Функциональность печей для бани и вопросы выбора

Настоящий раздел является чисто методическим, поскольку многие поднимаемые вопросы условны и спорны. Проблемы выбора порой крайне субъективны, но вполне реальны. Они возникают тотчас при виде многообразия проектов кирпичных печей в литературе и множества металлических печей в торговле (ww.pechi.nm.ru). Счастлив тот дачник, который, понимая, что любая печь даёт тепло, без долгих раздумий сразу возьмёт ту печь, что ему понравилась с первого взгляда. Но есть и такие дачники, которые будут бесконечно мучиться, тщетно допытываясь, чем же всё же одна печь отличается от другой и за счёт чего одна печь якобы лучше другой.

Единых общепризнанных рецептов выбора печей (как и любого иного товара) нет, также как нет и единых рецептов создания печей. Однако, ясно, что исходным моментом является функциональность печи, то есть не то, как в ней горят дрова, а то, что же она может обеспечить как обогревательный прибор и как элемент интерьера. Конечно же, для дачника важно, чтобы печь быстро и бездымно прогревалась (и зимой и летом) в условиях эпизодической эксплуатации, чтоб горела на любых дровах (даже мокрых), чтоб если и забивалась сажей, то легко чистилась. Но в конце концов, печь является лишь инструментом в руках человека, таким же, как кастрюля, в которой можно приготовить пищу, а можно и испортить её. К любой печке и к любой топке можно приспособиться (привыкнуть), поскольку любая печь имеет принципиальную возможность выполнить свою основополагающую функцию нагрева. А вот баня с любой (произвольной) печью может и не выполнить своих основополагающих функций. Так, например, представительская баня немыслима с самодельной сварной жестянкой на самом видном месте, хотя такая печь, может быть, обладает уникальным КПД и непревзойдённой температурой каменки. Солидной представительской бане может не подойти даже суперэлитная дровяная или электрическая финская металлическая печь. Достойный интерьер сможет создать порой только вальяжная кирпичная печь с открытыми раскалёнными валунами, скатываемыми в бочку, или даже огромный открытый очаг с изящным чугунным литьём и с подвешенным на цепях котлом. В то же время для оперативной садовой мытейной бани не подойдёт ни одна кирпичная печь и ни одна финская металлическая печь для саун.

Поэтому дачник должен в первую очередь решать, не какая печь ему нужна, а какую баню он хочет и для чего. При всей своей банальности такой подход способен привести к неожиданным и далеко идущим последствиям. Поэтому очень жаль, что дачники, особенно начинающие, редко задумываются о главных задачах своей будущей бани - баня, мол, она и есть баня. Продавец печей в магазине не будет допытываться, зачем покупателю его баня. Продавец, скорее всего, будет скучно по-фински умножать кубы на коэффициенты, даже не догадываясь, что не только баня должна иметь конкретное назначение, но и все элементы бани (в том числе и печь) должны быть подчинены этому конкретному назначению.

Рассмотрим вопрос в общем плане, не вникая в детали. Возможные назначения (функции) бани и печи совсем разные:

Функции бани Функции печи
1. Мытейная (гигиеническая)
2. Досуговая любительская
3. Развлекательная
4. Представительская
5. Физиотерапевтическая
6. Интерьерная (экстерьерная) и т. п.
1. Нагрев воздуха
2. Нагрев воды
3. Нагрев пола (лежаки)
4. Нагрев стен (печи или бани)
5. Нагрев камней
6. Декоративная и т. п.

Это следует понимать так, что баня как тёплое помещение, в котором не холодно с мокрой кожей, может выполнять в принципе все эти функции (в том числе и одновременно), но используется преимущественно лишь одна функция, под которую и дорабатывается баня (например, в части либо оборудования лежаков для отдыха, либо сидений для мойки и полов для слива воды, либо в части освещения, либо в части гигиены и т. п.). Печь как устройство для сжигания дров и получения тепла также может выполнять все вышеперечисленные функции, но используется в конкретной бане с вполне определёнными узкими целями, например, только для нагрева камней или для нагрева камней и воды одновременно. Причем, если раньше на Руси бани использовались узко (в них преимущественно мылись), а печь использовалась широко (для нагрева и камней, и воды, и воздуха), то сейчас картина всё больше противоположная: баня используется широко (чтоб не только помыться, но и пообщаться, и не только пообщаться, но и развлечься и т. п.), а печь используется всё более узко (например, только для нагрева воздуха, а камни и вода греются электричеством в электрокаменках и в электробойлерах). Всё это не может не накладывать дополнительных требований и на печь, и на баню. В этом, кстати, кроется путаница в умах людей насчёт выбора оптимальных решений в части конструкций бань и банных печей.

Так что логически следовало бы сначала осознанно определиться, что же вы будете делать в бане, затем решить, что же надо при этом греть в бане в первую очередь и только потом анализировать достоинства и недостатки тех или иных конструкций печей и других способов нагрева. Например, если вам нужна простейшая баня, чтобы только мыться, то необходимо нагреть воду и воздух в бане, причём так, чтобы зимой можно было сильней греть воздух, а летом наоборот, воду, причём желательно было бы, чтобы нагрев воды и воздуха происходил быстро. Это одна постановка задачи, и она решается с помощью металлической экранированной печи с накладным или приварным баком для воды. Но если вы хотите при этом хорошо просушивать полы после водных процедур, то экраны печи лучше сделать распашными. Если у вас на даче есть бойлер (накопительный электронагреватель), и он всё равно всё время работает на всю дачу, а не только на баню) или у вас на кухне есть газовая плита от магистрального газа, то в принципе можно греть воду и вне бани (и очень часто оказывается удобным, по крайней мере в части оперативности). В таком случае приварной бак большой ёмкости (к которому могут быть постоянные нарекания из-за сложностей эксплуатации и загрязнения ржавчиной, накипью и другими осадками) лучше и не делать, заменив его варочной плитой на тот аварийный случай, когда вдруг исчезнет магистральный газ или электричество. Можно пойти ещё дальше. Если на даче есть постоянная (круглосуточная) ванная комната с горячей ванной и/или душем, то мыться дачник будет всё равно в ванной комнате, и в бане вообще в этом случае можно не предусматривать воду: баня превращается в этом случае в сухую сауну (термокамеру). Печь для такой «бани» (дровяная или электрическая) предназначена для преимущественного нагрева воздуха, хотя её обычно дополняют верхней открытой каменкой (скорее декоративной, но вполне достаточной для небольших поддач) и небольшим навесным бачком для нагрева небольшого количества 10-20 литров воды, достаточного для заваривания веника.

Специфику бань различного назначения всерьёз пока никто не изучал. Так что просто отметим, что определиться с основной функцией своей бани дачнику бывает порой трудно. Некоторые вообще не могут понять, что это такое, другие отчётливо понимают, но стремятся во что бы то ни стало (в том числе и «на всякий случай») объединить несколько функций в одном (чтобы «и мыла, и гостей принимала, и глаз радовала»), третьи — никак не решаются отойти от каких-то порой только им ведомых традиций и канонов. Всё это нормально, и в других объектах это также происходит постоянно. Но в нашем случае это означает, что и с печью определиться трудно. Часто и сами конструкторы печей не вполне отчётливо представляют себе, для чего в первую очередь наиболее удобна будет их печь и в какой бане. Бесконечным перечислением достоинств жаростойкой стали топливника и пирамидальной формы каменки никак не удаётся объяснить потребительскую ценность банной печи.

В связи с этим напомним, что методики проектирования самих объектов и конструирования технических узлов объектов всегда имели в истории разную природу. Проектирование объектов и жилого, и производственного назначения (например, бань) велось всегда с каким-то житейским потребительским смыслом (с целью удовлетворения какой-то жизненной потребности) с использованием (и на основе) понятий типа «уровня жизни». А вот конструирование узлов, например, банных очагов и печей (или колёс для автомобилей), всегда велось с использованием (и на основе) технических открытий и изобретений, не имевших первоначально никакого потребительского смысла. Например, огонь был открыт и очаг был изобретён раньше бань и безотносительно к баням, точно так же, как колесо было изобретено раньше автомобиля. Поэтому и кирпичная печь-каменка появилась раньше белой паровой бани, но белая баня, дорабатывая печку-каменку, создала такой симбиоз («сожительство» объектов, при которых они приносят пользу друг другу), что печь и баня слились в умах людей в одно неразрывное целое. Такого рода общепризнанных решений (так называемых «традиционных») в банном деле не так уж много. К ним относятся открытый очаг и курная баня, кирпичная печь-каменка и усадебная белая паровая баня, кирпичная печь с открытой каменкой и парильные отделения городских бань, подвальная печь для нагрева полов и хаммамы, котельная печь для водяного нагрева стен и современные турецкие и ирландские бани, магистральный пар высокого давления и советские (и далеко не только советские) паровые кабины, металлические печи и современные сауны.

Нет ничего удивительного в том, что создатели мощной высокотемпературной электрической отопительной печи, с успехом прогрев ею, например, камеру для сушки пиломатериалов, скажем до 200°С, не остановились на этом и успешно внедрили эту технику всюду, где это только возможно, в том числе, естественно, в саунах. Совершенно очевидно, что точно так же, разработчики инфракрасных обогревателей не ограничатся камерами полимеризационной сушки, а разработчики электрокабелей для нагрева не ограничатся размораживанием взлётных полос аэродромов, крыш домов и тротуаров и вслед за тёплыми полами ванных комнат и кухонь займутся банями. Это означает, что банный прогресс не рождается сам по себе в недрах собственной «банной системы», а приходит извне из других отраслей науки и техники. Вместе с тем, отбор жизнеспособных решений из других отраслей знаний осуществляется конечно не без учёта бани, причём с учётом её назначения, в том числе может быть, выдуманного и совсем нового. Так, например, утеплённая деревянная кабина с приходом инфракрасного обогревателя вдруг «превратилась» в лечебно-профилактическое средство (ИК-сауну), пусть даже весьма сомнительное по лечебному эффекту. А обычная ванна с приходом пульсирующего насоса на оборотном водопроводе «превратилась» в физиотерапевтическое гидромассажное средство, тоже правда, с неопределённым лечебным эффектом. Всё это показывает, что многие решения со стороны могут не укладываться в традиционные функции бань и даже противоречить здравому смыслу основного назначения. Именно в таких случаях помогает реклама (мода), которая, однако, не может предсказать, какова будет истинная судьба такого товара после первого всплеска интереса со стороны наиболее обеспеченных слоев населения.

В настоящее время в дачном быту продолжается переход от кирпичных дровяных печей с фильтрующей каменкой к металлическим банным печам с нефильтрующей каменкой (дровяным, электрическим, газовым). Дровяные печи имеют существенные недостатки: необходимость хлопотного обслуживания (растапливания и удаления золы), пожароопасность, загрязнение помещений, выброс дыма (в городах требуется разрешение на выброс в атмосферу) и др. В то же время металлические печи на дровах имеют существенные достоинства для эпизодического обогрева помещений с временным пребыванием людей, в том числе и бань: большие мощности, большие теплоотдачи в воздух, в воду и камни, возможность получения высоких температур воздуха, лёгкость монтажа и перемонтажа, разнообразие высоких декоративных свойств и т. п. В истории банного дела металл дал сначала возможность греть (кипятить) в открытых ёмкостях (котлах) воду на огне, затем оформлять жаровые (варочные) поверхности в печах и очагах, потом нагревать воду в проточных замкнутых ёмкостях (водогрейных котлах), в том числе с получением пара высокого давления (автоклавах-паровых котлах), затем делать духовые шкафы, в том числе открытые каменки в закрытом контейнере, затем изготавливать цельнометаллические печи, объединяющие все перечисленные возможности, и, наконец, создавать и сами бани.

В этой книге мы не навязываем (и даже не приводим) какие-либо конкретные конструкции банных печей. Дачник волен сам выбрать то, что ему нравится и что ему привычней. Мы только помогаем сделать выбор. Мы осознаём, что найдутся «патриоты», отстаивающие кирпичные каменки как «единственно обеспечивающие истинное парение». Мы лишь отмечаем, что уже сейчас на дачах на десяток кирпичных приходится тысяча металлических банных печей, и таков выбор широких масс населения. Кирпичные печи незаменимы в представительских банях, в крупных парилках общественных и коммерческих бань, в любительских банях гостевого типа «для знатоков пара». А вот в индивидуальных автономных мытейных банях (полевых, сельских, дачных) наиболее удобны металлические банные печи с нефильтрующей каменкой. А физиотерапевтические бани должны быть только на электричестве.

В качестве примера приведём возможные рассуждения и доводы дачника при покупке или конструировании металлической печи для повседневной мытейной бани, в которой можно при желании и попариться.

Во-первых, для летней мытейной бани следует иметь печь с мощностью не менее 10 кВт, а для зимней (всесезонной) — не менее 20 кВт. Если баня большая (более 20 м²), то мощность печи нужно увеличить (напомним, что бытовой уровень мощностей по ГОСТ 9817-95 достигает 70 кВт). Тем не менее, баню (даже летом) желательно в любом случае утеплять эффективным утеплителем: мытейную изнутри, любительскую (гостевую, представительскую) — снаружи (для повышения теплоустойчивости).

Рис. 168. Различные способы нагрева воды в металлических печах

Рис. 168. Различные способы нагрева воды в металлических печах: а — в контейнерах, навешиваемых на стенки печи, с заливкой через верх и вычерпываемых сверху; б — в баке над печью (с крышкой, открываемой так, и в такую сторону, чтобы избежать ожогов рук и лица паром); в — в баке, навешиваемом на на дымовую трубу; г — в открытой водогрейной колонке (самоваре), заливаемой сверху; д — в закрытой колонке с вытеснением горячей воды холодной водой, подаваемой снизу из водопровода (колонка требует предохранительного клапана), при этом колонка выполняет роль водоохлаждаемой разделки; е — в рекуператоре тепла (экономайзере) с водоохлаждаемыми стенками.

1 — вертикальный бачок, вкладываемый в карман каменки или топливника, 2 — вертикальный бачок, подвешиваемый за крючки на стенки топливника, 3 — обычный наварной бак для воды, 4 — крышка съёмная или откидывающаяся, 5 — бачок с водой, подвесной на крючках за кронштейны на трубе или устанавливаемый на полку, 6 — удлиненный люк-тоннель закладки дров, 7 — самоварный бак с водой (водогрейная колонка безнапорная), 8 — воронка для заливки водой вёдрами, 9 — бачок (кастрюля) на варочной плите, 10 — подвижный внутренний экран, 11 — водоохлаждаемая подвесная разделка в виде напорной водогрейной колонки, 12 — подвесной бачок для воды, 13 — экран выдвижной («задвижка») для регулирования скорости нагрева воды в бачке, 14 — рекуператор (водяной экономайзер) тепла, отходящего с нагретыми дымовыми газами, 15 — рассекатель дымовых газов, 16 — водяная рубашка, 17 — траектория дымовых газов, 18 — потоки лучистого тепла, 19 — дымовая труба с опуском в корпус рекуператора, 20 — люк для прочистки корпуса от сажи, 21 — полка, приваренная к дымовой трубе.

Во-вторых, металлические банные печи должны конструктивно обеспечивать в первую очередь нагрев стенки контейнера каменки (причём лучистым теплом, поскольку до высоких температур контейнер, в отличие от фильтрующей каменки, конвективно-кондуктивным теплом просто не прогреть из-за лучистых потерь), затем во вторую очередь прогрев стенки топливника (причём тоже лучистым теплом), а потом воду можно греть даже конвективно-кондуктивным теплом ввиду высокой теплоотдачи в воду. Водогрейный бак можно нагревать даже дымовыми газами (дымовой трубой как в самоваре для повышения общего КПД печи). Таким образом классическая конструкция банной печи близка к схеме на рисунке 147,г (с экранированием стенки топливника и утеплением баков с камнями и водой). При удалении из этой конструкции либо воды, либо камней схема преобразуется в конструкцию на рисунке 147,б и 168,б. Всякие иные схемы требуют оснований. Так, например, нагрев камней в расширении дымовой трубы (рис. 147,е) обоснован в том случае, когда особо горячий пар бывает не очень-то нужен (дачник редко парится, а если и парится, то выпускает пар непосредственно под потолок), а требуется повысить теплоёмкость печи за счёт массивной (сотни килограммов) каменки, чтобы дольше не остывала для сушки белья или, скажем, дров. При этом и КПД печи, кстати, сильно повышается до 80-90%. Или, например, нагрев воздуха стенками печи совсем не предусматривается (рис. 147,д) в летней любительской паровой бане (прогреваемой преимущественно поддачами) или в бане-прачке, где высокая температура воздуха не нужна, но желательно долгое умеренное тепло от камней. Схема на рис. 147,д имитирует в чём-то кирпичную печь или печь с внешней футеровкой и из-за сильного нагрева стенок должна изготавливаться либо из толстой или качественной жаростойкой стали.

В мытейных банях исходной для обслуживания схемой является конструкция на рисунке 168,б. Бак с водой желательно теплоизолировать (но необязательно). Стенки топливника необходимо экранировать, но желательно экраны сделать распахивающимися со стороны увлажняющихся полов и далеко расположенных стен. К сожалению, именно такие простейшие стальные печи (рис. 147,г и рис. 168,б), широко распространённые раньше (в основном индивидуального изготовления), найти в продаже сейчас невозможно (но встречаются сборные чугунные).

В-третьих, схема на рисунке 168,б удобна в дачных условиях при потребности больших количеств воды. Стальной бак 3 изнутри следует очистить от ржавчины, пассивировать преобразователем ржавчины (ортофосфорной кислотой или фосфатами цинка) и окрасить по грунту автомобильной эмалью (горячей сушки меламиновой МЛ или ещё лучше акриловой). Вода при этом будет оставаться чистой. Крышка 4 совершенно необходима, лучше съёмная, но если сделать откидной, то только «на себя» или в стороны, чтобы не ошпариться. Зимой такой бак не очень удобен, поскольку надо после каждой помывки вычерпывать воду, а устанавливать сливной кран на зимний бак опасно из-за возможного прихватывания льдом. Самоварный бак 7 пригоден для небольших количеств воды 50-100 литров и также удобен тем, что его можно заливать через горловину ведром, но он точно требует сливного крана. Добиться чистоты воды в баке 7 довольно трудно, поскольку даже при тщательной внутренней окраске дымовая труба выше уровня воды обгорает с образованием окалины. Возможен однако вывод дымовой трубы коленом (с загибом угольником) через боковую стенку бака ниже уровня воды, но это хлопотно из-за возможных забивок колена трубы сажистыми отложениями. В летних дачах при наличии возможности изготовления весьма удобными являются водоохлаждаемые разделки, цельносваренные с насадной металлической трубой. В частности они могут быть изготовлены в форме рекуператора (водяного экономайзера) 16 (рис. 168,е), теплообменного аппарата, использующего тепло отходящих дымовых газов для нагрева воды в вышерасположенном баке-накопителе. Для лучшего усвоения тепла и для расширения разделки рекуператор можно сделать в виде широкого (диаметром 500-700 мм) бака из бочки с водяной рубашкой 16, с рассекателем 15 и опуском 19 для организации колпакового дымооборота 17 и жаровых поверхностей, нагревающихся от дымовых газов и испускающих лучистое тепло 18 на водяную рубашку. Для периодической очистки аппарата используется люк с заглушкой 20. Внутри бака 14 можно смонтировать и воздуходувные трубы для нагрева воздуха, поступающего для поддержания огня в топке. В таком случае рекуператор превращается в воздушный экономайзер. В качестве водоохлаждаемой разделки можно использовать и приточно-накопительную водогрейную колонку 11 (рис. 168,д). Все эти схемы с замкнутыми ёмкостями относятся к водопроводным системам, зимой работоспособным только в постоянно отапливаемых зданиях и помещениях.

В-четвёртых, в банях без водопровода (и летних, и всесезонных) не прекращается использование для нагрева воды обычной металлической посуды, способной обеспечить «кухонную» чистоту воды и удобство в эксплуатации, особенно зимой. Ясно, что если бак (кастрюлю, ведро) после бани можно снять с печи, вылить воду и вычистить, то это открывает возможности, недоступные, например, для бака 7 (рис. 168,г). Лет сорок-пятьдесят тому назад ещё можно было купить в магазине чугунный банно-прачечный котёл ёмкостью 50-100, а то и 200 литров, который вмуровывался в топку кирпичной печки (рис. 116,б). Сейчас используются сварные из чёрной стали бачки, прокрашенные изнутри, эмалированные кастрюли и баки, оцинкованные тазы и вёдра и, наконец, в последние годы появился большой ассортимент посуды из тонкой 1 мм нержавеющей стали, сваренной аргоновой сваркой.

Отметим попутно, что обычная вода из водопровода, колодца или водоёма загрязняет при нагреве посуду всегда. Это одна из наиболее серьёзных неприятностей для водогрейных (и особенно паровых) котлов из-за осаждения накипи с низкой теплопроводностью 2,3 Вт/м •град, состоящей преимущественно из карбоната кальция CaCO₃. Дело в том, что даже питьевая вода содержит (и должна содержать) различные соли в количестве до 0,5 г/литр, а некоторые природные лечебные воды из родников и скважин содержат в растворе до 5 г/литр разных химических соединений, а в озёрах даже больше.

Для ориентировки приводим средний состав солевых ионов (в мг/л) в различных водах:

Ион Na+K+ Са²+ Mg²+ НСО₃ SO₄⁻² Cl⁻¹
Дождевая 5,3 4,8 1,7 18,2 9,2 5,5
Речная 7,7 16,7 4,4 59,0 14,7 8,4
Минерализованная 1000 400 100 1500 1000 300
Океанская 11100 420 1295 105 2695 19320

Эти соли образуются из-за растворения в воде (частичного или очень слабого) веществ, входящих в состав песка, глин, осадочных слоев в грунте, в том числе и в присутствии углекислоты CO₂+H₂O→Н₂СО₃. Наибольшую роль в образовании накипи в посуде играют гидрокарбонаты кальция и магния, называемые солями жёсткости, которые при нагреве разлагаются по схеме Са(НСО₃)₂→СаСО₃+Н₂O+СO₂. Очень плохо растворимый карбонат кальция (образующий в природе известняк, мел, мрамор, мочевой и водяной камень и т. п.) выпадает в осадок в виде наростов на стенках или мути в воде. Кроме того, в грунтовых водах очень часто встречаются соединения двухвалентного (недоокислёного) железа Fe(ОН)₂, FeСО₃ и т. п. Содержание двухвалентного железа в реках, озёрах и поверхностных грунтовых водах обычно составляет (0,01-1) мг/л, в болотах — до 100 мг/л, в подземных источниках (глубоких скважинах) — до 50 мг/л при норме содержания железа в водопроводной воде 0,3 мг/л. Соединения двухвалентного железа в растворе бесцветны, но при стоянии на воздухе и особенно при нагреве на воздухе двухвалентное железо (закись) окисляется до трёхвалентного Fe(ОН)₂→ Fe(ОН)₃→Fe₂O₃+3H₂O), и очень плохо растворимая гидроокись железа Fe(ОН)₃ выпадает из воды в виде ржавчины, бурым осадком, характерным для болот, особенно торфяных. Такой осадок может выпасть из воды, долгое время стоявшей в неэмалированном железном баке или стальной трубе водопровода, частично за счёт прямого окисления металла кислородом воздуха, растворённого в воде, а преимущественно за счёт деятельности так называемых железобактерий. Эти бактерии фактически «едят» железо, окисляя его до «ржавой» трёхвалентной формы. Сами по себе эти бактерии не представляют опасности для организма человека, но продукты их жизнедеятельности считаются канцерогенными. Колонии железобактерий образуют в водопроводных трубах обрастания в виде ржавых бугров высотой до 10 мм, и именно под такими буграми начинается сквозное разрушение стальных труб в виде свищей. В отложениях, образованных железобактериями, находят благоприятные условия палочки, гнилостные бактерии и даже черви (В.И. Баглай). Так что с самых разных объективных точек зрения открытая переносимая посуда в дачных банях лучше, чем различного рода стационарные несъёмные баки и трубы систем котельного нагрева и центрального водопровода, незаменимого только при больших расходах воды. Напомним попутно, что магнитная обработка воды работает только в условиях ржавых труб, когда магнит создаёт в воде агрегаты намагниченных микрокристалликов, на большой поверхности гидровзвеси которых и осаждается накипь.

Отношение дачников к «кастрюлям» в банях неоднозначное. Одни считают, что бачок 9 (рис. 168,г) на варочной плите«унижает» баню. Но если на бачке есть краник, то смотрится более достойно. Другому нравится навесной бачок 2 на стенке печи (с краником и без краника), особенно если бачок запрятан за экран (кожух) печи. Третьим больше нравятся бачки 5, навешенные на дымовую трубу. Ясно, что все эти мнения — вопросы вкуса. В конце концов все эти баки можно запрятать за красивый чисто декоративный кожух точно так же, как роскошная душевая панель современной пластиковой гидромассажной кабины скрывает за собой ничем неприглядные узлы и детали водопроводной арматуры.

Самое красивое и самое современное в сантехнике — это чистота. Ни один бачок с краником не может сравниться по гигиеническим показателям с «кастрюлями». Тем более, если кастрюля 9 будет изготовлена из первоклассного ударопрочного термостойкого стекла или стеклокерамики. Так что будущее за «кастрюлями» (чашами).

Рис. 169. Мощность теплопередачи от жаровой поверхности с температурой 700°С к поверхности (дна) бака с водой при 0°С при разных величинах зазора между тепловзаимодействующими поверхностями
Рис. 169. Мощность теплопередачи от жаровой поверхности с температурой 700°С к поверхности (дна) бака с водой при 0°С при разных величинах зазора между тепловзаимодействующими поверхностями. Мощность теплопередачи складывается из лучистой теплопередачи и кондуктивной теплопередачи через слой воздуха.

В-пятых, наиболее энергетически выгодно (с точки зрения КПД печи) располагать бак на трубе. Например, на подставке-полке 21, приваренной к трубе, можно поставить разрезной (разделённый на две-три части) съёмный бачок 5. Бачок же, подвешенный к стене топливника, как и, впрочем, бачок на варочной плите, сокращает поверхность теплообмена топливника с воздухом и тем самым снижает теплопередачу в воздух. Баки, опирающиеся на дымовую трубу, создают значительные статические нагрузки на трубу, в том числе и изгибающие, поэтому требуют либо толстой прочной трубы, либо крепления на перекрытии (рис. 168,д), что в свою очередь требует учёта термического удлинения дымовой трубы (в том числе наличия свободного зазора). Большое влияние имеет устройство теплового контакта водогрейного бака с жаровой поверхностью. Точно так же, как в случае каменок, теплопередача с жаровой поверхности к поверхности теплосъёмного элемента (например, к дну бачка-кастрюли) резко возрастает с уменьшением величины зазора между теплообменивающимися поверхностями (рис. 169). При больших зазорах (более 1-10 мм) преимущественный вклад вносит радиационный поток, при малых зазорах (менее 0,1 мм) преимущественный вклад вносит кондуктивный теплоперенос через воздух, а при непосредственном контакте металла с металлом теплопередача может теоретически достигать десятков тысяч кВт/м² в точках контакта. Поэтому чем теснее кастрюля прилегает к поверхности жаровой (варочной) плиты, тем меньше можно предусматривать площадь («пятно») контакта для передачи необходимой мощности. На нагрев воды в бане на одного моющегося требуется предусматривать мощность теплопередачи в воду порядка 1-2 кВт. Поэтому, если бы стенки топливника или дымовой трубы были бы нагреты до 700°С, то в обычных условиях достаточна была бы площадь контакта всего в несколько квадратных дециметров. Но реальная температура жаровых поверхностей меньше, и площадь контакта при плохом механическом контакте (большой величине зазора) должна быть существенно большей — не менее 10 дм² на одного моющегося. Это относится и к навесным бакам на стенке топливника или дымовой трубе, но для «кастрюль» обычного типа (на варочной плите) площадь может быть много меньшей. Из рисунка 169 следует, что регулировать темп нагрева воды (что крайне необходимо при перегреве воды выше 70°С) можно отодвигая бак от жаровой поверхности всего лишь на 1 мм или устанавливая в зазор металлический экран 13 (рис. 168,е) при величинах зазора более нескольких миллиметров. Регулировать температуру жаровых поверхностей можно внутренними экранами 10 (рис. 168,г). При вертикальном положении экрана 10 (т. е. вниз) лучистый поток переизлучается на дрова и другие стенки топливника, в конце концов нагревая дымовые газы до более высоких температур. При горизонтальном положении экран 10 открывает стенку топливника для доступа лучистого тепла от углей, поэтому температура дымовых газов падает. Но экран 10 при этом превращается в горизонтальный дымооборот, загораживающий от лучистого тепла бак с водой 7. При этом дымовые газы подогреваются за счёт раскалённого горизонтального экрана, и температура дымовых газов при изменении положения экрана 10 практически не изменяется. Действительно, при изменении положения экрана 10 лишь загораживается от теплового излучения то стенка топливника, то бак с водой 7.

В-шестых, приходится продумывать не только функциональность внешних устройств печи, но и технологичность монтажа печи. В первую очередь это относится к дымовой трубе: боковой вывод дыма из печи лучше применять лишь при наличии кирпичной коренной трубы, в том числе, в стене бани. А поскольку кирпичных стен в дачных мытейных банях лучше не делать из-за их высокой теплоёмкости, то и боковой вывод дыма лучше вообще не рассматривать. По той же причине лучше не предусматривать встраивание экранированной печи в кирпичную стенку с применением удлиняющей горловины дверцы печи 6 (рис. 168,в). А вот неэкранированную печь можно обложить кирпичём с обязательным калориферным зазором. Ну и наконец, в последнюю очередь надо обратить внимание на внутренности печи, которые мы уже подробно обсуждали выше. Прежде всего, имеются в виду те элементы печи, которые никак нельзя изменить в домашних условиях или на которые нельзя повлиять особенностями эксплуатации. Так, очень большое значение для частой топки имеет размер поленьев: печи с глубиной топки менее 500 мм лучше не изготавливать и не приобретать. Варочная (верхняя жаровая) поверхность для «кастрюль» будет особо эффективна при расстоянии от углей в печи (дна топливника) до этой поверхности 35-50 см (полтора-два кирпича). Только тогда лучистое тепло сможет докрасна разогреть варочную поверхность. Но в банях слишком быстрый разогрев воды и не нужен, закипание воды при холодных стенах является одним из самых больших недостатков бань. Высоту топливника можно увеличить до 60-70 см, увеличив при этом площадь стенок топливника и тем самым повысив теплоотдачу печи в воздух бани. Высота топливника выше 70-80 см приемлема лишь в случае водонагревателя самоварного типа 7 (рис. 168,г). Хорошо, если топка изнутри имеет футеровку по низу стен на высоту до 25 см. Выдвижные ящики зольников очень удобны лишь для строго дисциплинированных дачников, способных каждый раз чистить печь перед растопкой и опорожнять ящик с золой. При обычной же частой эксплуатации ящик переполняется, и при его извлечении остатки золы из топливника (особенно имеющего сужающееся дно) ссыпаются и забивают направляющую камеру для ящика зольника. Поскольку эта камера делается очень узкой и недоступной для веника и щётки, то такое «хорошо продуманное» решение (кстати, предусмотренное п. 4.1.20 ГОСТ 9817-95) требует съёма каждый раз колосниковых решёток из топки (см. поз. 7 рис. 150). По той же причине лучше отказаться и от красивых идей по предварительному нагреву воздуха в змеевиках или стеновых теплообменниках с подачей нагретого воздуха в зольник, а также по подаче вторичного воздуха через зольник (поз. 11 на рис. 150). В общем-то, чем проще печь, тем она удобней и надёжней. Во всяком случае, если дачнику даже в магазине не удаётся разглядеть целостность всех стенок печи, а тем более хотя бы ощупать рукой все закоулки дымооборотов и дымоходов, то от такой печи лучше отказаться, хотя она, может быть, и очень экономична. По той же причине лучше выбрать печь с отверстиями выхода горячего воздуха из калориферного зазора, расположенными в верхней декоративной накладке 18 (рис. 117), поскольку такие отверстия позволяют визуально контролировать покраснение топливника и его механическую целостность (в отличие от отверстий 17). Ну и конечно же дачник всегда обращает внимание на качество материалов печи и на качество сборки (сварки), аккуратность, красоту, дизайн.

Аналогичный анализ дачник проводит и в случае выбора кирпичной печи, незаменимой при постоянном отоплении дома (в сельском режиме) или длительном отоплении бани (например, в коммерческом режиме). Если дачник, лишь не надолго растапливая баню в пятнадцатиградусный мороз, просто не в состоянии понять ценность высокого КПД, то банщик-предприниматель очень заинтересован в экономии дров в непрерывно отапливаемой бане. Поэтому напомним, что поверхности стенок кирпичных печей с температурой ниже 30-40°С не просто бесполезны, но и вредны для бань (в отличие от жилых домов), так как они отбирают тепло из бани. Фактически энергетически выгодней просто-напросто утеплить такие кирпичные стенки снаружи базальтовой ватой с пожаробезопасной облицовкой, а греть другие стенки и внутренности печи (каменку) до более высоких температур. В то же время чересчур высокие температуры 700-1000°С, необходимые для «выжигания» закрытых фильтрующих каменок, также энергетически не выгодны, поскольку дымовые газы с температурой ниже 700-1000°С уже не способны нагревать каменку (и лишь загрязняют её пеплом) и фактически выбрасываются (в лучшем случае на нагрев вспомогательных помещений) со снижением КПД по каменке. Кроме того, при высоких температурах камней поддача (полив, кидание) воды сопровождается её разбрызгиванием (и выбросом аэрозоля воды в баню) с характерным хлопком. Именно хлопок указывает на мощное вскипание зоны контакта воды с раскалённым камнем с возникновением зазора с высоким давлением пара за счёт инерционности массы компактной воды. При простом вскипании воды хлопок возникнуть не может, так что мощные хлопки (столь любимые многими банщиками) не столь уж полезны (поскольку брызги не несут с собой скрытую теплоту конденсации). Мощные хлопки выносят с собой и золу с камней, дополнительно запыляя и без того запылённый пар: даже питьевая вода с обычной минерализацией 0,2-0,5 г/л даёт пар с запылённостью солями 300-800 мг/м³ при ПДК на уровне 5-10 мг/м³. Ко всему прочему высокотемпературные кирпичные каменки крайне недолговечны (обычно не более года при постоянной работе) как из-за растрескивания кладки, так и из-за разрушения камней. Значительно более чистый пар можно получить при спокойном испарении с камней при 300- 600°С и выводом пара обязательно под потолок для предотвращения образования тумана (клубов пара). Ещё лучше поддачи сопровождать мощной продувкой каменки воздухом с получением лёгкого пара, что предусматривалось ещё в конце XIX века в лучших банных печах Сюзора (но ныне благополучно забыто).

Рис. 170. Особенности кипения жидкостей
Рис. 170. Особенности кипения жидкостей: а — процессы при нагреве воды в ёмкости; б — образование пузырей на вертикальной стенке дымовой трубы при кипении воды в самоваре; в — капля воды, бегающая по раскалённой металлической поверхности (сковородке); г — капля воды, стекающая по раскалённой поверхности разных материалов. 1 — ёмкость (стакан, кастрюля) с водой, 2 — конвективные потоки воды, 3 - источник тепла, 4 — пузыри воздуха, 5 -пузырёк пара, схлопывающийся при всплывании, 6 — пузырёк пара, расширяющийся при всплывании, 7 — кратер (всплеск) от лопнувшего пузырька пара, 8 — пузырь (прослойка пара), 9 — с силой лопнувший пузырь пара с выбросом капель, 10 — пузырь пара на вертикальной раскалённой поверхности дымовой трубы, 11 — капля, приподнятая потоками пара, 12 — паровая «подушка», струя пара, возникшая при кипении под каплей и возмущающая поверхность воды в капле, 13 — область возмущения поверхности воды (волнения, всплески, неустойчивости), способная оборваться в отдельную мелкую каплю, 14 — капля, с хлопком отскакивающая от раскалённой поверхности под действием образующегося под каплей пара высокого давления (с улётом в направлении, указанном стрелкой), 15 — капля, спокойно стекающая по поверхности талькохлорита и кипящая, как в в кастрюльке, 16 — пар, образующийся над каплей, 17 — капля, сбегающая (соскальзывающая) вниз на паровой «подушке», 18 — капля, сбегающая вниз с разбрызгиванием и хлопками, 19 — раскалённая наклонная поверхность.

Кирпич как материал для печей крайне противоречив, поскольку имеет высокую теплоёмкость и одновременно низкую теплопроводность, не дающую вывести аккумулированное тепло. Это даёт возможность создавать печи из однородного материала (кирпича), но лучше бы иметь низкотеплопроводную оболочку (например, из пеношамота) и высокотеплоёмкое и высокотеплопроводное ядро, например, металлическое или корундовое (в согласии с идеями А.Разоренова). Такие печи-каменки с холодными наружными стенками могут быть изготовлены и из металла (рис. 147,д). При этом модные ныне схемы прогрева низа печи канальными опусками до уровня пола (Я.Г. Порфирьев, Печные работы, М.: Стройиздат, 1999 г.) в случае бань малоэффективны, поскольку увеличивают потери тепла теплопроводностью по кладке под пол. Лучше смонтировать металлический экран (кожух) вокруг печи с щелью у пола. Большим недостатком кирпичных печей (строящихся на месте) является непредсказуемость качества и внешнего вида: металлическую печь дачник покупает в готовом виде, а в случае постройки печи остаётся надеяться на порядочность печника.

В заключение остановимся на общеметодических вопросах надёжности выбора. Ранее, в период широкого использования печного отопления в массовом социалистическом строительстве самодеятельность в области конструирования кирпичных печей не допускалась или, во всяком случае, не поощрялась. Печь в холодных регионах — это вопрос жизни и смерти, залог благополучия населения. Поэтому, если строился ответственный объект (например, многоквартирный дом), то отопительная система (в данном случае печная) должна была иметь утверждённую проектно-сметную документацию, акты приёмки-сдачи, регламенты технического обслуживания, как говорится, «для прокурора», для выяснения виновных при авариях. Практика была такова, что все отапливаемые дома входили в состав так называемого «жилого (жилищного) фонда» страны вне зависимости от того, государственный ли был жилой дом или частный. Причем показатели по жилому фонду входили в официальную государственную статистику и жёстко контролировались. А вот многие дачи, а затем и садовые домики в этот «жилой фонд» не входили (и даже не являлись чьей-либо собственностью), а стало быть не повышали статистический уровень благосостояния страны и населения. Такие бюрократические тонкости подкрепляли идеологические доводы в пользу первоначальных запретов какого-либо отопления (даже дровяного печного) садовых домиков. Впоследствии, вопрос о надежности печей в дачном строительстве был «пущен на самотёк».

С другой стороны, «самотёку» и способствовали и сами печники. Профессиональные печники всегда считали себя мастерами, а не мастеровыми, то есть не относили себя к рабочим и строителям, работавшим «от и до» слепо строго по чертежам. Печники всегда были ближе к ремесленникам, а в этой среде очень уважался и ценился творческий «дух мастера», способного всё сделать, исправить и починить сообразуясь с собственным опытом, сделать лучше и не так, как другие. До сих пор в народе жива уверенность в том, что печники и каменщики — совсем разные специалисты, что кирпичная стена в доме - это одно, а кирпичная стенка в печи — это чуть ли не живое существо. Действительно, не только самодеятельные печные умельцы, но и профессиональные печники, в том числе стремясь подтвердить свой высокий уровень мастерства, считают своим долгом создавать каждый раз в чём-то новую печь, хотя бы для того, чтобы она лучше вписывалась в конкретную планировку помещения. (A.M. Шепелев. Кладка печей своими руками, М.: Россельхозиздат, 1983 г.). Особенной любовью печников отличалось новаторство в части дымооборотов и каменок (но не топок). В последние десятилетия это свободное творчество неизбежно проявилось и в области стальных печей, технология изготовления которых открыла ещё более широкие возможности для полёта мысли, но только уже не со стороны печников, а в среде заводских конструкторов металлоизделий и, что особенно важно отметить, высокопрофессиональных сварщиков.

Если подытожить сказанное, то можно заметить, что как бани подразделяются на жизненно важные мытейные и на второстепенной важности досуговые, так и печи в быту подразделяются на заведомо надёжные и жизненно важные и на многочисленные экспериментальные (опытные), пригодные лишь для любительского индивидуального строительства, как говориться, «на пробу». В дачных банях чаще всего как раз и создаются самодеятельные случайные конструкции, иногда, может быть, очень хорошие, а иной раз и неудачные. Как раз эти конструкции и описываются в многочисленных популярных журналах и книгах по индивидуальному дачному строительству. Причём, как правило, авторы не приводят ни цифровых значений принципиально важных параметров предлагаемых печей, ни каких-либо отзывов по испытаниям печи. Как говорится, приводят «голые» схемы печей для «безграмотных» лишь для примера того, как эти печи можно было бы сделать в принципе. Но ведь конструкций печей тысячи, а придумать можно миллионы, и все они будут работать с той или иной степенью эффективности и полезности.

Всё это приводит дачника к однозначному выводу. Если дачник строит баню, к примеру, под присмотром жены или подряжается строить баню соседу по дачному массиву, то такой объект, конечно же, является ответственным. Печь в таком случае лучше приобрести готовую, приличного заводского изготовления, с паспортами, аттестатами и сертификатами (и не только для того, чтобы снять с себя ответственность). Кирпичную печь дачнику тоже лучше заказать в специализированной фирме (если найдёт такую) или изготовить, по крайней мере, сообразуясь с некогда официально аттестованными проектами (см., например, Альбом отопительных и бытовых печей, часть I. Печи отопительные, М.: Стройиздат, 1961 г.; часть II. Печи отопительно-варочные. М.: Стройиздат, 1962 г., а также Перечень рекомендованных отопительных печей для жилых и общественных зданий, М.: Госстройиздат, 1952 г.).

Если же дачник делает баню сам и для себя и не боится чьих-либо нареканий, то вполне естественно, что он рассчитывает изготовить печь не просто «как следует», а «получше» и к тому же стремится удешевить строительство. В таком случае дачнику придётся прорисовать десятки вариантов печи и, может быть, покопаться в литературе, прежде чем подыщет подходящий вариант, скорее всего максимально использующий имеющиеся у него строительные материалы и узлы, в том числе и бывшие в употреблении. Такие любительские новаторские проекты, часто публикуемые в популярной литературе, несомненно имеют методический интерес, но, к сожалению, абсолютно неповторимы практически.

В заключение отметим, что среди продавцов металлических печей распространены термины типа «соотношение цены и качества». Если с ценой всё ясно, то понятие качества очень расплывчато. Многие печи порой не сопоставимы в принципе. Сопоставлять можно только объекты одного и того же назначения, причём узкого конкретного потребительского назначения. Качество определяется по многим критериям:

— удачность конструкции под назначение,
— качество изготовления (сборки),
— качество исходных материалов (комплектующих).

Отсюда следует, что сопоставлять соотношением «цены и качества» можно лишь финские печи-каменки для сухих саун разных фирм, которые имеют одно и то же назначение и одну и ту же конструкцию, но, может быть, разное качество материалов и качество изготовления.

Источник: health.totalarch.comДачные бани и печи. Принципы конструирования. Хошев Ю.М. 2008

Добавить комментарий

CAPTCHA
Подтвердите, что вы не спамер