Смирнов Михаил Александрович. О чём молчат большие мастера печного дела

Автор Смирнов М А.

О чём молчат большие мастера печного дела.

Предисловие

Данный материал был собран и обобщен на основании обширной практики многих людей, многие нюансы этой профессии передавались из поколения в поколения. Я очень благодарен судьбе за то, что смог познакомиться с такими как Ознобишин Олег, Маркелов Николай Васильевич, Сергей Репатий, Мурашкин Михаил Романович, их бесценный опыт, был взят за основу для написания этой скромной книги.

Я не стал останавливаться на расположении дымоходов, и общих правилах печестроения, об этом написано уже много. Я постарался затронуть вопросы, ответы на которые скромно умалчиваются, оставаясь тайной для не посвященной публики.

Законы которые удалось вывести на мой взгляд универсальны и могут быть применены на всех конструкциях. Начиная от банных или дачных печей, кончая печами для котельных.

И хотя я рассматриваю только печи подовой конструкции, как наиболее мне симпатичной. Но и для топок с колосниками данные решения верны.

Я знаю, что некоторые утверждения выглядят спорно. Но я решил всё оставить как есть. Вполне возможно истина не абсолютна, возможно, найдутся те, кто найдут исключения из данных правил. Но, тем не менее, считаю данный опыт полезным для многих и в большинстве случаев. Буду рад, если кто сможет дополнить данный материал примерами, неважно какими, опровергающим или подтверждающим мои выводы.

Отзывы можете прислать по адресу masmirnov@bk.ru

Основные задачи

Наша основная задача сделать сбалансированную систему. Для этого нам надо:

1? Сделать оптимальный объём прохождения воздуха через топку, для поддержания максимальной температуры горения максимально возможное время для определенного количества дров.

2? Сделать дымоходы, обеспечивающие максимальный отбор тепла. То есть, длинна и конструкция дымоходов должна быть в прямой зависимости от мощности топки.

Для удовлетворения данных условий нам понадобиться стабилизация скорости потока, как в топке, так и в дымоходах. Причём с устойчивой повторяемостью результатов на разных конструкциях.

**** Здесь я бы хотел сделать маленькое уточнение. Выход с топки ограничивает объём проходящего воздуха, А дымоходы стабилизируют скорость прохождения горячих газов. Возможно это для кого-то одно и то же, но поверьте это очень большая разница в понимании самого процесса.

Тяга

Многие считают, что чем лучше тяга, тем лучше. Лично я с этим не согласен, всего должно быть в меру. Тяга должна обеспечивать зону горения воздухом, от этого зависит полнота сгорания, а если воздуху очень много? Тогда мы греем и выкидываем на улицу лишние кубометры воздуха. Так же горячие газы должен успеть отдать своё тепло кирпичу. Учитывая, что восприятие тепла за единицу времени у кирпича ограничена, то значит, нам надо делать или длиннее дымоходы или ограничить скорость проходящего воздуха для увеличения время контакта нагретого газа с кирпичом.

Ограничить скорость потока, можно уменьшив поперечное сечение дымохода, на каком то участке. Чем длиннее зауженный участок, тем выше сопротивление.

*** Если скорость движения велика, то это не позволяет полноценно отдать тепло кирпичу. Если мала - это снижает тягу, падает температура в топке, в результате теплопередача в колодцах то же снижается. То есть поддержание скорости движения газов на определённом уровне благоприятно сказывается с одной стороны на полноту сгорания дров, с другой на качестве теплоотдачи печи.

Сопротивление тяге

Для расчёта сопротивления, введём понятие коэффициента для условной длинны дымохода и примем его за единицу. Примем проход 0,5*0,5 длинной в 1 кирпич за образец.

Что бы узнать относительное сопротивление дымохода другого поперечного сечения нам надо найти соотношение площадей поперечного сечения проходов образец/искомый и результат возвести в квадрат.

Например, площадь поперечного сечения искомого дымохода 0,5*1 кирпича.

Подставляем в формулу 0,5*0,5/0,5*1=0,5, площадь искомого дымохода в два раза больше чем на эталоне. 0,5**2=0,25, результат возводим в квадрат, получили 0,25. То есть сопротивление в данном дымоходе на том же участке в 4 раза меньше. Или сделав дымоход с данным сечением длиной в 40 кирпичей, мы получим сопротивление воздуху такое же, как на участке в десять кирпичей, но с размером дымохода 0,5*0,5 кирпича.

Допустим, длина участка 5 кирпичей 0,25*5=1,25. Коэффициент сопротивления данного участка равен 1,25.

Складывая полученные результаты для всех участков дымохода, мы должны получить общее сопротивление от 7 до 12 ед., 7-8 ед на мой взгляд являются наиболее оптимальными. При 20 единицах, движение воздуха по дымоходам прекращается.

Дымоходы ограничивают скорость движения, причём пропускная (по объёму горячих газов) способность может быть достаточно высокой. Минимальный проход в дымоходе должен быть не уже выхода из топки. При параллельных дымоходах, учитывается их суммарное поперечное сечение. Например если выход с топки два тычка, то возможно сделать два параллельных прохода по одному тычку, В данном случае дымоход НЕ будет создавать избыточного сопротивления проходящему объёму, но в зависимости от длинны ограничит скорость его прохождения. То есть мы можем стабилизировать общую скорость потока на достаточно коротком участке.

Длину дымохода считаем до входа в трубу. Труба - прямой участок дымохода выводящего дым на улицу. То есть, он может начинаться и от пола.

Данные расчёты верны при внутреннем проходе трубы 0,5*0,5 кирпича. При увеличении или уменьшении поперечного сечения трубы прямо пропорционально меняется необходимое сопротивление в колодцах. То есть при увеличении проходного сечения трубы в два раза, необходимо обеспечить сопротивление в колодцах в 14-16 ед.

Пример:

Рисунок 1 - Проход данного размера принят за эталон, сопротивление тяге равно 1

Рисунок 2 - Проход данного размера имеет сопротивление 0,66

Рисунок 3,4 - Проход данного размера имеет сопротивление в 0,25

Количество прогреваемого кирпича.

Лично у меня раньше возникал вопрос, какой объём кирпича способна прогреть топка?

Где тот рубеж, когда можно сказать всё, больше эта топка не потянет.

И так, сколько кирпича способна прогреть топка размером 1 кирпич в ширину и 3 ряда в высоту? 200 кирпичей +плита..... Здесь я хочу заметить, что на данном объёме кирпич может прогреться весьма ощутимо на внешней стороне.

***Данный результат достигается при двукратной протопке за день около 3 часов каждая.

При одноразовом топлении, прогрев (больше 40 град. ) достигается только на половине данного объёма. Но опять же всё зависит от времени горения и качества дров.

Я упростил подсчёт кирпичей подлежащих учёту при нагреве. Но так или иначе это достаточно близко реальному их количеству. Допустим дымоход размером 0,5*0,5 кирпича. Здесь я беру за единицу измерения высоту кирпича. То есть в данном случае мы имеем 2 высоты кирпича в высоту и 2 высоты кирпича в ширину. По периметру горячий воздух будет соприкасаться с 2+2+2+2=8 кирпичей, то есть на участке длинной в один кирпич, горячие газы прогревают 8 кирпичей.

Пример 2:

Дымоход размерам 0,5*1, то есть 0,5 ширина и четыре ряда высота.

Считаем по выше приведенному принципу 4+2+4+2=12, на отрезке диной в 1 кирпич мы прогреваем 12 кирпичей дымохода.

Конечно подсчёт весьма условный, да и прогрев зависит от интенсивности протопки.

Количество прогреваемого кирпича прямо пропорционально объёму топки, Точнее даже не объему, а поперечному сечению топки помноженного на длину дров. То есть, в большинстве случаев, при стандартной длине топки в два кирпича, это можно не учитывать. Так как длина дров то же остается примерно одинаковой.

Для тех, кто боится конденсата в трубе. Если вьюшку в трубе сделайте её чуть наклонной, тогда влага не будет вытекать наружу, это и от осадков помогает. И второй вариант, сделать заход в трубу с боку, убрав вьюшку из трубы и сделав её фактически в дымоходе.

Пример:

Для первого рисунка считаем объём нагреваемого кирпича равный 8

Второй рисунок - 10

Третий и четвёртый -12.

Подсчет ведется по длине дымохода, т.е. сколько кирпичей можно уложить в дымоход.

Топка

Один из важнейших элементов, которому со стороны большинства не уделяется ни какого внимания. Почему-то считается, что если дрова горят, то тепло обязательно будет.

Это далеко не так. Можно сделать топку, так что печь не будет греть, сколько бы вы не спалили.

** Для достижения максимальных температур, объём топки должен быть максимально закрытым.

1кирпич в ширину, Ў в высоту, или 3 ряда, и 2 кирпича в длину. Мощности топки таких скромных размеров хватает для разогрева большинства бытовых печей. При этом дров тратиться в 2-3 раза меньше по сравнению с другими конструкциями. Площадь обогрева помещения до 60 кв.м.

Выход с топки должен быть по площади в 4 раза меньше поперечного сечения топки. В данном случае хватает отверстия размером в один "тычёк"

***(тычёк- отверстие равное торцевой части кирпича).

Верхний край выхода из топки не должен быть ниже верхнего края дверки.

С боков топки на высоте между первым и вторым рядом, в укладочном шве надо оставить отверстия для воздуха. Они выполняют роль поддувала и способствуют более полному сгоранию дров. (Для колосниковых печей данное предложение не актуально) При данной конструкции удаётся добиться бездымного горения топлива. Что свидетельствует о достаточно полном сгорании. Суммарный размер отверстий (площадь) должна быть не меньше 1/10 от площади выхода из топки. Отверстия лучше располагать в задней части топки, так как именно там горение происходит наименее эффективно из-за недостатка кислорода.

**** Для эффективного сгорания дров, надо понимать, что чем меньше оставшийся свободный объём , тем выше поддерживаемая температура горения.

Длинна дров, должна быть не более 2/3 длины топки. Оставшееся пространство, представляет, из себя камеру дожига. Это позволяет наиболее эффективно дожигать газы.

Добиться достойного результата, при дожиге вне камеры сгорания, не возможно

Примеры топок:

На первом и втором рисунке варианты топок (без перекрытия) с фронтальным и боковым выходом

На рисунке 3 вариант выхода с избыточным сопротивлением по тяге. Применим при укороченной длине дымохода. Создаёт сопротивление в 8 ед. Данный размер топок подходит для большинства бытовых печей с расчётным количеством разогреваемых кирпичей до 200.

А вот примеры изготовления топок с мощностью на 40 % больше. (показана без перекрытия)

Такая топка способна нагреть до 280 кирпичей

Кстати для данных вариантов топок перекрытие очень легко в исполнении.

Ну, и наконец монстры бытового печистроения.

Первая топка в этом ряду уже имеет мощность на 70% больше и соответственно нагрев до 340 кирпичей.

Вторая уже двукратное превышение по мощности , или до 400 кирпичей.

Если честно я не представляю такого монстра дома, Даже если дом большой по-моему целесообразней поставить несколько печей меньшей мощности но в разных концах, чем греть с одной точки. Хотя случаи бывают разные, ну и топки соответственно то же разные.

Хочу отметить, что выход из топки то же можно сделать чуть по-разному, вплоть до вертикальной щели. Здесь ещё не был отражён выход вбок, но там то же ничего нового по отношению к прошлым вариантам, та же щель только уже в три тычка высотой.

Сажа сборник

Как бы мы не спроектировали печь, сажа в ней всё равно будет скапливаться.

Какие надо принять меры что бы удовольствие от чистки было как можно реже?

-- Периодически растапливать печь или солярой, или отработанным маслом. Суть эффекта не совсем понятна, но сажа скапливается в дымоходах значительно меньше. В доступных для контроля местах наблюдается её сильное выгорание и покрытие дымохода каким то достаточно твёрдым и гладким (относительно) покрытием, что то наподобие кокса.

По непроверенным мной данным так же помогает сжигание картофельных очисток брошенных на угли в конце протопки

-- Первую часть дымохода от топки делать увеличенного размера (не менее 0,75*0,5) на протяжении 15 кирпичей. Расстояние примерно, но где-то на этом отрезке выпадает основная часть сажи.

-- Хочу отметить, что если ваши дымоходы короче 15 кирпичей, то будьте готовы к тому что сажа будет затягивать трубы и забивать вьюшки.

Параллельные дымоходы

Допустим, имеем два параллельных отрезка дымохода сопротивлением 10 и 15 единицы. Поскольку сопротивление в них не равно спрашивается

-- какое сопротивление будет иметь данный участок?

-- Как распределиться поток в данных дымоходах?

Печи Кузнецова, банные печи, Булерьян, отопительные печи, отопительно-варочные, печи с духовкой Печи Кузнецова, банные печи, Булерьян, отопительные печи, отопительно-варочные, печи с духовкой

-- Ответить на данный вопрос однозначно пока не предоставляется возможным. Но эксперименты показывают, что в данном случае сопротивление раздвоенного участка будет очень близко к подобной формуле: (10+15)/2. То есть примерно 12,5ед..

При этом мы увеличили пропускную способность дымохода без увеличения скорость потока.

*** Данная особенность имеет прикладное значение для топок большой мощности.

Когда надо увеличить пропускную способность при этом скорость потока оставить на оптимальном уровне.

-- А вот объём потока распределиться так. 10+15 =25, 1-(10/25)=0,6 (60%) воздуха пойдёт через наименьшее сопротивление и 1-(15/25)=0,4.(40%) через участок с большим сопротивлением.

Вообще игры с разделением потока считаю весьма экзотическими и мало пригодными в большинстве случаев. Но тем не менее, знать как поведёт себя поток надо.

Если мощность топки большая то сделав несколько независимых выхода фактически разделив потоки, мы исключаем локальный перегрев кирпича сразу после выхода из топки. Ну и появляется возможность подключения двух независимых контуров из колодцев. Но ещё раз повторюсь, игры подобного рода весьма экзотичны, по крайней мере, для меня.

Примеры конструкций с малыми топками:

Печь варочная

Это наверно самая простая конструкция из всех. Может быть установлена в саду и в летнем домике.

Особенность

Выход с топки осуществляется по двум каналам в пол тычка, длинной в 1 кирпич.

Данный проход является одновременно и стабилизатором тяги.

Сопротивление тяге - 8 ед.

Количество нагреваемого кирпича - 0

Комментарии: 2, последний от 30/09/2014. © Copyright Смирнов Михаил Александрович (masmirnov@bk.ru) Размещен: 19/09/2014, изменен: 19/09/2014. 20k. Статистика. Справочник: Изобретательство Иллюстрации/приложения: 22 шт. Скачать FB2		Оценка: *6.6648** Ваша оценка:
Аннотация: Пособие по проектированию экономичных печей

Смирнов Михаил Александрович : другие произведения.

О чём молчат большие мастера печного дела