1°, вода собирается в водоприем-
ники— трапы. Водяной затвор, образованный наклонной перего-
родкой, не дает проникнуть наружному воздуху в помещение че-
рез трап. От трапов под полом здания прокладывают канализа-
ционные лотки, которые выводят в смотровой колодец, располо-
женный вблизи здания (на расстоянии 3—7 м). В колодце мож-
но контролировать работу канализации и прочищать лотки при
засорении. Колодец сооружают из кирпича, бетона или просмо-
ленной древесины, лоток отвода стоков внутри колодца оставля-
ют открытым сверху для возможности прочистки лотка проволо-
кой или штангами.
Минимальная глубина заложения канализационных труб со-
ставляет 1,2 м для северных и средних районов и 0,9 м—для
южных,тру^ы должны иметь уклон в сторону слива (1—2 см на
1 м трассы). Место спуска сточных вод должно быть согласова-
но с санитарно-эпидемиологической станцией.
35. Правила пользования индивидуальными
и малыми сельскими банями и парильнями
При посещении бани всегда нужно иметь с собой полотенце
и мыло.
Если у Вас холодные руки и ноги после улицы, или если Вы
устали после работы, следует постепенно разогреть тело снача-
ла в помещении, затем под теплым душем (особенно рекоменду-
ется ванна для ног с постепенно повышающейся температурой
воды). После душа перед входом в парильную целесообразно
обтереться полотенцем (простыней) досуха, так как оставшаяся
на теле вода, испаряясь, замедляет разогрев тела и начало выде-
ления пота.
В сауне вначале надо побыть в зоне с пониженной температу-
рой — на нижнем полке (лучше всего лечь, вытянув ноги или
согнув их в коленях). На графике (рис. 115) показано распреде-
ление температур в финской бане, из которого видно, что в ниж-
ней зоне парильной температура воздуха равна 40 °C, а у потол-
ка — 110 °C. Поэтому в сидячем положении голова человека бу-
дет находиться в зоне с температурой на 8—12 °C выше, чем
тело. Поэтому в парильной полезно охлаждать голову, надев на
нее, например, фетровую шляпу или обмотав ее влажным поло-
тенцем. Париться лучше березовыми (дубовыми) вениками или
248
Рис. 115. Распределение температур в
нормальной финской бане
массажными щетками. Через
8-10 мин парильную покида-
ют для промежуточного ох-
лаждения тела. Лучше всего
охлаждаться на открытом воз-
духе. Можно охлаждаться и
водой: обтираться влажным
полотенцем, обливаться теплой
душ с постепенным снижением
водой из ведра. Самой резкой
водой из шланга, принять
температуры воды, облиться
формой охлаждения явля-
ется погружение в ванну или бассейн, что приемлемо для под-
готовленных лиц. После промежуточного, охлаждения следует
повторно посетить парильную (при этом обычно человек выдер-
живает уже более высокие температуры). Продолжительность
второго сеанса — от 8 до 25 мин. Обычно ограничиваются 2 сеан-
сами, реже используют 3—4 сеанса.
После выхода из парильной снова охлаждаются, но уже более
длительно. При воздушном охлаждении ноги необходимо греть
в теплой ванне. Для восстановления теплового баланса организ-
ма полезен отдых лежа при умеренной температуре в помещении
(в течение получаса). Обычно через 2—3 ч после бани ощущает-
ся приятная усталость, не нужно бороться с ней активными дви-
жениями. Потеря организмом большого количества воды с потом
вызывает жажду, которую необходимо утолять горячим чаем, мо-
локом, соками и др.
ГЛАВА 7
ВОДОНАГРЕВАТЕЛИ И ВОДОГРЕЙНЫЕ
УСТРОЙСТВА
36. Конструкции водонагревателей заводского
изготовления
В настоящее время отечественной промышленностью серийно
выпускаются стальные газовые емкостные водонагреватели
АГВ-80М и АГВ-120М. Они предназначены для отопления и го-
рячего водоснабжения отдельных квартир, коттеджей и неболь-
ших коммунально-бытовых учреждений. Водонагреватель
АГВ-80М (рис. 116) состоит из вертикального цилиндрического
резервуара, кожуха, газовой горелки, запальника, газоотводяще-
го устройства. В центре резервуара расположена теплообменная
Жарова': труба с удлинителем. Пространство между резервуа-
ром и кожухом заполнено изоляцией из шлако- или стекловаты.
Над выходным отверстием жаровой трубы расположен тягопре-
рыватель. В нижней части аппарата размещена инжекционная
249
горелка низкого давления, к которой на кронштейне крепится
запальник. Запальник имеет два язычка пламени: от одного про-
исходит зажигание основной горелки, а от второго нагревается
спай термопары.
Смеситель горелки представляет собой согнутую под углом
90° профилированную трубу. На диффузоре смесителя имеется
чугунная насадка. Огневые отверстия в насадке просверлены в
специальных приливах, расположенных в один ряд, что улучша-
ет условия подвода вторичного воздуха к факелам. Так как го-
релка работает с коэффициентом избытка воздуха а? меньше 1,
это условие является необходимым. Расположение отверстий по
окружности позволяет равномерно распределить теплоту по топ-
ке, а большое число отверстий позволяет получать факелы
небольшой высоты.
Водонагреватель снабжен автоматикой регулирования и без-
опасности (рис. 117). Автоматика регулирования (рис. 117, а)
поддерживает температуру во-
ды в заданных пределах.
Автоматика безопасности
водонагревателя состоит из
электромагнитного клапана
(рис. 117, б) и термопары, со-
единенной с ним проводами.
При нормальной работе аппа-
рата запальник нагревает спай
термопары, в цепи развивается
электродвижущая сила и в уз-
ле электромагнитного клапана
образуется магнитное поле,
удерживающее клапан в от-
крытом положении. При этом
газ поступает к основной го-
релке. В случае погасания за-
пальника спай термопары
остынет и электромагнитный
клапан закроет доступ газа к
основной горелке и запальни-
ку. Повторное зажигание за-
пальника необходимо произво-
дить вручную, но не ранее чем
через 2 мин.
Для пуска водонагревателя
в работу необходимо прове-
Рис. П6. Газовый емкостный водона-
греватель ДГВ-80М
1,3 — патрубки подвода холодной и от-
вода нагретой воды; 2 — отражатель; 4 —
тягопрерыватель; 5 — резервуар; б — ко-
жух; 7 — терморегулятор; 8 — термопара;
9 — Запальник; 10 — основная горелка
250
a
\ ,
13 12
5
вход газа
Рис. 117. Приборы автоматики водонагрева-
теля А ГВ-80 М
а — терморегулятор: 1 — втулка клапана; 2 —
пружина; 3 — стакан; 4 — прокладка; 5 — кла-
пан; 6 — седло клапана; 7 — перекидной ры-
чаг; 8 — фигурный рычаг; 9 — перекидная пру-
жина; 40—корпус; 11— ручка-указатель; 12—
латунная трубка; 13— втулка; 14 — стержень;
15 — гайка; 16 — прокладка; 17 — пружина;
18 — шайба; 19 — уплотнительное кольцо; б —
электромагнитный клапан: 1 — корпус; 2 —
пружина клапана; 3— седло; 4— тарелка в
камере ввода газа; 5 — трубка запальника;
6 — отверстие в корпусе для подвода газа к
запальнику; 7 — шток; 8 — прокладка; 9 — та-
релка в камере выхода газа; 10 —накидная
гайка контактов термопары; 11— стержень
якоря; 12—якорь; 13— пружина якоря; 14—
кнопка; 15 — электромагнит; 16 — нажимное
кольцо мембраны; 17 — мембрана
рить, заполнен ли он водой. Для этого достаточно открыть любой
из водоразборных кранов горячей воды и убедиться, что вода вы-
текает из него под напором. Затем открывают кран на газоходе
перед аппаратом и, открыв дверку, подносят зажженную спичку
к запальнику и открывают кран запальника. Через 1—2 мин пос-
ле зажигания запальника необходимо оттянуть вниз до отказа
кнопку электромагнита, при этом кнопка должна оставаться в
нижнем положении. Убедившись в том, что запальник горит, от-
крыть кран основной горелки и зажечь ее. Если горелка не заго-
рится, а запальник погаснет, то повторное зажигание можно
производить только после вентиляции топки в течение 2—3 мин.
После пуска водонагревателя необходимо закрыть дверку и про-
верить наличие разрежения в дымоходе с помощью зажженной
спички.
При отсутствии разрежения в дымоходе, а также при выбива-
нии газов из топки пользоваться водонагревателем категори-
чески запрещается.
После нагрева воды до установленной температуры терморе-
гулятор прекращает подачу газа к основной горелке. При паде-
нии температуры воды в водонагревателе на 5—10 °C (в резуль-
тате отбора горячей воды или теплопотерь при отоплении) тер-
251
морегулятор возобновляет подачу газа к основной горелке. Ре-
гулирование максимальной температуры воды производится вра-
щением правой нижней гайки блока автоматики. При пониже-
нии температуры гайку необходимо повернуть вниз, при повыше-
нии — вверх.
Для выключения водонагревателя необходимо закрыть кран
запальника и кран основной горелки, а также кран на газопрово-
де перед прибором.
Водонагреватели обслуживаются лицами, ознакомившимися
с инструкцией и с основными правилами безопасности труда.
Емкостные водонагреватели типа АГВ с отводом продуктов
сгорания в дымоход могут устанавливаться в ванных комнатах
и кухнях.
Емкостный водонагреватель АГВ-120 отличается от рассмот-
ренных выше большей теплопроизводительностью и габаритами,
а также конструкцией блока автоматики регулирования.
Основные характеристики водонагревателей АГВ даны
в табл. 16.
Объем ванной комнаты при установке АГВ должен быть не
менее 6 м3. При установке водонагревателей АГВ на кухне уве-
личение объема кухни (сверх предусмотренного для установки
плит) не требуется. На рис. 118 показана установка аппарата
АГВ-120.
К дымоходу водонагреватели присоединяются трубами из
кровельной-стали толщиной 0,8—1 мм, причем диаметр соедини-
тельных труб должен быть не менее 80 мм для АГВ-50 и
АГВ-80М и не менее 100 мм — для АГВ-120. Общая длина гори-
зонтальных участков соединительных труб должна быть не бо-
ТА6ЛИЦА 16. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕМКОСТНЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЕЙ
Технические данные Модель
АГВ-50М АГВ-80М 1 АГВ-120
Тепловая нагрузка горелки, кВт 6,8 6,8 14
Теплопроизводительность, кВт 5 5,2 10
Интервал настройки по температу- ре, °C 40—90 40—90 30—95
Вместимость бака, л 50 80 120
Время нагрева воды до температуры 80° С; мин 55 60—70 60
КПД при непрерывной работе, % 70 75 75
Диаметр подводящего газопровода, мм 12 12 20
Диаметр подводящего водопровода, мм 38 38 38
Диаметр водонагревателя, мм 410 410 460
Высота, мм 1210 1540 1600
Масса (без воды), кг 70 84 100
Площадь отапливаемых помещений, м2 30—40 50—60 75—85
252
Рис. И 8. Уста-
новка. водона-
гревателя АГ В-120
Рис. 119. Схема
отопления я горя-
чего водоснабже-
ния с помощью
водонагревателя
АГВ-120
1 — водонагрева-
тель; 2 — кран
проходной саль-
никовый диамет-
ром 20 мм; 3 —
соединитель на я
газоотводная тру-
ба; 4— предохра-
нительный кла-
пан; 5 — обрат-
ный клапан диа-
метром 15 мм;
6 — вентиль во-
допроводный диа-
метром. 15 мм;
7 — водоразбор-
ный кран: 8 —
воздухосборник;
9 — смеситель на-
стенный (для
умывальника);
10 — смеситель
настенный С ду-
шем; 11 — край
двойного регули-
рования диамет-
ром 15 мм; 12 —
радиатор; 13 —
подающий трубо-
провод отопле-
ния; 14 — обрат-
ный трубопровод
отопления; 15 —
сигнальный тру-
бопровод; 16 —
циркуляционный
трубопровод горя-
чей воды к водо-
разборным кра-
нам; 17 — сущест-
вующий водопро-
вод
лее 3 м для новых зданий и не более 6 м для существующих
домов.
Величина вертикального участка соединительной трубы, счи-
тая от патрубка прибора до начала ее поворота, должна быть не
менее 0,5 м, а в помещениях высотой до 2,7 м допускается верти-
кальный участок 0,25 м.
На рис. 119 показана схема отопления и горячего водоснабже-
ния помещений с помощью водонагревателя АГВ-120. Трубопро-
вод горячей воды к радиаторам и для водоразбора проклады-
253
вается под потолком, а обратный — над полом помещения. Водо-
проводный вентиль в период работы аппарата в отопительном ре-
жиме должен быть закрыт и открывать его следует только пе-
риодически для пополнения (подпитки) системы водой. При
пользовании горячим водоснабжением краны на подающем и об-
ратном трубопроводе системы отопления должны быть закрыты,
а на подпиточном трубопроводе — открыты. Перед каждым ра-
диатором на подводе горячей воды устанавливаются краны двой-
ной регулировки. Расстояние от низа радиатора до пола должно
быть 100—150 мм.
Отопительные котлы КЧМ-2 (рис. 120). Водогрейные котлы
типа КЧМ-2 предназначены для отопления отдельных квартир
или небольших домов. Котел (рис. 120, а) собирается из отдель-
ных чугунных секций, число которых может изменяться от 4 до 12
(табл. 17). В передней и задней частях котел замыкается лобо-
выми секциями. Боковые стенки и верх котла защищены от по-
терь теплоты асбестовыми прокладками и кожухом из листовой
стали.
Для улучшения теплотехнических показателей котлы снабже-
ны удлинителями потока уходящих газов. Это устройство состоит
из чугунных вставок, имеющих ребра с внутренней стороны, и
распорок. При установке вставок ребра попадают в межсекцион-
ные щели котла и крепятся с помощью стержней. Распорки раз-
мещаются в топочном пространстве между вставками и имеют
отверстия для прохода продуктов сгорания.
Продукты сгорания, поднимаясь вверх, ударяются о распор-
ку, частично проходят через имеющиеся в ней отверстия, а боль-
шей частью попадают в зазоры, образованные вставками и сек-
циями котла, тем самым улучшая теплопередачу от продуктов
сгорания к воде.
Котлы снабжены специально разработанными инжекционны-
ми горелками низкого давления. Насадка горелки имеет прямо-
угольную форму в виде рамки (с перемычкой посередине). Под-
вод газовоздушной смеси из смесителя горелки осуществляется
к центру перемычки, а затем (с двух сторон) к выходным отвер-
ТАБЛ И ЦА 17. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОТЛОВ КЧМ-2
Технические данные Число секций
4 5 6 7 10 12
Площадь поверхно- сти нагрева, м* Т еплопроизводи- тельность, ккал/ч Количество горелок Тепловая нагрузка всех горелок, кВт КПД, % Габариты с автома- тикой и тягопреры- вателем, м Площадь отаплива- емых помещений, м2 1.18 9500 1 14 80 0.86Х Х0.46Х XI.195 До 100 1,50 14300 1 20.6 80 0.94Х Х0.46Х XI.195 До 150 1 ,82 17900 1 24 80 1,02Х Х0.46Х XI ,4 До 175 2.46 25600 2 37 80 1.18Х Х0.46Х Х1 ,6 До 250 3.1 34400 2 50 80 1 ,34Х Х0.46Х XI ,8 До 350 3.74 42200 2 6 80 1.5Х Х0.46Х Х2.05 До 400
254
255
Рис. 120. Водогрейный котел КЧМ-2
а — устройство: 1 — тягопрерыватель; 2 — горелка;
3—вход обратной воды; 4, 5 — электромагнитный
н соленоидный вентили; 6 — подвод газа; 7 —
ниппель; 8— электропроводка; У —вход газа; 10 —
выход нагретой воды; // — трансформатор; б —
терморегулятор: / — корпус; 2 — рычаг верхний;
3 — пружина; 4 — рычаг нижний; 5 — упор; 6 —
стержень; 7 — латунная трубка; 8 — регулировоч-
ная гайка; 9 — электроконтакт; 10 — клеммы; в —
соленоидный клапан: / — колпак; 2 — клеммы; 3 —
гайка; 4— диск; 5 — чехол; 6 — стакан; 7 — соле-
ноидная катушка; 8— сердечник; 9— конус; 10—
кларан: // — винт для открытия клапана вруч-
ную; 12— колпачок; г — злектромагннтный кла-
пан: 1 — электромагнит; 2 — дисковый якорь; 3 —
шток; 4 — верхний тарельчатый клапан; 5 — ниж-
ний тапельчатый клапан; 6 — шток; 7—кнопка
пусковая; 8, 9, 10 — пружннь[
MS
стиям, расположенным по периметру рамки. Двухрядное распо-
ложение по насадке огневых отверстий позволяет сократить ее
размеры, однако ухудшает условия подвода вторичного воздуха.
Это несколько увеличивает длину факела по сравнению с горел-
ками, имеющими однорядное расположение отверстий.
Номинальное давление перед горелками, работающими на
природном газе - 1300 Па, на сжиженном — 3000 Па.
Горелки устанавливаются на уровне колосниковой решетки
(которая снимается при работе на газе), а вместо топочной двер-
ки устанавливается фронтовая плита. К фронтовой плите крепят-
ся подводящий газопровод, горелка и приборы автоматики.
В котлах с различным числом секций устанавливаются горелки
определенной теплопроизводительности (табл. 18).
Котлы снабжаются двухпозиционной автоматикой регулиро-
вания температуры воды. Терморегулятор, установленный на вы-
ходе горячей воды из котла, воздействует на соленоидный кла-
пан, через который осуществляется подача газа на основную го-
релку. Работа терморегулятора (рис. 120,6) основана на исполь-
зовании различных коэффициентов линейного расширения метал-
лов, из которых сделан чувствительный элемент. Наружная ла-
тунная трубка имеет коэффициент линейного расширения боль-
ший, чем внутренний инварный стержень. При нагреве воды
выше установленной температуры терморегулятор срабатывает
и размыкает цепь соленоидного клапана. Соленоидный клапан
закрывается и прекращает доступ газа к горелкам. К запальнику
газ продолжает поступать через электромагнитный клапан. При
снижении температуры воды длина латунной трубки уменьшает-
ся, пружина возвращает рычаги в первоначальное положение и
электрический контакт замыкается. В цепи возникает электри-
ческий ток, и соленоидный клапан открывает доступ газа. Пре-
дельные температуры устанавливаются специальной регулиро-
вочной гайкой на терморегуляторе. Пределы настройки терморе-
гулятора — от 45 до 85 °C.
Соленоидный клапан (рис. 120, в) является исполнительным
ТАБЛИЦА 18. ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНЖЕКЦИОННЫХ ГОРЕЛОК
ДЛЯ СЕКЦИОННЫХ КОТЛОВ КЧМ-2
Технические данные 1 Число секций
| 4 1 5 1 6 ! 8 1 ю 1 12
Теплопроизводитель- 14 20,6 24 | 18,6 25 30, 7
ность, кВт Подача газа, м3/ч; природного I .4 2,1 2,6 1 ,9 2,5 3,1
сжиженного 0.54 0,8 1.0 0,73 0,98 1 .2
Диаметр сопла, мм: для природного 3,2 4,0 4,5 3,8 4.3 4.8
газа для сжиженного 2,1 2,7 3,0 2,5 2,8 3,2
газа Габариты, мм 455Х 487Х 565Х 666Х 825х 990х
Х192х<55 X192X155 X 192X155 XI 30X1 91 XI 30X1 91 Х130Х191
Масса, кг 6.9 8,9 14,3 7,7 9,4 11,8
256
устройством автоматики регулирования. При подключении ка-
тушки клапана к источнику переменного тока напряжением 12 В
появляется электромагнитное поле и сердечник втягивается
внутрь соленоидной катушки, поднимая клапан. Газ в соленоид-
ный клапан поступает сверху (на клапан), чем достигается боль-
шая плотность закрытия.
Автоматика безопасности состоит из термопары, запальной
горелки и электромагнитного клапана (рис. 120, г). Термопара
из хромель-копеля является источником получения электродви-
жущей силы (ЭДС) в системе. Спай термопары нагревается фа-
келом запальника, и в цепи и обмотке электромагнита клапана,
соединенной с проводниками термопары, возникает ЭДС. Диско-
вый якорь клапана соединен со штоком, к нижнему концу кото-
рого прикреплен тарельчатый клапан. В нерабочем положении
тарельчатый клапан прижат пружиной к верхнему седлу и пере-
крывает доступ газа к основной и запальной горелкам. При
пуске электромагнитного клапана в работу (во время зажигания
котла) необходимо нажать на кнопку, которая через шток связа-
на с тарельчатым клапаном. При этом открывается доступ газа
к запальной горелке через отверстие в корпусе клапана. Когда
термопара нагрета и в обмотке электромагнита возникла ЭДС,
якорь прижмется к нему и клапан откроет доступ газа к основ-
ным горелкам. При остывании термопары в цепи нет ЭДС и кла-
пан под действием пружины закроется и прекратит проход газа.
Автоматическое отключение газа при погасании запальной го-
релки происходит не более чем через 25 с.
Установка котлов типа КЧМ-2 допускается только в нежилых
помещениях объемом не менее 7,5 м3, имеющих вентиляционный
канал. При установке котла в кухне кубатура ее должна быть
на 6 м3 больше требуемой для установки газовых плит. Расстоя-
ние между выступающими частями горелки котла и противопо-
ложной стеной должно быть не менее 1 м, а расстояние между
боковыми и задней стенками котла и стеной помещения — не ме-
нее 0,4 м. Котел присоединяется к дымоходу трубами из кровель-
ной стали (толщиной 0,8—1 мм), диаметр соединительных труб
должен быть меньше, чем у патрубка. Минимальная величина
разрежения в дымоходе — 3 Па.
Общая длина горизонтальных участков соединительных труб
для отвода продуктов сгорания должна быть: во вновь строящих-
ся зданиях — не более 3 м, в существующих домах — не более
6 м. Величина вертикального участка соединительной трубы (от
патрубка-прибора до оси горизонтального участка трубы) долж-
на быть не менее 0,5 м. В помещениях высотой 2,7 м допускается
вертикальный участок 0,25 м. Соединительные трубы должны
иметь уклон в сторону котла не менее 0,01. Звенья соединитель-
ных труб должны плотно, без зазоров вдвигаться одно в другое
(по ходу движения продуктов сгорания) не менее чем на 0,5 диа-
метра трубы.
9 Зак. 1726
257
Прокладка соединительных труб через жи-
лые помещения запрещается. Соединительные трубы,
проложенные в холодных помещениях, утепляются (изолиру-
ются) .
При установке отопительного котла КЧМ-2 разводящий (по-
дающий) трубопровод горячей воды прокладывают под потол-
ком, а обратный — над полом помещения. Минимальный уклон
трубопроводов принимается 0,003. Радиаторы устанавливаются
на расстоянии 100—150 мм от пола. Перед каждым радиатором
на трубопроводе горячей воды устанавливают краны двойной ре-
гулировки.
Водопроводный вентиль на линии подачи воды при работе
котла должен быть закрыт. Открывают его периодически только
для пополнения системы водой.
Перед пуском котла следует убедиться, что система заполне-
на водой (проверяют по появлению ее из сигнальной трубы —
у раковины). Затем необходимо включить штепсельную вилку
трансформатора в электросеть и открыть кран на опуске газопро-
вода к котлу. Через глазок котла необходимо поднести горящую
спичку к запальнику и одновременно нажать до отказа кнопку
электромагнитного клапана. Спустя 1—2 мин отпустить кнопку и
убедиться, что запальйик горит. Если запальник погас, необходи-
мо провести повторное зажигание. После этого плавно открыва-
ют газовый кран перед горелкой и убеждаются, что газ горит
у всех отверстий горелки. Затем регулируют горение газа: при
появлении признаков отрыва пламени уменьшают воздушным ре-
гулятором поступление первичного воздуха, а при наличии коп-
тящего пламени — прибавляют его поступление, вращая регуля-
тор по часовой стрелке.
После пуска котла проверяют наличие разрежения в дымохо-
де с помощью горящей спички. При отсутствии разре-
жения, а также при выбивании пламени из топ-
ки пользоваться котлом категорически запре-
щается.
Если вода в котле нагрета до заданной температуры, то го-
релка автоматически выключается, а запальник продолжает го-
реть. При охлаждении воды на 5—6 °C горелка автоматически
включается. Если необходимо повысить температуру воды, то
следует передвинуть стрелку терморегулятора в сторону положе-
ния «Гор.», а если понизить — в сторону «Хол.». Температура на-
гретой воды в котле контролируется термометром.
Для остановки котла нужно закрыть газовые краны перед го-
релкой и на опуске газопровода, а также выключить трансфор-
матор из электросети.
Обслуживание котла должно производиться в полном соот-
ветствии с инструкцией.
258
37. Конструкции водогрейных устройств,
применяемых в топливниках отопительных
и отопительно-варочных печей
Водяное отопление с помощью металлических радиаторов
имеет по сравнению с печным то преимущество, что позволяет
обогревать удаленные от теплогенератора помещения. На прак-
тике при печном отоплении нередко возникает необходимость до-
полнительно обогревать соседние помещения. Это можно обеспе-
чить, если в топливники действующих печей вмонтировать водо-
грейные устройства и подключить к ним местную систему водя-
ного отопления.
Наиболее часто такой метод применяется при наличии отопи-
тельно-варочных печей, в которые встраивают отдельный водо-
грейный котел. Нередко ъодогрейные устройства оказывается
целесообразным встраивать и в отопительные печи.
Условия работы водогрейных устройств, встраиваемых в пе-
чи, работающие на твердом и газообразном топливе, существен-
но отличаются. Сжигание твердого топлива, имеющего большой
выход летучих веществ (дров, бурого угля, торфа), всегда про-
исходит с развитым по высоте факелом, содержащим частички
горящего углерода. Процесс горения углеродных частиц в топ-
ливнике обычно полностью не завершается и при размещении
в топливнике холодных металлических водогрейных поверхно-
стей пламя, резко охладясь, оставляет на них несгоревшие сажи-
стые частицы. По этой причине водогрейные устройства в топ-
ливниках печей, работающих на твердом топливе, могут разме-
щаться только в виде змеевиков при настенном их размещении
в возможно большем отдалении от факела.
При переводе печей на газ условия работы водогрейных
устройств существенно улучшаются.
При правильной установке в топливниках инжекционных га-
зовых горелок продукты сгорания не содержат сажи и змеевики
не загрязняются. При этом не требуется проводить чистку топ-
ливника, совершенно необходимую при сжигании твердых топ-
лив.
Другим существенным преимуществом газообразного топлива
является возможность перехода печи на режим длительной топ-
ки, что приближает температурный режим отапливаемых поме-
щений к режиму центрального отопления. Для этого достаточно
сжигать газ со сниженной подачей (0,8—1 м3/ч), прикрыв кран
у горелки. Однако несмотря на очевидные преимущества газооб-
разного топлива по сравнению с твердым, водогрейные устройст-
ва в печах и очагах на газообразном топливе в ряде случаев ра-
ботают неудовлетворительно. Это происходит тогда, когда при
переводе печей на газ не учитываются специфические свойства
этого вида топлива. При сжигании газа вследствие слабой излу-
чающей способности факела количество выделяющейся лучистой
теплоты оказывается недостаточным для эффективного нагрева
9*
259
змеевиком. Для повышения интенсивности нагрева воды необхо-
димо увеличить выход лучистой теплоты в топливнике. Этого
можно достичь установкой дополнительных излучателей в топ-
ливнике в виде шамотных кирпичей. На рис. 121 показана гази-
фицированная голландская отопительная печь с водогрейным
устройством, в топливнике которой размещен косвенный излуча-
тель из кирпича. Факел горелки расположен непосредственно
под змеевиком, в процессе работы температура излучателей по-
вышается до 800—900 °C, благодаря чему суммарная теплоотда-
ча змеевика возрастает до 45%'. Такое водогрейное устройство,
смонтированное в печи, позволяет отапливать квартиру жилой
площадью до 30 м2.
Указанное водогрейное устройство может оказаться недоста-
точным для отопления более крупных помещений. Для увеличе-
ния производительности водонагревателя Ю. П. Соснин разрабо-
тал высокоэффективное водогрейное устройство (рис. 122). Оно
представляет собой два коробчатых коллектора, соединенных па-
кетом из 27 труб диаметром l1//'» длиной 350 мм. Площадь теп-
ловоспринимающей поверхности труб —1,2 м2, площадь свобод-
ного живого сечения — 210 см2. В топочной камере против горел-
ки наклонно размещен огнеупорный кирпич. При работе горелки
Рис. 121. Установ-
ка излучателей в
топливнике кухон-
ного очага, имею-
щего водогрей-
ное устройство
1 — движение во-
ды из местной си-
стемы отопления;
2 — движение во-
ды, нагретой в
змеевике; 3 — ог-
неупорный излу-
чатель; 4 — духо-
вой шкаф; 5 — га-
зовая горелка;
6 — регулятор
вторичного воз-
духа
Рис. 122. Эффек-
тивное водогрей-
ное устройство,
работающее на
газообразном топ-
ливе
260
он раскаляется и интенсивно излучает теплоту на трубный пучок
водогрейного устройства.
Эффективность данного устройства подтверждается следую-
щим расчетом.
Пример. Исходные данные: расход газа—1,6 м3,/ч, теплота сгорания
газа — 35 500 кДж/м3, коэффициент избытка воздуха в топливнике — 2, темпе-
ратура в помещении — 20 °C.
Требуется определить, какое количество теплоты воспринимается водой
при сжигании газа горелкой ГДП-1,5 в течение 1 ч.
Предварительно найдем некоторые вспомогательные величины:
объем водяных паров
lzHsO = P’ft2o+0,0161 (ат—I) V” г =2,144+0,0161 (2—1)9,43=2,3 м3/м3;
полный объем продуктов сгорания
^г-^Ог + Уйг+УЩО-Ь(“т-П V® r = 0.995 + 7,46 + 2,3 +
+ (2—1)9,43 = 20,185 м®/м»;
объемная доля водяных паров
VH8o 2,3 о
гиго= Vr ~ 20,185 “ ’
радиационная площадь поверхности 1 ряда труб равна:
Нр = 5-1/2л£>1тр=5 1/2.3,14 0,04-0,35 = 0,11 м2.
Количество теплоты, выделенной в топливнике, составит
<2°бщ = BVr сг (treop —*топ) =1,6-20,185 0,35 (1220 — 747) =5240ккал/ч=
= 6,2 кВт.
Стенки топки изолированы слоем асбеста, поэтому можно принять, не
производя сложных расчетов по лучистому теплообмену между трубами и
футеровкой, что радиационная поверхность водогрейного устройства воспри-
нимает примерно 85% всей теплоты, выделенной в топке:
<2в-У = 5340-0.85 = 4540ккал/ч = 5,2 кВт.
Определим количество теплоты, которое воспринимается пучком труб от
потока газов за счет конвекции.
Площадь живого сечения для прохода газов в пучке 1,2X5x35=
= 210 см2.
Общая площадь поверхности труб в пучке будет равна:
Гпуч = £лП-27-0,35-3,14-0,04-27 = 1,2 м2.
Для определения действительной средней скорости продуктов сгорания в
пучке необходимо принять температуру газов за пучком.
Примем ее равной 200 °C. Тогда средняя температура газов в пучке равна
= 'т°п+4” = 747 + 200 = „с
ух 2 2
Скорость движения продуктов сгорания в узком сечении пучка
0,021-3600
Г
, 273 + 473 \
1,6-20,185 -----~—
\ 273 >
0.021-3600
— 1,16 м/с.
Действительный коэффициент конвективной теплоотдачи от газов к стен-
ке определяется по формуле
261
^к — СгС5Сфая кВт/(м2-град).
Площадь радиационной поверхности задней и передней коробок
Нр = 0,1’0,26 + 0,05-0,26 - 0,0385 м2.
Общая площадь радиационной поверхности водогрейного устройства
Н°б-Н'+Нр = 0, П +0,0385 » 0,149 м2.
Теоретическая температура горения газа при ат = 2
Qp + ат свозд t возд + С газ Gas
Geop = — ——— =
8500 + 2,0-9,43-0,31-20 + 0,31-20
------!— ----—+-------!—----------= 1220 °C
20.185-0,35
Леор=-Geop+ 273 =1220 + 273 =1493 К-
Топочный критерий определяется по формуле
/ Т_ №
4,96
кт-_
г ( 2 1
Са\ 1000 )
Кт“-------------
100BVrCr
где Са = 5,7 Вт/(м2-К) — коэффициент излучения абсолютно черного тела;
И®6—общая площадь радиационной поверхности нагрева, м2; ТТ€Ор — теоре-
тическая температура сгорания. К; В — расход газа, м3/ч; V,— объем про-
дуктов сгорания газа, м3/м3; cv — средняя теплоемкость продуктов сгорания
газа, кДж/(м3-град)
i 1493 \3 ,
----- 0,149
11P2J________= 2 12
“т 100-1,6-20,185’0,35
Температура на выходе из топочной камеры определяется из соотношения
1 + к-г 1+2,12
t топ = Ттеоп —~ —273= 1493;— „ —273 = 747 °C
топ теор 1 + 1)7Кт 1 + 1,7’2,12
где С2, С,, С ф — поправки на число рядов, на отношение шага труб к диамет-
ру и на температуру газов в пучке; ан — коэффициент теплоотдачи, завися-
щий от скорости газов и диаметра труб, Вт/(м2-град).
По номограмме находим
ан = 22 Вт/(м2-град); Сг = 0,92; С5 = 1; С$=1.
С учетом поправок коэффициент конвективной теплоотдачи от газов к тру-
бам пучка равен
ан = 19-0,92-1. 1 = 20 Вт/(м2-град).
Согласно нормам теплового расчета
<хк 17,5
аР _-------------------------=8,6 Вт/(м2 град).
к 1+еан 1+0,005-17,5
Температурный напор в конвективном пучке можно определить по фор-
муле
А/б—А^м
Л! —------------
А/g ’
2,3 1g -тг
А/м
262
где Д/б — наибольшая разность температур между газами и стенкой трубы
пучка, °C; Д.1М — наименьшая разность температур между газами и стенкой
трубы пучка, °C.
Приняв температуру стенки пучка 100 °C, определим
М = («7-100)-(200-1(!0) =295
747 -100
131 200—100
Количество теплоты, переданное от газов к пучку труб, равно
() = = Fny4 Af = 16,0-1,2- 295=5б80ккал/ч = 6.6 кВт.
* к он в к
Общее количество теплоты, переданное от газов топливнику и пучку труб
в течение 1 ч
<2ПОЯ = <*°бщ+ Сионв = 5340 + 5680 = 11020 = 13 кВт.
Количество теплоты, заключенной в продуктах сгорания, выходящих из
последнего ряда водогрейного устройства, равно:
Qyx = QP В—(?ПОЛ = 8500-1,6—11020= 2588ккал/ч = 3 кВт.
Определим температуру продуктов сгорания при выходе из водогрейного
устройства по формуле
2580
( == 228 °C.
у 1,6-20,185-0,35
Ранее была задана температура 200 °C, расхождение небольшое, поэтому
нет необходимости в перерасчете.
Общее количество теплоты, которое воспринимается водогрейным устрой-
ством, равно
<?общ = QB*y4- <?конв = 4540 + 5680 = 10220ккал/ч = 11,8 кВт.
КПД водогрейного устройства
Ю220 , л „
100 =--------• 100 = 75% .
1 ^qp 1,6-8500
Экспериментальные исследования подтверждают указанный
выше расчет. Если сжигать в топливнике 1,5—1,7 м3/ч природно-
го газа при ат=1,8—2, то средняя температура продуктов сгора-
ния на выходе из пучка оказы-
вается равной 220—240 °C.
В снязи с большой тепло-
воспринимающей способно-
стью данного водогрейного
устройства его рекомендуется
устанавливать только в специ-
альные топливники, которые
непосредственно соединяются
с дымовой трубой. Если такой
Рис. .123. Кухонный очаг с водогрейным
змеевиком
S — плита:,. 2 — водогреИныИ змеевик; 3 —
отопительные приборы; 4 — расширитель-
ный бачок; 5 — слив в канализацию
263
Рис. 124. Кухонный очаг с водогрейным устройством, переведенным на газообразное
топливо
1— духовой шкаф; 2— горелка ГДП-1.5; 3 — стальные змеевики; 4—изоляционный слой
асбеста толщиной 10 мм; 5 — газовая конфорочная горелка; 6 — заслонка для горелки
ГДП-1,5; 7 — движение продуктов сгорания; 8— заслонка варочной камеры; 9 — выход в
дымовой канал; /0 —труба для подачи холодной воды в систему; // — бак; 12— труба
для разбора горячей воды из бака; 13 — контрольная труба; /4—переливная труба; 15—
канализационные трубы; 16 — трап; 17 — раковина; 18 — душ; 19 — запорный кран
пучок труб вмонтировать в топливник отопительной печи и со-
хранить все дымообороты, то в дымовой трубе неизбежно будет
происходить образование конденсата. Чтобы избежать этого
нежелательного явления, следует первый восходящий канал
сразу соединить с дымовой трубой.
Водонагревательные устройства можно встраивать в топлив-
ники кухонных варочных очагов. В очаге, показанном на рис. 123,
для улучшения условий горения в топливнике размещен косвен-
ный излучатель — огнеупорный кирпич. При размещении водо-
грейного змеевика в топливнике отопительно-варочной печи про-
дукты сгорания охлаждаются настолько сильно, что это может
вызвать конденсацию водяных паров в отводящих дымоходах.
Учитывая это обстоятельство, устанавливать змеевики в отопи-
тельно-варочных печах, имеющих плиту, духовой шкаф и отопи-
тельный щиток, разрешается только при условии удаления духо-
вого шкафа или отопительного щитка.
264
Схема установки змеевика в кухонном очаге, переведенном
на газ, и подключения к нему системы отопления показана на
рис. 124.
Ориентировочный расчет змеевика для системы отопления
можно произвести исходя из того, что удельный теплосъем с 1 м2
площади поверхности змеевика составляет обычно 11,6—14 кВт.
Длина змеевика (м) составляет:
i — 1, z--------- •
(10—12) 103 nd
Варочные очаги могут использоваться и для горячего водо-
снабжения, особенно в тех случаях, когда невозможна установка
водогрейных колонок в ванной из-за отсутствия обособленного
дымоотводящего канала. В этом случае кухонные очаги с водо-
грейными устройствами переводят на газ следующим образом:
разбирают полностью кладку кухонного очага. Духовой шкаф
устанавливают сбоку горелки, но на 2 ряда ниже прежнего
уровня. Верхняя часть топливника со змеевиками, а также гори-
зонтальный газоход над духовым шкафом перекрывают 2 ряда-
ми кирпичей, уложенных плашмя. На второй ряд кирпичей ста-
вятся 2 конфорочные горелки, а также чугунная плита с конфо-
рочными кольцами. В верхней части очага устраивают зонт для
отвода в дымоход продуктов сгорания (от горелок) водяных
паров и чада, образующихся при приготовлении пищи.
38. Водонагреватели для индивидуальных
и малых сельских бань
В качестве водогрейных устройств в сельских банях могут
использоваться серийно выпускаемые водогрейные стальные, а
также чугунные котлы, набираемые из секций, и стальные (не-
унифицированные) водонагреватели различных конструкций.
Недостатком серийных стальных и чугунных котлов является
то, что конструктивные элементы их поставляются заводами
россыпью и сборку приходится производить на местах кустар-
ными методами.
Чугунные котлы, кроме того, тяжелы и имеют большие габа-
риты. Поэтому для сельских бань рационально использовать не-
стандартные водогрейные устройства. Для более крупных бань
целесообразно применять отдельную установку водогрейных кот-
лов, а в небольших банях водогрейные элементы встраивают
в печь-каменку. В этом случае одна печь обеспечивает все по-
требности бани и экономится полезная площадь, занимаемая
оборудованием.
Недостатком чугунных радиаторов, кроме уже сказанного,
является жесткость конструкции, ввиду которой они чувствитель-
ны к действию высоких температур дымовых газов, особенно в
условиях неравномерной тепловой нагрузки. При растопке печей,
когда быстро растут температуры в газоходе, радиаторы часто
дают течь. Поэтому во многих случаях встраиваемые в банные
265
печи водогрейные элементы выполняют из оцинкованной стали.
Водяной бак снабжается ребрами жесткости. Циркуляция горя-
чей воды в баке осуществляется за счет разности температур в
трубах и под напором из бака теплой воды, расположенного
рядом с печью. Вместимость встроенного водогрейного бачка —
210 л, поверхности нагрева — 2,4 м2, теплопроизводительность
устройства — 17,4 кВт (для нагрева 260 кг/ч воды до темпера-
туры 70° С).
Банные печи с водогрейными котлами делают конструкцию
универсальной, так как печь обеспечивает баню всеми видами
теплоты (для всех нужд), однако они имеют тот недостаток, что
в случае необходимости ремонта или замены водогрейного уст-
ройства требуется разбирать кладку всей печи. В этом отноше-
нии применение отдельных водогрейных котлов более удобно.
На рис. 125 показаны водогрейные котлы для сельских бань.
Водогрейный котел для сельской бани с пропускной способно-
266
стью 5 чел.-ч показан на рис. 125, а. Он представляет собой ци-
линдр диаметром 50 см, высотой 80 см, вмазанный в печной
массив непосредственно над топливником, в котором сжигается
твердое топливо. Днище котла получает теплоту от слоя топлива,
горящего на колосниковой решетке, а боковые стенки обогрева-
ются конвективной теплотой при омывании их продуктами сго-
рания в кольцевом канале. Вместимость котла 150 л, циркуля-
ция воды — естественная, котел соединен циркуляционными тру-
бами с деревянным баком, установленным в помещении париль-
но-мыльного отделения. В котле нагревается до 65° С до 220 кг
воды в час.
Конструкция более крупного водогрейного котла для бани
пропускной способностью 10—15 чел.-ч показана на рис. 125, б.
Котел диаметром 0,85 м и высотой 2 м — стальной, вертикальный,
цилиндрический, в обмуровке — по внешнему виду напоминает
печь. Его размеры в плане — 1,53Х 1,53 м, высота от топочного
приямка до верха обмуровки — около 3,5 м. Котел изготовляет-
ся из листовой стали, отдельные элементы его соединены между
собой на электросварке. Под котлом помещена топка с колосни-
ковой решеткой площадью около 0,4 м2 для сжигания твердого
топлива, а также зольник. По низу дымовых каналов (в обму-
ровке котла) предусмотрено устройство чисток для удаления
сажи и золы. Движение дымовых газов осуществляется следую-
щим порядком: из топливника газы поднимаются по жаровой
трубе, затем омывают цилиндрическую поверхность котла с
внешней стороны, проходя последовательно по четырем дымовым
каналам. Для регулирования тяги последний дымовой канал
снабжен шибером. Котел имеет площадь поверхности нагрева
7,2 м2, тепловое напряжение нагрева составляет 25140—
29330 кДж на 1 м2 площади поверхности. Теплопроизводитель-
ность котла — 52,3 кВт, в нем может нагреваться до температу-
ры 70° С до 700 л воды в час. Теплоотдача наружных стен в ок-
ружающую среду составляет 60%, что позволяет использовать
котел и для отопления помещения бани.
В котел вварены циркуляционные трубы, соединенные с баком
горячей воды, который в свою очередь соединен с баком холод-
ной воды. Баки холодной и горячей воды устанавливают на чер-
даке бани.
39. Контактные водонагреватели для теплоснабжения
и горячего водоснабжения бань
Контактные газовые водонагреватели являются новым про-
грессивным оборудованием, которое можно использовать для
отопления и горячего водоснабжения жилых домов, бань, душе-
вых и банно-прачечных комбинатов. В настоящее время отечест-
267
венной промышленностью серийно выпускается контактно-по-
верхностный водонагреватель типа ФНКВ-1М (рис. 126).
Аппарат состоит из трех узлов: контактной камеры, водяной
рубашки с диском и радиационной топки. Контактная камера
представляет собой цилиндр диаметром 1,1 м, высотой 1,45 м.
В основании цилиндра на одной горизонтали размещены распы-
лительные форсунки с таким расчетом, чтобы при их работе во-
дяные факелы равномерно заполняли нижний объем контактной
камеры. На расстоянии 250 мм выше форсунок размещена ре-
шетка, на которой засыпана насадка (из керамических колец
Рашига) высотой 350 мм. Внутри слоя насадки уложены водо-
распределительные коллекторы, орошающие водой контактную
камеру. Над основной насадкой имеется дополнительный фор-
суночный коллектор, орошающий насадку сверху. В верхней зо-
не контактной камеры размещен влагоуловитель в виде слоя
колец Рашига толщиной 100 мм. Сверху контактная камера за-
крыта съемной крышкой, снабженной взрывопредохранительным
клапаном. Продукты сгорания выходят из контактной камеры
10
— 9
8
в
о
Рис. 126. Контакт-
ный водонагрева-
тель типа
ФНКВ-1М
г— горелка; 2 —
топка; 3 — водя-
ная рубашка; 4 —
горловина; 5 —
надтопочный
диск; 6 — насад-
ка из стружки;
7 — контактная
камера; 8 — кор-
пус; 9 — водо-
р аспределитель;
10 — каплеулови-
тель; 11 — газо-
ход; 12 — форсун-
ка; Ж — гидроэа-
твор; 14 —- взрыв-
ной клапан; /5 —
-засыпка из кам-
ней
-—4
268
через два симметрично расположенных окна, объединенных вы-
тяжным патрубком, присоединенным к вытяжному вентилятору.
В патрубке установлен шибер для регулирования тяги.
Для очистки и профилактического осмотра форсунок в кон-
тактной камере предусмотрены лючки, в откидных крышках
которых имеются смотровые окна и рефлекторные лампы, с по-
мощью которых можно наблюдать за работой форсунок при
эксплуатации аппарата. Водяная рубашка (с расположенным
по центру надтопочным диском) является переходным элемен-
том от контактной камеры к топке. Она предохраняет от пере-
грева наружную поверхность аппарата, расположенную вокруг
выходного отверстия топки. Рубашка снабжена патрубками для
подвода и отвода воды. Топка состоит из двух цилиндров диа-
метром 1200 и 1700 мм. Внутренний цилиндр является жаровой
трубой, внутри которой осуществляется сжигание газа. Через
стенки жаровой трубы осуществляется передача теплоты, в ре-
зультате чего вода нагревается до температуры 98—99° С. Коль-
цевое пространство между трубами заполнено нагреваемой водой.
На днище топки находится слой битого шамотного кирпича.
Днище охлаждается водой, что позволяет выполнять фундамент
без специальной изоляции. Для сжигания газа в водонагревате-
ле предусмотрены 3 горелки среднего давления ИГК-60, каждая
из которых установлена под углом к горизонтали. Корпуса горе-
лок размещены в специальных кожухах, охлаждаемых водой.
Для розжига аппарата и наблюдения за процессом горения в
топке имеются патрубки, закрывающиеся лючками. Верхняя зо-
на радиационной поверхности выполнена в виде усеченного ко-
нуса с горловиной, которая футерована огнеупорным кирпичом.
Горловина расположена в центре съемного конуса. Съемный ко-
нус отделяет потоки воды, нагретые в контактной камере, от во-
ды, нагретой через радиационную поверхность. Под съемным
конусом смонтирован водосборник, служащий для равномерного
отбора горячей воды в верхнем сечении топки. В топке напротив
трех газовых горелок ИГК-60 предусмотрен взрывопредохрани-
тельный клапан, который открывается при взрыве газовоздушной
смеси в топочном пространстве.
Основные технические характеристики
Теплопроизводительность системы, кВт:
горячего водоснабжения......................... 1400
отопления................................. 900
комплексного теплоснабжения .... 1160
Температура нагреваемой воды, °C ... до 98—99
Максимальный расход воды, м8/ч ........... до 36
Давление воды перед форсунками, МПа . . 0,2—0,3
КПД системы, по высшей теплоте сгорания топ-
лива, %’
горячего водоснабжения............................. 95
отопления........................................ 88
комплексного теплоснабжения . 92
Теплота сгорания топлива (газа смешанного или
природного), кДж/’м3 ........................ 2540—3770
269
Габариты, мм....................... . . 2560X2450X3650
Масса металлоконструкций, кг............ 1-SOO
Установочная масса аппарата (включая массу
воды в топке, керамических колец, огнеупорной
засыпки), кг ... ............... 4200
Для удаления из аппарата продуктов сгорания и для созда-
ния необходимого разрежения в топке применяется низконапор-
ный вентилятор ЭВР-3, к всасывающему отверстию которого
присоединяется дымовой патрубок от контактной камеры. Водо-
нагреватель оборудован автоматикой безопасности, которая от-
ключает подачу газа к горелкам при отклонении от нормы сле-
дующих параметров: давления газа, разрежения в топке, давле-
ния воды перед аппаратом, а также при погасании пламени в
топке.
Сжигание газа в контактно-поверхностном водонагревателе
ФНКВ-1М осуществляется на поверхности битого огнеупорного
кирпича, положенного на под топки. При работе горелок битый
кирпич нагревается до ярко-красного цвета, при этом создают-
ся благоприятные условия для выгорания всех компонентов га-
зообразного топлива, а также для развитого лучистого теплооб-
мена между реакционной зоной и радиационной поверхностью
нагрева. Высокотемпературные продукты сгорания газа, отдав
примерно 50—55% своей теплоты поверхности нагрева топки, по-
ступают с температурой 950—1000° С в контактную камеру.
В этой зоне в поток газов вбрызгиваются из форсунок мелкие
капли воды. Продукты сгорания, охлажденные примерно до
300—350° С, входят в насадочную часть контактной камеры, где
продолжают интенсивно охлаждаться, выделяя скрытую тепло-
ту конденсации водяных паров. Пройдя влагоуловитель, который
задерживает капельную влагу, продукты сгорания выбрасыва-
ются в атмосферу. Температура выходящих из контактной каме-
ры дымовых газов зависит от режима работы водонагревателя,
если он установлен в системе горячего водоснабжения, то эта
температура будет равна 35—40° С, если в системе отопления —
45—73° С.
Вода в контактной камере нагревается до 65—80° С (колеба-
ние температуры зависит от режима работы водонагревателя),
а затем сливается на надтопочный диск, из которого перелива-
ется на верхний съемный конус. Отсюда нагретая вода направля-
ется по четырем внутренним каналам в верхнюю зону топки, где,
соприкасаясь с цилиндрической радиационной поверхностью,
нагревается до температуры 98—99° С. Из топки вода, проходя
через гидрозатвор, сливается самотеком в сборный бак, откуда
центробежным насосом подается к потребителю.
Контактные водонагреватели имеют ряд особенностей по
сравнению с обычными водогрейными котлами.
Они используют скрытую теплоту конденсации водяных па-
ров, содержащуюся в продуктах сгорания, так как при работе
270
контактных водонагревателей уходящие газы охлаждаются ниже
точки росы;
контактные водонагреватели не подлежат регистрации в
местных органах Госгортехнадзора, так как внутри их не созда-
ется избыточное давление;
в контактных аппаратах происходит естественная деаэрация
нагреваемой воды (сначала в контактной камере, а затем в топ-
ке, имеющей радиационную поверхность нагрева);
в них возможно нагревать жесткие и даже артезианские воды
без предварительного умягчения;
они могут самоочищаться от накипи, при омывании радиа*
ционной поверхности топки (покрытой солями временной жест-
кости) водой, содержащей большое количество агрессивной угле-
кислоты;
контактные аппараты взрывобезопасны при эксплуатации;
они имеют малую металлоемкость:
внутри их происходит разрыв гидравлического контура систе-
мы отопления или горячего водоснабжения;
газовые контактные водонагреватели широко применяются
на практике: в текстильной, легкой, деревообрабатывающей про-
мышленности; на предприятиях среднего машиностроения; в жи-
лищно-коммунальном хозяйстве; в сельском хозяйстве и т. д.
В табл. 19 приведены результаты экспериментальных ис-
следований промышленного контактного водонагревателя
ФНКВ-1М.
Испытания показали, что КПД аппарата практически не за-
висит от тепловой нагрузки, а главным образом определяется
температурой питательной воды. Например, при ее величине рав-
ной 5—20° С (что соответствует работе аппарата в зимнем и
летнем режимах горячего водоснабжения) КПД, подсчитанный
по высшей теплоте сгорания топлива, достигает предельно высо-
ких значений — 96—97 % и держится стабильным в течение всего
периода эксплуатации аппарата. Иное положение имеет место
при использовании ФНКВ-1М в системах водяного отопления.
Как известно, при работе отопительных систем температура воды
на выходе отопительных приборов, поступающей в обратную тру-
бу, изменяется в течение сезона. С ее изменением (как это вид-
но из данных табл. 19) КПД контактного водонагревателя
также меняется, причем с ее ростом КПД снижается. Например,
при минимальной температуре питательной воды, равной 35° С,
величина КПД составляет 92% , а при 70° С (в режиме макси-
мальных нагрузок). — КПД снижается до 69%. В связи с такими
особенностями работы отопительных систем возникает вопрос
о том, какова величина среднегодового КПД контактного водо-
нагревателя при использовании его только для целей отопления.
Величина среднегодового КПД контактного водонагревателя
ФНКВ-1М может быть определена по данным эксперименталь-
ных исследований, приведенных в табл. 19, с учетом определен-
271
ТАБЛИЦА 1». РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
КОНТАКТНОГО ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ ФНКВ-1М
Режим
Параметры Горячее водоснаб- жение зимой | летом Отопление
Температура пита- 5—8 20 35 40 45 50 55 60 65 70
тельной воды, °C Полезная тепло- 1400 1340 370 420 480 590 750 880 990 1160
производитель- ность, кВт Расход горючего 135 143 36,5 42,5 49 62 83 102 123 152
газа, м3/ч Расход воды, м3/ч 13,22 17,2 — — — — - — — —
Температура во- ды на выходе, °C: из контактной 56,9 66 75 76 77 78 79 80 80,5 81
камеры из аппарата 96 96,6 98 98,5 98 98 98,5 98 98,5 98
Температура ухо- 21 42,5 41 46 51 55,5 59,5 64 70 73,5
дящих газов, °C Тепл овосприятие 590 610 140 160 190 240 330 410 480 690
топочной камеры, кВт КПД аппарата по 98 93 92 91,3 88,7 86,5 82,4 78,3 73,5 69
прямому балансу, % Потери теплоты, %: с уходящими 1,5 5 6,0 7,4 10 12,3 16,4 20,6 25,4 30
газами от химическо- — — — — — — — — —
го недожога в окружаю- I 1 1,4 1,3 1,3 1,2 1,2 1,1 1,1 1,1
щую среду Работа аппарата 5000 3300 300 985 1270 1170 675 360 200 40
в году, ч
ной продолжительности нагрузок на систему отопления по следу-
ющей формуле:
от п1 'П14"п2 т1зЧ~ • • - 'Пт
"Пер
где Л/, л* . - > — продолжительность отдельных нагрузок, ч; i)i, т]2, ..,
т —величины КПД аппарата при соответствующих нагрузках, %;
Используя климатологические данные (о продолжительно-
сти температур наружного воздуха) для средней полосы РСФСР,
а также соответствующие значения КПД, получим
пт 300-92,5+ 985-91,3+1270-88,7+1170-86,5 + 675-82,4 + 360-78,3+ ,
Пс₽= 300 + 985+1270+П70+ 675+
+200-73,5+40-69,0 &
+ 360+200+40 “ ’
272
Таким образом, в зависимости от способа использования кон-
тактных аппаратов их среднегодовой КПД изменяется в преде-
лах от 87 до 96%, считая по высшей теплоте сгорания. Эти зна-
чения на 15—20% выше, чем у лучших чугунных и стальных
водогрейных котлов.
Наиболее существенной особенностью контактных аппаратов
(по сравнению с обычными котлами) является то, что нагревае-
мая в них вода непосредственно контактирует с продуктами сго-
рания. В результате вода может либо поглощать или, наоборот,
выделять некоторое количество газообразных компонентов в
газовую среду и за счет этого изменять в известной степени свои
физико-химические свойства. Характер этих изменений зависит
от показателей качества используемой воды. Иными словами,
при различном качестве исходной воды различным будет и эф-
фект, достигаемый в результате контакта воды с продуктами
сгорания.
Различные исследования и данные многолетних наблюдений
за аппаратами ФНКВ-1М, эксплуатирующимися в 35 городах
страны, позволили установить основные физико-химические по-
казатели качества исходной воды, определяющие выбор той или
иной схемы котельной с этими аппаратами.
Наиболее существенными показателями качества воды явля-
ются: жесткость (в основном карбонатная), величина индекса
насыщения 7 = pH— pHs, содержание хлоридов и сульфатов.
Подробный анализ влияния этих факторов выходит за рамки на-
стоящего издания, поэтому ниже даются лишь краткие выводы
из теоретического анализа.
1. Величина жесткости характеризует возможность образова-
ния накипи водой. Известно, что заметный распад солей времен-
ной (карбонатной) жесткости, содержащихся практически в
любой природной воде, и их кристаллизация на поверхностях на-
грева начинается при температурах 60 70е С и заметно интен-
сифицируется при дальнейшем повышении температуры. Учиты-
вая, что вода в контактных аппаратах может нагреваться до тем-
ператур, близких к 100° С, при значительной жесткости исход-
ной воды из нее может выпадать заметное количество карбонат-
ной накипи и откладываться на поверхностях нагрева, а также в
коммуникациях водяного тракта.
2. Индекс насыщения J явчяется показателем коррозионной
активности воды. При pH>pHg* 7>0 (положительный индекс
насыщения) вода обычно не обладает коррозионными свойства-
ми, при рН<рН 8, /<0 отрицательный индекс насыщения) вода
приобретает кислотные свойства, что, как известно, благоприят-
ствует развитию коррозионных процессов. Жесткие воды (с кар-
бонатной жесткостью свыше 2,5—3 мг/л) обычно характеризу-
ются положительным индексом насыщения и не имеют коррози-
онно-агрессивных свойств или обладают ими в небольшой сте-
пени. Мягкие воды часто имеют отрицательный индекс насыще-
ния и обладают коррозионными свойствами.
273
3. Многочисленными исследованиями доказано, что на интен-
сивность коррозионных процессов существенное влияние оказы-
вают содержащиеся в воде хлориды и сульфаты. Эти соединения
обладают свойством устранять пассивирующую пленку окислов,
образующихся на поверхности металла в результате коррозии, и
тем самым способствуют процессу окисления. Поскольку дейст-
вие хлоридов и сульфатов на окисные пленки одинаково, приня-
то для характеристики качества вод использовать суммарное
содержание хлоридов и сульфатов. Суммарное содержание в
воде 50 мг/л хлоридов и сульфатов принято считать условной
границей, отделяющей воды с небольшим (т. е. менее 50 мг/л)
и повышенным (более 50 мг/л) их содержанием. Содержание в
воде более 50 мг/л хлоридов и сульфатов свидетельствует о по-
вышенных коррозионных свойствах воды.
Рассмотрим принципиальные схемы котельных с аппаратами
ФНКВ-1М для горячего водоснабжения.
Имеющийся опыт многолетней эксплуатации более 150 ко-
тельных с аппаратами ФНКВ-1М показал, что наиболее просты-
ми и эффективными являются открытые схемы горячего водо-
снабжения с непосредственным водоразбором нагретой в аппа-
ратах воды. При этом в зависимости от качества исходной воды
на практике целесообразно использовать две схемы (рис. 127).
Для вод средней и повышенной жесткости с положительным
индексом насыщения и суммарным содержанием хлоридов и
сульфатов менее 50 мг/л целесообразно применять схему, пока-
занную на рис. 127, а. Здесь холодная вода нагревается в аппа-
рате ФНКВ-1М до температуры 60—75° С, т. е. значительно ниже
температуры кипения. При этом остающаяся в нагретой воде
углекислота СО2 связывает соли карбонатной жесткости. Коли-
чество остающейся в воде углекислоты зависит от температуры
нагрева воды в аппарате, рекомендуемые значения которой (°C)
в зависимости от карбонатной жесткости воды (мг/л) следую-
щие:
75 ................... 4 65 .......................5
70 .................4,5 60 ........................ 5,5
При нагреве воды, направляемой в систему горячего водо-
снабжения, до этих рекомендуемых температур в трубопроводах
ие будет происходить ни выпадения накипи, ни процессов кор-
розии.
Для мягких вод, имеющих отрицательный индекс насыщения
и содержание в них хлоридов и сульфатов менее 50 мг/л, следует
применять схему, показанную на рис: 127, б. Здесь вода в аппа-
рате нагревается до кипения, эффективно деаэрируется, благода-
ря чему предупреждается коррозия трубопроводов горячего во-
доснабжения.
Следует отметить, что указанные схемы успешно применяют-
ся для горячего водоснабжения многих бань.
274
Рис. 127. Схемы котельных с контактными водонагревателями ФНКВ-1М для горячего
водоснабжения
а — с использованием воды средней и повышенной жесткости: 1 — аппарат ФНКВ-1М;
2— сборный бак; 3 — ба к-аккумулятор; 4 — насосы; 5 — трубопровод для подачи сырой
воды; б —с использованием мягкой воды: 1 — аппарат Ф11К.В-1М; 2 — сборный бак; 3 —
бак-аккумулятор; 4 — насосы; 5 — трубопровод подачи сырой воды; 6 — теплообменник
Рис. 128. Схема котельной с аппаратом ФНКВ-1М для теплоснабжения сельских бань
/ — водонагреватель ФНК.В-1М; 2 — промежуточная емкость; 3 — система отопления; 4 —
бак горячей воды
4
Для мягких вод с отрицательным индексом насыщения и при
содержании в них хлоридов и сульфатов более 50 мг/л следует
использовать закрытую схему приготовления нагретой воды.
Обследование показало, что контактные аппараты ФНКВ-1М
на практике используются одновременно и для горячего водо-
снабжения и для отопления помещений бань. Наиболее целе-
сообразная схема котельной для этого случая приведена на
рис. 128. Работа котельной по этой схеме осуществляется следу-
275
ющим образом: поток воды, поступающей ив обратной трубы
теплосети, внутри котельной раздваивается: одна часть его на-
правляется по перемычке на всасывание циркуляционного насо-
са, а другая часть—в подогреватель 1-й ступени горячего во-
доснабжения и после охлаждения в нем подается -в ороситель-
ные коллекторы аппарата. Здесь вода при всех режимах нагре-
вается до температуры 97—98° С, затем стекает в общий сборный
бак, откуда насосом направляется в подающий трубопровод теп-
лосети. Здесь за счет смешения горячей и обратной воды полу-
чают воду с определенной температурой (в соответствии с отопи-
тельным графиком).
Часть горячей воды до поступления ее в отопительную тепло-
сеть отделяется и направляется в подогреватель 2-й ступени
горячего водоснабжения, где нагревает воду до 60—65° С. Затем
охлажденная вода смешивается с обратной водой теплосети и об-
щий поток следует в подогреватель 1-й ступени горячего водо-
снабжения. Здесь сетевая вода охлаждается за счет теплообмена
в среднем до 35—40° С, после чего направляется для подогрева в
аппарат ФНКВ. Холодная вода из водопровода прокачивается
последовательно через 1-ю и 2-ю ступени подогревателя горячего
водоснабжения, в которых нагревается до 60—65° С и сливается
в бак-аккумулятор, из которого насосом системы горячего водо-
снабжения направляется в теплосеть. Для подпитки теплосети
используется водопроводная вода, нагретая в теплообменниках
горячего водоснабжения до температуры 60—65° С.
При работе в максимальном режиме отопления большая
часть нагрузки горячего водоснабжения может быть обеспечена
за счет отбора теплоты у обратной воды в 1-й ступени нагрева и
обеспечения максимального расхода горячей воды на 2-ю сту-
пень системы горячего водоснабжения.
В 1978 г. проводились обследования работы 50 действующих
котельных с контактными водонагревателями ФНКВ-1М. Почти
все обследованные котельные работали на сырой воде без хим-
водоочистки, котельные размещались в одноэтажных зданиях.
Для большинства котельных характерна блочная компоновка
основного и вспомогательного оборудования: каждый аппарат
имеет отдельный бак для горячей воды и индивидуальный вы-
тяжной вентилятор. При большом числе установленных аппара-
тов практиковалось групповое подключение аппаратов к одному
баку горячей воды и одному вентилятору. Как правило, аппараты
ФНКВ-1М оснащаются автоматикой безопасности, выключаю-
щей горелки при отклонении от нормы давления газа перед го-
релками или величины разрежения в топке, а также в случае по-
гасания пламени.
Для контроля параметров работы котельной в комплексе с
аппаратами ФНКВ заводом поставляются щиты контрольно-из-
мерительных приборов (КИП).
Данные обследования подтвердили, что наиболее значитель-
ное влияние на состояние эксплуатации оказывают физико-хими-
276
ческий состав исходной воды и температура ее нагрева. При
работе на жестких водах в проточной части аппаратов происхо-
дило выпадение солей жесткости (в виде рыхлого шлама) или
неплотных отложений на радиационных поверхностях топки). На-
ибольшее количество солей выпадало в верхней зоне водяной ру-
башки топки, где максимальная температура воды, но шлам
выпадал и в сборном баке. Для очистки от шлама аппараты
ФНКВ-1М снабжены тремя лючками. В отдельных случаях при
усиленном выпадении накипи применялась промывка водяной
рубашки раствором соды или соляной кислоты: в нее заливали
подогретый раствор и при работающей на слабом огне горелке
выдерживали аппарат в течение 1—2 суток.
Во многих случаях ремонтные работы ограничивались ука-
занными операциями. При капитальном ремонте снималась кон-
тактная камера, производилась ревизия надтопочного диска, ко-
нуса и других элементов. При работе аппаратов на системы
отопления подпитка их сырой водой и отложения накипи в них
были относительно невелики. При использовании мягких вод на-
блюдалась коррозия трубопроводов. Такие явления наблюда-
лись в тех котельных, в которых температура нагрева воды в
аппаратах неоправданно снижается, из-за чего содержание СОг
и О2 в сетевой воде увеличивается и вода приобретает коррози-
онные свойства. Для предупреждения таких явлений следует вы-
держивать необходимые температурные режимы нагрева воды
в аппаратах.
В большинстве котельных отвод дымовых газов из аппаратов
производился через индивидуальные металлические дымовые
патрубки. В некоторых случаях газоходы от нескольких водона-
гревателей объединялись в общие дымовые трубы. Кирпичные
трубы не применялись, так как при их увлажнении возможно вы-
мывание связующего раствора и разрушение кладки.
В период с 1965 по 1979 гг. Елецким энергомеханическим за-
водом было изготовлено более 850 аппаратов ФНКВ-1М, при-
чем за весь период их эксплуатации не поступило ни одной ре-
кламации на неудовлетворительную работу. Реальная экономия
затрат за отопительный сезон от внедрения одного аппарата
ФНДВ-1М составила более 2300 р. Ежегодный экономический
эффект от внедрения в эксплуатацию водонагревателей в настоя-
щее время составляет 1,9 млн. р. С целью оказания научно-тех-
нической помощи проектным и эксплуатационным организациям
Всесоюзным заочным политехническим институтом в настоящее
время разработаны «Рекомендации по проектированию котель-
ных с контактными водонагревателями».
277
ГЛАВА 8
ДЫМОХОДЫ И ДЫМОВЫЕ ТРУБЫ
40. Устройство дымовых труб и дымоходов
Дымовые трубы по устройству и местоположению подразде-
ляются на стенные (устраиваемые внутри капитальных кирпич-
ных стен), коренные (выкладываемые в виде отдельно стоящего
кирпичного стояка) и насадные (устанавливаемые непосредст-
венно на печах).
Если в помещении капитальные каменные стены, то устрой-
ство внутренних стенных дымовых труб наиболее удобно и эко-
номично, так как они не требуют дополнительных материалов и
выкладываются совместно со стенами.
Стенные дымоходы. Они выполняются в виде вертикальных
стояков, выкладываемых с помощью передвижного шаблона
(«буйка»), который представляет собой прямоугольный ящик
с сечением в плане, равным сечению дымохода. Он ставится на
середину стены и вокруг него по всей высоте производят кладку
из кирпичей на растворе. По окончании кладки шаблон поднима-
ется, укрепляется на глубине одного ряда кладки, снова вставля-
ется в канал и кладка продолжается.
Дымоходы следует располагать во внутренних стенах зда-
ния. Прокладка их в наружных стенах менее экономична и соз-
дает трудности при эксплуатации. Проходя через дымоходы в
наружной стене, газы передают часть теплоты не отапливаемому
помещению, а в атмосферу; ввиду низкой температуры атмос-
ферного воздуха газы чрезмерно охлаждаются, что ухудшает
тягу. При этом из газов выделяются смолистые отложения, про-
никающие через кладку и портящие внешний вид здания. В слу-
чае крайней необходимости расположения стояка в наружной
стене его стенка утолщается. Минимальная толщина кладки от
дымохода до наружной поверхности стены принимается в зави-
симости от расчетной температуры наружного воздуха: при ми-
нус 20° С и выше — 38 см (в 1 'А кирпича) ; от минус 30 до минус
20° С — 51 см (в 2 кирпича); от минус 30° С и ниже — 65 см (в
2*/г кирпича). Утолщение стен делается в виде пилястр.
Каждая печь должна иметь отдельный дымовой канал. Если
подсоединить к одному каналу несколько печей, расположенных
на разных этажах, то эти печи будут поставлены в различные
условия работы, поскольку чем выше дымовой канал, тем силь-
нее тяга. При одновременной топке двух таких печей нижняя
печь, у которой тяга сильнее, будет перебивать верхнюю, пре-
пятствуя свободному выходу дыма из последней, и она будет
дымить.
Разрешается использовать общий дымоход для двух печей,
установленных на одном этаже, при условии устройства рассеч-
ки в виде поперечной стены между дымоходами на высоте не
278
a
б
2
Ряс. 129. Стенные дымовые трубы н перекидные рукава
а — шаблон (буек) для выкладки каналов; 1 — стенка; 2 — дверка; 3 —рамка из уголков;
б —устройство дымовых каналов в наружных стенах: 1 — дымовой канал от печи А; 2 —
дымовой канал от печи Б; 3 — рассечка
менее 75 см (рис. 129). Минимальный размер сечения общего ды-
мового стояка должен быть при этом не менее 1X */г кирпича.
Если печь не примыкает непосредственно к стене, то прихо-
дится устраивать перекидной рукав, представляющий собой кир-
пичный канал, уложенный на две полосы из уголков. Толщина
стенок нижнего и верхнего перекрытий делается не менее чем в
’/а кирпича, а если рукав заключается в металлический футляр,
то толщина -стенок может быть уменьшена до кирпича. Длина
рукава должна быть не больше 2 м.
В стенах, выложенных из силикатного кирпича, шлакобетона
и т. д., участки, в которых проходят дымовые каналы, следует вы-
полнять из обычного красного кирпича. Облицовка выполняется
толщиной в кирпича. Размеры дымовых труб принимают
кратными размерам кирпича или полукирпича, при этом исклю-
чаются операции по колке кирпича.
Печи отдельных этажей многоэтажных зданий обычно ставят
возле внутренних стен одну над другой. Расположение дымовых
и вентиляционных каналов в этом случае показано на рис. 130.
Как видно из рисунка, только дымоход верхнего этажа получа-
ется прямым, на всех остальных этажах приходится устраивать
отводы с подъемом на угол в 60° к горизонту. Кладка отводов
также выполняется с помощью наклонно устанавливаемого шаб-
лона. При выкладке отвода нижнюю сторону канала закрывают
целым кирпичом, положенным плашмя.
В современных панельных зданиях изготовляются специаль-
ные блоки, имеющие внутри сквозные круглые отверстия, в кото-
рые закладываются асбоцементные трубы.
279
Выше чердачного перекрытия дымоходы выводятся группо-
выми стояками или чердачными трубами.
В пределах чердака трубы белят известковым раствором
(это делается для облегчения обнаружения трещин в дымоходе),
а поверх кровли трубы выкладывают на известковом или цемент-
ном растворе, так как глиняный раствор легко вымывается осад-
ками. В месте выхода ствола дымовой трубы за кровлю на труб-
ном стояке выкладывают напуск кирпича (рис. 130, б), препят-
ствующий проникновению осадков в чердак через зазор между
трубой и кровлей. Стальной лист кровли подводится под напуск
и загибается кверху.
Коренные трубы возводятся тогда, когда нет стенных кана-
лов, например в деревянных зданиях. Труба выкладывается на
отдельном основании с перевязкой швов. Толщина ее стенок
принимается: для отопительных печей и кухонных плит — в
V2 кирпича, для печей непрерывного действия — в 1 кирпич.
Дымовые стояки объединяют (предпочтительно) в один массив
и делают трубу не для одного, а для двух-трех дымоходов.
Насадные трубы устанавливают непосредственно на печи, но
не на кирпичную кладку, а на железобетонную плиту, которую
План
каналы
Рис. 130. Устройство дымо-
оборотов в двухэтажном
здании
а — размещение дымооборо-
тов в стене; б — устройство
напуска на дымовом канале:
1 — обрешетка; 2 — кровель-
ная сталь; 3 — стропила
280
блок г
блок!
ЬлокШ
А-А
Блок!
А-А
□ □а
орнотцра
>блоки Е
|___540
7
8
Ж
Рис. 131. Сборно-блочная коренная тру-
ба
1 — кровельная сталь; 2 — глиняная
обмазка; 3 — песок; 4 — дымовые за-
слонки; 5 -— патрубки для присоедине-
ния печей; 6 — отверстие для чистки;
7 — засыпка из песка
J ЦрОбень гола
Блок!
б —
Блокб
440
блок Е
Б-Б
еС
БлокЫ
Блок Ш
блоке
Блок!
780
БЛОК £
А-А
.440J
Блок V
А-А
укладывают на перекрытие. Это дает возможность ремонтиро-
вать печь, разбирая ее стенки по очереди. Плита, опираясь даже
на три стенки, является устойчивой опорой для дымовой трубы.
Сборно-блочные трубы используют в малоэтажном строитель-
стве. Они, как и сборные печи, монтируются на месте из отдель-
ных блоков. Сборные трубы могут изготовлять на несколько до-
мов и устанавливают их или как отдельные стояки, или встраи-
вают в стены здания. На рис. 131 показана сборно-блочная труба
для четырех дымооборотов. Она составлена из блоков пяти раз-
новидностей. Основной, наиболее повторяющейся частью служит
блок П. Блок I имеет боковые отверстия для установки прочист-
ных дверок или для присоединения дымовых патрубков от печи.
Блок III переходит с сечения трубы на уширенное сечение раз-
делки (при переходе трубой перекрытия). Блок IV является раз-
делкой, а блок V является оголовком трубы (образуя напуск
при выходе трубы над плоскостью кровли). Труба устанавлива-
ется на железобетонной плите, которая вместе с нижним бло-
ком II является основанием; пустоты нижнего блока засыпают
песком.
281
Материал блоков — жароупорный бетон, блоки соединяют
цементным раствором; масса блока — от 26 до 44 кг, толщина
стенок блоков — 6 см.
Ветрозащитные устройства. Для борьбы с действием ветра,
способным нарушить тягу в дымоходах, служат специальные
приспособления, устанавливаемые в оголовках дымовых труб —
флюгеры и дефлекторы (рис. 132).
Флюгер представляет собой подвижной прибор, изменяющий
свое положение под действием ветра таким образом, что закры-
вая со стороны действия ветра выходное отверстие трубы, он в
то же время оставляет другую сторону трубы открытой и сво-
бодной для выхода газов. На рис. 132, а показана одна из кон-
струкций флюгера, состоящего из стального полуцилиндра Д
накрытого сверху конической крышкой 2 с полотном 3. Полу-
цилиндр 1 скреплен со свободно вращающейся осью 4, опираю-
щейся на подпятник 5. При действии ветра на полотно оно пово-
рачивает полуцилиндр выпуклой стороной к ветру, чем и преду-
преждается задувание его в выходное отверстие; в то же время
ветер, скользя вдоль наружных стенок полуцилиндра, подсасы-
вает газы из трубы.
Рис. 132. Ветрозащитные устройства на оголовке трубы
а — флюгер: / — полуцилиндр; 2 — коническая крышка; 3 — полотно; 4— ось; 5 — под-
пятник; б —дефлектор конструкции Вольперта: / — нижний стакан; 2— верхний стакан;
3—крышка; в — дефлектор конструкции Григоровича: /—верхний стакан; 2 — крышка;
г — крепление дефлектора в кладке трубы
282
Имеется много других конструкций флюгеров, однако всем
им присущ главный недостаток, 'заключающийся в том, что все
их вращающиеся части часто выходят из строя из-за коррозии и
засорения; в зимнее время на металлических частях флюгеров
конденсируется пар и образующийся конденсат, замерзая в ме-
стах вращения, прекращает их действие, от ветра подвижные ча-
сти флюгеров расшатываются и т. д. Все это делает флюгеры
малопригодными для использования в условиях сурового кли-
мата нашей страны.
Поэтому в качестве ветрозащитных устройств обычно при-
меняются дефлекторы, действие которых также основано на явле-
нии подсоса газов из дымовых труб с помощью ветра, направле-
ние которого изменяется дефлекторами в сторону, благоприят-
ную для движения газов по дымоходам. Один из наиболее рас-
пространенных дефлекторов показан на рис. 132, б. Он состоит
из двух стаканов — нижнего (цилиндрического) 1 и верхнего
(расширенного книзу) 2, соединенных между собой таким обра-
зом, что нижняя часть верхнего стакана несколько находит на
нижний стакан; над верхним стаканом прикреплена крышка 3.
На верхней части каждого стакана приделаны кольцевые отбои,
предназначенные для изменения направления движения ветра
(отклоняют его от вертикального направления). Поверхности
дефлектора расположены таким образом, что при любом направ-
лении ветра последний не только не препятствует выходу газов,
но даже помогает ему, производя подсос их через верхнее или
нижнее кольцевое пространство (как показано стрелками на
рис. 132, б). При действии ветра сверху вниз происходит подса-
сывание газов через нижнее кольцевое отверстие, при обратном
направлении ветра — через верхнее кольцевое пространство; на-
конец при горизонтальном направлении ветра газы подсасыва-
ются ветром через оба отверстия. Дефлектор действует менее
эффективно при направлении движения ветра снизу вверх, так
как он отражается от крышки дефлектора в сторону, обратную
движению газов (этот недостаток в той или иной мере присущ
вообще всем дефлекторам). Для устранения этого недостатка
крышку дефлектора (рис. 132, в) делают из двух конусов, соеди-
ненных между собой основаниями; такая форма улучшает дей-
ствие дефлектора.
Дефлекторы и флюгеры изготовляют обычно из стали и чугу-
на (предпочтительнее стальные изделия, как более легкие). Од-
нако, учитывая неблагоприятные условия эксплуатации этих
устройств — переменные влажность и температуру окружающе-
го воздуха и повышенную опасность коррозии — весьма жела-
тельно использовать для их изготовления качественную котель-
ную (или близкую ей по качеству) сталь достаточной толщины.
Крепление дефлекторов, имеющих обычно круглое сечение, к
квадратным или прямоугольным дымоходам осуществляется
переходными патрубками, а на дымоходах большого сечения к
дефлекторам приклепываются специальные ножки из полосовой
283
стали, прочно заделываемые непосредственно в кладку трубы
(рис. 132, г). Для удобства заделки ножек в кладку нижняя их
часть устроена в виде самостоятельного таганчика 7, скреплен-
ного с ножками дефлектора в точках 2 болтами с гайками; коль-
ца 3 служат для скрепления ножек в общий таганчик. Переход
от квадратной формы трубы к круглому сечению дефлектора осу-
ществляется за счет постепенного напуска кладки.
Следует заметить, что флюгеры и дефлекторы можно приме-
нять для печей, работающих на твердом топливе; при сжигании
газа их устанавливать нельзя, так как на них конденсируются
водяные пары, что может вызвать образование наледей. В гази-
фицированных печах на оголовках труб устанавливают зонты
упрощенной конструкции.
41. Влияние различных факторов на конденсацию
водяных паров в дымовых трубах и условия,
предупреждающие это явление
При эксплуатации печей часто имеют место случаи выпаде-
ния конденсата на внутренней поверхности дымовых труб. Это
происходит по следующим причинам. При движении продуктов
сгорания в дымовой трубе температура их постепенно снижается,
вследствие этого уменьшается и объем. В то же время водяные
пары, содержащиеся в продуктах сгорания, будут оставаться в
неизменном массовом количестве. Чем глубже происходит ох-
лаждение продуктов сгорания, тем в большей степени они будут
насыщаться водяными парами. Температура, до которой охла-
дятся уходящие газы и при которой водяные пары достигнут
насыщения и начнут конденсироваться, называется точкой
росы. Температура точки росы продуктов сгорания зависит от
коэффициента избытка воздуха (ат) и определяется по графи-
Рис. 133. Зависимость температуры точки росы в продуктах сгорания от коэффициента
избытка воздуха
284
оголовке дымохода равна 40° С, а коэффициент избытка воздуха
при этом равен 3, то на внутренней поверхности стенок оголовка
будет происходить конденсация водяных паров. Если же в про-
цессе топки температура уходящих газов возрастет до 45° С, то
конденсат образовываться не будет.
В начальный период работы газовых приборов периодическо-
го действия, когда стенки дымоходов не прогреты (особенно
участки оголовков в зимнее время), на охлажденных участках
выделяется капельная влага. В процессе работы газового при-
бора внутренняя поверхность кладки дымоходов прогревается,
температура ее становится выше точки росы и явление конден-
сации исчезает. Однако в сильные морозы оголовки дымоходов
иногда настолько интенсивно охлаждаются, что в них не прекра-
щается конденсация влаги в течение всего периода топки. Рас-
смотрим, какое количество влаги может выпадать на оголовках
дымоходов в зависимости от температуры охлаждения продуктов
сгорания и коэффициента избытка воздуха.
Пример. Предположим, в приборе в течение 1 ч сжигается 1,8 м3 при-
родного газа с теплотой сгорания 35650 кДж/м3, имеющего состав: СН =
= 97,8%, С2Н6=0,5%, С3Н8=0,2%, С4Ню=0,1%, C5Hi2=O,O5%, С02=0,05%,
N2=lf3%. На оголовке кирпичного дымохода коэффициент избытка воздуха
равен 2,5. Температура воздуха в помещении равна 20 °C. Требуется опреде-
лить, какое количество влаги может выделиться при этих условиях в дымовой
трубе.
Определим ряд расчетных величин: объемы теоретически необходимого
количества воздуха 1’0> азота Vn2, водяных паров VK20> объемы трехатомных
газов Удо2, сухих продуктов сгорания Vc.r„ а также объем водяных паров
Рнго при заданном коэффициенте избытка в газах. В результате расчетов по-
лучены следующие величины: V0=9,5 м3/м3; =7,51 м3;м3; V до,**
Vc.r. — 22,7g м3/м3; V»eO = 2,15 м3/м3; VHeO =*2.5 м3/м3.
Теперь определим массу водяных паров, содержащихся в газах:
^в-п ~ Те.и' КнгО = 0,805 2,5 — 2 кг/м3_
Влагосодержание газов при а = 2,5
Изобразим на J — d диаграмме (рис. 134) охлаждение
продуктов сгорания в дымоходе. В т. А показано исходное со-
стояние уходящих газов с температурой 150° С и влагосодержа-
нием 67 г/кг. При охлаждении газов до т. В (точка росы) про-
дукты сгорания не изменяют начального влагосодержания. Ког-
да температура в дымоходе оказывается равной температуре
точки росы, дальнейшее охлаждение газов сопровождается кон-
денсацией водяных паров. При этом и влагосодержание, и тем-
пература продуктов сгорания уменьшаются. В этот период про-
цесс охлаждения газов идет по линии ВС. В т. С температура
продуктов сгорания равна 35° С, а влагосодержание — 35 г/кг.
За время охлаждения уходящих газов от температуры 150 до
35° С их влагосодержание в расчете на 1 кг уменьшилось на ве-
личину
= —dз5 67—35---32 г/кг.
285
Общее количество сконденсировавшихся паров в течение часа
составит
6конд^д<*-бс.г. = 32.30-1,8 = 1725 г/ч.
Расчеты и практика показывают, что чем меньше коэффи-
циент избытка воздуха в продуктах сгорания и ниже их темпе-
ратура, тем интенсивнее выделяется влага в дымоходах. На
рис. 135 представлен график, показывающий количество конден-
сата, который может выпадать из продуктов сгорания природ-
ного газа и каменного угля с различной влажностью в зависи-
мости от температуры, при заданном коэффициенте избытка воз-
духа (график построен на основании 7 — d диаграммы).
Уменьшить, а иногда совсем устранить конденсацию водя-
ных паров в дымовых трубах можно за счет утепления изоляции
Рис. 134. J—d диаграмма продуктов сгорания природного газа
286
Рис. 135. Зависимость величины конден-
сации водяных паров от температуры ухо-
дящих газов и коэффициента избытка воз-
духа
их участков, расположенных
выше чердачного перекрытия и
на кровле.
Иногда для уменьшения об-
разования конденсата прихо-
дится эксплуатировать печи с
увеличенными коэффициента-
ми избытка воздуха (ат = 3—
4). При этом снижается КПД
печи за счет увеличения потерь
теплоты с уходящими газами,
хотя снижается температура
точки росы. Однако все же
имеется устройство, способст-
вующее уменьшению образова-
ния конденсата в дымовых тру-
бах и в то же время не снижа-
ющее КПД печи. Это тягопре-
рыватель. Обычно он устанав-
ливается в начале выходного
патрубка у газовых емкостных и быстродействующих
нагревателей. В связи с тем, что гидравлическое сопротивление у
ю 20 Э0 40 50 60
Температура прсйуктоЬ сгорания,
веде-
этих приборов небольшое, входное сечение тягопрерывателя у
емкостного водонагревателя АГВ-80 составляет 75 см2, а у бы-
стродействующего КГИ-56 примерно 200 см2. Многооборотные
существующие печи, переведенные на газ, имеют в 2—3 раза
большее гидравлическое сопротивление, чем водонагреватели,
поэтому входное сечение тягопрерывателя у них должно быть
значительно меньше. В противном случае из-за недостатка тяги
сжигание газа в них может происходить неудовлетворительно.
Тягопрерыватель в газовых бытовых печах устанавливается в
тех случаях, когда в топливниках устанавливают газовые горел-
ки ГДП-1,5 в комплекте с сигнализаторами тяги ЭБА. При нор-
мальной тяге через трубу сигнализатора под заслонку всегда
поступает из помещения определенное количество воздуха, кото-
рый уменьшает концентрацию водяных паров в уходящих газах
и снижает температуру точки росы. Рассмотрим на конкретном
примере положительную роль тягопрерывателя в печи.
Пример. Допустим, на выходе из печи температура уходящих газов
составляет 140 °C, при этом коэффициент избытка воздуха равен 2; расход
горючего газа с теплотой сгорания 35650 кДж/м3 равен 1,5 м3/ч; длительность
топки—1,5 ч; длина кирпичного дымохода сечением VjXVs кирпича равна
4 м; температура наружного воздуха равна минус 10 °C; температура воздуха
в помещении равна 20 °C.
Требуется определить температуру продуктов сгорания на оголовке дымо-
хода в двух случаях:
287
1. Когда в печи отсутствует тягопрерыватель;
2. Когда имеется тягопрерыватель в виде трубы диаметром I1//'.
1. Определяем ряд расчетных величин, которые в результате расчетов
имеют следующие значения: Vc.r. = 18 м3/м3; Vr=20,4 м3/м3; Ун2о = 2,4 м3/м3;
6ъг^23,7 кг/м3; 6В.П. = 1,93 кг/м3; 4?=81,5 г/кг с. г.
Площадь тепловоспринимающей поверхности дымохода равна
5П1(--0,52-4---2т08 м2.
Коэффициент температуропроводности кладки
К _ 0,45
еу 0,195-1600
= 0,00149 м2/ч.
Далее определяем температуру газов на оголовке дымохода, которая по-
лучается равной 32,6 °C,
При значениях ат=2 и fyx=32,6 °C будет происходить конденсация водя-
ных паров, ибо температура точки росы для данных условий равна 49 °C.
Пользуясь графиком на рис. 135, находим, что при сжигании за 1,5 ч 2,25 м3
горючего газа в газоходе конденсируется
Оконд = —<*82, в) бе - г • 2,25 = (0,0815—0,03) 23,7-2,25=2,75 кг
водяных паров:
2. Предположим, что в дымовой трубе имеется разрежение около 15 Па.
Количество воздуха, которое может поступить в печь через отверстие, найдем
по формуле
утяг ^вх Л Г
возд 0,8 У увовд’
где — объем воздуха, который поступает через отверстие сигнализатора
тяги, м3/ч; Fbx — площадь поперечного сечения трубы диаметром Г/г см2;
Дй — разрежение в трубе, Па; уВОЗд — плотность воздуха при /пом=20 °C,
кг/м3 ___
тяг 12,5 , /1,5
угяг --------- J / ---- |б g м3/ч.
гвозд 0(8 |/ 1129 1°>ум/ч'
В расчете на 1 м3 горючего газа
I/Bo^^J6-9/b5=U,3 м3/м3.
Принимаем относительную влажность воздуха равной 80%. Тогда влаго-
содержание воздуха при /цОМ=20оС будет равно
^ш)зд "-ф^ТоС'-19>4 - 15,5 г/м3 лии 12 г/кг с. г.
Общая масса подсасываемого через тягопрерыватель воздуха на 1 м3 газа
составит
^возд ”Увозд’Увозд = 1,29-11,3 = 14,6 кг/м®.
Масса продуктов сгорания
~ Yr lZr"~ 1 >315-20,4-—26,9 кг/м3 горючего газа.
На выходе из печи образуется смесь продуктов сгорания и поступившего
через трубу воздуха, объем которой равен
Ксм = Кг + ГВОЗД = 20,4 +11,3=31,7 м3/м3.
Коэффициент избытка воздуха в смеси ат = 3,4.
Определим влажность смеси из уравнения
^СМ ^гНт^ВОзд ^возд.
где С?г, бвозд, бсм—соответственно масса продуктов сгорания, воздуха и
смеси, кг/ч; rfr, t/возд, ^см — соответственно влагосодержание продуктов сгора-
ния, воздуха и смеси, г/кг
288
, Gr dr-]-GBO3g £/в03д 26,9-81,5-i-14,6-12 rri r ,
Орм — ' 1 in .—. —— Du ,O Г / КГ ♦
GCM 44,2
По диаграмме на рис. 134 находим температуру смеси. Для этого соеди-
няем прямой две точки с параметрами: 1) /=20 °C, d=12 r/кг, и 2) /ух =
= 140 °C, d=81,5 г/кг.
На оси абсцисс из точки, соответствующей влагосодержанию 53,5 г/кг,
проводим перпендикуляр до ранее проведенной прямой. Точка пересечения
этой прямой с перпендикуляром и даст искомую температуру смеси. В дан-
ном случае она равна ~100 °C.
Эмпирически определим температуру продуктов сгорания на оголовке, ко-
торая будет равна 42 °C.
При значениях ат=3,4 и ^вх=42 °C конденсация отсутствует, так как
температура точки росы для этих условий равна 41 °C.
42. Расчет обособленных дымоходов от газовых печей
периодического действия
При проектировании и строительстве малоэтажных жилых
домов с местным отоплением дымоходы от бытовых приборов
выполняются в подавляющем большинстве случаев обособлен-
ными.
К обособленным дымоходам могут подключаться газовые
печи периодического и непрерывного действия. Методика расче-
та дымоходов для этих случаев неодинакова.
Данная методика расчета учитывает нестационарный процесс
теплопередачи, происходящий между продуктами сгорания и
стенками дымоходов.
Расчет производится в следующем порядке.
Зная тепловую нагрузку горелки печи, высоту дымохода и
место установки прибора в здании, можно ориентировочно опре-
делить площадь поперечного сечения дымохода по следующей
формуле:
К<2
F = ------
4,19VН
где F—площадь сечения дымохода, см2; Q—теплопроизводительность газо-
вого прибора, кДж/ч; Н — высота дымохода, м; К~0,02-0,03 — эмпирический
коэффициент.
Полученная площадь поперечного сечения дымохода должна
быть скорректирована с «Временными техническими условиями
по переводу отопительных и отопительно-варочных печей на га-
зовое топливо».
Так, например, в этих ВТУ указано, что для газовых быто-
вых печей сечение кирпичного дымохода должно быть '/гХ’/г
кирпича, а при устройстве дымохода из асбестоцементных труб
его диаметр должен быть равен 100 мм, независимо от того, на
каком этаже установлена печь. Если на печи нет насадной тру-
Ю Зак. 1726
289
Рис. 136. Двух-
этажный жилой
дом с печным
отоплением, яере-
ДымохоОы сечением
1/2 *1/2 кирп.
бы, то следует выбрать диаметр
металлического патрубка или
размеры кирпичного короба, при
помощи которого газовая печь
присоединяется к отдельно стоящему дымоходу. Длина патрубка
или короба согласно ВТУ не должна превышать 1 м. Зная кон-
структивные размеры дымохода, можно провести проверочный
теплотехнический расчет, цель которого заключается в опреде-
лении температуры уходящих газов на оголовке трубы. По этой
температуре и коэффициенту избытка-воздуха в уходящих газах
можно определить, возможна или нет в зимнее время конденса-
ция водяных паров на оголовке. Для расчета должны быть зада-
ны: начальная температура газов на выходе из печи, состав го-
рючего газа и продуктов сгорания, конструктивные размеры ды-
мового канала.
Пример. Имеется двухэтажный жилой дом с печным отоплением, пере-
веденным на газообразное топливо (рис, 136). Дымоходы печей расположены
во внутренней капитальной стене. Печи второго этажа установлены на консо-
лях. Соединительные патрубки изолированы асбестовым шнуром (толщина
слоя асбеста—15 мм), подача горючего газа на каждую горелку— 1,8 м3/ч,
длительность топки — 2 ч, теплота сгорания горючего газа — Q £=
=35600 кДж/м3, температура уходящих газов из каждой печи (на входе в ме-
таллический патрубок) —213 °C, барометрическое давление—1 бар.,, коэффи-
циент избытка воздуха для печи 1-го этажа ат=3, длина соединительного
патрубка— 1 м, температура наружного воздуха /иар=—10 °C, температура
воздуха в помещении /пом = 20 °C,
Требуется определить температуру уходящих газов на оголовке дымовой
трубы печн 1-го этажа, а также определить действительную тягу в этом ды-
моходе.
Предварительно найдем некоторые исходные величины.
Объем уходящих газов, образующийся при сжигании 1 м3 горючего газа
Уг = 10,61Ч-(ат— 1) 10,61+(3—1) 9,5 = 29,61 mW.
Коэффициент теплопередачи металлического патрубка, изолированного
слоем асбеста, определяется по формуле
Кпат= " ' ---- (ма-град)/Вт,
+ ви г^ст г осб г Лнар
где Яви — термическое сопротивление тепловоспрнятию от газов к металли-
ческой стенке патрубка, (мг-град) /Вт; 7?ст—термическое сопротивление
290
ТА Б Л И Ц А 20. ЗНАЧЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИИ
Вид дымохода Двн /?нар
Стальная соединительная труба:
неокрашенная 0,056 0,086
оцинкованная 0,076 0,12
Стальная соединительная труба, по- 0,056 0,077
крытая черным лаком Кирпичный дымоход:
внутренний 0,082 0,086
наружный 0,082 0,043
стальной стенки патрубка, (м2-град)/Вт; /?асб—термическое сопротивление
асбестовой изоляция толщиной 15 мм; /?нар— термическое сопротивление теп-
лоотдаче от наружной поверхности патрубка воздуху помещений,
(м2-град)/Вт.
Значения /?Вн и /?кар находим по табл. 20.
б(.т 0,001
RCT =—~ = —7--------= 0,000017 (м2-град/Вт);
58
басб 0,015
₽асб^---Г-";= „ ' = 0,043 м2 • град /Вт.
А-асб 0,35
Приняв из табл. 20 значения RBK и /?нар, найдем числовое значение коэф-
фициента теплопередачи для присоединительного патрубка
k —------------------------------= 5,4 Вт/(м2 град).
0,056+0,000017+ 0,043+0,086
Падение температуры уходящих газов в присоединительном патрубке оп-
ределяется по формуле
(^СР~ ^ПОм)
К р Ср
где А/ — разность температур уходящих газов в начале и конце присоедини-
тельного патрубка, °C; F — площадь теплопередающей поверхности патрубка,
м2; k — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 град); /СР— средняя температура
уходящих газов в патрубке, °C; /пом—температура воздуха в помещении, °C;
Vr, сг — соответственно объем, мэ/ч, и теплоемкость продуктов сгорания,
Вт/м3-град.
Предварительно задаемся возможной конечной температурой уходящих
газов в конце присоединительного патрубка (195 °C). Тогда средняя темпера-
тура уходящих газов в патрубке окажется равной
213+195
= 204 °C.
Площадь теплопередающей поверхности патрубка будет равна
F = nDL^3,14-0,12-1=0,377 м2.
Вычисляем разность температур
0,377-4,8 (204 — 20)
Д/ =-_______1 2_____ 17,9 °C ~ 18 °C.
1,8-29,61-0,35
Действительный перепад температур почти не отличается от заданного.
Пересчета не требуется.
10*
291
Итак, температура газов в конце присоединительного патрубка равна
/^ = 213-18=195 °с
Площадь тепловоспринимающей поверхности дымохода сечением ‘/гХУг
кирпича и длиной 9,9 м равна
5внМ < 0,52-9,9=5,15 ма.
Коэффициент избытка воздуха в обособленных кирпичных дымоходах
большой длины, как правило, увеличивается за счет подсоса воздуха внутрь
действующего канала из соседних смежных каналов, через неплотности, а
также за счет инфильтрации воздуха из помещений через поры кладки. Мож-
но считать, что средний коэффициент избытка воздуха в дымоходе большой
длины в 1,5 раза больше того, который фиксируется непосредственно в печи.
Поэтому принимаем
адым j , 5йг = з. i ,5 = 4,5;
Vr = 10,61 + (сст—1); V°= 10,61+(4,5—1)-9,5 = 43,91 mW-
Температуропроводность кладки
X
а------- -
с у
0,45
0,19-1600
=0,00149
м2/ч.
Если принять, что подсос воздуха происходит в основном в нижней зоне
дымохода, температура уходящих газов в основании канала составит
Уг^г+Ув _ 0,35-29,61-195+14,3.20-0,31 О(,
осн ссм Усм 0,35-43,91
Температура продуктов сгорания на оголовке дымовой трубы будет равна
41 X.
Таким образом, конденсация водяных паров на оголовке дымовой трубы
будет отсутствовать.
Средняя температура отходящих газов в кирпичном дымоходе равна
/Дым fO.r
-ср осн Ух
гдым 2
138+41
2
Зная среднюю температуру продуктов сгорания в дымоходе, можно про-
вести гидравлический его расчет.
Выход продуктов сгорания из печи в атмосферу происходит под действием
гравитационного напора, который может быть представлен формулой
Ргр=ю н / —
I > _L -В03Д , * ср
‘273 1 +~^
где Н — высота дымовой трубы, м; у возд- 'tfyx— соответственно плотность
наружного воздуха и уходящих газов при температуре 0 °C, кг/м3; /Возд—
температура наружного воздуха, °C; —средняя температура уходящих га-
зов, °C; b — барометрическое давление, бар.
Подставляем в эту формулу исходные данные
Ргр^=9,9-10 f ——1~~ ——\ -J--------------= 32,6 Па.
10 90 1,03
~ 273 1 ~ 273 *
Часть гравитационного напора затрачивается на преодоление линейных и
местных сопротивлений. Действительная тяга, которая создается в дымовой
292
трубе, представляет собой разность между гравитационным напором и суммой
гидравлических сопротивлений.
Определяем сопротивления по участкам.
1. Металлический патрубок.
Потеря на трение в патрубке длиной 1 ж.
Скорость уходящих газов
/ 204
29,61-1,8 1+ —
\ О
0,0113-3600
упат
*ух
F -3600
При этой скорости находим удельное линейное сопротивление 0,6 Па.
Сопротивление участка в целом равно
£-£ = 0,6-1.= 0,6 Па.
Потери на местные сопротивления.
Коэффициенты местных сопротивлений в пределах металлического пат-
рубка равны:
выход из печи в патрубок ..........................
поворот под углом 90°..............................
внезапное расширение потока при входе в кирпичный
дымоход и поворот под углом 90°....................
Итого .....................................
Потери на местные сопротивления
10£^атТух 10-2,6-(2)М,85 , „ „
Арм =-------—------- - ------д ----------= 4,6 Па.
пат =
(i+Dg)
-- 2 м/с.
0,5
0,9
1,2
S£=2,6
2g 2-9,81
Гидравлические сопротивления в металлическом патрубке
/?-£-гАрм = 0,6 + 4,6 = 5,2 Па.
2. Дымоход длиной 6,6 м, сечением 0,13X0,13 м.
Скорость уходящих газов
/ 90
43’ '1 ’811 + 273
дым —
= 1,75 м/с.
Г-3600 0,0169-3600
Находим эквивалентный диаметр дымохода 0,13X0,13 м.
Он равен R=0,138 м при скорости 1,75 м/с, удельное линейное сопро-
тивление его 7? будет при этом равно 0,4 Па.
Вследствие большой шероховатости стенок кирпичного дымохода сопро-
тивление трению Я должно возрастать по сравнению с гладкими стенками
труб из кровельной стали (для которых составлена номограмма). Поэтому
значение R для кирпичных дымоходов обычно удваивается, а при плохой
кладке утраивается.
Потери на трение.
Потери трения на линейные сопротивления в дымоходе длиной 6,6 м с уче-
том некачественной кладки составят:
£ = 3-0,4-6,6 = 8 Па.
Потери на местные сопротивления.
Коэффициент местного сопротивления при выходе уходящих газов из
оголовка с учетом установки на нем зонта равен 2.
. lO'^UTyx 10-2-(1,75)2-0,97
Арм—• — о.о ж —3 На.
<2Dg 2-9,8]
Гидравлические сопротивления в кирпичном дымоходе
7?•£-j-Арм=8-{-31J Па.
293
Общая сумма гидравлических потерь в металлическом патрубке и кирпич-
ном дымоходе составит
2 (/?.£+Дрм)=4,6+П = 15,7 Па.
Действительная тяга в дымоходе
Ртяг —Ртр —+Лрм) = 32,6—15,7= 16,9 Па.
ГЛАВА 9
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЕЧЕЙ,
ИХ ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ
43. Проектирование печного отопления
При расстановке печей в помещении следует стремиться к
тому, чтобы печи располагались преимущественно у внутренних
капитальных стен и число их было минимальным.
Одна печь может отапливать не более трех смежных помеще-
ний. При этом должно быть соблюдено условие, чтобы теплоот-
дача выходящей в каждое помещение части нагревательной по-
верхности печи возмещала теплопотери помещения. Если тепло-
отдача выбранной печи превосходит теплопотери помещения бо-
лее чем на 15%, то необходимо выбирать печь меньших разме-
ров. Применение печей с большей теплоотдачей допускается в
том случае, если установка печи больших габаритов оказывает-
ся необходимой по условиям теплоустойчивости помещений.
Для отопления кухни, жилых комнат, подсобных помещений
печи следует группировать в так называемый тепловой узел.
В этом случае дымоходы объединяются в один кирпичный стояк.
Стоимость печных работ при такой планировке становится
меньше.
Не рекомендуется устанавливать печи у наружных стен, так
как это осложняет и удорожает работы по возведению дымовых
труб. Печь по возможности должна стоять открыто и свободно
обогревать помещение.
Теплоотдача переведенных на газ печей может рассчитывать-
ся исходя из площади их теплопередающей поверхности и числа
топок в сутки. При одной топке в сутки следует принимать коли-
чество теплоты, снимаемой с 1 м2 теплопередающей поверхно-
сти, 290—360 Вт, а при двух топках в сутки — 590—600 Вт.
При выборе печи следует учитывать особенности санитарно-
гигиенических требований для разных помещений.
В детских и лечебных зданиях допускаются к установке печи
с умеренным прогревом стенок, температура теплопередающих
поверхностей которых не превышает 90° С.
В жилых и школьных зданиях возможно применять печи по-
вышенного прогрева. В момент максимального прогрева эти
печи могут иметь следующие температуры на теплопередающей
поверхности: 100—110° С на площади, равной не более 15% пло-
щади общей поверхности печи; 110—120° С на площади, которая
составляет не более 5% площади общей поверхности печи.
Средняя температура всей теплопередающей поверхности пе-
чи в момент максимального прогрева не должна превышать 90°О.
294
В служебных, конторских, складских помещениях разреша-
ется устанавливать печи с температурой теплопередающей по-
верхности свыше 120° С. Однако при этом печь должна иметь
экранирующее ограждение в виде кожуха, который предохранял
бы людей от ожогов при случайном соприкосновении.
Во всех случаях преимущественно должны применяться печи
с нижним прогревом как наиболее рациональные по распределе-
нию температур.
В помещениях, где требуется поддержание постоянной тем-
пературы воздуха, необходимо устанавливать газовые отопи-
тельные печи с непрерывным режимом топки в течение суток,
например кирпичную лечь АКХ-14 с горелкой АКХ-СМ.З.
В сейсмических районах следует применять легкие печи в
металлических каркасах. В случае необходимости применения
теплоемких печей последние заключаются в металлические фут-
ляры. В этих районах нельзя применять насадные кирпичные
трубы, а коренные трубы необходимо заключать в металличе-
ские каркасы.
Подбор печей периодического действия должен производить-
ся из расчета определенного количества топок печи в течение
суток:
для средней полосы — 2 раза в сутки;
для северных широт с расчетной температурой минус 35° С и
ниже — 2 раза в сутки при увеличенной продолжительности
топки;
для южных районов, имеющих расчетную температуру для
отопления 5° С и выше, — 1 раз в сутки.
Каждая газовая печь периодического действия должна иметь
обособленный дымоход. Однако в существующих жилых домах
допускается присоединение к одному дымоходу до трех газовых
бытовых печей, расположенных на одном или разных этажах,
при условии ввода продуктов сгорания в дымоход на различных
уровнях, не ближе'50 см друг от друга или устройства в дымохо-
де (на такой же высоте) рассечек.
Отвод продуктов сгорания может производиться в стеновую,
коренную или насадную трубу. Газовые печи непрерывного дей-
ствия рекомендуется присоединять к общим дымоходам, выпол-
ненным из асбестоцементных труб, утепленных вверху чердачно-
го помещения шлаковатой или асбестовой крошкой. При проек-
тировании дымоходов в наружных стенах зданий расстояние от
внутренней поверхности дымохода до наружной поверхности сте-
ны принимается не менее 64 см. Наружная поверхность дымохо-
да должна быть оштукатурена.
Расчет теплопотерь помещений рекомендуется производить
в соответствии со строительными нормами и правилами.
Однако можно использовать для расчета теплопотерь и более
простые приближенные методы. Теплопотери определяют по сле-
дующим формулам:
295
для угловых помещении
Q=H25bF:
для неугловых помещений
Q = 80fe-F,
где Q — теплопотери помещения, Вт/град; F — площадь пола, м2; k — коэффи-
циент теплопередачи наружных стен, Вт/(м2-град); 125 и 80—эмпирические
коэффициенты.
Формулы получены исходя из наружной расчетной темпера-
туры минус 30° С.
Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2-град), наружных стен
при различных их конструкциях принимается следующим:
при кирпичной стене толщиной 2J/a кирпича..............1,03
при деревянной стене брусковой толщиной 0,18 м с внутрен-
ней штукатуркой...................................... 0,81
при шлакобетонной блочной с камнями размером до 0,4 м .0,81
Указанные выше формулы применяются для определения
теплопотерь в помещениях высотой 2,5 м. Если помещения име-
ют большую высоту, то полученные значения теплопотерь уве-
личивают на 10%. Для помещений с двумя внешними углами
величину теплопотерь также увеличивают на 10%.
Предлагаемыми приближенными формулами можно пользо-
ваться при расчете теплопотерь в зданиях, расположенных в
климатических районах с расчетной наружной температурой
минус 30° С. Для других климатических районов с различными
наружными температурами при определении теплопотерь вводят
поправочные коэффициенты:
при минус 35° С . . . ...........................1,35
от минус 10 до минус 35° С..............................0,85
выше минус 10° С........................................0,75
Теплоотдача печей может рассчитываться исходя из их пло-
щади теплоотдающей поверхности и числа топок в сутки.
Данные по теплоотдаче обычно приводятся в паспорте печи;
при отсутствии таких данных следует принимать при одноразо-
вой топке теплоотдачу равной 290—350 Вт/м2, а при двухразо-
вой топке — 520—580 Вт/м2.
Если печь имеет закрытые поверхности, обращенные в от-
сгупки, то теплоотдача от них в помещение рассчитывается с
учетом поправочного коэффициента, который в зависимости от
размеров и конструкции отступок принимается нижеследующим:
при закрытых с боков, но открытых вверху и внизу поверх-
ностях ....................................................1
при ширине 13 см и более открытых с обеих сторон поверх-
ностей ....................................................I
при ширине от 7 до 13 см открытых с обеих сторон поверх-
ностей .................................................0,75
закрытых с боков и со дна, с нижней решеткой и открытых
вверху поверхностях.....................................0,75
закрытых поверхностях с нижней и верхней решетками ' . .0,5
296
Рис. 137. Кривые
изменения темпе-
ратуры воздуха в
помещении при
печном отоплении
а — при одной
топке в сутки;
б — при двух
топках в сутки
11|Л1 применении галивыл пеней иерпидпчеемно дейеюил пс-
обходимо также производить расчет теплоустойчивости помеще-
ний. Это объясняется следующими обстоятельствами.
Жилые дома, в том числе и с печным отоплением, имеют раз-
личную толщину напужных стен, пеоекоытий. полов. Кроме того,
материалы, используемые для строительства домов (кирпич,
дерево, шлакоблоки и т. д.), резко отличаются по своим тепло-
техническим свойствам. Поэтому при одинаковых наружных тем-
пературах одни строения будут лучше сохранять теплоту, полу-
ченную от нагрева печи, другие хуже. Далее, сами печи перио-
дического действия имеют различные габариты, массу, толщину
стен и по-разному в процессе остывания отдают теплоту, сакку-
мулированную во время топки. Печи малогабаритные и тонко-
стенные быстро нагреваются и быстро остывают. Печи больших
габаритов и с большими по толщине стенками медленно нагре-
ваются и более равномерно отдают теплоту воздуху и стенам
помещения. Колебание температуры в помещениях всегда зави-
сит от числа топок в сутки. Таким образом, когда в жилых домах
установлены печи периодического действия, то колебание темпе-
ратуры воздуха в них в течение суток зависит в основном от ха-
рактеристики ограждающих конструкций, теплоаккумулирую-
щего массива печи и числа топок в сутки.
Проверка теплоустойчивости помещений при печном отопле-
нии требуется только для жилых домов, а также для детских и
лечебных учреждений.
Теплоустойчивость помещений определяется величиной ам-
плитуды колебаний температуры комнатного воздуха за проме-
жуток времени от одной топки до другой. Например, на графи-
ках (рис. 137) показано, что при одной топке печи в течение
суток (рис. 137, а) температура в помещении изменяется от 14
до 24° С. Средняя температура равна 19° С, а амплитуда колеба-
ния, т. е. отклонение температуры от среднего значения в боль-
297
шую или меньшую сторону, равна 5° С. Если печь топить 2 ра-
за в сутки (рис. 137, б), но сжигать за две топки примерно столь-
ко же газа, сколько и в первом случае, то при одинаковой сред-
ней температуре в помещении амплитуда колебания уменьшит-
ся и станет равной 2,5° С.
При проектировании газового печного отопления необходимо
так выбрать теплоотдачу и габариты печей, чтобы амплитуда
колебания внутренней температуры помещения не превышала
±3°С.
Определение амплитуды колебаний температуры воздуха в
помещениях с печным отоплением рекомендуется производить по
формуле Л. А. Семенова
л 0,7/ИС?
где М — коэффициент неравномерности теплоотдачи печи при двух топках
в сутки; Q — расчетные теплопотери помещения, Вт; пв — коэффициент тепло-
отдачи от воздуха помещения к внутренней поверхности ограждения; для
стен, полов и потолков ав может быть принят 7,5 Вт/(м-град); -коэф-
фициент теплоусйоения внутренней поверхности ограждения * при двух топках
в сутки, Вт/(м2-град); Fo—площадь внутренней поверхности теплопоглоще-
ния ограждающих конструкций (стеи, полов, потолков, дверей, окон), м2.
Если при расчетах окажется, что амплитуда колебаний тем-
пературы превышает ±3° С, то это значит, что выбранная печь
не обеспечивает теплоустойчивости помещения и должна быть
заменена другой. Новая печь должна иметь меньший коэффици-
ент неравномерности теплоотдачи М (табл. 21).
ТАБЛИЦА 21. КОЭФФИЦИЕНТ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ТЕПЛООТДАЧИ М
Активный объем печи, м3 М, при толщине стенок топливника и дымообо- ротов, см Активный 1 объем печи, м3 М, при толщине стенок топливника и дымообо- ротов, см
более 7 | 12 и более более 7 12 и более
0,4 0,65 —— 1,6 0,34 0,18
0,6 0,6 0,5 1,8 0,32 0,16
0,8 0,5 0,4 2 0,31 0,14
1 0,45 0,3 2,2 0,3 0,13
1,3 0,4 0,25 2,6 0,28 0,12
1,4 0,36 0,21 3 0,26 0,11
* Под коэффициентом теплоусвоения определенного строительного мате-
риала следует понимать способность этого материала с различной степенью
интенсивности воспринимать теплоту от более нагретых тел или воздуха,
а также отдавать теплоту менее нагретым телам или более холодному возду-
ху. Например, если прикоснуться рукой в комнате к шкафу, то он покажется
более холодным, чем полотенце. Зеркало будет еще холоднее, а металлическая
ручка двери окажется самой холодной. Это объясняется тем, что металличе-
ские предметы более теплопроводны и значительно быстрее отнимают (усваи-
вают) теплоту от поверхности руки.
298
Для упрощения вычислений ниже приведены значения дроби
—J------[Вт/(м2-град)] для наиболее распространенных
а в У в
строительных ограждений:
Стены наружные
Кирпичная со штукатуркой:
на холодном растворе.............................5,17
на теплом растворе............................5,11
Деревянная (рубленая, брусковая):
без штукатурки....................................3,6
со штукатуркой.................................4,3
Конструкция, состоящая из сухой органической штукатурки
толщиной 20 мм, воздушной прослойки, кирпичной кладки , 3,84
Стены внутренние и перегородки
Стена кирпичная на холодном растворе со штукатуркой . , 5
Деревянная стена (рубленая, брусковая):
без штукатурки....................................3,4
со штукатуркой.......................................4,2
Дощатая перегородка толшиной 40 мм:
без штукатурки....................................2,9
со штукатуркой.......................................4,2
Перекрытия чердачные
Деревянный потолок без штукатурки при толщине более
25 мм....................................................3,6
Конструкция, состоящая из:
штукатурки известковой толщиной 20 мм и подшивки до-
щатой толщиной более 20 мм........................4,3
фанеры толщиной 5 мм, воздушной прослойки и горбылей
толщиной более 20 мм.................................2,7
Фибролитовый потолок со штукатуркой...................3,94
Полы
На лагах над холодным подпольем и утепленные при толщи-
не верхнего настила более 25 мм.........................3
Деревянный половой настил толщиной более 25 мм в между-
этажном перекрытии.......................................2,8
Асфальтовый или бетонный.................................4,4
Окна и двери
Окна и застекленные двери:
при одиночных переплетах..........................5,8
при двойных переплетах..............................2,67
Двери деревянные внутренние...........................2,9
Расчет печного отопления на газообразном топливе произво-
дят в следующем порядке.
1. Определяют теплопотери помещений.
2. Подбирают газовую отопительную печь соответствующей
теплопроизводительности.
3. Производят расчет теплоустойчивости помещений. Если
в проекте принимаются газовые печи непрерывного дейст-
299
вия, то необходимость в расче-
те теплоустойчивости помеще-
. ния отпадает. Теплопотери по-
| мещеяия следует определять
| при той температуре наружно-
I го воздуха, которая принима-
ется для центрального отопле-
ния.
Пример 1. Имеются две жи.
лые комнаты (рис, 138) в одноэтаж-
ном рубленом деревянном доме с
внутренней штукатуркой. Печь, экс-
Рис. 138. Пример одвдй11печьюДВУХ П°И<' плуатирующаяся на твердом топливе,
установлена возле внутренней стены.
Высота помещений 2,5 м, размеры окон — 1,32X1,4 м, дверей — 0,9X2 м.
Наружная температура минус 30 °C. Требуется перевести печь (с габаритами
110X51X215 см) на газообразное топливо, а также рассчитать теплопотери
и теплоустойчивость помещения.
Теплопотери помещений будут следующими:
для углового помещения 1
Q' = 125 kF = 125-0,7.14 = 1415 Вт
Коэффициент теплопередачи принят /г==0,81 Вт/(м2-град), а площадь
7?=14 м2 взята из рис. 138.
Для неуглового помещения 2 площадью Г=16 м2 теплопотери равны
Q" =80fe-f = 80-0,81 • 16= 1040 Вт.
Суммарная теплопотери двух помещений, которые отапливаются одной
печью, равна
+ = 1415+1040= 2460 Вт.
Указанная на рис. 138 печь имеет площадь в плане 1,1x0,51=0,56 м2,
т. е. она'относится к печам средних габаритов от 0,5 до 0,7 м2. Площадь теп-
лопередающей поверхности этой печи равна произведению активной высоты
(—1,6 м) на периметр (3,32 м)
-?Накт-П— ],6-3,32=5,3 м2.
При двух топках в сутки можно принять среднюю теплоотдачу печи с
площади I м2 равной 520 Вт.
Средняя теплоотдача этой печи на газе будет равна
= 5,3-520 = 2760 Вт.
Следовательно, эта печь по тепловой мощности достаточна, чтобы обогреть
оба эти помещения. Теперь необходимо проверить, достаточна ли площадь
теплопередающей поверхности печи, выходящая в каждое помещение.
На рис. 138 показана привязка печи к помещениям 1 и 2. Боковая сторо-
на печи, обращенная к стене, отступает от нее на 15 см, поэтому теплоотдача
ее принимается как для открыто стоящей печи с отступной, закрытой с боков
и открытой снизу и сверху, т. е. с поправочным коэффициентом, равным 1.
Площадь теплопередающей поверхности печи, выходящая в помещение 1
равна
1,6-1,62 = 2,6 м2 $'£р = 2,6-520= 1360 Вт.
Помещению 1 не хватает теплоты Q'—Q счр =1415—1355=60 Вт. Эта
недостача допустима (в пределах 5—8% от теплолотерь помещения).
300
Площадь теплопередающей поверхности печи, выходящая в помещение
2, равна
^тепл==нактП', = 1,б4,41=2,25 м»; Q"*P = 2,25-520^ 1170 Вт.
Помещение 2 получает теплоты больше
Q"C₽—Q" = 1170—1040= 130 Вт.
Расчет теплоустойчивости помещений производится по формуле
OJMQ 0,7MQ
1 г ~
1 1 °
Ун
Значения Л1, В, Fo берутся из табл. 21 и рис. 138
Помещение 1
Площадь наружных стен F'Hap= 16,85 м2
В/7'пар ~ 43-16,85 = 72,5 Вт/град.
Площадь внутренних стен F'BH = 15,9 м2,
В- FBH=4,2-15,9—67 Вт/град
Площадь потолка F'u ОТ ’— 14 м2
В- FBOT = 4,3-14 = 60 Вт/град.
Площадь двери F'«b = 1,8 м2
В-1,8 5,2 Вт/град,
Площадь пола ГЛПол=14 м2
B.F'oj1=3-14 = 42 Вт/град.
Площадь окна F'OK=l,85 м2
В-FOK=2,7-1,85=5 Вт/град.
Общая теплопотребность помещения I SBF0= 253,7 Вт/град.
Коэффициент неравномерности теплоотдачи для печн принимаем по
табл. 21. При активном объеме печи, равном Уакт = Накт-/-Ь = 1,6-1,15-0,51 =
=0,94 м3, а также толщине стенок топливника и дымооборотов, равных 12 см,
коэффициент неравномерности можно принять ~0,3.
Амплитуда колебаний температуры воздуха в помещении 1
у 0,7М(Г
* 2B.F0
0,7-0,3-1220
216,75
= 1,2°С < 3°С.
Помещение 2
Площадь наружной стены F"Hap=8,15 м2
В- /~нйр —4,3-8,15 = 36 Вт/град.
Площадь внутренних стен F"BH=28,2 м2
В-FBH =4,2-28,2= 119 Вт/град.
Площадь потолка F"n0T= 16 м2
301
Рис. 139. Расположение многооборотной голландской отопительной печи и кухонного
очага в одноэтажном жилом доме
Площадь пола F"no.i=16 м2,
B-F^n= 3-16=47,5 Вт/град.
Площадь двери F"KB = I,8 м2
В- F"B —2,9-1,8 5,2 Вт/град.
Площадь окна F"ot(=l,85 м2
В- F"K — 2,67-1,85 = 4,95 Вт/град,
Общая теплопотребность помещения 2 SBF0=280,75 Вт/град.
Амплитуда колебаний температуры воздуха в помещении 2
0,7MQ" 0,7-0,3*900 лоо^. _о0/-
Ai
S BF» ' 240-75
Проверка теплоустойчивости помещений показала, что переведенная на
газ существующая печь способна поддерживать почти постоянную температу-
ру воздуха в помещениях, колебания которой в течение суток составляют 0,8—
1,2 "С.
В том случае, если в акте обследования этой печи было указано, что
кладка ее непригодна для эксплуатации иа газе, то в проекте необходимо
указать, что печь следует разобрать и на ее месте выложить прямоточную
газовую печь АКХ-14.
Активный объем кладки печи АКХ-14 равен:
Какт=Яакт = 1,9-0,77*0,51 = 0,75 м»,
а коэффициент неравномерности при двух топках в сутки, согласно табл. 21,
равен ~0,42.
Для помещения 1 с печью АКХ-14
Л74М2 то.= с
1 240-75
Для помещения 2 с печью АКХ-14
0,7*0,42*900 Л Л „
А, =— - е-------------------------1,1°С<ЗС°.
1 240*75
Пример 2. Жилой дом (рис. 139) состоит из четырех комнат: столовой,
спальни, детской и кухни. Высота помещений 2,5 м. Наружные стены сложены
302
из шлакобетонных блочных камней толщиной 40 см. Наружная расчетная тем-
пература— минус 30 °C. Размер окон 1,32X1,2 м, и 0,6X0,9 м, наружной
двери — 0,9X1,8 м, внутренней—0,8X1,8 м. Коэффициент теплопередачи стен
/г=0,81 Вт/(м2-град). Для приготовления нищи установлен кухонный очаг,
для отопления — многооборотная голландская печь размером 102Х102Х
Х220 см.
Требуется газифицировать тот жилой дом с учетом перевода печного
отопления на газ.
При составлении проекта газификации дома следует предусмотреть уста-
новку в кухне четырехконфорочной газовой плиты взамен кухонного очага.
Расчет теплопотерь помещений:
столовой-—Qj—125-0,81 • 11 1110 Bi
спальни—Q2- 125-0,81-15 1510 Вт.
детской— Q3 -125-0,81-12 1220 Вт
кухни — Q4 125-0,81-14 1415 Вт.
Общие теплопотери дома QS = 5250 Вт. Указанная на рис. 139 печь
имеет общую высоту 220 см и активную высоту 1,7 м.
Площадь теплопередающей поверхности печи равна
^тепл—-Накт-П-- 1,7-404- 7,85 м2.
При двух топках в сутки принимаем среднюю теплоотдачу с площади
в I м2 равной 520 Вт.
Общая средняя теплоотдача печи равна
<?ЧР - Лч-1 гл * 520 - 6,85 520 3650 В i.
Следовательно, эта печь по тепловой мощности недостаточна, чтобы обог-
реть все помещения данного жилого дома. Поэтому необходимо голландскую
печь разобрать и на ее месте установить две газовые, отопительные печи
АКХ-14 с общей теплоотдачей 5100 Вт.
Для отвода продуктов сгорания от этих печей целесообразно выложить
одну коренную трубу, расположенную вблизи передних стенок печей. В месте
ввода продуктов сгорания в дымоход следует предусмотреть рассечку.
Проверим, достаточна ли площадь теплонерсдающсй поверхности печей,
выходящая в каждое помещение.
Столовая и кухня
Эти два помещения соединены между собой и составляют как бы одно
общее, помещение.
Общая площадь теплопередающей поверхности печей, выходящая в эти
помещения, равна
Лепл--Накт П -1,9 (0,43 | 0,69 1-0,51)- 4,1 м2.
Средняя теплоотдача ее равна
Q2p, —4,1-520 -2140 Вт.
Столовой и кухне не хватает теплоты
Qi + (?4”-Q4Pi=- 1110+1415 —2140 -385 Вт.
Однако недостаток теплоты может компенсироваться бытовыми тепловы-
делениями при работе 4-конфорочной газовой плиты.
Спальня
Общая площадь теплоотдающей поверхности печей в этой комнате равна:
F-гепл - Накт П -1,9 (0,77 0,65) 2,7 м2.
Средняя теплоотдача ее равна поверхности
(?$ -2,7-450 -1415 Вт.
303
В спальне величина теплопотерь превышает теплоотдачу от поверхности
печей на 95 Вт
Q2-Q£2= 1510—1415=95 Вт.
Нехватка теплоты составляет всего 6% от теплопотерь спальни и является
допустимой.
Детская
Площадь теплопередающей поверхности печей равна
Гтепл=Накт.П= 1,9 (0,434 0,69) = 2,13 м2.
Средняя теплоотдача ее равна
3=2,13-520= 1160 Вт.
Разность между теплопотерями и теплоотдачей
(2з — СчР3 " 1220—1160 = 60 Вт.
Нехватка теплоты составляет ~5% и не выходит из пределов нормы.
Для проверки теплоустойчивости помещений определяем коэффициент не-
равномерности теплоотдачи печи АКХ-14.
Активный объем печи
УаКт=Накт-Л& = 1,9Д,77-0,51 =0,75 м3.
Коэффициент неравномерности А!—0,42.
Для столовой и кухни
. 0,7-0,42-2160
S В F' =396 Вт/град. Af -- —---—-------= 1,9 °C < 3 °C.
° 336
Для спальни
S ВГ =267 Вт/град; А,= —-°—13-°°~ = 1,66 С° < ЗС°.
0 1 130
Для детской
2 Bf'' = 227 Вт/град.;
44. Устройство фундаментов и оснований,
кладка и наружная отделка печей
Устройство фундаментов и основания. Комнатные печи и оча-
ги массой до 750 кг можно устанавливать непосредственно на
прочном полу. Если полы недостаточно прочны, их необходимо
усилить дополнительными балками, оперев их, если нужно, на
кирпичные столбики. Печи массой более 750 кг обязательно
сооружают на фундаментах. Фундамент должен опираться на
прочный грунт.
К прочным грунтам относятся следующие. Скальные грунты,
представляющие собой сплошные прочные породы — гранит,
известняки, песчаники. Этим грунтам свойственны большое со-
противление сжатию и стойкость против действия грунтовых вод
304
и мороза. Крупнообломочные грунты, представляющие собой
обломки скальных пород, называются щебнем и дресвой. Пес-
чаные грунты также пригодны для использования в качестве ос-
нований под фундаменты.
Глинистые грунты, а также суглинки и супеси являются до-
статочно прочными.
Непригодны в -качестве оснований макропористые грунты,
содержащие глину, но имеющие крупные поры, различаемые
визуально. Эти грунты при попадании воды разжижаются и те-
ряют прочность.
Нижняя плоскость фундамента, опирающаяся непосредствен-
но на грунт, называется подошвой фундамента. Обычно подошву
фундамента заглубляют в грунт не менее чем на 0,5—0,6 м для
одноэтажных печей 'без насадных труб, на 0,75 м для коренных
труб и печей с насадными трубами и на 1 м для двухэтажных
печей и коренных труб.
Материалом для фундамента печей служат бутовый камень,
обыкновенный кирпич (лучше железняк), а также бетон. Если
грунт сухой — фундамент делают из кирпича. Кладку в сухом
грунте можно вести на известковом растворе, во влажном грун-
те необходимо обязательно применить цементный раствор.
Кладка производится горизонтальными рядами, выполняется она
с обязательной перевязкой швов. Более массивные камни идут
на кладку нижних рядов, меньшей величины — верхних рядов.
Пустоты между камнями заполняются щебнем.
Для устройства фундамента в грунте вырывают котлован,
дно которого выравнивают по уровню. Далее выкладывают пер-
вый ряд фундамента из больших (постельных) камней или из
кирпичного щебня насухо (без применения раствора), камень
или щебень утрамбовывают в грунте трамбовкой. Первый ряд
заливают жидким- раствором и выравнивают его. Наружные ря-
ды кладут на более густом растворе (под лопатку), а внутрен-
нюю часть — под забутку и заливают жидким раствором. Верх
фундамента тщательно выравнивают по угольнику и правилу,
а верхние два ряда выкладывают кирпичом на глиняном раство-
ре. Не доходя до уровня чистого пола на 1 ряд (7 см), начинают
кладку массива печи. По первому ряду кирпича укладывают
гидроизоляцию, состоящую из двух слоев рубероида, пергамина
или толя.
Фундаменты под печи и коренные трубы также могут соби-
раться из отдельных блоков в готовом виде или из типовых бло-
ков самой печи.
Кладку фундамента печи нельзя перевязывать с кладкой сте-
ны здания. В случае разной осадки фундаментов может произой-
ти перекос фундамента печи, в нем появятся трещины, разруша-
ющие кладку. Для печи, устанавливаемой у стены здания, устра-
ивают самостоятельный фундамент, а промежуток между фун-
даментами засыпают песком. При выкладке коренной трубы для
305
нее сооружают самостоятельный фундамент (независимый от
фундамента самой печи).
Основания под печи верхних этажей. Конструкции оснований
под печи верхних этажей выбирают в зависимости от конструк-
ций стен здания, взаимного расположения капитальных стен и
ориентации самих печей. Самым простым решением является
установка печи верхнего этажа на печь нижнего этажа, однако
в этом случае при разборке нижней печи приходится или ломать
верхнюю печь или устраивать трудоемкие временные конструк-
ции для поддержания верхней печи на время ремонта нижней.
Для более равномерного распределения нагрузки на нижнюю
печь на нее укладывают (на уровне междуэтажного перекрытия)
железобетонную плиту. В случае ремонта нижней печи вскрыва-
ют только одну из ее стенок; верхняя печь при этом держится на
железобетонной плите, которая опирается на три оставшиеся
стенки ннжней печи.
Иногда основание под печь верхнего этажа делается следую-
щим образом. В массив нижней печи (по углам) при кладке
заделывают стойки из квадратной, круглой или профилирован-
ной стали, причем нижние концы стоек закрепляют в прочный
фундамент. Сверху стойки обвязывают прочной рамой из швел-
леров и уголков, которая и является основанием для печи верх-
него этажа.
В кирпичных зданиях широко применяется установка печей
на рельсах или стальных балках различного профиля, заделы-
ваемых в кирпичную кладку стен на глубину не менее 38 см
(1кирпича). Чтобы кирпич не разрушался, балки заделывают
с помощью прокладок, которые ввиду большей их площади ока-
зывают на кладку меньшее удельное давление.
Поверх балок настилают доски толщиной 50 мм, их покры-
вают слоем войлока, смоченного глиной. На войлок укладыва-
ют плашмя ряд кирпичей, затем возводят кирпичные столбики
(гланды) и на них выкладывают печь. Заполнение между бал-
ками следует делать из бетона или кирпича.
В этом случае кирпичи укладывают в виде свода, толщиной
12 см. Балки скрепляют металлической стяжкой-болтом
(рис. 140). Поверх свода выкладывают ровную площадку из кир-
пичей, на которой выкладывают печь.
Кладка печей и их наружная отделка. Кладка будет проч-
ной, если отдельные кирпичи уложить так, чтобы получился один
общий массив, все части которого работают вместе—связанно
один с другим. Стена, сложенная без перевязки кирпичей, обра-
зует как бы отдельные столбы. Если нагрузить сверху один из
столбиков, то только его кирпичи воспримут нагрузку, а соседние
столбики останутся незагруженными. На границе, между столби-
ками возникнут напряжения и возможно появление трещин в
кладке.
Если стенка сложена с перевязкой швов, то при действии на-
306
грузки сверху она, действуя сначала на один кирпич, потом
распределяется на два, три, четыре кирпича и т. д. В этом слу-
чае в восприятии нагрузки участвует значительная часть стены
и смещение отдельных частей кладки исключается. Перевязка
швов необходима еще и для сохранения газовой плотности печи.
Сплошные швы при случайном выкрошивании раствора созда-
вали бы длинные сквозные трещины, а перевязочные швы значи-
тельно короче и щели в этом случае будут ограниченной длины
(более короткими).
Кладку ответственных ча-
стей печи — топливника и ды-
мооборотов — следует произ-
водить руками. Кладка с по-
мощью мастерка допускается
только в тех местах, где печ-
Рис. 140. Основание под печь верхнего
этажа в виде свода с металлической
стяжкой
ной массив имеет большую толщину, например в основаниях
печей. При расстилании раствора ладонью по постели кирпич-
ной кладки прощупываются лишние примеси (камешки, ком-
ки), которые необходимо удалить. Кирпич укладывают на рас-
стеленный раствор и сильно прижимают к кладке.
Основные правила и последовательность ведения работ при
кладке печей. Приступая к кладке печи, следует убедиться в том,
что ее фундамент заложен правильно и прочно, а место установ-
ки печи закрыто от атмосферных осадков (дождя, снега). При
кладке следует строго соблюдать требования нормативных доку-
ментов.
При выкладке первых рядов необходимо следить за тем, что-
бы все стороны кладки были параллельны; это проверяется
угольником или бечевкой, которой измеряют расстояние между
противолежащими углами кладки. При равенстве этих расстоя-
ний кладка имеет правильную форму. Кладка печей отличается
от кладки строительных кирпичных стен. Выкладку ответствен-
ных частей — топливника и дымооборотов — производят с пред-
варительным подбором кирпичей и кладкой каждого ряда насухо
(без раствора). При .этом кирпич притесывают и подгоняют с
учетом перевязки швов. Без предварительной раскладки можно
вести кладку только сплошных рядов кирпича без дымооборотов
(массив от фундамента до низа дымовых -каналов). Не следует
скалывать или стесывать поверхность кирпича, так как она ста-
новится менее прочной; также не следует укладывать кирпичи
со стесанной поверхностью внутрь топливника и дымовых кана-
лов, так как они могут выкрошиваться. Стесанные поверхности
кирпичей должны быть обращены наружу или закрыты кладкой.
При выкладке топливника из огнеупорного кирпича следует
применять огнеупорный раствор без перевязки футеровки с клад-
307
кой из обычного кирпича. Если выполнить футеровку отдельно
не представляется возможным, то топливник целиком выклады-
вается из огнеупорного кирпича.
Даже если топливник выкладывается из обычного кирпича
(например, при топке дровами), внутреннюю кладку топливника
не следует перевязывать с кладкой наружных стен, потому что,
хотя материал и однороден, внутренний слой нагревается гораз-
до сильнее и, расширяясь больше наружного, может нарушить
целостность кладки.
Обыкновенный красный кирпич перед кладкой нужно смачи-
вать, погружая его на несколько минут в воду. Сухой кирпич,
как пористое тело, будет поглощать воду из раствора, а обезво-
женный раствор теряет свои схватывающие свойства.
Огнеупорный- кирпич не требует пропитки, его только сполас-
кивают водой, чтобы удалить пыль, препятствующую хорошей
связи кирпича с раствором. По мере выкладки топливника и ка-
налов внутренняя поверхность их через каждые 5—6 рядов тща-
тельно протирается мокрой тряпкой, выдавленный из швов
раствор удаляется. Следует учесть, что смазывать внутренние
поверхности топливника и дымовых каналов глиняным раст-
вором нельзя, так как обмазка, высохнув, отвалится и засорит
дымовой канал.
Толщина швов должна быть минимальной: не более 5 мм при
кладке из обыкновенного кирпича и 2—3 мм — из огнеупорного.
Чтобы швы были тонкими, раствор надо готовить без комков и
примесей, не слишком густым.
Кладка сводов и арок. Небольшие проемы в стенах печей,
которые по размеру превышают длину кирпича, -перекрывают
постепенным напуском кирпича с укладкой поверх него второго
и третьего ряда кирпичей (рис. 141). Толщина перекрытия долж-
на быть не менее, чем из двух рядов кирпичей, уложенных плаш-
мя. Более значительные по ширине отверстия перекрывают
арками и сводами. Число кирпичей в арке (рядов в своде) долж-
но быть всегда нечетным, средний кирпич называется замком, а
крайние (на которые опирается перемычка) — пятами. В пра-
вильно сложенной перемычке все швы между кирпичами направ-
лены к одной точке — центру. Высота подъема арки или свода
называется стрелой подъема.
Кладка перемычки начинается с закладки пят. Для правиль-
ной установки пят пользуются деревянной опалубкой. Кладка
арки может выполняться из обычного кирпича с клинообразными
швами или из стесанного кирпича, со швами равной толщины.
После затвердения кладки опалубка удаляется. Если ее не уда-
ется выбить, то ее выжигают при первой топке печи. Под дейст-
вием нагрузки от вышележащей кладки арки и своды стремятся
как бы раздвинуть боковые стенки, на которые они опираются,
причем с уменьшением стрелы подъема сила распора возрастает.
Для создания противодействия распору его или стягивают на
308
Рис. 141. Перекрытие проемов при клад-
ке печи с напуском кирпича
Рис. 142. Перекрытие топочного отвер-
стия
а — кирпичом в замок; б — перемычкой
уровне опор (стальными стяжками), или утолщают в этом месте
стены.
Установка и крепление печных приборов. Печные приборы
устанавливают по ходу ведения кладки. При установке топоч-
ных дверок, колосниковой решетки, дымовых заслонок следует
учитывать различное термическое расширение металла этих при-
боров и кирпичной кладки. Чтобы расширение приборов не на-
рушало кладку, между печными приборами и кладкой оставляют
зазор (около 5 мм), а рамки приборов обматывают шнуровым
асбестом, плотно вдвигают в гнезда и обмазывают зазоры раст-
вором. Закрепляют рамку с помощью специальных металличе-
ских лапок, которые заводят в швы кладки и зажимают кирпичом
и раствором.
Топочный проем перекрывается по-разному (рис. 142): при
ширине его меньшей, чем длина кирпича — кирпичом в замок
(рис. 142, й), при ширине его большей, чем длина кирпича —
кирпичной перемычкой (рис. 142, б).
Делая перекрытия, надо сначала убедиться, что верхняя сто-
рона полочки, входящая в кладку, лежит на одном уровне с ря-
дами кирпича по обе стороны топочного отверстия.
Колосниковую решетку укладывают в гнездо на полу топки
с зазорами в 5 мм, -засыпаемыми песком. Решетку располагают
ниже топочного отверстия на 1—2 ряда кирпичей, уложенных
плашмя. Поддувальная дверка, не подвергающаяся перегреву,
устанавливается без зазоров. Ее, а также вьюшечную дверку до-
пускается закреплять проволокой, заделываемой в кладке.
Приборы, регулирующие тягу и закрывающие трубу, уста-
навливают как можно ближе к дымовому стояку, чтобы умень-
шить длину дымоходов, которые охлаждаются после окончания
топки печи и ее отключения. Однако устанавливать прибор на са-
309
мом стояке не рекомендуется, так как здесь он может быть по-
врежден при очистке стояка. Вьюшечная дверка должна уста-
навливаться после вьюшки. В этом случае ею можно пользовать-
ся для прочистки дымохода, кроме того, можно вентилировать
помещение при закрытой вьюшке, не охлаждая печь.
Отделка наружных поверхностей печи. Печи, как правило,
отделывают или облицовывают. Необлицованная поверхность
лучше отдает теплоту, но выглядит неэстетично, кроме того, ше-
роховатая поверхность, а также расшитые швы легко покрыва-
ются пылью, ухудшающей теплоотдачу и санитарно-гигиениче-
ские условия помещения. Если печь не отделывают или не обли-
цовывают, то ее наружные поверхности слегка смачивают и за-
тирают обычным кирпичом для выравнивания поверхности и
удаления лишнего раствора. Можно произвести расшивку швов,
придав им форму валика. Гладкую поверхность далее белят или
красят.
Штукатурка печей. Это самый дешевый способ отделки, но
малонадежный, так как штукатурка часто трескается. Для пре-
дупреждения этого в нее добавляется волокнистый материал —
шнуровой асбест. Оштукатуривание печи производят только пос-
ле полной ее просушки, осуществляемой путем протопки печи.
Раствор наносят в два приема на горячую поверхность печи:
первый слой раствора — жидкий, второй — более густой (тол-
щина слоя 0,5—1 см). Для оштукатуривания применяют следую-
щие составы растворов (по объему):
1 ч. гипса + 2 ч. извести + 1 ч. песка + 0,2 ч. асбеста (№ 6—7);
1 ч. глины + 1 ч. извести + 2 ч. песка + 0,1 ч. асбеста;
1 ч. глины + 2 ч. песка + 0,1 ч. асбеста;
1 ч. глины + 2 ч. песка + 1 ч. цемента + 0,1 ч. асбеста.
Часто оштукатуренные печи обтягивают серпянкой и окрашива-
ют клеевой краской. Масляная краска не применяется, так как
при высоких температурах она разлагается, олифа пригорает и
издает неприятный запах.
Облицовка стальными футлярами. Стальные футляры для пе-
чей применяют при отоплении ими помещений, в которых выде-
ляются горючие пары (гаражей, лабораторий). Достоинством та-
кого способа является то, что кладку можно выполнять неболь-
шой толщины (в ’А кирпича), так как футляр делает конструк-
цию газоплотной. Для футляров применяют кровельную листо-
вую сталь.
Недостатком стальных футляров является то, что поверхность
их деформируется и на ней образуются вмятины. Особенно под-
вержены короблению прямоугольные печи. Поэтому для их об-
лицовки применяют не гладкую, а гофрированную сталь. Воз-
душные прослойки между футляром и стенкой печи тщательно
заполняют раствором. Стальной футляр составляют из отдель-
ных звеньев (бураков) высотой 70 см каждый. Сначала на
готовое основание устанавливают и закрепляют нижний бурак,
внутри него производят кирпичную кладку, на него ставят -сверху
310
следующий бурак и т. д. Соединение бураков чаще всего произ-
водит на фальцах. После сборки футляр покрывают огнеупорным
лаком.
Облицовка изразцами. Этот вид отделки является наиболее
гигиеничным и эстетичным. Гладкая поверхность изразцов легко
очищается, создает надежную газоилотность конструкции. Вме-
сте с тем изразцовая облицовка — наиболее трудоемкий и доро-
гой вид отделки.
При облицовке печи изразцами порядок ведения работ сле-
дующий:
сортируют изразцы но оттенкам, руководствуясь правилом,
согласно которому на данной высоте должны располагаться од-
нородные по оттенку образцы;
подобранные изразцы обрабатывают, т. е. кромки обрубают
и стесывают, затем шлифуют па точильном камне. Стесывание
кромок ведут для того, чтобы вертикальные швы были возможно
тоньше, а горизонтальные — несколько толще (2--3 мм). Израз-
цы, начиная с углов, подбирают и подгоняют насухо (без раство-
ра) по всему горизонтальному ряду. Одновременно ведут кирпич-
ную кладку основного .массива печи;
после окончательной подборки изразцов горизонтального ря-
да их скрепляют между собой и с кирпичной кладкой с помощью
проволоки, скоб п штырей. Для этого сквозь отверстия в горизон-
тальных полках руми продевают вертикальный штырь из прово-
локи диаметром 4—5 мм, равный но длине изразцу, при этом
концы штырей выступают из руми. Выступающие вверху и внизу
концы штырей и их середины связывают жгутом (из трех скру-
ченных проволок), а концы закрепляют в кирпичную кладку.
Ребра руми скрепляют в горизонтальных п вертикальных рядах
скобами из стальных полос;
румпы плотно заполняют кирпичным щебнем на глиняном
растворе. Глины должно быть по возможности меньше, так как
при ее высыхании образуются воздушные прослойки, снижаю-
щие теплопроводность стенки.
При кладке проверяют с помощью отвеса пли угольника вер-
тикальность углов и швов по высоте печи. Дефекты исправляют
немедленно, пока не высохла глина. Особое внимание следует
уделять сплошным (сверху донизу) швам, а также швам, сделан-
ным вразбежку. Швы расшиваются раствором па алебастре.
Изразцовые плиты с оборотной стороны имеют насечки, улучша-
ющие сцепление плит с раствором.
45. Ремонт и эксплуатация печей и дымовых труб
Текущий ремонт. К текущему ремонту относятся работы, ко-
торые можно произвести в течение нескольких часов. Он охваты-
вает такие работы, как замена или укрепление дверок, засло-
нок, колосниковых решеток, заделка щелей в кладке и трещин
в облицовке, замена отдельных кирпичей или изразцов и т. п.
311
Хотя работы текущего ремонта не представляют особой слож-
ности, они требуют незамедлительного исполнения во избежание
более крупных неисправностей, которые могут повлечь за собой
несчастные случаи и пожары. Производя текущий ремонт, нельзя
ограничиваться внешним исправлением дефекта, нужно устра-
нить причину, вызвавшую неисправность.
Типичным примером в этом отношении является случай ук-
репления печной дверки. Здесь нужно вынуть рамку с дверкой
из кладки, расчистить кладку, а если понадобится, то и заме-
нить отдельные кирпичи. Рамку с приделанными лапками заново
закрепляют в кладке, причем щель между рамкой и кладкой
заделывают асбестовым шнуром и кусками кирпича, а затем
затирают ее.
Тонкие щели в кладке и снаружи поверхности оштукату-
ренной поверхности печей легко устраняют затиркой глиняным
раствором с добавкой асбеста и соли. Глубокие сквозные тре-
щины в стенах чаще всего устраняют, заменяя треснувшие кир-
пичи новыми.
Трещины в изразцах заделывают мелом, разведенным в воде
с сырым яичным белком, или алебастровым раствором.
Повреждения блоков сборных печей исправляют, заделывая
их жаростойким бетоном.
Средний ремонт охватывает более значительный перечень ра-
бот. К нему относится мелкая перекладка различных частей
печи, например, топливника, части дымооборотов или стенок (с
разборкой перекрытия), замена изразцов, окраска печи или фут-
ляра и т. п.
К среднему ремонту можно отнести ликвидацию завалов ды-
мооборотов. Причиной завалов является небрежная выкладка
каналов, разрушение и выкрошивание кладки во время эксплу-
атации. Для ликвидации завала разбирают кладку в ближайших
к нему участках дымового канала н через отверстие удаляют
обломки.
К капитальному ремонту относятся более сложные работы,
связанные с коренной перекладкой печи: переделка системы ды-
мооборотов, перекладка трубных стояков, работы по реконструк-
ции печи—перевод печи с дровяного отопления на угольное,
разделение одной печи на две с самостоятельными топками и др.
Пер еделка схемы дымооборотов в печи требует
предварительной разборки одной из ее наружных стенок. Если
печь имеет насадную трубу, то иногда приходится разбирать
и ее.
Разделение одной печи на две производят
(если позволяет конструкция и размеры печи) путем предвари-
тельной разборки одной из стенок, чтобы иметь возможность
изменить внутреннее устройство печи, т. е. сделать вместо од-
ной— две независимых системы дымооборотов с самостоятель-
ными топливниками. Если обеспечить каждую печь самостоя-
тельной дымовой трубой невозможно, надо сделать один стояк.
312
Перекладывая печь, необходимо тщательно очищать старую
кладку от сажи и нагара (смочив ее водой, прошвабрить жид-
ким глиняным раствором). В противном случае жирный налет
сажи не даст возможности раствору соединить новую кладку со
старой.
Капитальный ремонт топливника может потребовать разбор-
ки передней пли боковых стенок печи. Разборку передней стен-
ки топливника начинают с разборки перемычки над рамкой то-
почной дверки (рис. 143). Замковый (средний) кирпич 1 выби-
вают внутрь печи, а затем вынимают или также выбивают
остальные кирпичи перемычки и кирпичи верхних двух рядов
кладки над дверкой, которые обычно держатся непрочно и вы-
нимаются довольно легко. Во избежание повреждения всей
кладки следует производить разборку осторожно и так, чтобы
вертикальная штроба имела напуски, которые могли бы обеспе-
чить перевязку швов старой и новой кладки (при заделке). За-
тем разбирают одну из боковых стенок топливника и тут же
выкладывают ее заново. По-
том приступают к ремонту дру-
гой стенки. Так последователь-
но обновляют все стенки вну-
треннего топливника.
Прежде чем. приступить к
восстановлению кладки, необ-
ходимо тщательно подгото-
вить кирпич. Кладку набира-
ют сначала без раствора,
оставляя швы и стесывая кир-
пичи, затем сухую кладку раз-
бирают, укладывая на полу в
обратном порядке рядов (верх-
ний ряд — внизу, нижний —
вверху), и только после этого
Рис. 143. Капитальный ремонт топливни-
ка с разборкой передней стенки
производят окончательную за-
делку на растворе. Грани старой кладки и используемые ста-
рые кирпичи надо тщательно очистить от сажи и старого раство-
ра, хорошо смочить водой или обтереть мокрой тряпкой. Раз-
борка боковых стенок топливника, если они служат наружны-
ми стенками печи, производится в том же порядке, причем
кладку заново делают поочередно — сначала выкладывают од-
ну сторону, потом другую. Если боковые стенки топливника не
являются основными стенками печи (внутренний топливник),
то работу выполняют через разобранную переднюю стенку. При
этом также сначала разбирают одну из боковых стенок, соби-
рают ее вновь и только после этого приступают к ремонту
другой.
Переделка топливника с глухим подом. Ино-
гда бывает необходимо переделать топливник с глухим подом на
топливник, снабженный колосниковой решеткой и поддувалом.
Наиболее надежным в эксплуатации является способ капи-
313
тального переоборудования топливника, при котором из нижне-
го массива печи между подом и основанием выбирают часть
кладки для образования зольника, поддувального отверстия и
установки колосниковой решетки.
Если от пода до основания проходит не менее пяти рядов
кладки, то топливная дверка остается на месте, в противном
случае ее придется поднять на несколько рядов, так чтобы вы-
сота топливника для дров была не менее 50—55 см, а для
угля — 40—45 см.
Топливники, переделанные под каменный уголь или антра-
цит, надо оборудовать герметическими топочными и поддуваль-
ными дверками. Дымовые заслонки или вьюшки должны иметь
сквозные отверстия диаметром 10—15 мм.
При переделке топливника для сжигания
вместо дров бурых углей (подмосковные угли) необ-
ходимо: увеличить длину колосниковой решетки и углубить ее
по отношению к низу рамки топливной дверки хотя бы на два
ряда кладки (для образования шахты); устроить уклоны перед-
ней и задней стенок топливника и колосниковой решетки; увели-
чить толщину передней стенки (над поддувальной дверкой) на
’А кирпича.
При переделке топливника для сжигания
вместо дров 'антрацита необходимо: установить колос-
никовую решетку примерно тех же размеров, что и для дров, но
более массивную; заглубить решетку на два-три ряда кладки на-
против нижнего уровня топочной дверки (решетка должна быть
отнесена к задней стенке печи для устройства скоса передней
стенки); устроить скат стенки к решетке.
Работы по переделке топливников начинают с разборки пе-
редней стенки топливника и снятия топочной и поддувальной
дверок. Затем вынимают колосниковую решетку и разбирают
кладку зольника и его тыловой части. После этого укладывают
колосниковую решетку нужного размера и закладывают перед-
нюю стенку с топочной и поддувальной дверками.
В верхней зоне топливников малогабаритных печей (с пло-
щадью основания до 0,5 м2) должна быть установлена насадка
из шамотных кирпичей. При ремонте топливников отопительных
печей средних габаритов (с площадью основания от 0,5 до
0,7 м2) вместо устройства насадки должна быть выложена стен-
ка, направляющая высокотемпературные продукты сгорания из
топливника к основанию печн.
Топливники ототгительно-варочных печей можно выкладывать
из высококачественных красных кирпичей, за исключением одно-
го ряда кладки, на который опирается чугунная плита с конфо-
рочными кольцами, и футеровки духового шкафа, -непосредствен-
но соприкасающейся с высокотемпературными газами топочной
камеры.
Эти части топливника согласно действующим нормативным
документам должны выполняться из огнеупорного кирпича.
314
При капитальном ремонте дымооборотов в малогабаритных
печах число их не должно превышать трех, а в печах средних
габаритов — пяти, Дымообороты должны выполняться с попереч-
ным сечением не менее чем V2XV2 кирпича для малогабаритных
печей и % X’Л — для печей средних габаритов. При ремонте
печей не рекомендуется восстанавливать следующие системы ды-
мооборотов: колпаковую, с внутренними воздушными камерами,
с вертикальными последовательными каналами, число которых
больше пяти. Запрещается восстанавливать наружные стенки
отопительных печей толщиной в ’/4 кирпича за исключением пе-
чей, заключенных в металлические футляры.
Работа на газе колпаковых печей опасна по следующим при-
чинам. Наличие в верхней зоне печи большой по объему ка-
меры (колпака) создает немалую опасность, если случайно будут
нарушены правила эксплуатации. Практика и расчеты показыва-
ют, что при взрыве газовоздушной смеси, находящейся под кол-
паком, стенки печи разрушаются. Вентиляция колпака перед
розжигом печи происходит медленнее, чем вентиляция последо-
вательных дымооборотов. Поэтому в печах колпакового типа
внутреннюю кладку необходимо заменять.
Особенное внимание при ремонте отдельных участков дефект-
ной кладки печей следует уделять плотности кирпичного массива
в верхних зонах отопительных печей и в верхней части отопи-
тельных щитков у отопительно-варочных печей.
Если в этих участках кладки будут оставлены хотя бы не-
большие трещины, продукты сгорания газа через них могут вы-
ходить в отапливаемые помещения даже при удовлетворительной
тяге в дымовом канале.
Наружные стенки печей толщиной в Vi кирпича по герметич-
ности уступают стенкам толщиной в Vz кирпича. Поэтому в дей-
ствующих правилах указано, что перевод на газ отопительных
печей разрешается в том случае, когда трещины в стенках топ-
ливника и дымооборотов имеют длину менее 12 см (V2 кирпича).
При капитальном ремонте газовых отопительных печей вну-
треннюю их кладку желательно выполнять по типу печей
АКХ-14, т. е. выкладывать прямоточную систему каналов, в ко-
торой продукты сгорания, начиная от топливника, движутся
вертикально вверх.
Допускается также восстановление системы дымооборотов
по типу голландских печей, но число их не должно превышать
пяти. Рекомендуется вместо пяти дымооборотов выполнять три
канала в два ряда, идущих параллельно друг другу.
Разделение одной печи на две производится в том случае,
когда печь имеет площадь поперечного сечения в плане более
0,7 м2. При этом разбирают ту стенку печи, на которой предпо-
лагается устанавливать горелки, заслонки и поддувальные двер-
ки. У каждой печи топочный щиток горелки, заслонка и подду-
вальная дверка (сечением 7\10 см) должны обязательно распо-
лагаться на одной стенке.
315
Разобрав одну из стенок печи и удалив прежнюю внутрен-
нюю кладку, необходимо тщательно очистить старую кладку от
сажи и нагара. Для этого внутреннюю поверхность печи смачи-
вают .водой и затем скребком удаляют сажу. Потом всю поверх-
ность затирают жидким глиняным раствором. После проведения
подготовительных операций начинают выкладку двух секций,
между которыми устраивается разделительная стенка.
9—10 рядов стенки по высоте выкладывают из огнеупорных
кирпичей, а остальные ряды до перекрытия печи- из красных.
Одновременно с возведением разделительной стенки в каждой
из двух образующихся секций выкладывают самостоятельные
топливники с зольниками (и устанавливают в них по одной го-
релке периодического действия). Горелки можно располагать и
со стороны коридора, и со стороны жилого помещения. Объем
выкладываемых топливников должен быть не менее 0,04 м3
(длина — 0,4 м, ширина — 0,25 м, высота — 0,4 м). Для каждо-
го топливника устраивают отдельную систему дымооборотов.
Дымообороты от двух секций выводят в один стояк сечением
26X13 см с рассечкой.
Ремонт дымовых труб. Обычно необходимость ремонта ды-
мовых труб возникает в связи с плохой тягой трубы. Здесь важ-
но знать, как давно дымоход или труба стали плохо работать.
Если это началось со времени сооружения печи, то возникает
необходимость серьезных конструктивных изменений трубы
вплоть до перекладки. Если дефект возник недавно, то исправ-
ления могут быть менее серьезными.
Ухудшение тяги в дымоходе, ранее работавшем нормально,
может быть вызвано засорением его сажей, а также завалом кус-
ками выпавшего кирпича и раствора. Это устанавливают осмот-
ром газохода и контрольным спуском в трубу гири на веревке (в
месте завала гиря останавливается). Иногда такой завал про-
бивается ударом гири, падающей с большой силой. Если пробить
завал не удалось, в месте завала стену разбирают и удаляют
завал. Сажу удаляют от дымохода метелкой, которую спускают
вместе с гирей. Смолистую сажу приходится выжигать огнем,
разводимым в прочистном отверстии дымохода. Горение проис-
ходит хотя и недолго, но бурно, поэтому при этой операции не-
обходимо присутствие представителя пожарного надзора. Для
предотвращения образования смолистой сажи в настоящее вре-
мя выпускается специальный состав ПКХ — «Противонагарная
химическая композиция». Норма расхода состава— 150—250 г
на 1 т топлива.
Если прочистка дымовой трубы от сажи не дала положитель-
ного результата, следует установить причину, почему это про-
изошло. Наиболее частыми причинами ухудшения тяги являют-
ся местное сужение дымового стояка, а также наклонного увода
(причиной местного сужения может быть кирпич, выступающий
из массива кладки); неправильное присоединение стального па-
трубка печи к дымоходу; неправильное присоединение вновь
316
установленной печи к дымоходу даже при достаточных его раз-
мерах может частично и даже полностью расстроить тягу (под-
ключение двух печей к одному газоходу может допускаться лишь
при условии устройства специальной рассечки); прогар или раз-
рушение стенки между двумя дымовыми стояками. В этом случае
стенки дымоходов надо разобрать и после восстановления разру-
шения заделать проем. Часто встречается дымление печи от за-
дувания устья трубы сильным ветром. Для предотвращения
этого явления необходимо проверить состояние дефлектора над
оголовком дымовой трубы, а при отсутствии прибора — устано-
вить его. Если же работе трубы мешают соседние, более высокие
здания, тяга в печи может быть обеспечена только наращивани-
ем высоты трубы (для того чтобы вывести ее из зоны ветрового
подпора). Наиболее уязвимой частью дымовых труб является
оголовок, так как он подвергается действию атмосферных осад-
ков. Кладку оголовков следует выполнять на цементном
растворе.
Эксплуатация отопительных печей, работающих на твердом
топливе. Качество работы отопительной печи зависит не только
от того, как она сложена, но и от того, насколько правильно она
эксплуатируется и как содержится. Чтобы долгое время поддер-
живать печь в хорошем состоянии, необходимо выполнять основ-
ные правила ее эксплуатации:
до растопки печи после длительного пере-
рыва следует проверить состояние дымоходов
и тяги. Проверка производится вводом зажженной бумаги или
спички в печь через вьюшечную дверку. При недостаточной тяге
необходимо в первую очередь прогреть дымоход. Если тяга не
восстановится, надо его прочистить. Как правило, чистка дымо-
ходов отопительных печей должна производиться не менее 1—2
раз в отопительный сезон. Дымовые трубы за этот период чи-
стятся 2—3 раза. К чистке дымоходов допускаются только лица,
имеющие разрешение и регистрационное удостоверение пожар-
ной охраны;
до укладки дров в топливник колоснико-
вую решетку и зольник необходимо очистить
от золы, чтобы воздух свободно проходил к
горящему топливу.
Не очищенные от золы колосниковая решетка и зольник пре-
вращают печь с поддувалом в печь с глухим подом, которая, как
правило, неэкономична;
дрова должны быть сухими и наколотыми
поленьями примерно одинакового диаметра
(в среднем около 8—10 см), кроме того, надо
правильно укладывать их в печь. Повышенная
влажность дров ухудшает горение, поэтому их надо предвари-
тельно просушивать. Дрова укладывают с прозорами и с таким
расчетом, чтобы над дровами до верха топливника оставалось
свободное пространство (не менее 20 см). Растапливают печь
317
мелкими сухими щепками, лучиной и бумагой. Применять для
этой цели горючие жидкости: бензин, керосин и т. п. категориче-
ски запрещается. Растапливая печь, дымовую заслонку и топоч-
ную дверку надо открывать полностью; после растопки топочную
дверку закрывают и открывают поддувальную. Тяга в печи ре-
гулируется заслонкой (вьюшкой) и поддувальной дверкой;
тяга должна быть достаточной, но не из-
лишней. Когда дрова достаточно хорошо разгорятся, дымовую
заслонку надо постепенно прикрывать, уменьшая силу тяги. Од-
нако необходимо следить за тем, чтобы дым не попадал в ком-
нату. Чем выше расположена труба над печью, тем больше при-
ходится закрывать дымовую заслонку. В нижних этажах высо-
ких зданий заслонка должна быть закрыта примерно на две
трети своей длины. Если тяга плохая и печь дымит (в теплую
погоду или когда труба низкая), рекомендуется прогревать
дымовую трубу (через вьюшечное отверстие) легкой растопкой.
При недостаточном количестве воздуха в топливнике появляет-
ся дым, при избытке воздуха — печь «гудит». Горение должно
быть ровным и спокойным, а пламя светлое и яркое (соломенно-
го цвета). Ослепительно-белый цвет пламени свидетельствует
об избытке тяги, а темно-красный — о ее недостатке;
топочную дверку следует открывать воз-
можно реже. Достаточно один или два раза за все время
топки перемешать дрова так, чтобы топливо ровно лежало на
колосниковой решетке и не было пустых мест, через которые
воздух мог бы прорываться и уходить в дымообороты, минуя
слой топлива;
нельзя перегревать печь. От перегрева в облицов-
ке и кладке могут появиться трещины;
периодически надо смета ть пыль с поверх-
ности печи. Пыль может пригореть и издавать неприятный
запах.
После сгорания дров в топливнике остается много углей. Их
надо сгрести на колосниковую решетку и продуть сильной стру-
ей воздуха через поддувальную дверцу до полного сгорания.
При отсутствии колосниковой решетки угли подгребают ближе
к входному отверстию печи и, прикрыв внутреннюю топочную
дверку (при открытой наружной), производят продувание углей
воздухом через нижние отверстия внутренней дверки. Только
тогда, когда в топливнике над слоем перемешиваемого угля нет
голубовато-синего пламени (вследствие сгорания ядовитого ок-
сида углерода, или так называемого угарного газа) топку печи
можно считать законченной. Через 3—5 мин после этого следует
плотно закрыть все дверки, дымовую заслонку и вьюшку.
Во избежание случайного отравления угарным газом не сле-
дует топить печь перед сном. Если печь топится каменным углем,
антрацитом или торфом, то в дымовой заслонке необходимо сде-
лать отверстие диаметром 10—15 мм для отвода скопляющихся
в печи газов.
318
Чтобы разжечь каменный уголь или антрацит, надо сначала
растопить печь мелким древесным топливом (около 3 кг). На
горящие дрова насыпать слой угля толщиной 5—6 см (кусками
по 2—3 см в диаметре). После того как уголь разгорится, мож-
но добавить еще порцию его, доведя толщину угольного слоя до
15 см. Эта толщина слоя топлива должна поддерживаться во все
время топки. Засыпать каменный уголь толстым слоем нерацио-
нально, так как горение будет происходить неправильно и неэко-
номично.
Обслуживание печей длительного горения, снабженных шахт-
ной топкой, имеет свои особенности и должно происходить в сле-
дующем порядке.
Перед началом топки надо очистить шахту, топливник, ко-
лосниковую решетку, зольник и проверить тягу в печи. Разжи-
гая печь, в дальний конец колосниковой решетки забрасывают
примерно 0,5 кг угля, а на остальную часть кладут растопку.
Когда растопка разгорится, на нее засыпают 2—3 кг антрацита.
Как только горение антрацита установится, шахту печи можно
загрузить полностью. Во время растопки печи поддувальную
дверку закрывают, оставляя открытым только движок над отвер-
стивхМ для прохода воздуха. Через час размер щели можно умень-
шить до 5—8 мм.
Два раза в сутки открывают поддувальную дверку для кон-
троля за горением. Темное пространство под колосниковой решет-
кой указывает на ослабление или полное прекращение горения.
Причинами нарушения нормального процесса горения могут
оказаться засорение колосниковой решетки, недостаточная пода-
ча воздуха для горения и задержка топлива в шахте. Возобно-
вить горение, если топливо еще не погасло, можно прочисткой
колосниковой решетки, увеличением подачи воздуха в топливник
и проталкиванием топлива в шахте.
Кроме того, при эксплуатации печей могут быть следующие
неполадки:
пламя выбрасывается из печи. Это может прои-
зойти при случайно закрытой (или излишне перекрытой) дымо-
вой заслонке или при опрокидывании тяги от порывов ветра.
Чтобы опрокидывание тяги не происходило, надо увеличить вы-
соту трубы. Выбрасывание пламени может произойти в резуль-
тате обильного газообразования в топливнике и внезапного его
загорания. Обычно это бывает, когда топливо пытаются раз-
жечь горючими жидкостями: керосином, бензином и т. п. Если
концентрация газов велика, то (особенно при закрытой дверке)
может произойти взрыв, способный не только разрушить печь,
но и быть причиной пожара или сильных ожогов. Когда топлив-
ник загружают новой порцией топлива (особенно мелкофра'кци-
онным) целиком на всю раскаленную поверхность пода печи,
оно «томится» (выделяет большее количество летучих веществ),
не разгораясь из-за отсутствия пламени и понижения темпера-
туры топливника; при этом концентрация газов, заполняющих
319
топливник и часть дымоходов печи, возрастает и при первом по-
явлении пламени происходит взрыв. Мел кофр акционное топли-
во (торф, опилки, мелкий уголь и пр.) надо подбрасывать не-
большими порциями, давая возможность ему постепенно разго-
раться. После каждой добавки топлива дверку топливника надо
оставлять приоткрытой. Нагибаться близко к дверке не следует.
Открывать дверки (топочную и поддувальную) следует
осторожно, чтобы не вызвать внезапного возгорания топлива.
Особенно осторожным следует быть при эксплуатации печей за-
медленного действия, снабженных бункерами с запасным
топливом;
печь дымит, если: дымовой стояк или каналы самой пе-
чи засорены сажей (засор надо прочистить); в стенках печи или
дымовой трубе появились трещины и тяга стала слабее (подса-
сываемый в щели воздух уменьшает расход его через поддуваль-
ную дверку, чем ухудшает горение и понижает температуру ухо-
дящих газов и массива печи, поэтому надо тщательно заделать
все неплотности и трещины); нарушена внутренняя кладка печи
(дымоходов, насадок) из-за плохого исполнения ее, прогара
от длительной работы, а также завала дымового стояка оскол-
ками кирпичей, чтобы исправить внутреннюю кладку печи, не-
обходимо ее капитально отремонтировать; дымовая труба и
печь сильно охладились (чтобы восстановить тягу, сжигают бу-
магу или солому, которые закладывают в дымоход через про-
чистную дверку); две печи присоединены к одному дымовому
стояку на одном уровне без рассечки (необходимо сделать рас-
сечку или присоединить печи на разных уровнях с наклонным
подводом верхнего дымохода). Если общий дымовой стояк мал
по размеру, то печи не следует топить одновременно;
стенюи печи недостаточно прогреваются из-за
плохого качества топлива, большого отложения сажи на вну-
тренней поверхности стенок или из-за неплотной заделки вью-
шек и заслонок, а также если плохо закрыты топочная и под-
дувальная дверки. Особенно сильно влияют на остывание печи
плохо закрытые топочная и поддувальная дверки, если в печи
одна дымовая заслонка, надо установить вторую дымовую за-
слонку или вьюшку.
Эксплуатация бытовых печей, работающих на газообразном
топливе. При замене твердого топлива газом в бытовых печах
облегчается их эксплуатация, устраняется сырость в помещении,
возрастает почти в 1,5 раза эксплуатационный КПД. Однако
при нарушении правил пользования газом в бытовых печах, не-
исправных горелках, неотрегулированной защитной автоматике
возможны взрывы газовоздушной смеси в топливнике и дымо-
оборотах, отравление населения токсичными продуктами сго-
рания, перегрев печей и другие нежелательные явления. Для
предупреждения несчастных случаев, возникающих при эксплу-
атации газовых печей, все горелки, устанавливаемые в печах,
должны иметь автоматику безопасности, согласно ГОСТ
320
Рис. 144. Отопительная печь с горелкой ГД П-1,5, имеющей защитное устройство
а — общий вид печи с горелкой; б — газовая горелка ГПД-1,5: 1 — прочистная полугер-
метичная дверка; 2 — заслонка; 3 — сигнализатор тягн ЭБА; 4 — запорный кран на спуске
печи; 5— кнопка электромагнитного клапана; 6 — смотровое отверстие топочного щитка;
7 — запорный кран горелки; 8 — регуляторы первичного воздуха; 9 — дверка поддувала;
10 — запальник горелки; М — щелевые насадки горелки; 12 — термопара
21308—75, отключающую подачу газа при погасании пламени
в топливнике и отсутствии тяги в дымоходе.
На рис. 144 показана одна из отопительных печей, переведен-
ная на газ. Для обеспечения безопасной и экономичной работы
газифицированных печей необходимо строго выполнять прави-
ла их эксплуатации, которые сводятся к следующему.
Зажигать газ и обслуживать газовые печи разрешается
только проинструктированным жильцам квартиры.
Перед началом отопительного сезона комиссия в составе
представителей треста по эксплуатации газового хозяйства, жи-
лищного управления и мастера по чистке труб должна проверить
газовые печи и газовое оборудование, а также дымовые трубы.
Обнаруженные в самой печи и ее газовом оборудовании неис-
правности подлежат устранению, а дымообороты и трубы дол-
жны быть очищены от сажи, обвалившихся кирпичей и мусора.
В дымовой трубе должна быть обеспечена тяга для отвода про-
дуктов сгорания в атмосферу.
К эксплуатации допускаются только вполне исправные печи,
на которые составлен акт по установленной форме.
И Зак. 1726
321
В зимнее время домоуправление обязано наблюдать за ого-
ловками дымовых труб, принимая своевременные меры по
очистке их от снега и льда; не реже 1 раза в 2 месяца домо-
управление должно проверять дымоходы печей, работающих на
газе.
Особенно тщательно население должно выполнять правила
пользования газом при отоплении жилых помещений или приго-
товлении пищи.
А. Перед зажиганием газа:
убедиться в том, что краны на опуске газопровода и у го-
релок закрыты;
провентилировать в течение 5—10 мин топливник, дымообо-
роты и помещение. Для этого надо открыть печиую заслонку,
смотровое окно топочного щитка горелки, поддувало и фор-
точку;
проверить наличие тяги в дымоходе, для чего поднести к под-
дувалу полоску тонкой бумаги. Если тяга есть, то листок втя-
нется в поддувало. При отсутствии тяги зажигание газа не
производить.
Примечание. При отсутствии тяги в печи следует закрыть печную
заслонку н открыть полугерметическую дверку, установленную на два ряда
выше заслонки. Затем через открытую дверку положить на полотно заслонки
несколько крупных жгутов бумаги и зажечь их. Прогрев таким образом ды-
мовой канал, следует удалить с полотна заслонки пепел, открыть ее полно-
стью и закрыть полугерметическую дверку. Затем вновь через поддувало
печи тонкой полоокой бумаги проверить тягу в печи. Если тяга опять будет
отсутствовать, значит дымоход засорен и об этом надо немедленно заявить
в домоуправление (ЖЭК).
Б. Для зажигания газа:
открыть кран на газопроводе у печи, кран у горелок держать
закрытым;
открыть дверку поддувала и смотровое отверстие топочного
щитка горелки;
зажечь жгутик из бумаги и поднести его через смотровое от-
верстие к запальнику; одновременно другой рукой нажать кноп-
ку электромагнитного клапана до отказа.
При нажатии кнопки газ на запальнике должен загораться
на всех его отверстиях (в чем надлежит убедиться через смот-
ровое окно) и нагревать термопару;
примерно через 1 мин мягко отпустить кнопку электромаг-
нитного клапана и убедиться, что газ продолжает гореть на
всех отверстиях запальника устойчивым синеватым пламенем.
Примечание. Если пламя на запальнике гаснет в тот момент, когда
отпустили кнопку электромагнитного клапана, то повторное зажигание разре-
шается производить после трехминутной вентиляции топливника;
открыть газовый кран перед горелками и убедиться, что газ,
322
выходящий из обеих насадок горелок, воспламенился от за-
пальника;
отрегулировать горение газа на насадках горелок так, что-
бы пламя было синеватого цвета и не отрывалось от насадок;
отрегулирован горение газа, закрыть смотровое отверстие
топочного щитка горелки.
В. Во время топки печи:
наблюдать за горением газа, периодически открывая смотро-
вое отверстие;
при появлении признаков отрыва пламени от горелочных на-
садок уменьшить поступление в них воздуха, для чего регулято-
ры первичного воздуха повернуть на закрытие. Если это не по-
могает, уменьшить тягу в топке, прикрывая немного заслонку
дымохода;
при полном отрыве пламени от горелок или его проскоке на
форсунки следует немедленно закрыть кран на опуске у печи
и кран перед горелками, провентилировать топку в течение
10 мин и повторить зажигание в порядке, указанном в разд. Б.
Так же поступать при отключении газа электромагнитным кла-
паном;
если пламя горелок желтое и коптящее, то надо больше от-
крыть регуляторы первичного воздуха;
время топки печи не должно превышать 1,5—2 ч.
Г, По окончании топки:
закрыть кран перед горелками и кран на газопроводе у печи;
закрыть задвижку и дверку поддувала.
Дополнительные сведения. Если нарушится нормальная тяга
в дымоходе, то через 30—40 с сигнализатор тяги закроет кла-
пан, через который горючий газ поступает в горелку. При осты-
вании сигнализатор освобождает проход газа на горелку.
При отоплении печей газом категорически запрещается:
обслуживать печь лицу, не знающему 'Правил ее эксплуата-
ции;
зажигать газ до вентиляции печи;
зажигать спички, включать или выключать электрическое
освещение, а также пользоваться открытым огнем при наличии
запаха газа в помещении;
пользоваться газом при неисправном газовом оборудовании;
оставлять печь во время топки без наблюдения;
вносить самовольно какие-либо изменения в газовую развод-
ку и газогорелочное устройство.
При обнаружении запаха газа в помещении необходимо:
немедленно прекратить пользование газом, закрыть краны
на газопроводе и у горелок;
провентилировать помещение;
в аварийных случаях звонить в аварийную службу треста по
323
эксплуатации газового хозяйства по телефону «04», в случае
пожара — «01».
При обнаружении трестом по эксплуатации газового хозяй-
ства или городской газовой технической инспекцией нарушений
правил пользования газом, а также скрытия аварии или нес-
частных случаев газ выключается, а виновные привлекаются
к ответственности.
Основные неполадки при эксплуатации газовых печей. Мно-
голетние наблюдения за переведенными на газ печами показа-
ли, что в процессе эксплуатации имеют место следующие непо-
ладки: выход из строя основного элемента защитной автомати-
ки — электромагнитного клапана, неудовлетворительная тяга,
плохой нагрев печей, образование трещин в кладке, появление
мокрых пятен на стенках дымового канала, хлопки и взрывы
газовоздушной смеси.
Надежная работа электромагнитного кла-
пана (рис. 145) зависит от его исправности и правильности
установки его термопары и состояния шлифованных поверхно-
стей магнита и диска якоря. При правильной установке термо-
пары в пламени она обеспечивает бесперебойную работу клапа-
на в течение нескольких лет. Обогреваться пламенем должен
преимущественно горячий спай термопары (место сварки ко-
пель— хромель). Если это условие выполнено, то термопара
всегда обеспечивает постоянное значение термоэлектродвижу-
щей силы. На практике слесари-монтажники, стремясь добиться
большего прогрева термопары, ошибочно помещают всю ее в
пламя. В процессе эксплуатации часто бывает, что запальник
коптит и спай термопары покрывается слоем сажи. При этом
снижается ее нагрев и клапан часто отказывает в работе.
Следует отрегулировать работу запальника и обеспечить сжи-
гание на нем газа без коптящих языков. Запальник, имеющий
сине-фиолетовый цвет пламени, обеспечивает достаточный на-
грев термопары.
Электромагнит клапана безотказно действует, если обеспе-
чивается плотный контакт шлифованных поверхностей диска
якоря и сердечника. Если между шлифованными поверхностя-
ми попадают пылинки или они покрылись ржавчиной, то клапан
выходит из строя. Поэтому необходимо производить профилак-
тическую проверку клапана не реже 1 раза в 2 месяца.
Часто имеет место нарушение контакта между термопарой
и электрической цепью электромагнита. Оно может произойти
при навинчивании ключом накидной гайки термопары на шту-
цер, припаянный к корпусу колпачка клапана. Чтобы этого не
произошло, накидную гайку следует всегда навинчивать без
ключа (руками).
Иногда упругая сила обратной пружины клапана превыша-
ет силу сцепления между диском якоря и магнитом. В этом
случае следует вывинтить пробку клапана, вынуть обратную
пружину и срезать один виток. Однако упругая сила этой пру-
324
случае проклад-
из корпуса в го-
жины должна остаться такой, чтобы при погасании пламени на
запальнике она могла быстро отбрасывать диск якоря от пло-
скости магнита и таким образом предотвращать поступление
газа на горелку.
При некачественной сборке клапана на заводе или в про-
цессе эксплуатации горелки на плоскость кожаной прокладки
клапана попадают песчинки или грязь. В этом
ка неплотно садится на седло и пропускает газ
релку. Этот дефект легко уст-
раняется в процессе разборки
и чистки клапана. В связи с
тем, что горючий газ имеет
малую влажность, он с тече-
нием времени высушивает ко-
жаные прокладки клапана.
Их периодически (1 раз в
Рис. 145. Электромагнитный клапан
1 — корпус; 2 — шток; 3, 9 — пружина; 4 —
прокладка; 5 — мембрана; € — сердечник;
7 — обмотка сердечника; 8—якорь; 10 —
колпачок; 11'- стержень якоря; 12—кноп-
ка; 13 — тарелка
2 месяца) рекомендуется смазывать машинным маслом.
Все исправления дефектов электромагнитного клапана должны
производиться слесарем эксплуатационной конторы Горгаз.
Неудовлетворительная тяга. В теплый период ото-
пительного сезона (осень, весна) при розжиге бытовых печей
с увеличенным газовым сопротивлением (голландские пятиобо-
ротные, отопительно-варочные с усложненной системой дымо-
оборотов) пламя горелки начинает «плавать», т. е. становится
крайне неустойчивым и часто гаснет. Это объясняется тем, что
в непрогретых опускных каналах печи создается воздушная
пробка, которая препятствует движению по дымооборотам на-
гретых газов. Аналогичные случаи имеют место и при топке
дровами и углем многооборотных голландских печей, т. е. печи
дымят в начальный период розжига. Чтобы дым не попадал
в этот период в отапливаемое помещение, растопку печи ведут
малым количеством дров. Как только тяга в печи восстановится,
тут же закладывают дополнительную порцию топлива. Так же
следует поступать, когда печь переведена на газообразное топ-
ливо. После того как устойчиво разгорится запальник горелки,
следует открыть (неполностью) основной газовый кран и про-
гревать печь, подавая небольшие количества газа (до 1 м3/ч) в
течение 8—10 мин. Затем можно основной кран горелки открыть
полностью.
В сильные морозы, когда наблюдается повышенная тяга,
пламя горелки в начале топки имеет тенденцию к отрыву от го-
релочных отверстий. В данном случае следует прикрыть регу-
ляторы первичного воздуха и полностью открыть кран горелки.
325
Чем быстрее прогреется кладка топливника, тем большую
устойчивость будет иметь газовый факел.
Неудовлетворительный прогрев печи может
иметь место, если тепловая нагрузка горелки мала по сравнению
с габаритами печи.
Отопительные печи с площадью основания более 0,7 м2 име-
ют большой массив и поэтому плохо нагреваются. Их следует
или уменьшать или разделять на две самостоятельные секции.
В каждой ’секции должна быть установлена горелка.
Появление трещин в кладке печи. В морозы вре-
мя топки обычно увеличивается и достигает 3—3,5 ч.
В результате интенсивного нагрева печей в кладке появля-
ются трещины. У голландских печей трещины в кладке образу-
ются большей частью напротив первого дымового канала и в
верхней зоне дымооборотов. Последние особенно опасны, так
как через них происходит попадание продуктов сгорания в по-
мещение даже при нормальной тяге в дымоходе. Чтобы устра-
нять появление трещин, возникающих главным образом от ин-
тенсивной и длительной топки печей, в морозные дни следует
включать в работу горелку не на 3,0—3,5 ч с полностью откры-
тым краном, а на 5,5—6 ч, но расход газа при этом сократить.
Тогда кирпичный массив будет медленнее нагреваться и в нем
не будет возникать резких температурных напряжений. Иначе
говоря, для увеличения долговечности кладки при низких на-
ружных температурах печи целесообразно эксплуатировать по
режиму длительной топки. Увеличению долговечности кладки
способствует также концентрация теплоты в нижней зоне.
С этой целью все малогабаритные отопительные печи (с пло-
щадью основания до 0,5 м2) должны иметь насадки из шамот-
ных кирпичей, установленные в верхней зоне топливников.
Насадка не только на 150—180°С снижает температуру про-
дуктов сгорания на входе в первый подъемный канал, но и спо-
собствует догоранию горючих составляющих газов, не успевших
вступить в реакцию горения в зоне топливника.
При наличии насадки, если продукты сгорания и попадут
в отапливаемое помещение, они не будут содержать токсических
газов (оксида углерода) и вероятность отравления населения
в данном случае сводится к минимуму.
Появление мокрых пятен на стенках дымо-
вой трубы свидетельствует о происходящей конденсации
водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Проис-
ходит это потому, что водяные пары, проходя по дымовой тру-
бе и соприкасаясь с более холодными стенками трубы, конден-
сируются и выпадают на стенках дымовой трубы в виде мель-
чайших капель. Выделяющаяся влага стекает вниз по стенкам.
Часть влаги впитывается в кирпичные стенки трубы и проника-
ет все глубже в них, в результате чего на наружной поверхно-
сти трубы появляются мокрые пятна.
Переохлаждение газов в свою очередь может происходить:
326
от чрезмерно большой внутренней тепловоспринимающей по-
верхности дымоходов печи, в результате чего дымовые газы по-
ступают в трубу уже значительно охлажденными;
из-за недостаточной толщины стенок дымовой трубы, вслед-
ствие чего температура на их внутренних поверхностях оказы-
вается низкой (ниже точки росы дымовых газов).
Для устранения этого нежелательного явления следует повы-
сить температуру продуктов сгорания, что достигается большим
открытием поддувальной дверки и заслонки печи.
В том случае, если мокрые пятна продолжают появляться
у основания ды-мовой трубы, необходимо уменьшить тепловос-
принимающую поверхность дымооборотов, что достигается от-
ключением последних каналов или уменьшением габаритов
печи.
Взрывы газо воздушной смеси. При нарушении
правил пользования газом в бытовых печах, неисправной за-
порной арматуре, вышедшей из строя защитной автоматике топ-
ливник и дымообороты могут быть заполнены взрывоопасной
горючей смесью. Если в топливник такой печи внести запальное
пламя, то внутри топочного пространства и в дымооборотах мо-
жет произойти взрыв газовоздушной смеси.
Взрыв газовоздушной смеси в бытовых печах может произой-
ти только в том случае, если содержание газа в воздухе на-
ходится в определенных пределах, соответствующих пределам
воспламеняемости. Вне этих пределов газовоздушные смеси не
горят и не взрываются, так как в этом случае теплоты, выделя-
ющейся при сгорании подожженных частиц, недостаточно для
нагрева соседних частиц газовоздушной смеси до температуры
воспламенения. При взрыве внутри печи возникает давление.
В результате мгновенного действия взрыва на стенки они, как
показывает опыт, получают значительные повреждения (глубо-
кие трещины, сдвиги кирпичей) или разрушаются. Теоретиче-
ский расчет показывает, что при взрыве метановоздушных сме-
сей с концентрацией метана 5—10% в топке возникает давле-
ние порядка 0,5—0,8 МПа. Если же концентрация метана мень-
ше 5%, чему соответствует величина коэффициента избытка
воздуха ат >2, то взрыва вообще не произойдет.
На практике взрывы газовоздушной смеси в печах возника-
ют главным образом из-за неправильного их розжига, когда фа-
кел вносится в печь после впуска в нее газа. Эти случаи проис-
ходят при отсутствии на горелке защитной автоматики или ко-
гда защитная автоматика вышла из строя, а горелкой продол-
жают пользоваться. Другие причины взрыва — неплотность за-
порной арматуры, отрыв пламени от газогорелочных отверстий
при сильной тяге — встречаются реже.
К мерам по устранению взрывоопасной смеси в бытовых пе-
чах следует отнести:
проветривание печей перед розжигом. Специально проведен
ные исследования показали, что проветривание печи в течение
327
10 мин (независимо от ее конструкции) при наличии тяги пол-
ностью устраняет опасность взрыва даже в печи, заполненной
взрывоопасной смесью во всем объеме;
розжиг печи должен производиться только при наличии ис-
правной защитной автоматики;
розжиг отопительно-варочных печей должен производиться
всегда только через заслонку летнего дымохода, так как при
этом резко уменьшается газовое сопротивление печи. После нор-
мальной работы горелки в течение 5—8 мин, т. е. когда несколь-
ко прогреется дымовая труба и создастся необходимая тяга,
следует открыть заслонку зимнего дымохода, а затем медленно
прикрыть заслонку летнего дымохода;
в момент розжига печи следует открывать кран горелки не-
полностью и прогревать печь, подавая небольшие количества
газа (до 1 м3/ч) в течение 5—8 мин. После восстановления тяги
кран горелки можно открыть полностью.
46. Противопожарные мероприятия и безопасность труда
Противопожарные мероприятия. Установлено, что около 50%
всех пожаров происходит из-за неисправного состояния печей
и дымооборотов, а также небрежного ведения топки. Поэтому
соблюдение противопожарных мероприятий приобретает осо-
бое значение. Комплекс мероприятий, предупреждающих воз-
никновение пожаров, называется пожарной профилак-
тикой.
Древесные материалы воспламеняются при нагревании до
температуры 300°С, но если они долгое время находятся в со-
прикосновении с предметами, разогретыми хотя бы до 100°С, то
приобретают свойство самовозгорания. Поэтому при устройстве
печей необходимо следить, чтобы нагреваемые поверхности пе-
чей и дымооборотов не соприкасались со сгораемыми частями
здания.
Особенную опасность представляют трещины, образующиеся
в массиве печи и дымовых каналах вследствие неравномерной
осадки или выкрошивания глиняного раствора из швов в резуль-
тате действия высокой температуры.
Возгорание сажи, накопившейся в большом количестве в ды-
мовых каналах, также может служить причиной пожара, так как
под влиянием высокой температуры могут воспламениться при-
легающие к печи сгораемые части здания.
Отсюда вытекает основное требование пожарной профилак-
тики: деревянные или иные легковозгораемые части зданий
должны находиться на достаточном расстоянии от разогревае-
мых частей печи и дымооборотов или быть хорошо изолирован-
ными.
Для изоляции применяют материалы несгораемые или с
низкой теплопроводностью: обыкновенный красный кирпич, вой-
328
лок, а также асбест в виде листов и шнура. Войлок, изготовляе-
мый обычно толщиной около 5 мм, плохо проводит теплоту и
служит хорошим теплоизолирующим материалом. Он тлеет
и своим едким удушливым запахом сигнализирует о возникно-
вении пожара. Для придания большей сопротивляемости возго-
ранию войлок перед укладкой на место пропитывают жидким
глиняным раствором.
Основные правила пожарной профилактики заключаются в
следующем.
1. В местах, где деревянные части междуэтажных и чердач-
ных перекрытий подходят к дымовым каналам в каменных
стенах или к коренным и насадным трубам отопительных пе-
чей, нужно устраивать разделки, т. е. утолщать стены или трубы
в этом месте.
Толщину разделки кирпичных печей с кратковременной топ-
кой принимают в 1 кирпич (от поверхности элементов печи до
деревянных частей, причем дерево в местах прилегания к раз-
делке необходимо обивать асбестовым картоном или войлоком
в два слоя, пропитанным глиняным раствором). При отсутствии
асбета или войлока толщину разделки необходимо довести до
Р/г кирпича.
В междуэтажных перекрытиях целесообразно применять
разделку с железобетонной ступенчатой плитой. Для так назы-
ваемой трубы в «два дыма» размеры нижней части должны быть
77x89x5 см, верхней — 51X63X3 см и отверстия для дыма —
14X26 см.
2. В кухонных очагах и других приборах с продолжительной
топкой (более 3 ч) толщину разделки необходимо доводить до
Р/г кирпича, причем дерево в местах соприкосновения с раздел-
кой следует обивать двумя слоями войлока, пропитанного гли-
няным раствором, или асбестовым картоном. При отсутствии
войлока или асбеста толщину разделки следует доводить до
2 кирпичей.
3. Разделки надлежит устраивать и у вентиляционных кана-
лов, проходящих рядом с ды-
мовыми, так как по недосмот-
ру дым от печи может быть пу-
щен в вентиляционный канал.
4. Настилка пола впритык
к стенкам коренной трубы или
дымовым каналам, располага-
емым в каменных стенах, не
допускается. Подшивку и пол
следует доводить только до
Края разделки, а ПОЛ над ней рис 146 укдадка концов деревянных бло-
ДелаТЬ ИЗ несгораемых мате- ков вблизи дымовых каналов
риалов: бетона, метлахских плиток, кровельного железа и т, д.
329
5. При укладке в стену деревянные балки должны отстоять
от дымовых или вентиляционных каналов не менее чем на
1 кирпич (рис. 146), причем концы их должны быть обернуты
двумя слоями войлока, пропитанного глиняным раствором.
Если отвести балку от каналов на указанное расстояние
нельзя, ее необходимо укоротить и врубить в ригель. Между ри-
гелями и дымовыми каналами нужно делать разделку в соответ-
ствии с ранее изложенными правилами.
Рис. 147. Устройство холодной чет-
верти
Рис. 148. Противопожарная разделка пе-
чи от дымоходов в стене
6. При укладке стальных балок в каменную стену между ка-
налом и балкой следует оставлять кирпичную кладку толщиной
не менее Уг кирпича.
7. В стенах лестничных клеток с деревянными маршами и
площадками при наличии в них дымоходов толщина стенок ка-
налов в сторону марша должна быть не менее 1 кирпича, с изо-
ляцией деревянных частей асбестом или войлоком (в 2 слоя),
пропитанным глиняным раствором. При отсутствии изоляции
толщину стенок дымовых каналов нужно делать не менее 1У2
кирпича, причем утолщение стенок каналов выполнять в виде
пилястры.
8. Горизонтальные разделки у дымовых труб и печей нельзя
330
опирать на балки и доски перекрытий, особенно тех строений,
которые дают осадку (рубленые, брусчатые, саманные).
9. Кладку вертикальных разделок у деревянных стен и пере-
городок следует вести на глиняном, известковом или цементном
растворе, причем не допускать перевязки их с кладкой печи или
дымовой трубы.
10. Печи и коренные трубы нельзя располагать вплотную к
деревянным стенам; между деревянной стеной и трубой остав-
лять промежуток (отступ) не менее 13 см (’/2 кирпича) на
всю высоту, причем стена должна быть заизолирована двумя
слоями войлока, пропитанного глиняным раствором, и затем оби-
та кровельной сталью. Отступ в этом случае должен быть откры-
тым с боков. У дымовых труб печей и очагов с продолжительной
топкой величина отступа должна быть не менее 25 см (1 кир-
пич).
При закрытом с боков отступе деревянную стену следует оби-
вать досками и затем облицовывать кирпичной кладкой в 'Л кир-
пича (холодная четверть) по войлоку, пропитанному глиняным
раствором (рис. 147). Внизу и вверху отступа должны быть
оставлены отверстия и вставлены розетки и решетки размером
не менее 13X^3 см.
11. При применении в чердачных перекрытиях засыпки из
легкосгораемых материалов (опилок, торфа и пр.) необходимо
устраивать разделки у дымовых труб высотой на один ряд выше
поверхности засыпки.
12. На чердаках и крышах между дымовыми трубами и дере-
вянными частями здания (стропилами, обрешеткой и пр.) раз-
делок не делать, а оставлять свободный промежуток не менее
13 ом. При сгораемых кровлях (драночных, гонтовых, толевых,
из щепы и пр.) свободный промежуток должен быть не менее
25 см.
Свободное пространство между трубой и деревянными частя-
ми кровли Следует перекрывать несгораемым кровельным мате-
риалом (кровельная сталь, специальные асбестоцементные листы
и пр.).
13. Все дымовые трубы и брандмауэрные стены с дымовыми
каналами в пределах чердака должны быть затерты известко-
вым раствором и выбелены.
14. Опускные дымообороты печей в зданиях с деревянными
полами не должны доходить до уровня пола на высоту трех ря-
дов кирпича; при несгораемых полах расстояние между опуск-
ными дымовыми каналами и уровнем пола допускается <в 1 ряд
кирпича.
15. Толщину верхнего перекрытия кирпичных печей надлежит
делать не менее как в 3 ряда кирпича; при закрытом с боков про-
странстве на д печью необходимо перекрывать верх печи не менее
чем четырьмя рядами кирпича.
При кладке перекрытия печи следует обращать .внимание на
перевязку швов, не допуская совпадения их по вертикали.
331
16. От потолка до верха перекрытия печи при защищенном
от возгорания потолке (оштукатуренном или покрытом листо-
вой сталью по войлоку) надо оставлять промежуток в 1 кирпич
(25 ом), который бы давал возможность осматривать и очищать
стенки и перекрытие печи от пыли, при незащищенном потол-
кем — в 1 'А кирпича (35 см).
При установке изразцовых печей в жилых помещениях допус-
кается устройство декоративных заделок верха печи до потолка
при условии увеличения толщины перекрытия на один ряд кир-
пича.
17. Устраивать печи с наружными стенками в кирпича раз-
решается лишь при условии заключения их в футляр из кровель-
ной стали или при облицовке асбестоцементными листами или
изразцами.
18. В гаражах и других помещениях, в воздухе которых могут
содержаться легковоспламеняющиеся газы, печи необходимо со-
оружать в футлярах из листовой стали; топить их следует из по-
мещения, изолированного от гаража.
19. Пропуск деревянных балок в шанцевой кладке между пе-
чами не допускается.
20. Не допускается какое бы то ни было соединение зольни-
ков печей с подпольем (при полах на лагах) в целях его венти-
ляции во время топки печей.
21. При установке печи между сгораемыми перегородками
или в проеме деревянной стены, между печью и перегородками
делать отступы не менее ’А кирпича, заделывая из кирпичной
стенкой-разделкой (рис. 148); дерево со стороны разделки за-
•изолировать асбестом или войлоком, пропитанным глиняным
раствором. Толщина разделки (от поверхности элементов печи
до деревянных частей) в приборах с кратковременной топкой
должна быть не менее чнм в 1 кирпич, а в приборах с продол-
жительной топкой -не менее чем в 17з кирпича. Ширина раз-
делки должна быть равной толщине стены или перегородки,
примыкающей к печи.
22. При устройстве разделок у печей необходимо предусмот-
реть возможную осадку здания. В междуэтажных и чердачных
перекрытиях высота разделки увеличивается на величину воз-
можной осадки.
23. Кухонные очаги при размещении около сгораемых стен
устанавливают следующим образом:
у очагов с продолжительной топкой (3 ч и более) отступ де-
лают не менее чем в V/s кирпича, при этом закрытый как
с боков, так и сверху; деревянную стену обкладывают кирпич-
ной стеной в 7г кирпича высотой 50 см над кухонным очагом;
у очагов с кратковременной топкой (кухни индивидуальных
квартир) тдлщина кирпичной стенки может быть уменьшена до
74 кирпича;
при установке очагов на деревянных полах следует про-
кладывать 2 слоя войлока, пропитанного глиняным раствором,
332
и по ним уже вести шанцевую кладку, являющуюся основанием
печи.
24. Сгораемый пол перед топочными дверками печей и оча-
гов должен быть покрыт листом кровельной стали размером не
менее 50X70 см, предохраняющим пол и плинтусы возле печи
от искр и горячих углей. В зимнее время необходимо особенно
строго соблюдать правила пожарной безопасности, так как
зимой на стройках усиленно топят печи для подогрева различ-
ных материалов, помещений для обогрева и т. д. Запрещается
ставить печи-времянки вблизи таких частей здания, которые мо-
гут загореться (расстояние между этими частями и печью долж-
но быть не менее 1 м); нельзя складывать возле топок легковос-
пламеняющиеся материалы. Зимой устанавливают круглосуточ-
ный пожарный надзор, каждый объект снабжают всеми необхо-
димыми противопожарными средствами.
Безопасность труда при производстве печных работ. Рабо-
ты по возведению бутовой или кирпичной кладки не являются
опасными для здоровья. Однако при выполнении некоторых опе-
раций необходимо проявлять осторожность и принимать предо-
хранительные меры. Так, нужна осторожность и навык при
сколке, стесывании и рубке кирпичей (особенно огнеупорных);
для выполнения этой работы печник должен иметь предохрани-
тельные очки. Необходимо следить за качеством и исправно-
стью инструмента и подсобного оборудования. Применять не-
годный или требующий ремонта инструмент не разрешается.
Металлический инструмент не должен иметь заусенцев и тре-
щин. Крепление его на деревянных рукоятках должно быть на-
дежным. Сами рукоятки необходимо делать из крепких пород
дерева и гладко обстругивать.
Чтобы удалить из раствора для производства печных работ
посторонние примеси (стекла, мелкие гвозди, острые камешки
и т. п.), растворы должны быть тщательно процежены.
Вдоль котлованов котельных доски могут быть установлены
на расстоянии не менее 70 см; они должны быть надежно за-
креплены. Оба котлована (пазухи) фундамента по мере его воз-
ведения должны быть сразу засыпаны и утрамбованы.
Распорки для укрепления траншей под фундамент необходи-
мо устанавливать надежно. Они должны иметь достаточную
длину и плотно входить между боковыми стенками. Устанавли-
вать односторонние клинья не разрешается; клин может легко
выскользнуть и распорки не будут предохранены от выпадения.
Стремянки и подмости необходимо снабжать перилами.
У основания перильных стоек (как и по краям настилов) надо
прибить бортовые доски (ребром). Стремянки нельзя загружать
даже временно каким-либо строительным материалом.
Подмости и настилы (особенно при кладке на высоте) дол-
жны быть надежно закреплены.
333
Необходимо надевать предохранительный пояс и веревкой
привязывать его к безопасным по прочности местам, если на
крыше, где печнику приходится работать, нет ограждения.
При гашении извести следует остерегаться брызг; необходи-
мо иметь защитные очки и крепкую обувь. Разгрузку извести
также надо производить в защитных очках и в маске.
Известковый раствор перемешивать руками нельзя.
Большой осторожности требуют ремонтные работы. Разби-
рать кладку печи надо с перекрытия. Особенно осторожно
следует разбирать своды, начиная разборку с замка (верха)
и идя постепенно вниз (к пятам).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Баландин А, А. Пособие по трубоочистным работам. Ленинградское город-
ское добровольное пожарное общество, 1973.
Барран Фр. Открытый камин. Штуттгарт, 1959.
Богомолов А. И. Перевод отопительных приборов на газ. М.: Стройиздат,
1966.
Богородская М. Т., Столпнер Е. Б. Газовые бытовые приборы. Л.; Недра,
1967.
Бурнусузов Р. Тепло домашнего очага. — Техника — молодежи, 1974,
№ 9, с. 15—16.
Буслаев К. А. Как самому сложить бытовую печь. М.: Стройиздат, 1975.
Бытовая аппаратура на газообразном и жидком топливе: Каталог, ГСКТБ
«Газоаппарат», Донецк, 1975.
Воропай П. И. Справочник сельского печника. М., Стройиздат, 1981.
Иссерлин А. С. Газовое отопление. Л.: Недра, 1979.
Камин. Наш дом. София, София-пресс, 1972, № 12, с. 13—14.
Кафаров К. А. Методические рекомендации по применению суховоздушной
бани. Минздрав, Московский ин-т физкультуры, 1974.
Ковалевский И. И. Печные работы. М.: Высшая школа, 1977.
Кожин Ю., Проскурин Ю. Печь-камин. — Наука И жизнь, 1980, № 12,
с. 110—114.
Коня Аллан. Международный справочник по финской сауне. Лондон, 1973.
Краус Фр. Сауна. Берлин, 1973.
Левин А. М. Принципы рационального сжигания газа. Л.: Недра, 1977.
Лукьянов В. С. Русская баня. М.: Медицина, 1964.
Луппов Н. А. Камин не забыт. — Наука и жизнь, 1975, № 6, с. 2.
Под город ни к он И. С. Бытовые печи. М.: Изд-во МКХ, I960-
Правила безопасности в газовом хозяйстве. М.: Недра, 1981.
Рагозин А. С. Справочник по аппаратам для бытового газоснабжения. Л.:
Недра, 1976.
Рекомендации по проектированию сельской бани на семью. Будовництво
Виеске. Варшава, 1967, № 6, 1974, № 2.
Сауна в спорткомплексе города. — Строительство и архитектура Ленин-
града, 1975, № 4, с. 25—27.
Семенов Л. А. Печное отопление. М/. Стройиздат, 1968.
Соснин Ю. П. Газовые отопительные и отопительно-варочные печи. М.:
Стройиздат, 1965.
Хоккерт М. Сауна — проектирование, конструирование и использование.
Берлин, 1976.
Черников И. А. Банно-купальные сооружения. М.: Стройиздат, 1968.
334
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
3
Раздел I. Камины и бытовые печи на твердом топлнче
Глава 1. Возникновение и развитие каминов и бытных печей ... 4
1. Назначение И классификация камиьов ..............4
2. Особенности устройства и эксплуатации каминов 14
3. Назначение и классификация отопительных печей .... 22
4. Назначение и классификация отопительно-в арочных печей и
плит.........................................................34
5. Основные особенности процессов сгорания твердого, жидкого
и газообразного топлива .................................... 49
Глава 2. Конструкции каминов, отопительных, отопительно-варочных
печей и плит на твердом топливе ..........
6, Рекомендуемые конструкции каминов ......
7. Рекомендуемые конструкции отопительных печей
8. Рекомендуемые конструкции отопительно-варочных печей
9. Рекомендуемые местные отопительные приборы заводского
готовления . . . ... ...
60
63
69
из-
Раздел II. Работа бытовых печей на газообразном и жидком топливе
Глава 3. Перевод на газ отопительных печей......................... 81
10. Основы сжигания газа в отопительных печах .81
11. Выбор типа газовой горелки для печей.....................87
12. Влияние режимов горения газообразного топлива на эконо-
мичность работы печи........................................101
13. Принципы создания устойчивого процесса сжигания газа в
топливнике . ....................... . . 105
14. Расчет КПД...................... .... 112
15. Конструктивные особенности и выбор топливников 115
16. Выбор рациональной схемы дымооборотов ... 118
17. Специализированная газовая отопительная печь АК.Х-14 123
18. Рекомендации по переводу на газ существующих отопитель-
ных печей малых и средних габаритов........................1 28
19. Газовые отопительные устройства малой теплоемкости завод-
ского изготовления .........................................144
20. Статистические данные, полученные по результатам эксплуа-
тации бытовых печей на газе . . .... 155
Глава 4. Газовые отопительно-варочные печи . . . ... 159
21. Назначение и особенности работы.........................159
22. Теплотехнические показатели........................... 169
23. Перевод существующих отопительно-варочных печей с твер-
дого топлива на газ.........................................175
24. Конструкции отопительно-варочных печей.................181
Глава 5. Работа бытовых печей на жидком топливе ... 188
25. Основные свойства жидкого топлива......................188
26. Особенности горения жидкого топлива и основы его расчета 191
27. Типы горелок для жидкого топлива...................... 197
28. Бытовые отопительные приборы заводского изготовления . 204
335
Раздел III. Печи-каменки для бань, водонагреватели, дымоходы и
общая технология выкладки печей
Глава 6. Индивидуальные и общественные малые бани и парильни . 211
29. Краткие сведения о возникновении и развитии гигиенических
и оздоровительных бань................................211
30. Оздоровительные функции при пользовании саунами и па-
рильными .................................................216
31. Развитие тепловых устройств для бань......................221
32. Индивидуальные и малые сельские бани и парильни . . . 223
33. Типы и конструкции печей-каменок для индивидуальных и
малых сельских бань и парильных...........................224
34. Конструирование и строительство индивидуальных и малых
сельских бань........................................... 236
35. Правила пользования индивидуальными и малыми сельскими
банями и парильнями..................................... 248
Г лава 7. Водонагреватели и водогрейные устройства..................249
36. Конструкции водонагревателей заводского изготовления . . 249
37. Конструкции водогрейных устройств, применяемых в топлив-
никах отопительных и отопительно-варочных печей . . . 259
38. Водонагреватели для индивидуальных и малых сельских бань 265
39. Контактные водонагреватели для теплоснабжения и горячего
водоснабжения бань............................................267
Глава 8. Дымоходы и дымовые трубы................................. 278
40. Устройство дымовых труб и дымоходов.......................278
41. Влияние различных факторов на конденсацию водяных паров
в дымовых трубах и условия, предупреждающие это явление 284
42. Расчет обособленных дымоходов от газовых печей периодиче-
ского действия............................................289
Глава 9. Проектирование и изготовление печей, их эксплуатация и
ремонт............................................................ 294
43. Проектирование печного отопления........................294
44. Устройство фундаментов и оснований, кладка и наружная
отделка печей............................................204
45. Ремонт и эксплуатация печей и дымовых труб . . . .311
46. Противопожарные мероприятия и безопасность труда . , 328
Приложения .......................................................
Приложение 1. Отопительная прямоугольная толстостенная печь, ошту-
катуренная, ОПТ-3...................................................338
Приложение 2. Отопительная прямоугольная толстостенная печь, ошту-
катуренная, ОПТ-11..................................................341
Приложение 3. Комбинированная отопительно-варочная печь с подтоп-
ком ОВП-1...........................................................344
Приложение 4. Малогабаритная отопительная печь размером 64X77 см 347
Приложение 5. Отопительно-в арочная толстостенная печь Ш-2 . . . 349
П риложение 6. Отопительно-варочная печь, переведенная на газ . . . 353
Приложение 7. Средняя русская печь конструкции А. Ф. Филичко . . 355
Приложение 8. Печь АКХ-14 малого габарита . 358
Приложение 9. Печь АКХ-14 среднего габарита.........................360
Приложение 10. Печь с камином для садового домика...................362
Приложение 11. Камин для коттеджа...................................364
Приложение 12. Очаг с отопительным щитком, переведенным на газ . 365
Приложение 13. Банная печь-каменка конструкций А. Ф. Филичко . . 366
Приложение 14. Зарубежные каменки для индивидуальных финских
бань и отечественные печи-каменки для индивидуальных бань . . . 368
Список литературы...................................................334
336
Приложения
12 3;ik. I72l>
337
Приложение 1. Отопительная прямоугольная толстостенная
печь, оштукатуренная, ОПТ-3
338
Продолжение приложения 1
12*
339
Продолжение приложения 1
Т А Б Л И Ц А 22. СПЕЦИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ И ПРИБОРОВ
Наименование Размеры, см Кол*во
Кирпич шт:
обычный 25X12X6,5 300
огнеупорный Глина: 25X12,3X6,5 158
обычная, м3 — 0,09
огнеупорная, кг — 50
Песок, м3 0,08
Решетка колосниковая, шт. 25,2X30 1
Продолжение табл. 22
Наименование Размеры, см Кол-во
Дверка, шт:
топочная 25x20,5 1
прочистная 13X14 2
поддувальная То же 1
Заслонка дымовая, шт. 13X24 2
Лист предтопочный из кровельной стали, шт. 50X70 1
Толь, м2 — 2
340
Приложение 2. Отопительная прямоугольная толстостенная
печь, оштукатуренная, ОПТ-11
341
342
27
28
29
ТАБЛ ИЦА 23. СПЕЦИФИКАЦИЯ
МАТЕРИАЛОВ И ПРИБОРОВ
Наименование Размеры, см Кол-во
Кирпич, шт.: 510
глиняный 25Х12Х
обычный Хб,5
тугоплавкий Глина: 25Х12.3Х Хб,5 242
обычная, м3 — 0,14
тугоплавкая, кг — 100
Песок, м3 — 0,14
Решетка колосни- ковая, шт. 25,2x30 1
Продолжение табл. 23
Наименование Размеры, см Кол-во
Дверка, шт: топочная 25 x20,5 1
поддувальная 13X14 1
прочистная То же 2
Заслонка дымо- 13X24 2
вая, шт. Лист предтопоч- 50X70 1
ный из кровельной стали, шт. Толь, м2 — 3
343
Приложение 3. Комбинированная отопительно-варочная печь
с подтопком ОВП-1
топливник
344
Продолжение приложения 3
5-3
345
Продолжение приложения 3
Перейние опускные
кснапы
346
Приложение 4. Малогабаритная отопительная печь размером
64Х77 см
17
16
19
20
21
22
23
24
347
Продолжение приложения 4
25
Условные обозначения
26
□
ряд кладки, в катаром произведены
изменения при переводе печи на газ
ряд кладки, остающийся без
изменения при переводе лечи на газ
27
26
I старая кладка лечи из красного
кирпича
И| обновленная кладка печи из красного
кирпича
| | старая кладка печи из огнеупорного
кирпича
обновленная кладка лечи из огнеупор
нога кирпича
29
ПИК
31
н
32
ТАБЛИЦА 24. СПЕЦИФИКАЦИЯ
МАТЕРИАЛОВ И ПРИБОРОВ
Наименование Размеры, см Кол-во
Кирпич, шт.: красный обыч- 25Х12Х 350
ный Х6,5
огнеупорный То же 50
Глина: обычная, м3 — 0,08
огнеупорная, — 50
кг Песок, м3 0,2
Решетка колосни- 25x30 1
ков а я, шт. Дверка, шт.: топочная 25x20,5 1
поддувальная 13x14 1
прочистная То же 4
Заслонка дымовая, 13X24 2
шт. Лист предтопоч- 50X70 1
ный из кровельной сталй, шт. Толь, м2 — 2
348
Приложение 5. Отопительно-варочная толстостенная печь Ш-2
ФасаО
Чистка
~ зимой
кОткры-
Ьать
летом
Мистка
Для само
I Ьарной
г трубы
35
3£
29
27
25
23
21
— 19
I"
-15
fl
- 5
52
3-0
28
26
24
22
20
18
16
14
12
jo
8
6
1
102
Гидроизоляция
3
4
2
*1Ш “*11? у|-*-
349
Продолжение приложения 5
рябы
h
Й
ц
-21
16 v
— 15
.Замкнутая внут-
ренняя камера
швей Зимний
вентиля -
ции \j
камеры J
для само-
Лаоной
трубы I
Г Г • 4 Т J
Гидроизоляция
плиты
350
Продолжение приложения 5
5*3*0.5см.'1=(ЮсМ
26
Заделать 6 tufw обрезки
пол особой стали 2,5 * 0.5 см.
17 1-12см(бля рамки с сеткой)
Полособая сталь
5 *0.5 см •• I = 50 см
22
27
Сетка Ь рамке
351
Продолжение приложения 5
28
30
52
29
ТАБЛИЦА 25. СПЕЦИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ И ПРИБОРОВ
Наименование Размеры, см Кол-во Наименование Размеры» см Кол-во
Кирпич, шт.: 25Х12Х прочистная 13X14 4
глиняный обыч- 460 Плита с конфорка- 41X36 2
ный Х6,5 ми, шт.
тугоплавкий 25Х12,ЗХ 64 Заслонка дымовая, 13x21 2
Х6.5 шт.: 13x13 2
Глина обычная, м8 — 0,1 Уголки стальные, м 3X3X0,5 3,5
Песок, м8 —*- 0,05 Сталь кровельная " 0,25
Решетка колоснико- вая, шт. 25 X 25,2 1 (на удельное давле- ние 6 кгс/м2)
Дверка, шт.: Толь, м2 — 2
обычная 25x20,5 Картон асбестовый, м2 0,025
топочная 13X14 1
352
Приложение 6. Отопительно-варочная печь, переведенная
на газ
толщиной 25-30
толщиной 10-15 мм
13 Л.„. I7H.
353
Продолжение приложения 6
Б-б
250
ПорядоЬко печи
ИВ Кладка печи на порядовках, не подвергающаяся изменениям
МВ Кладка печи но порядоЬких, подвергающаяся изменениям
I -М Засыпка песком
ВИ Кирпичный бой с раствором
J Дымоходы
Заслонка бдя регулирования
вторичного воздуха (размеры в см)
354
Приложение 1. Средняя русская печь конструкции
А, Ф. Филичко
31_
29
25}у
21
й
|is
2
5
з.
А-А
Б-Б
А
7 8 9 Ю
пппгга
7 8 9 10
□□□□
6
13*
355
Продолжение приложения 7
Illlll
356
Продолжение приложения 7
ТАБЛИЦА 26. СПЕЦИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ И ПРИБОРОВ
Наименование Размеры, см Кол-во 1 | Наименование. Размеры, СМ Кол-во
Кирпич, шт.: Решетка колосннко-
обычный 25х12х 700 вая, шт. 30X20 1
Х6.5 Дверка, шт.:
огнеупорный 25х J2.3X 70 поддувальная 27X14 2
Глина: Хб,5 топочная 25x21 1
обычная, м3 0,9 чугунная То же 1
огнеупорная, кг — 30 Плита чугунная ва- рочная на две коя- 71X41 1
Песок горный, м3 — 0,9 форкн, шт. Заслонка дымовая, 25X13 3
шт.
357
Приложение 8. Печь АКХ-14 малого габарита
А-А Б-Ь
1 5
3 7
17
21
23
24
358
Продолжение приложения 8
9F,
Отберстие
Зиаметром
ТАБЛИЦА 27. СПЕЦИФИКАЦИЯ
МАТЕРИАЛОВ И ПРИБОРОВ
Наименование Размеры, см Кол-во
Кирпич, шт.; обычный 25х12х Х6,5 235
шамотный 25Х12Х Х6,5 45
Глина, кг:
обычная — 130
шамотная — 20
Песок, кг 200
Порошок шамот- ный, кг 20
Продолжение табл. 27
Наименование Размеры, см Кол-во
Рамка для уста- новки топочного щитка, шт. 25X12 1
Устройство газо- гррелочное, шт. — I
Заслонка дымовая, шт. 13X24 1
Полу дверка герме- тичная, шт. 20X14 1
Лист предтопоч- ный из кровельной стали, шт. 50x70 1
Толь, м2 80X52 0,416
359
Приложение 9. Печь АКХ среднего габарита
б-б Д-А
Регулятор вторичного
360
Продолжение приложения 9
Дымовой канал от печи
вьйсйить сечением 1 / 2 * 1 / 2
\ 29 кирпича
НаЮряйу усгг.анаЫибаего 5 кирпичей
b нс.сайкв,а на 15 и 20 р<дЗах б кирпичей
11.17,21
27
8,14,18,22
Условные обозначения
ш Красный кирпич
Огнеупорный кирпич
6,12
Па 9иЮря0ах устанавливается
огнеупорная насабка, имеющая пять
кирпичей. Две вышерасположенные
насабки имеют по шесть кирпичей
Рябы от 5 йо 9 включительно выпол-
нить из огнеупорного кирпича
Остальные рябы выполнить из крас -
ноге кирпича
361
Приложение 10. Печь с камином для садового домика
362
Продолжение приложения 10
8,10,12 18,20,22 7
□ qqqz
ИIIII □ I
1_ _ _I _ I_
3 14 23 9,11,13
fT— нн ИЯ Е
15
25 19.21
5 16
24
363
Приложение 11. Камин для коттеджа
364
Приложение 12. Кухонный очаг с отопительным щитком,
переведенным на газ
365
Приложение 13. Банная печь-каменка конструкции
А. Ф. Филичко
366
Продолжение приложения 13
ТАБЛИЦА 28, СПЕЦИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ И ПРИБОРОВ
Наименование Размеры, см Кол-во Наименование Размеры, см Кол-во
Кирпич, шт.: 25Х12Х Хб,5 Дверка, шт.:
обычный 400 поддувальная 27X14 1
огнеупорный Глина: 25X12,3* Хб,5 10 топочная паровыделяющей камеры 25x21 35X25 1 1
обычная, м3 огнеупорная, кг — 0,4 4 Бачок сварной 52Х20Х Х45 1
Песок горный, м8 — 0,4 Железная плита, шт.: 59x45x2 59X45X9 1 1
Решетка колоснико- вая, шт. 30x20 1 Заслонка дымовая 25X13 1
367
368
Приложение 14. Зарубежные каменки для индивидуальных финских бань
и отечественные печи-каменки для индивидуальных бань