Устройство топки кирпичной печи

Только ли в доме?

Кирпичная печь на хозяйстве пригодится не только для отопления и готовки. Стационарная печь-коптильня может принести очень хороший доход, как и мангал или барбекю ИП, работающему в области общественного питания.

В быту важна прежде всего высокая теплоемкость кирпича, обеспечивающая длительную теплоотдачу после протопки. Раз топка пуста, можно спать спокойно, не опасаясь угара. Для производственных печей на первый план выходит уже низкая теплопроводность кирпича, дающая возможность создать высокую концентрацию тепла в рабочей зоне. В таком случае дыхание печи становится уже вредным фактором, и его чаще всего пресекают, помещая печь в газонепроницаемый футляр.

Мелким бизнесменам, специализирующимся на кустарном промышленном производстве, стоит подумать о таких видах промышленных печей, которые вполне возможно сделать самому:

  • Вагранка – на хоздворе в ней можно за раз переплавить до 50 кг металлолома.
  • Муфельная печь – для закалки металлоизделий с одновременным цементированием.
  • Кузнечный горн.
  • Обжиговая печь для керамики и др.

Дело в том, что фабричные образцы малых промышленных печей рассчитаны на транспортировку по частям или в собранном виде. Поэтому и цены на них непомерно велики. Но, выкладывая печь на месте, можно получить не худшую, не влезая в неподъемный кредит, и развернуть прибыльный бизнес. Мы же пока остановимся подробнее на отопительно-варочных печах: они первыми появились в обиходе и заложенные в них принципы справедливы и для прочих.

Правильное завершение кладки дровяной печи для дачи

Описание кладки печей следует начинать с того, что стены и углы печи должны быть расположены строго вертикально. Чтобы печь получилась ровной, ее рекомендуется выкладывать в опалубке, которую по отвесу и уровню следует выставлять на месте строительства.

Пошаговая кладка печи начинается с того, что на фундаменте мелом необходимо разметить контуры будущей конструкции, учитывая толщину шва. Кладку следует осуществлять с перевязкой вертикальных швов на половину кирпича, под расшивку. Вначале все кирпичи ряда нужно подогнать всухую, затем снять и положить уже на раствор.

Схема установки замкового кирпича над дверцей печи

Кладку кирпича следует выполнять быстро. В противном случае загустевший раствор невозможно будет уложить и разровнять тонким слоем, поэтому все половинки, четверти и трехчетвертки кирпичей нужно подготовить заранее.

Если наносить раствор сразу на весь ряд кладки, то он быстро загустеет, а шов получится неравномерный по толщине, поэтому рекомендуется ровным слоем наносить раствор отдельно на каждый кирпич. Подробная кладка печи рассмотрена детально в этом материале.

Толщина швов печной кладки, выполненной из обыкновенного красного кирпича, должна составлять не более 5 мм, а из тугоплавкого и огнеупорного кирпича — 3 мм. Чем тоньше швы, тем качественнее печь.

Технология кладки печей требует, чтобы при возведении труб толщина швов должна быть не более 10 мм. Швы следует полностью заполнять раствором, а внутренние и наружные поверхности очищать от его излишков руками или кельмой.

Если кирпич на раствор лег неудачно, не следует его поправлять постукиванием. Его необходимо снять, очистить поверхность от раствора, смочить и повторить укладку.

Каждый ряд кладки должен быть выполнен с перевязкой швов в 1/2 кирпича. В рядах, где используется трехчетвертной кирпич, разрешено делать перевязку в 14 кирпича.

Кладка печи должна быть проведена, учитывая необходимость горизонтальности рядов и вертикальности наружных поверхностей и углов. Для соблюдения этого правила каждый ряд кладки следует проверять строительным уровнем с правилом на горизонтальность, а отвесом — на вертикальность стенок и углов.

Для удобства рекомендуется натянуть между столбами опалубки шнур, по которому можно ориентироваться при кладке. Каждый ряд необходимо сверять с чертежами порядовок.

Все внутренние поверхности печей должны быть ровными, без выступов и впадин, препятствующих движению газов и ухудшающих работу печи. Повороты и углы в каналах следует закруглять, а сужение или расширение частей делать постепенным, поэтому через 5-6 рядов кладки внутренние поверхности топливника необходимо протирать мокрой тряпкой, заглаживая и затирая швы, чтобы удалить излишки раствора. Если этого не сделать, то при топке раствор может осыпаться.

Устройство топки кирпичной печи

При облицовке огнеупорным кирпичом толщина швов должна составлять не более 3 мм. Такой кирпич не следует перевязывать с красным кирпичом. Из-за их различного температурного расширения кладка может разрушиться.

Уличная печь должна быть удобна в кладке и проста в эксплуатации. Ее следует сооружать на отдельном надежном фундаменте, не связанном с фундаментом дома или другой рядом стоящей постройки. Запрещено перевязывать кладку очагов с примыкающими к ним конструкциями (стенами, заборами).

Обязательно нужно перевязывать вертикальные швы кладки, а также следить за тем, чтобы толщина швов составляла не более 5 мм. В отдельных случаях допускается совпадение вертикальных швов, но не более двух рядов кладки.

О разном тепловом расширении материалов следует помнить и при присоединении к печи металлических деталей. Например, металлические опоры необходимо отводить от печи, используя проволочные жгуты. Больше места требуется для продольного теплового расширения, например, при установке колосников.

При кладке сводов печей необходимо перекрывать топочные отверстия, топливники, камеры, используя перемычки простой и сложной формы. Перекрытие в стене называется аркой или арочной перемычкой, а перекрытие между стенами — сводом.

Для перекрытия больших пролетов используют арочное перекрытие.

Своды могут быть крутыми, плоскими и пологими. Полуциркульный свод равен половине окружности. Пологий свод является менее крутым. Трехцентровый свод еще более пологий, благодаря его конструкции нагрев происходит равномерно по всей поверхности. Это важно при выпечке пирогов. Количество кирпичей в арке и рядов в своде должно быть нечетным.

Выполнения любой перемычки необходимо начинать с закладки кирпичей, на которые она будет опираться. Их следует вытесывать по шаблону. Так как высота арки или свода может быть различной, угол пяты изменяется. Нельзя использовать одну форму пяты для всех арок и сводов.

Кладка топки печи начинается с подготовки кружал и шаблонов пят, для этого на листе бумаги, картона или фанеры необходимо прочертить свод нужной формы с таким расчетом, чтобы в нем поместилось нечетное количество рядов кладки.

Можно легко и быстро построить свод на двух досках. Посередине узкой доски следует провести ось таким образом, чтобы она пересекала и широкую доску. На расстоянии 3-5 см от нижней кромки широкой доски необходимо прочертить прямую линию А-Б, отложив на ней ширину топливника. Ось должна проходить посередине топливника, между точками В и Г.

Правила кладки печи советуют использовать для свода опалубку, которую настилают по заготовленным кружалам.

После установки и закрепления опалубки в центральную точку О, с которой вычерчивалось кружало, следует вбить гвоздь, прикрепить к нему прочный шпагат, необходимый для проверки рядов кладки свода и разметки укладываемых кирпичей. Кирпич для кладки сводов нужно обтесать, придав ему клиновидную форму.

В этом случае швы имеют одинаковую толщину. При использовании обычного кирпича внизу швы будут тоньше, а вверху — толще. Они должны быть обязательно полностью заполнены раствором.

Следует очень аккуратно производить обтесывание пят и их укладку, так как заполнение больших пустот раствором и щебнем может привести к осадке свода или арки и их разрушению.

Кладку свода следует начинать с краев, от обеих пят одновременно, двигаясь к середине свода или к замку. Кирпичи нужно подгонять плотно, таким образом, чтобы они почти касались друг друга со стороны топливника.

Самым последним в ряд кладки свода или арки следует вставить замковый кирпич, смазанный с двух сторон глиняным раствором. Удары желательно наносить только поленом или киянкой, так как обычный молоток может расколоть кирпич.

Кладка и футеровки печи должна осуществляться только по точным, заранее проведенным расчетам. Топливники шириной до 42 см следует перекрывать упрощенным треугольным сводом, располагая кирпич плашмя, с последующим продолжением кладки стенок, которые будут прочно прижимать пяты к нижележащим рядам кладки. Если такой свод возводить без продолжения кладки, это может стать причиной сдвига пят распором свода, а затем привести к его обрушению.

Чтобы этого избежать, уложенные под свод пяты для кладки топливника нужно стянуть с помощью кусков квадратной, прямоугольной, угловой или тавровой стали, связанных проволочным жгутом. Проволочный жгут состоит из нескольких проволок, скручиваемых с помощью гвоздя.

Жгут должен располагаться внутри кладки, в шве. Если жгут будет открытым, то он быстро перегорит. Вместо проволоки можно использовать полосовую сталь, прочно зафиксировав ее к брускам. В некоторых конструкциях концы брусков могут выходить наружу. В таком случае их следует стянуть жгутами или круглыми стальными стержнями с резьбой и гайками на концах, под которые в концах брусков должны быть просверлены отверстия.

Топливники с пролетами до 38 см можно перекрывать, выпустив кирпич из боковых стенок кладки. Для прочной фиксации свешивающихся опорных кирпичей боковые стенки кладки должны располагаться выше перекрываемого ряда не менее чем на четыре ряда кладки. Чем больше будет выложено рядов, тем лучше кладка топливников печи, так можно избежать опрокидывания перекрытия внутрь печи.

В процессе кладки колодцев печи топочные отверстия рекомендуется перекрывать различными перемычками. Запрещено опирать кирпичи на рамку дверцы. При ширине топочного отверстия менее 250 мм его перекрывают в замок, стесывая кирпич. При ширине отверстия более кирпича необходимо выполнять кирпичную перемычку.

На этом кладка уличной печи практически завершена, но осталось несколько технологических моментов. Колосниковые решетки и колосники должны быть расположены ниже топочного отверстия на 7-14 мм. Между решеткой и кладкой дровяных печей по всему периметру следует оставлять зазор не менее 5-10 мм, заполнив его золой или песком, чтобы расширяющийся металл при нагревании не повредил кладку.

Строение печи

Схема строения печи

Схема строения печи

  1. фундамент;
  2. гидротеплоизоляция;
  3. шанцы – своего рода ножки, их делают для нижнего обогрева и экономии кирпича;
  4. поддувало;
  5. вход душника – воздушного канала, обеспечивающего равномерный прогрев помещения по высоте;
  6. поддувальная дверца;
  7. колосниковая решетка;
  8. дверца топки – творило – с ходом подачи топлива – гоном;
  9. топливник топки, или просто топка, или просто топливник;
  10. свод топки;
  11. устье топки, или ее хайло. Иногда хайлом называют только вертикальное устье топки с сужением (соплом), а в русской печи хайло – сопло в начале дымохода;
  12. прочистная дверца или просто прочистка;
  13. переток (перевал) – перегиб канала воздушного конвектора душника;
  14. воздушный конвектор душника;
  15. задвижка переключения хода печи (см. далее, показана условно);
  16. газовый (дымовой) конвектор, или конвективная система печи;
  17. вьюшка – задвижка, которой перекрывают дымоход после протопки, чтобы печь не выстуживалась естественной или ветровой тягой;
  18. выход душника в помещение с его дверцей. Летом дверцу душника закрывают, и конвекция воздуха в нем прекращается;
  19. дымовой канал дымохода;
  20. перекрыша печи;
  21. внутренняя разделка дымохода;
  22. потолочное перекрытие;
  23. противопожарная разделка;
  24. распушка, или выдра – расширение устья дымовой трубы.

Дадим некоторые пояснения. Фундамент – цельнолитой железобетонный; для печи на шанцах – ленточный забутованный. Вынос фундамента – не менее 50 мм. Изоляция – 2-3 слоя рубероида, поверх них – 4-6 мм асбеста или базальтового картона, затем лист кровельного железа, а по нему подстилка под кладку – лист войлока или базальтового картона, вымоченный в очень жидком кладочном растворе для печи, о нем см. далее. Подстилку кладут на железо мокрой и дают ей присохнуть, прежде чем начинать кладку.

Устройство топки кирпичной печи

Первые ряды кладки тела печи (косая штриховка на рис.) – из обычного керамического красного кирпича (не лицевого!) на цементно-песчаном растворе, это подтопочная часть печи. Далее идет топочная, или жаровая часть (штриховка в клеточку), ее кладут из керамического печного кирпича в сочетании с шамотным, о кирпичах также далее, на глиняно-песчаном растворе.

Перед поддувальной дверцей и творилом на пол укладывают лист кровельного железа на асбестовой или из базальтового картона подушке в 4-6 мм, его коренной край замуровывают в ближайший верхний шов кладки. Вынос листа вперед – не менее 300 мм, а в стороны от чела – не менее чем на 150 мм. Свободные края листа подворачивают и прибивают к полу.

Глиняный кладочный раствор не схватывается, а высыхает. При нерегулярной топке в холодное время года он от влаги постепенно раскисает. В таком случае часть тела печи, температура в которой не поднимается выше 200-250 градусов, выкладывают из печного кирпича, но на цементно-песчаном растворе, он же и гораздо дешевле глиняного, косая штриховка с серой заливкой на рис. На раствор для этой части кладки идет портландцемент от М400 и горный песок без включений. Замена декоративными аналогами недопустима!

Нижние переходы из канала в канал газового конвектора (перетоки) должны быть на 30-50% больше в высоту верхних (перевалов). Это обеспечит скопление сажи внизу конвектора (на его поде), откуда ее несложно убрать. С этой же целью края перевалов выполняют скругленными.

Начиная от 80 градусов в дымоходе, кладку ведут опять из простого кирпича на обычном цементно-песчаном растворе. Внутренняя разделка дымохода необходима, она держит на себе противопожарную разделку (не менее 50 мм асбеста или базальтового картона в металлической обойме) и, самое главное, в случае загорания сажи примет в себя жар на время, достаточное для принятия необходимых мер.

Роль распушки (выдры) аэродинамическая. Она рассекает ветровой поток, заставляя верхнюю его часть как бы перепрыгивать устье дымохода, поэтому тяга не так зависит от ветра. Высота распушки – не менее 2 рядов кирпича, вынос на срезе устья – в полкирпича. Пренебрежение распушкой – очень частая причина дымящих печей.

Выбор схемы печи

Основные схемы конвекции бытовых кирпичных печей представлены на рис. Слева – канальная печь с последовательным газовым конвектором, самая простая с исполнении. По последовательной канальной схеме строятся голландские печи и подобные им. Помимо простоты, преимущество канальной схемы в том, что она очень пластична конструктивно. Конвектор с топкой механически связаны только хайлом, поэтому канальную печь можно разработать под любое готовое помещение, см. след. рис.

Однако КПД чисто канальных печей редко превышает 40%, и встроить в них водогрейку очень сложно: в теле печи циркулирует мощный внутренний поток тепла, и любое его нарушение ведет в падению КПД и усиленному осаждению сажи.

Основные конвективные схемы бытовых печей

Основные конвективные схемы бытовых печей

В центре на рис. со схемами самая совершенная отопительно-варочная печь из кирпича – шведская, ее КПД достигает 60%. Она представляет собой камерную печь (роль воздушной камеры, обтекаемой потоком раскаленных газов, играет духовка 1) и растянутого от пола до потолка канального конвектора за ней. В камерной части шведки газы греют варочную поверхность в варочной нише 2, а часть тепла конвектора поступает в сушилку 3. Преимущества шведской печи:

  • Конвектор и духовка не имеют энергетической обратной связи с топочной частью, поэтому в духовку можно встроить сбоку U- или W-образный теплообменник системы ГВС с накопительным баком, а самый бак разместить или в сушильной нише, или на перекрыше печи.
  • Догорание дымовых газов происходит в камерной части печи. В конвектор они уходят с температурой ниже 800 градусов, поэтому его можно сделать из обычного кирпича на цементно-песчаном растворе.
  • Высокий узкий конвектор дает равномерный прогрев помещения по высоте.
  • Часть дымовых газов с выхода камеры можно перепустить, например, в лежанку, а затем вернуть в конвектор, не ухудшая параметров печи.
  • Размеры конвектора можно варьировать, сдвигать и поворачивать его относительно камерной части, поэтому шведка также неплохо вписывается в готовый дом и может греть до 3-х комнат, см. след. рис. (после канальных печей).
  • Если открыть дверцу духовки, из нее пойдет мощный поток теплового излучения, что позволит быстро обогреться и обсушиться пришедшим с тяжелой работы на морозе людям.
Канальные печи

Канальные печи

Главные недостаток шведской печи – высокие требования к качеству материалов и работы для камерной части печи. Кроме того, под нее обязательно нужен фундамент, без него высокая и узкая конструкция, части которой из-за тепловых напряжений нагружены по-разному, окажется хрупкой и неустойчивой. Сделать печь шведского типа может только опытный печник.

Шведские печи

Шведские печи

Наконец, справа на рис. со схемами – печь колпаковая. Ее КПД может превышать 70%, т.к. она саморегулирующаяся: дымовые газы не уйдут в дымоход, пока не догорят под сводом колпака и не отдадут свое тепло телу печи. Кроме того, колпаковая печь обладает свойством газовой вьюшки: если забыть закрыть штатную, горячие газы под колпаком не пустят на проток тяжелый холодный воздух из хайла, и печь не выстудится. Это гарантирует от угара из-за не вовремя закрытой вьюшки.

Устройство топки кирпичной печи

Однако колпаковая печь выглядит просто только на схеме, а в исполнении она очень сложна из-за высоких нагрузок в конструкции. Затем, колпаковая печь исключительно отопительная, встроить в нее варочную поверхность невозможно. Отбор тепла для водогрейки возможен только в двухколпаковых печах, еще более сложных, поэтому колпаковые печи в быту распространены мало. Исключение – «двухколпаковки» Кузнецова, но столь талантливые печники на свет появляются редко.

Плита и щиток

Связь кладки щитка со стеной

Связь кладки щитка со стеной

Развитие идеи шведки породило очень перспективную конструкцию: обычную варочную плиту с отдельным обогревательным щитком-конвектором, см. рис. Все, что для этого потребовалось – отказаться от варочной и сушильной ниш, это дало возможность разъединить камерную и канальную части механически, т.е. строить их по отдельности; возможно, даже по очереди.

Что же мы получаем взамен? Меньшую нагрузку на пол. Плиту в большинстве случаев можно строить прямо на деревянном полу, положив на него изоляцию такую же, как на фундамент под печь. А под щиток достаточно просто демпфирующей подушки из базальтового картона. Остается проблема устойчивости высокого узкого щитка, но она решается путем создания его механической связи со стеной, хоть бы и перегородкой в полкирпича, см. рис. слева.

Плита с отопительным щитком

Плита с отопительным щитком

Далее, щиток можно сдвигать и разворачивать относительно плиты, тогда плита может греть кухню с санузлом, а щиток еще до 4-х комнат. Для этого нужно вставить в горизонтальный участок дымохода между ними гибкое звено из жаропрочного гофра с хорошей теплоизоляцией, чтобы избежать осаждения сажи. В общем, ценой отказа от почти ненужных в наше время ниш получилась принципиально новая и очень практичная конструкция.

Сезонные ходы печи

Летом, когда и так жарко, греть помещение ни к чему. Но закладывать в топку мизерные количества топлива тоже не получится: пределы регулировки мощности подачей топлива всех печей невелики. Тепло от малой закладки вылетит в трубу, остатка не хватит и на яичницу. Но обзавестись летней кухней с плитой возможность есть далеко не у всех.

На такой случай придуманы конструкции печей с переключением хода с летнего на зимний. Проще всего ход переключать в канальной печи параллельной схемы, две левые поз. на рис. ниже. Однако максимального КПД канально-параллельной печи можно добиться только при ее мощности более 20 кВт. Тут действует закон квадрата-куба, и в слишком малой печи тепло «просвистит» в трубу, не успев нагреть конвектор.

Переключение сезонных ходов печи

Переключение сезонных ходов печи

Особые печи

Устройство топки кирпичной печи

Прежде чем переходить к более подробному разбору обычных печей, остановимся на нескольких специальных весьма востребованных конструкциях.

Печь для барбекю

Устройство печи-барбекю

Устройство печи-барбекю

Настоящая печь-барбекю – это древний открытый очаг, см. рис. Строят его либо на открытом воздухе под навесом либо в помещении под колпаком-дымоулавливателем. Кладка без каких-либо премудростей: в полкирпича с ложковой перевязкой. 3-4 ряда нужно выложить тычками, чтобы получились опоры для жаровни и решеток. Впрочем, подробнее о кладке см. далее.

Фундамент для наружного барбекю – простейший, плитный из готовых бетонных монолитов или каменных блоков на песчано-щебневой подушке. Комнатную барбекю строят прямо на полу на описанной выше комбинированной изоляции.

У барбекю есть одна тонкость: бортик жаровни, он в правильном очаге греет стряпню с боков. Поэтому 2-3 верхних ряда желательно выложить из шамотного кирпича, он очень хорошо вбирает в себя тепло и медленно отдает его. Чтобы навершие жаровни прогревалось быстрее, кирпичи нужно брать граненые фасонные, как показано на рис. ниже.

Жаровня из шамота для барбекю

Жаровня из шамота для барбекю

Банная

Банная печь как печь строится обычным порядком; здесь главный секрет – устройство каменки. Закрытая каменка, сквозь которую проходят дымовые газы (слева на рис.) быстро прогревается и дает самый полезный сухой пар. Но «наддавать» воды или квасу на нее нельзя, придется снова растапливать печь. Кроме того, малейший огрех – неправильно подобранные камни, плохое топливо, нарушение режима топки – ведет к осаждению в каменке недогоревшей органики, и сухой пар может оказаться токсичным и канцерогенным.

Устройство банных печей

Устройство банных печей

Открытая каменка (вторая слева на рис.) безопасна, но долго греется. Чтобы париться с «наддачей», печь нужно все время топить, поэтому ее творило должно выходить в предбанник: угар особенно опасен при высокой температуре воздуха. Наддав слишком много, каменку можно вообще выстудить, и вся баня пойдет насмарку.

Третья слева печь с боковой закрытой каменкой совершеннее: бункер с камнями омывается горячими газами со всех сторон, кроме лицевой, поэтому каменка и прогревается быстрее, и наддавать в нее можно больше. Но самая совершенная банная печь – колпаковая, крайняя справа. Каменка устроена на своде колпака, температура под которым весьма высока, там основной очаг тепловыделения, и деваться этому теплу некуда кроме как в камни.

Схема правильной укладки полосок металла с учетом разницы коэффициентов теплового расширения металла и кирпича (тепловой воздушный зазор), вид сверху

У этой печи 3 недостатка. Во-первых, общая сложность и дороговизна, как у колпаковых печей вообще. Во-вторых, колпак из обычной стали быстро прогорает, а из жаропрочной дорог. Наконец, наддавать в каменку этой печи можно только из встроенного душа, а его кваском не заправишь.

Проточные печи

Проточные печи не имеют конвекторов, но с костром в трубе или пещере у них только внешнее сходство. Проточные печи могут быть весьма эффективными. Самые востребованные виды – английский камин и русская печь.

Схема строения камина приведена на рис. Для получения максимального КПД, сравнимого с КПД голландки, топка камина должна быть сужающейся назад со всех сторон, справа на рис.

Строение английского камина

Строение английского камина

Основные пропорции камина следующие:

  • Площадь портала – 2% от площади помещения.
  • Высота портала – от 2/3 до 3/4 его ширины.
  • Площадь топочного проема – 1,5-1,8% площади помещения.
  • Площадь пода топливника – 70% от площади портала.
  • Глубина топливника – 1/2-2/3 высоты топочного проема.
  • Излом задней стенки топливника – на 1/3 ее высоты.
  • Угол наклона «зеркала» задней стенки – 20-22 градуса от вертикали.
  • Угол схождения боковых стенок – 45-60 градусов, т.е. по 22,5-30 градусов на каждую.
  • Если камин с глухим подом, то его подъем назад – 4-7 градусов.
  • Высота подиума над полом – около 50 см.
  • Площадь сечения дымохода – 7-13% от площади топки. Меньшее значение относится к круглому дымоходу, большее – к прямоугольному со сторонами 1:2. Для дымохода квадратного сечения – 10%

Русская печь

Русская печь (схема на рис.) при регулярной интенсивной топке дает КПД до 80%, обладает потрясающими декоративными качествами, позволяет готовить традиционные блюда русской кухни, которые иным способом не приготовишь, и обязательно снабжается лежанкой. Но конструкция русской печи весьма консервативна, вносить в нее изменения, не рискуя испортить печь, может только печник с большим опытом работы именно по русским печам.

Схема русской печи

Схема русской печи

С точки зрения строительной механики русская печь также стоит особняком. Она представляет собой не цельный, работающий как одно, модуль (пустотелую колонну, стену), но почти полный аналог здания: связную конструкцию, части которой взаимодействуют через углы. Поэтому углы русской печи нужно выкладывать по всем правилам. Сверки по порядовке мало, нужно еще постоянно выверять по отвесу. Ключевые моменты кладки русской печи показывает след.рис.

Ключевые моменты строительства русской печи

Ключевые моменты строительства русской печи

Предварительный расчет печи

Схема правильной установки креплений на рамке топочной дверки, вид сверху

Перед выбором проекта печи необходимо проделать ее предварительный расчет под помещение. Обычно его ведут исходя из теплоотдачи печи в ккал/час. В процессе остывания печи теплоотдача уменьшается, но и потери тепла помещением падают, т.к. оно тоже остывает. Задача расчета – выдержать температуру в помещении до следующей топки.

Такой расчет теоретически сложен, а по готовым коэффициентам и упрощенным формулам требует большого опыта. Но для домов с хорошим наружным утеплением вполне достоверные результаты дает предложенный И. В. Кузнецовым способ расчета по усредненной тепловой мощности единицы поверхности печи (ТМЕП). Для нормальной топки ее можно брать 0,5 кВт/кв. м, а для перетопки в сильный мороз – до 0,76 кВт/кв. м в течение 2-х недель.

С использованием ТМЕП прикидочный расчет печи становится совсем простым. Допустим, у нас печь 1,5х1,5 м в плане и высотой 2,5 м. Площадь ее стен – 3,75х4 = 15 кв. м, плюс 2,25 кв. м перекрыша. Всего 17,5 кв. м. Отдать эта печь сможет от 8,75 до 13,3 кВт тепла. С учетом особенностей печного отопления этого хватит для дома в 80-100 кв. м.

Для расчета топки нужно сначала определить максимальный объем закладки топлива. Его находят по требуемой тепловой мощности, теплотворной способности топлива, его удельному весу и предполагаемому КПД печи. Расчет проводят для всех видов топлива, для которых предназначена печь, и выбирают наибольшее значение.

Полный расчет топки – удел не любителей и даже далеко не всякого инженера-теплотехника. Возьмем хотя бы такую «мелочь», как колосниковая решетка. Пропустит она слишком много воздуха – топливо сгорит быстрее, чем тело печи примет его тепло, остаток вылетит в трубу. Мало воздуха – топливо на сгорит полностью, а невыделенное тепло опять же в трубу с дымом. А сажа, а зола, забивающая колосники? И все это нужно увязать с другими, не менее значащими узлами топки, причем для разных видов топлива.

К счастью, сейчас в продаже есть много готовых печных топок на разную тепловую мощность, под разное топливо, с глухим или прозрачным, для печей-каминов, творилом. И обойдется готовая топка дешевле любой самодельной. Нужно только при выборе обратить внимание на следующее:

  1. Размеры топки и ее крепежных элементов (штырей, усов) должны быть согласованы с размерами кирпича. Печные кирпичи выпускаются нескольких типоразмеров (см. далее), и одна и та же топка может быть в продаже нескольких модификаций под разный кирпич.
  2. Для печи долговременного пользования топку нужно брать литую чугунную. Сварные из листа – для печей, используемых эпизодически.
  3. Также нужно обратить внимание на глубину сужения камеры сгорания к колосникам – зольной шахты, зольного колодца или просто зольника.

Поясним последний пункт. Если печь будет топиться преимущественно высококалорийным малозольным топливом в крупных кусках (каменный уголь, торфобрикеты), то зольник нужно брать поглубже, до 1/3 высоты камеры сгорания. В мелком зольнике такое топливо слишком быстро прогорит. Если же печь под низкокалорийное древесное топливо, включая пеллеты, то глубина зольника должна быть не более 1/5 высоты камеры сгорания, иначе низ топливной массы быстро забьется золой, приток воздуха сократится, и топливо не догорит.

Как видим, вилка глубины зольника большая. Поэтому лучше немного переплатить и взять топку многотопливную. В таких полное сгорание всех перечисленных в сертификате видов топлива обеспечивается специальными конструктивными мерами.

Дымоход

Расчет дымохода – отдельная тема, едва ли не более сложная, чем расчет всей печи. Даже на компьютере приходится 2-3 раза перезапускать САПР, вручную корректируя исходные данные, прежде чем все не сойдется как следует. Но для обычных условий (сечение прямоугольное, ход вертикальный без изломов, высота устья дымовой трубы над колосником 4-12 м) можно сразу дать готовые значения поперечных размеров для печей разной мощности:

  • До 3,50 кВт – 140×140 мм.
  • От 3,50 до 5,20 кВт – 140×200 мм.
  • 5,20-7,20 кВт – 140×270 мм.
  • 7,20-10,5 кВт – 200х200 мм.
  • 10,5-14 кВт – 200Х270 мм.

Эти значения – минимальные. Они рассчитаны на то, чтобы избежать «просвиста», когда холодный воздух противотоком опускается в печь по слишком широкому дымоходу. «Просвист» чреват не только потерями тепла, но и уймой других серьезных неприятностей.

Если же печь в выбранным «навскидку» дымоходом дымит хоть изредка, его нужно нарастить, всего на 0,25-0,5 м. Когда-то для этого на трубу нахлобучивали прохудившееся ведро, сейчас можно надставить кусок асбоцементной трубы с поперечным сечением не меньшим, чем у дымохода.

Но самый лучший способ – не полениться и положить еще 2-4 ряда кирпичей, не забыв сделать новую распушку. Видали когда-нибудь трубу с двумя выдрами? Это значит, что первоначально коротковатый дымоход по результатам протопок нарастили до нормы.

Печные материалы и приборы

Кирпич

В источниках печной кирпич часто путают с огнеупорным шамотным. Общего у них только размеры: если у одинарного строительного кирпича они 250х125х65 мм, то у печных 230х114х40 мм (стандарт) или, иногда, 230х114х65 мм. А вообще-то печной кирпич – высококачественный красный М150. Из него целиком можно строить голландку и русскую печь.

Шамотный кирпич идет на кладку топочных частей печей с достаточно напряженным тепловым режимом: шведской, банных, колпаковых. Главное его достоинство для бытовых печей не жаростойкость, 1600 градусов в домашних печах не бывает. Тут важнее большая теплопроводность шамота в сочетании высокой теплоемкостью: шамотная кладка – отличный теплоаккумулятор.

Схема правильной укладки полосок металла с учетом разницы коэффициентов теплового расширения металла и кирпича (тепловой воздушный зазор), вид сверху

Вследствие большой теплопроводности строить печь целиком из шамота нельзя: она сначала недопустимо раскалится, а затем слишком быстро отдаст тепло излучением. Снаружи шамотная кладка должна быть со всех сторон обложена керамической, хотя бы в полкирпича.

Печные кирпичи

Печные кирпичи

Судить о качестве шамотного кирпича только по глубине его цвета не совсем правильно, т.к. шамотная глина из разных месторождений сильно отличается внешне. Почти черный кирпич может оказаться плохим, а светло-желтый – отличным. Главный признак качества – мелкозернистая структура без множества видимых пор и включений (слева вверху на рис;

рядом – подозрительный). Следующий этап проверки – простукивание легким молоточком. Хороший кирпич дает звонкий или четкий отрывистый звук, а плохой – глухой растянутый. Наконец, если и стук толком ничего не прояснил, проверяют на спайность, или, говоря по-современному, проводят краш-тест: кирпич разбивают или роняют с высоты на твердый пол.

Стороны шамотного кирпича называются так же, как и строительного, это тоже показано на рис. Как и строительный, шамот идет в дело полномерным, в 3/4 длины (трехчетверками), половинками и четвертями. Как они обозначаются на схемах кладки, показано на рис. слева внизу.

Для кладки внутренних ответственных частей бытовых печей хорошо подходит клинкерный кирпич, или просто клинкер (справа на рис.) Это тот же керамический кирпич, обожженный при высокой температуре. Вид у него неказистый, но прочность и жаростойкость повышенные. Стоит клинкер несколько дороже обычного красного кирпича, но существенно дешевле шамота.

Вертикальный наклон дверки, вид сбоку

Песок в раствор для кладки печей требует особого рассмотрения. Для печи, рассчитанной на более чем 10 лет регулярного пользования без ремонта нужен горный песок без включений. В остальных видах слишком много органики, из-за которой швы кладки со временем выкрашиваются и трескаются.

Чистый горный песок дорог. Но главное – сейчас в продаже есть вообще идеальная его замена: глиняный песок для керамической кладки и шамотный для шамотной. Не удивляйтесь словосочетанию «глиняный песок», он, как и шамотный, перемолотый бой соответствующего вида кирпича. Кирпичный песок чаще всего оказывается дешевле хорошего горного, а кладка на растворе с ним выходит исключительного качества.

Кладочные растворы

Для кладки кирпичных печей применяются глиняно-песчаные растворы. Рецептов известно немало, приведем самые простые и качественные. Для шамота нужен шамотный мергель или белый каолин. Для керамического кирпича – любая огнеупорная молотая глина; лучше всего серый каолин, синяя или серая кембрийская. И в том, и в другом случае на 100 шт. кирпича понадобится 40 кг глины.

При покупке сразу проверяют глину на запах: любой явственно ощутимый, приятный или неприятный, свидетельствует о примеси органики, для кладки печи такая глина не пригодна. Далее нужно определить необходимую долю песка в растворе, т.к. глина разных месторождений одного качества имеет разную жирность – сочетание адгезионной способности с вязкостью.

Закисшую глину, добавляя понемногу воды, вымешивают до консистенции очень густого теста или пластилина. Затем замес разделяют на 5 частей и в каждую добавляют песок: 10%, 25%, 50%, 75% и 100% по объему. Все пробы тщательно, до полной однородности, снова вымешивают и сушат 3-4 часа.

Теперь пробы раскатывают в колбаски диаметром 1-1,5 см, длиной не менее 30 см. Каждую колбаску оборачивают вокруг любого круглого предмета диаметром около 5 см и смотрят результат:

  1. Раствор по пробе, улегшейся абсолютно без трещин, сгодится для любой печи, в том числе и на топливную часть.
  2. Подсохшая корочка порвалась, образовав сетку мелких трещинок – раствор также пригоден для всех печей, в т.ч. для горнила русской и топки голландской.
  3. Трещинки прошли вглубь на 1-2 мм – раствор годен для частей печи, прогреваемых не выше 300 градусов, для барбекю и дачного камина.
  4. Глубокие трещины, изломы, разрывы – песка слишком много, раствор не годен.

Главный смысл пробы на пропорцию песка в том, чтобы удешевить строительство: кирпичный песок много дешевле качественной глины. Соответственно, чем больше его уйдет в раствор, тем он будет дешевле.

Рабочий раствор готовится по тому же принципу, что и проба, но уже в требуемом объеме:

  • Глину замачивают сутки; шамотный мергель – час.
  • Вымешивают массу до теста.
  • Протирают через сито 3х3 мм.
  • Добавляют песок по результатам пробы.
  • Добавляя понемногу воду, вымешивают до густоты сметаны.
  • Проверяют жирность уже раствора обычным способом, по смачиванию кельмы.
  • При необходимости добавляют глины или песка (очень немного!), вымешивают и приступают к кладке.

Печные приборы

Печные приборы с креплением усами и юбкой

Печные приборы с креплением усами и юбкой

Кладка и перевязка

Кирпичная кладка бывает ложковой и тычковой, смотря по тому, какая сторона кирпича смотрит наружу. Кирпичи укладываются на постель. «Постельная» кладка, когда кирпич ставят на тычок или ложок, крайне непрочна и СНиП запрещена, но в исключительных случаях применяется для внешней отделки ненагруженных конструкций.

Кладку ведут с перевязкой швов, т.е. швы отдельных кирпичей должны иметь разбежку (смещение) в ряду кладки (в одном или двух направлениях по горизонтали) и между рядами (по вертикали). В неперевязанной кладке любая микротрещина, которых не избежать, неизбежно поползет дальше, разрушая конструкцию.

Способов перевязки швов только в строительстве известны десятки, а в печном деле их еще и приходится изменять, чтобы выложить сложные дымовые ходы. Однако проверить готовый проект печи либо разработанный самостоятельно можно, руководствуясь достаточно простыми принципами:

  1. Кладка начинается и заканчивается тычковыми рядами.
  2. Любой кирпич должен опираться не менее чем на 2 других.
  3. Кирпичи соседних рядов должны перекрываться не менее чем на 1/4 по длине или ширине.
  4. Все вертикальные швы должны быть заполнены раствором, иначе кладка пойдет расслаиваться на вертикальные пласты.
  5. Вертикальные швы тычковых и ложковых рядов не должны совпадать.
  6. Выступающие пороги, участки под балками и вкладышами должны быть тычковыми.
  7. Подтесанные части кирпичей не должны выступать наружу. Исключение – кирпичи, обработанные болгаркой с алмазным кругом.

Нормальная ширина шва при кладке печи – 3 мм, минимальная – 2 мм. Допустимо уширение до 5 мм; на подтопочных рядах и в своде – до 13 мм. В местах сопряжения шамотной и керамической кладки и вокруг вкладышей из любого другого материала (печные приборы, бетонные балки, штыри под варочную поверхность и т.п.

Принципы перевязки кладочных швов

Принципы перевязки кладочных швов

Все ряды кладки обязательно должны быть перевязаны по вертикали. В обширных внутренних пространствах рядов допускается неполная перевязка в ряду (см. рис.), или кладка методом забутовки, т.е. заполнение их кирпичами без перевязки. Перевязку между схожими рядами (напр. подтопочными) удобно делать методом зеркального отражения, наподобие того, как выкладываются заборные столбы, справа на рис.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector