|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
•
|
|
||||||||||||||
Ещё раз о каминах.
|
| Во-первых, классический камин закрытым быть не может по определению. Если каминный топливник закрыть дверкой, то такая конструкция превращается в печь со всеми её признаками (повышенный КПД, снижение расхода воздуха, соответственно дополнительно выделяемое тепло, которое следует не выпускать под потолком, а как-то иначе его использовать, например, аккумулировать). Название таким конструкциям должно быть «каминная печь», у которой основная --- отопительная функция. А слово «каминная» является определением (какая печь, печь, оборудованная каминным топливником для обеспечения её дополнительной каминной функцией). Да, такая печь превращается в камин, если эксплуатировать её с открытыми дверками или вовсе их удалить. Кстати, каминная функция будет полноценной, если такая печь оснащена летним ходом, обеспечивающим снижение КПД данного устройства (печи) до минимума. О расширении классификации каминов, оно также имеет практическое значение, по ходу об этом будет сказано. Замечу, что каждая группа каминов имеет своё назначение и, соответственно, свои конструктивные особенности. Итак:
|
Здесь можно было бы поставить многоточие, т.к. наверняка что-то упущено. Предвижу вопрос: а зачем это нужно? Ответ, как обычно, очень прост. Каждая группа каминов тщательно прорабатывается, накапливается определённый, зачастую бесценный опыт, который редко когда обобщается. Такой опыт важен для других, особенно для нового поколения специалистов. Остановимся на последней, казалось бы, самой безобидной, седьмой группе каминов. Надстройки над каминным столом явление нередкое. Чаще они делаются для улучшения общего вида камина. Для дизайнера такой объект всегда более привлекателен, чем камин, над каминным столом которого торчит одна труба. С этим трудно спорить, если учесть, что общий вид камина (как законченного изделия), важен как для заказчика, так и для исполнителя. Если же отвлечься от общего вида, у меня лично всегда возникает вопрос: а что там внутри камеры? Чаще всего ничего – просто дымовая камера. Мне кажется, что авторы таких каминов грешат против возможностей, которые им предоставляются. Вот здесь я хочу ещё раз обратить внимание читателя на то, что сказано выше о бесценном опыте. 1. Если ваш камин с дверкой (это каминная печь!), у вас была возможность сделать, практически, в тех же размерах (габаритах) не суррогат, а настоящую каминную печь. Назову два таких проекта из числа многократно проверенных: финская каминная печь и каминная печь Кузнецова ОВИК-19. Я умышленно обхожу стороной других авторов каминных печей по одной причине: любая печь, в т.ч. и каминная, прежде чем получить рекомендацию к внедрению, должна пройти суровые испытания. Замечу, что в процессе испытаний изделие подвергается доводке (доведению конструкции «до ума») и только после этого проект печи получает сертификат на дальнейшее использование. |
| Проблема испытаний печей не нова, кстати, И.В. Кузнецов в одной из своих статей рассказал об испытаниях своей печи во Франции и о том, как у них организован сам процесс испытаний. И в нашем отечестве есть подвижки, я имею в виду организацию первого в России участка испытаний на фирме «Ками» у С.И. Серёгина в Петрозаводске. Хочу обратить внимание: проблема испытаний, существовавшая ранее, существует сегодня, будет ею оставаться всегда, даже если через энное число лет у нас появится желанный «Центр по испытанию печных конструкций». Ясно, что он не будет госструктурой, она (структура) должна быть коммерчески самоокупаемой. Нужно понимать, что испытание печей – это мероприятие весьма дорогостоящее, (зачастую бывает и многократной): расходы на материалы, зарплату испытателей и обслуги, амортизацию оборудования и помещения. Такие затраты будут неподъёмными для частных лиц, их может позволить себе только крупная и финансово – успешная коммерческая фирма. Но это в будущем. А, что сегодня? Как быть той части специалистов, которые подвержены «изобретательскому зуду» и «самодеятельности»? Признаем, что во многом и благодаря им, существует прогресс и не только у нас, но и там «у них». Да, им прямая дорога в гильдию печников. Роль гильдии печников будет возрастать, если она сумеет закрепить опыт, полученный в процессе испытании банных печей. И если она сможет, таким же образом, и дальше стимулировать работу членов гильдии. Отдельные проекты своих членов (да и не только своих) следует предлагать для внедрения только после их тщательной проверки и испытаний. Что касается авторов (членов гильдий) таких работ, им нужно взять за правило: не следует переоценивать свою самодеятельность, заказчикам надо предлагать проекты только из числа одобренных печным сообществом. Полагаю, что такую оценку сообщества, зачастую можно расценивать даже как более высокую, чем получение свидетельства-патента на изобретение. |
2. Если ваш камин без дверок, и вы его делали камином с повышенной теплоотдачей (распространенный вариант для деревянных дач), чаще за счёт циркуляции воздуха за стенками топливника дымовую камеру следует так же использовать. Например, в варианте верхнего колпака в печах Кузнецова. Делать что-то мудрёное не следует, т.к. вы можете потерять тягу на преодоление сопротивления в камере, рискуя в итоге получить дымящий камин. В варианте колпака потери тяги минимальные. И наконец, главное, ради чего автор взялся за настоящую статью. Необходимо вернуться к вопросу, который ставился на форуме Е. Колчина «Печных дел мастера» в разделе «Классические камины», где обсуждалась статья И.В. Кузнецова «Камины, печи, печи с каминами» и Камин, предложенный А.И. Ищенко. Их обсуждение завершено моей статьёй с высокой оценкой этих работ и признанием того, что они могут послужить началом к созданию новой альтернативной группы (возможно восьмой в списке, см. выше) каминов. Заинтересованному читателю предлагаю заглянуть по адресу: http://forum.stovemaster.ru/viewtopic.php?t=2100
|
Данные признаки по трубе, следует рассматривать как временные, по мере набора опыта эксплуатации таких каминов, позднее их можно будет расширить. Итак, двуединая задача.
В части подбора каминных труб можно обратиться к шведской диаграмме, которой пользуется большинство специалистов |
Сравнение результатов расчёта по обеим диаграммам показывает небольшую разницу в пользу Шиделя, и объясняется это причинами, о которых сказано выше. Сказанное означает, что предпочтительным выбор за нижним рисунком (второй вариант) |
  |
Пояснения к рисункам. АхВ -- Размеры портала (ширина на высоту) 1) Таблица охватывает, практически, весь спектр каминов с шириной порталов (А) от 2 к.; 2,5 к. и т.д. с шагом 0,5 кирпича.
|
Ниже приводятся результаты расчёта и подбора труб и номинальные размеры порталов F. с привязкой к трубным высотам Н и коэффициенты перехода к альтернативным трубам.
Таблица альтернативных каминов
Ещё вариант статьи
| Выше говорилось о том, что методика , изложенная в гл 3, является универсальной, надёжной и многократно проверенной системой расчёта каминов всех типов. Поэтому, вроде бы и искать альтернативу, в виде какого-либо улучшения изложенной методики, нет необходимости. Однако практика строительства каминов ставит новые задачи, решение которых требует новых подходов, выходящих за пределы, указанной системы расчетов. Перечислим вопросы, о которых может идти речь (специалисты вполне могут дополнить данный перечень): - По мере необходимого роста сечений каминных труб (для каминов с большими порталами), сами трубы становятся экономически всё более затратными и более трудоёмкими сооружениями. Проблема желательного снижения площадей сечения применяемых труб для каминов с большими порталами, где ширина портала (окна) камина 3 кирпича и более, становится всё более очевидной. - Существует проблема каминных комплексов – конструктивного объединения печей и каминов (2 и более единиц) с выходом на единый дымоход. Проблема заключается не только в желательном снижении сечения трубы, но и, что важнее, в обеспечении надёжного функционирования составляющих элементов комплекса. - Зачастую планировочные решения принуждают специалистов ставить в больших помещениях камины с нелогично малым порталом из-за недостаточного сечения труб закладываемых в проекты проектировщиками зданий. Задача увеличения каминных порталов при использовании труб с заниженным сечением также весьма актуальна. |
Проблема очевидна. Понятно, что в системе камин - труба решение надо искать в устройстве самого камина. Что же касается каминной трубы, то максимум возможного, что можно сделать для улучшения работы камина, это использование «идеальной» трубы. Уточним этот термин: круглое сечение трубы с максимально гладкими стенками, ось трубы прямая без изломов плюс хорошая теплоизоляция трубы. Остановим внимание на устройство каминного зуба. Специалистам известно, что в некоторых случаях с помощью каминного зуба можно добиться более устойчивой работы камина. Известно, что полоса сужения (горловина), образуемая между тыльной стороной перекрытия портала и каминным зубом должна как-то соразмеряться с площадью сечения трубы. Очевидно, что для практического применения нужны более чёткие рекомендации. Вот на таком информационном фоне любая публикации по теме, затрагивающая обустройство каминного зуба (соответственно и горловины тоже), должна вызывать (по мнению автора) повышенный интерес специалистов. |
| В 2007 году опубликована работа И. В. Кузнецова «Камины, печи, печи с каминами». В ней, наряду с решением ряда вопросов, рассмотрен и расклад сил в камине, которые определяют его работу. На основе анализа сил, действующих в камине, их взаимодействия (с учётом влияния каминного зуба, что обычно вызывает затруднения в определении его роли в этом раскладе) можно делать верные выводы для рационального конструирования каминов. Подчеркнём, что этот вопрос авторы многочисленных статей и книг обходят стороной, считая его весьма неопределённым и запутанным. Это, в свою очередь, также определяет интерес к указанной статье. К сожалению, интересующий нас вопрос о сочетании проходного сечения горловины с сечением трубы в статье лишь задаётся формулой «1:1 и больше». Заметим, что «формула» концентрирует суть интересующей нас методики. И, тем не менее, данная статья, при всей важности затронутых вопросов, попутно подталкивает к поиску решения проблемы, которая выше обозначена. |
 |
| На Рис.1 приводится схема камина и расклад сил, действующих в камине. Размеры горловины соответствуют сечению трубы (площади сечений 1:1). Рис.1 и пояснения, заимствуются из указанной статьи. Заметим, что установка заслонки в горловину никак не изменяет работу камина. Зато этот приём значительно упрощает понимание задачи, рассматривая её при разном положении заслонки (закрыто -- приоткрыто – открыто). 1. Сила Р есть результат разряжения, создаваемый трубой (со знаком минус). Она же поддерживающая сила газа, равна разнице веса воздуха и газа в объёме трубы за вычетом силы, расходуемой на преодоление сопротивления на пути движения газов. |
dp = H(px- pдcp.)g, где: Н – высота трубы в метрах, g -- ускорение силы тяжести (м/сек2) рх и рдср -- плотность воздуха в помещении и средняя плотность газов в трубе (кг/м3). Плотность воздуха и газов, в свою очередь, от их температуры. 2. Сила Д -- результат повышенного давления горячих газов на уровне горловины, подпираемых атмосферным давлением с силой равной разнице весов горячего в колпаке и холодного воздуха в помещении в объёме колпака с высотой Нк. Рассчитывается по той же формуле. Именно в горловине лежит точка приложения сил Т и Д. Здесь происходит смена давлений (+р на –р), что положительно сказывается на работе камина: силы противотока не преодолев преграды в виде зуба и горловины, уравновешиваются в дымовой камере, а не, как обычно, в помещении (что и представляется в виде дымление камина). |
| Можно влиять на этот процесс за счёт изменения высоты Нк: увеличивая объём колпака, вызывая соответственно рост давления (+р) снизу и силы Д. При этом, суммарная величина сил (Т+Д), двигающих поток вверх, не изменится, т.к. с ростом силы Д соответственно снизится сила Т. | Кроме решения проблемы дымления каминов (под него и даётся обоснование) интересны выводы в части обустройства дымовой камеры, выборе места установки на ней каминной трубы и подсоединения печных труб при использовании камина в комплексах. Рассмотрим конструкцию реально действующего камина (автор А. Ищенко). Камин примечателен тем, что он создавался с учётом рекомендаций И.В. Кузнецова и, что важно, на базе собственного опыта квалифицированного специалиста. В камине решена главная задача: значительно снижено сечение трубы по сравнению с расчётным (нормативным) значением. |
1) Анализируем основные параметры камина. Сравниваем расчётные диаметр и площадь сечения с реальными показателями: |
2) Анализируем конструктивное решение. . - Главное: в выборе проходного сечения горловины и трубы. Горловина соответствует посадке покупной финской поворотной заслонки 20 х 20 см. Труба Н/Ж O20 см вставлена в кирпичную оболочку, зазор (на сторону 3 см min) между стенками заполнен теплоизоляцией. Изломы оси отсутствуют. - Дымовая камера поднята на 1 м при этом значительно возрастает давление +Р и сила Д (см. выше), что усиливает противодействие дымлению. Выступ дымовой камеры за стену подпирается дополнительной кладкой. Трубу за стеной можно установить на камеру в любом месте без ущерба для работы камина. - Традиционный зуб оставлен на прежнем месте, он лишь замыкает заднюю наклонную стенку, отражающую излучение камина к полу. - К сожалению, конструкция камина является нетиповой, т.к. учитывалась необходимость размещения трубы за стеной помещения, что сказалось на выборе конструктивного решения. |
| На Рис.4 дана схема типового камина, на которую можно легко перенести основные параметры указанного камина. При этом необходимо учесть следующее: - заслонка может быть установлена в любом месте (в горловине или в трубе) - дымовая камера должна быть по возможности больше, 4-6 и более рядов кирпичной кладки. Для этого можно занимать место и выше каминного стола. - конструктивно горловину можно сделать по-разному в т.ч. и в поперечном исполнении в виде решёточной кладки, где сумма промежуточных площадок-просветов, должна соответствовать заданной величине. |
3) Выводы и предложения. 1. Камин А. Ищенко демонстрирует возможности «метода сужения горловины» (см. выше, сравнительный Кd, = 1,78) о том, каков MAX предел этих возможностей пока сказать невозможно, вероятно, эта величина близка к предельному значению. Применять на практике такой показатель следует с осторожностью (рекомендации по Кd см. ниже) и только в крайнем случае, когда все прочие подходы в решении задачи исчерпаны. Разумеется, вопрос должен решаться на этапе предпроектной проработки задания. В чём суть применения метода «сужения горловины»? |
| Рассмотрим стандартный ряд каминных труб круглого сечения (диаметры): 20—25—30—35--40. Этот ряд соответствует, как покупным н/ж трубам, так и внутренним диаметрам фирменных дымоходов (Шидель и др.). Он покрывает потребности каминов с порталами шириной (размер А) 75 – 130 см. Задача по части применения «методики» к особо большим каминам, которые по расчётам требуют применения труб диаметром более 40 см, является исключительной, поэтому должна решаться отдельно. Следует предусмотреть возможность замены расчётных труб с большей на меньшую: 40>35>30>25>20. Тогда соотношения диаметров будут: 40/35 = 1,14; 35/30 = 1,16; 30/25 = 1,2; 25/20= 1,25. Такие соотношения приемлемы, при этом возможны частичные послабления к состоянию труб, например, в виде излома трубной оси. |
Более интересны другие соотношения (через шаг): 40/30 = 1,33; 35/25 = 1,4 и 30/20 = 1,5, последнее значение следует считать пределом возможностей системы. При этом никаких послаблений к составным элементам (к трубе в первую очередь) применять не следует. Одновременно необходимо проработать «упаковку» этого ряда н/ж труб в кирпичные трубы, как это сделано на Рис. 3. Для труб O30 и O35 см следует использовать кирпичную трубу 2,5х2,5 кирпича, для труб O20 и O25 -- кладку трубы 2х2 к. Отдельным вопросом встаёт задача: как быть с обычными (несанированными) кирпичными трубами. В данном случае коэффициент замены Кf (при самых высоких требованиях к исполнению труб) не должен превышать 20%, как это рекомендовано в статье Кузнецова. |
| 2. Алгоритм действий по применению методики сужения горловины следующий: - первое, выбор геометрии сечения трубы к заданному порталу камина и ее расчёт; - второе, подбор замены с учётом выше рекомендованных коэффициентов (считая предельным Кd = 1,5); - третье, конструктивное решение горловины по формуле 1:1 (соотношение проходного сечения горловины к сечению трубы); 3. Изложенная методика предназначена для подготовленных специалистов, т.к. ряд моментов в ней требует применения профессиональной оценки своих решений. В целом же, речь идёт о конструировании профессиональных каминов (связано с изменением важнейшего из основных параметров камина). Отсюда и название камины «профи». Выделение этих каминов в отдельную группу продиктовано и другой причиной: при решении проблемы дымления каминов, на эту группу не могут распространяться большинство рекомендаций, которые даются гл. 10 «Камин дымит. Почему?». Как решать задачу – это отдельный вопрос. |
В заключение коротко об изложенной методике. Ш. К. Афанасьев |
