Поиск

Немного истории.

Прообраз современной печи, по археологическим данным, появился около четырех тысяч лет назад. И уже в VI веке н. э. славяне в подавляющем большинстве пользовались печью, а не очагом. Курной очаг и стал прообразом русской печи. В XV–XVI вв. курные печи стали сооружать с дымовой трубой. Первоначально дымовые трубы, которые назывались дымницами, выполняли из древесины в виде толстого теса, что было пожароопасным.

Археологические находки свидетельствуют, что на всей тогдашней территории расселения восточных славян конструкция печи оставалась примерно одинаковой. Это была печь-каменка вроде тех, что и сегодня еще можно встретить в старых деревенских банях. Такие печи были невысокими, прямоугольной формы, размером, как правило, чуть больше 1x1 м. Нижнюю часть печных стенок выкладывали из крупных камней, стараясь подбирать плоские. Для верха использовали камни помельче. Никакого связующего раствора не применяли. В ряде случаев замазывали щели между камнями глиной, смешанной с черепками битых горшков. Черепки были не от испорченной посуды — нарочно разбивался новенький, целый горшок. Вероятно, это связано с магическими функциями печи, вообще огня, домашнего очага.

Шло время, конструкция русской печи усовершенствовалась и обновлялась. Так, появилась дымовая труба, которая выходила через потолочное перекрытие наружу. В основе ее конструкции лежит принцип тяги. Русские мастера при постройке печи создавали в дымоотводе от 5 до 9 колен — изгибов, которые образовывали камеры с разным давлением, за счет чего и появлялась тяга.

Разновидности печей.
Основными параметрами считаются следующие:

1. Назначение. 2. Температура нагрева стенок. 3. Продолжительность сгорания топлива. 4. Время, необходимое для прогрева и полноценной теплоотдачи. 5. Схема движения газов в каналах. 6. Конструкция дымоотвода. 7. Форма. 8. Отделка наружных стенок. 9. Основной материал для изготовления.
Назначение печи.

Говоря о назначении печи, можно назвать четыре основных вида: 1. Отопительные печи. 2. Отопительно-варочные ...
3. Кухонные плиты с отопительными щитками. 4. Печи специального назначения: банные, прачечные, печи-камины и т. д.

Функции каждой модели заложены в ее названии.

Температура нагрева.

 Плиты бывают разными, и, само собой, отличаются температуры нагрева их внешних стенок. По данной характеристике выделяют три следующих типа печей: 1. Умеренного нагрева — 90° С. 2. Повышенного нагрева — 120° С. 3. Высокого нагрева — 120° С и выше. Для разного типа печей используются и определенные строительные материалы, прежде всего рассматривается их огнеупорность, т. к. материал, из которого изготовлена внешняя стенка печи умеренного нагрева, вряд ли подойдет для печи с высоким нагревом.

Схема движения газов в каналах.

 Схема движения газов в дымоотводящих каналах печи — один из наиболее важных параметров при ее постройке.Выделяются следующие типы: 1. С параллельными каналами (одно— или двухоборотные). 2. Последовательного соединения (одно— или многооборотные). 3. Бесканальные (колпаковые). 4. С комбинированной системой дымовых каналов.

Для дачи или загородного домика выгоднее всего строить печь средних размеров, в этом случае рекомендуется использовать конструкцию с параллельным размещением каналов. В этом случае сопротивление выходящим газам уменьшается за счет короткого пути, а для полноценного сгорания топлива требуется меньшая тяга.
Параллельная конвективная система, характеризующаяся перечисленными преимуществами, нашла техническое воплощение в ряде конструкций отопительных печей. На рис. 49 приведена печь с одним подъемным и десятью опускными каналами. Система дымооборотов этой печи имеет достаточно развитую внутреннюю поверхность тепловосприятия и сбалансированность сопротивлений газового тракта. Расположение первого газохода в центре системы обеспечивает равномерное распределение количества продуктов сгорания между опускными каналами.

Несмотря на значительные преимущества, параллельные конвективные системы имеют и недостаток: трудно-устранимый перегрев верхней зоны, куда направляются наиболее горячие газы из топливника. Поэтому нижняя часть печи прогревается недостаточно интенсивно, что отрицательно сказывается на тепловом режиме помещения.

На рис. 50 приведены примеры конструирования параллельных конвективных систем: Проанализируем каждую схему и найдем наиболее рациональную. Рис. 50. Схемы параллельных конвективных систем

Рис. 50. Схемы параллельных конвективных систем


Схема 1 сконструирована плохо, так как каждый из дымооборотов испытывает различное сопротивление газовому потоку. Такая система будет прогреваться лишь в левой части.

В схеме 2 длина колец резко отличается одна от другой: первое кольцо наиболее короткое, последнее — в 2 раза длинней первого. При такой схеме массив будет прогреваться неравномерно.

Схема 3 принципиально неверна, так как параллельные каналы сконструированы восходящими. Поэтому принцип саморегуляции выполняться не будет.

Схема 4 технически грамотна. Все циркуляционные контуры аэродинамически сбалансированы, т. е. печь будет работать устойчиво и равномерно прогреваться.

Схема 5 неудачна в части выбора места подключения устья дымовой трубы, так как это нарушает работу сборного коллектора, который не имеет достаточной высоты и не обеспечивает одинаковой протяженности тракта на выходе газов из системы. Таким образом, только одна из пяти схем (схема 4) сконструирована правильно.

Многоканальная система используется достаточно часто при постройке более крупных моделей. Но такая система обладает рядом серьезных недостатков: большая длина каналов оказывает сильное сопротивление выходящим газам, вследствие чего приходится значительно увеличивать тягу в дымовой трубе; поверхность печи прогревается неравномерно, создаются участки перепада температур, на стыке которых могут возникнуть повреждения; на горизонтальных участках системы постоянно осаживается в больших количествах сажа, что влечет за собой потребность в их регулярной очистке.

Бесканальная система по вполне понятным причинам считается самой простой. Непосредственно над топливником печи устанавливается колпак (поэтому иногда ее называют колпаковой) или камера, которые и отводят дым. Сопротивление выходящим газам в этом случае невелико, но основной нагрев приходится на верхнюю часть печи.
Комбинированные конвективные системы устроены так, что горячие газы, выйдя из топливника, сначала опускаются вниз, обогревая стенки печи, расположенные на уровне топливника, затем поднимаются вверх и поступают в параллельно расположенные каналы, размещенные в верхней зоне печи. Такие конвективные системы называют также системами преимущественно нижнего обогрева (рис. 51, а). В комбинированных конвективных системах нижнего обогрева с одним подъемным и несколькими опускными каналами различной высоты (рис. 51,5) содержится верхний распределительный канал, представляющий собой коллектор переменного сечения. Дымовые газы поступают из подъемного канала в коллектор, сечение которого в начале наибольшее, а в конце наименьшее. Благодаря этому газовоздушная смесь равномерно распределяется по всем опускным каналам, что способствует равномерному прогреву печи. Если сечение коллектора постоянное, то большее количество горячих газов, обладающих значительной кинетической энергией, поступает в последний по ходу канал, что вызовет неравномерный прогрев массива печи.

Многоколлекторные комбинированные конвективные системы (рис. 51, в), применяемые в печах-лежанках, состоят из параллельных каналов, которые сгруппированы по два-три. Каждая группа объединяется своим распределительным и сборным коллектором. В некоторых комбинированных системах используют также последовательную схему (рис. 51, г), при которой дымовые газы сначала омывают нижнюю область печи, а затем поступают в последовательно объединенные каналы.

Рис. 51. Комбинированные конвективные системы

Рис. 51. Комбинированные конвективные системы




Внедрению бесканальных конвективных систем в технику печного отопления способствовали работы советского ученого В. Е. Гржимайло (1864 — 1928), который разработал различные модификации так называемых колпаковых печей одно- и многоэтажных конструкций. На рис. 52, а изображена колпаковая печь в металлическом футляре 1, в надтопочной части которой отсутствуют дымообороты. Принцип работы конвективной системы печи следующий.

Рис. 52. Колпаковая печь с бесканальной конвективной системой

Горячие газы из топливника поступают в надтопочную часть вертикальной струей значительной скорости (см. рис. 45, в). Соприкасаясь с холодными поверхностями печи, газы остывают и опускаются вниз. Навстречу охлажденным струям поднимаются горячие газы, поток которых расширяется по мере подъема к перекрытию колпака. Вовлекая постепенно в сферу своего движения пристенные струи, восходящие газы частично охлаждаются, опускаются между контрфорсами 2, представляющими собой вертикальные стенки, которые аккумулируют теплоту горячих газов (рис. 52,6; разрез Л—Л). Температура отработавших в колпаке дымовых газов, которые направляются в трубу, небольшая (около 120 °С), что обусловливает высокие теплотехнические качества колпаковых конструкций. КПД бесканальных конвективных систем 93,7%.

Рис. 53. Схема бесканальных (колпаковых) конвективных систем

Однако несмотря на простоту конструкции и высокую теплоотдачу, такие печи в современном строительстве применяют редко. Вызвано это тем, что колпаковые печи в верхней части перегреваются, а в нижней остаются относительно холодными; это создает большой перепад температур по высоте отапливаемого помещения. Чрезмерно нагретый комнатный воздух застаивается под потолком, увеличивая теплопотери здания, что в итоге приводит к неоправданному перерасходу топлива.

Поделиться: