Ночи стали холодными, а посему – самое время рассказать о камине...
Но прежде – пару слов о доме (более подробно – в отдельном рассказе).
Представим себе, что дом - деревянный из соснового бруса толшиной 10 см, внутри обшит вагонкой, второй этаж (точнее, мансарда) из досок с двусторонней обшивкой вагонкой. Окна – на первом этаже двойные, на втором – одинарные. Площадь первого этажа (две комнаты) – около 25 кв.м, второго – примерно столько же. С первого этажа на второй – открытая лестница. Т.е. домик вполне летний, с весьма ограниченной способностью по длительному сохранению тепла.
Задача заключается в том, чтобы сделать такую систему отопления, которая удовлетворяла бы следующим условиям:
- Максимально быстрый нагрев до комфортных температур (не менее 20 градусов) при любой погоде, в т.ч. зимой при внешней температуре до минус 30 градусов.
- Эпизодическая эксплуатация зимой (в выходные дни), т.е. необходимость прогрева промерзшего дома.
- Отсутствие запахов, дыма и сырости.
- Минимальная (в разумных пределах) занимаемая площадь.
- Достаточно эстетичный внешний вид
- Безопасность и удобность эксплуатации, в т.ч. и без постоянного присутствия человека (вышел из дому, лег спать и т.д.)
Все перечисленные требования легко объяснимы.
Летом обогревать дом нет нужды, скорее наоборот – остудить бы .
Весной и осенью, особенно в сырую погоду, а также рано утром или поздно вечером быстрый обогрев очень не помешает.
Особенно – после посещения бани, которая действует круглый год, и зимой - тоже.
Вернувшись зимой с лыжной прогулки очень даже неплохо быстренько нагреть помещение и просушить одежду.
Про запахи и сырость комментарии не требуются – кто же их любит.
Ну а пожаробезопасность и невозможность получения ожогов или отравления угарными газами – святое дело.
Казалось бы – трудно придумать такую отопительную систему.
Однако решение нашлось ! :)
Но прежде всего – немного теории.
Как известно, тепло может распространяться такими способами:
- инфракрасным излучением – через воздух и другие прозрачные вещества
- теплопроводностью – в твердых телах
- конвекцией (перемещением или перемешиванием) – в воздухе и жидкостях
В классической кирпичной печи тепло горящих дров передается теплопроводностью к внешним поверхностям стенок печи, от которых нагревается воздух. Кроме того, хорошая теплоемкость кирпича позволяет запасать и хранить тепло. Но низкая теплопроводность – причина медленного нагрева. Поэтому печка – не годится для наших целей.
В классическом (кирпичном или каменном камине) нагрев помещения происходит в основном за счет излучения из топки камина и очень незначительно – конвекцией. Быстро согреть или высушить озябшего человека можно, но нагреть помещение проблематично.
Кроме того, такой камин громоздок, сложен в изготовлении и дорог (т.к. считается предметом роскоши…:))
Этот вариант тоже отпадает.
Более подходящий способ – металлическая печь-буржуйка или ее более благородный вариант – литой чугунный камин.
Хорошая теплопроводность металла позволяет быстро разогреть внешнюю поверхность до высокой температуры (даже – докрасна), что создает хорошую конвекцию и быстрый нагрев воздуха. Но буржуйка – малоэстетична, а чугунный камин дорог, кроме того – они небезопасны из-за внешней раскаленной поверхности.
Однако, уже теплее…:) И осталось сделать в наших размышлениях последний шаг: совместить преимущества кирпича и металла в одной посуде…:))
Это означает, что нужно раскаленную металлическую топку снаружи, на некотором расстоянии закрыть кирпичом, обеспечив при этом свободное конвекционное перемещение воздуха между кирпичной стенкой и поверхностью металла.
Итак, проблема быстрого нагрева решена (пока теоретически).
А как же быть с эстетикой и волшебством созерцания огня?
Огонь, горящие дрова должны быть хорошо видны, кроме того, это дает дополнительный нагрев излучением. Но ведь нет огня без дыма…
Выход прост – нужно закрыть огонь прозрачной стенкой, которая будет препятствовать проникновению дыма в помещение, пока дрова не разгорятся.
И вто же время - позволит созерцать пламя...
Осталось разобраться еще с запахами и угаробезопасностью.
Здесь все дело – в трубе (которая точнее зовется дымоходом).
Основная причина запахов – конденсат, который образуется в холодную погоду в верхней части трубы из поднимающихся вверх испарений, составляющих основу дыма. Такой эффект возникает, когда труба холодная, а медленно проходящий по дымоходу дым тоже остывает.
Более того, зимой хорошо промерзшую печь с длинным коленчатым дымоходом растопить вообще проблематично…
Способы борьбы: прямая и утепленная труба. Наиболее эффективный вариант – две трубы из тонколистового металла, вставленных друг друга с внутренней теплоизоляцией минватой. И отсутствие изломов и колен.
Кроме того, такая труба прекрасно выполняет функции вытяжной вентиляции, когда печь не используется в теплое время года.
Теперь о дыме и угарном газе.
Для того, чтобы угли сгорали до конца, независимо от положения заслонки, перекрывающей дымоход, нужно сделать ее такой формы, чтобы всегда оставался частичный проход газов. Например, для трубы круглого сечения заслонку, поворачивающуюся на оси, достаточно сделать в форме шестиугольника.
А для доступа кислорода нужно кроме поддувала под колосниками, которые могут забиться углями и золой, предусмотреть еще и дополнительный воздушный канал в верхней части топки, изолированный от основного топочного пространства. Такое решение дает гарантированную тягу и дожиг газов в процессе горения дров.
Ну вот, с теорией разобрались… А как это все будет выглядеть на практике ?
Итак, приступаем к строительству (точнее, монтажу) правильного камина, руководствуясь изложенными выше принципами.
Исходные материалы:
- металлическая (из жаропрочной стали) топка со стеклянной дверцей
- металлическая утепленная труба
- декоративный (облицовочный) кирпич
- бутовый камень – для фундамента
- цемент, песок, глина, вода – для раствора и бетона
- листовая жесть (оцинковка), листовой асбест или минвата, а также керамзит – для защиты
деревянных поверхностей в местах прохождения трубы через перекрытия дома.
Все перечисленное доставлено на место.
Выбираем место для установки камина, простреливаем вертикальную ось трубы. Вырезаем отверстия под трубу в перекрытиях и кровле и пропускаем через них трубу снизу- вверх.
Учитывая, что длина трубы – около 5 - 6 метров, через отверстие в кровле ее пришлось бы заталкивать с помощью вертолета…:)
Именно поэтому – сначала труба, а потом – камин, а не наоборот. Кроме того, при выборе места стоит предварительно убедиться, что трубу таким способом протащить удастся.
Теперь вырезаем часть пола и строим бетонный фундамент, верх которого выравниваем горизонтально цементной стяжкой на уровне пола.
Начинаем выкладывать из кирпича основание камина (подставку под топку), высота которого должна быть таким, чтобы центр окно камина располагался примерно на уровне глаз сидящего человека (не забываем об эстетике и эргономике…:).
На основание ставим топку, совмещаем ее выпускное отверстие с тубой, сочленяем, фиксируем. Теперь можно окончательно закрепить трубу в вертикальном положении и сделать необходимое противопожарное теплоизоляционное обрамление трубы. Естественно, что это должно быть сделано профессионально.
Замечу, что температура внешней поверхности трубы даже при интенсивном и длительном горении дров не поднимается в пространстве второго этажа выше 50-70 градусов (на ощупь…:), т.е. опасности случайного возгорания или ожога нет.
Итак, топка и труба – на месте. Осталось только выложить из кирпича вокруг топки защитные стенки и установить сверху металлический кожух-колпак, который нужен для усиления конвекции, защиты от случайного попадания посторонних предметов, а также для придания камину законченного вида.
Все... Остались только косметические мелочи (плитка на полу перед и под камином, подчистка швов, протирка кирпичей), но это уже можно сделать после пробной торжественной протопки камина.
С предоставлением кому-то права первой спички…:)
Да, нужно не забыть еще позаботиться о герметизации (ваысокотемпературным силиконовым герметиком) щели вокруг трубы в верхней части кровли – ведь лишняя сырость, стекающая по трубе нам тоже ни к чему…
Пару слов о топке.
Представьте себе невысокую пивную банку (без пива…:), у которой в вертикальной плоскости срезана ее половина так, чтобы вскрытое отверстие осталось на месте. Отверсте в верхней части банки – под трубу, внизу – колосники под дрова, а пустая часть закрыта стеклянной дверцей. Получаем упрощенную модель каминной топки.
Теперь о впечатлениях от эксплуатации такого чудо-камина.
Поставлен он был в ноябре 2001 года, т.е. используется уже почти два года: зимой – дважды в неделю (по выходным), ранней весной и холодной осенью – ежедневно. Результаты такие.
Зимой в достаточно сильные морозы температуру в доме (точнее в той комнате, где стоит камин) сухими сосновыми дровами удается поднять с минус 20-30 градусов до плюс 20-30 градусов примерно за час. Причем в верней части, под потолком температура еще выше. Кстати, очень удобно ввернуть в потолок крючки, на которые подвешивать одежду для просушки…:)
Случаев неразгорания дров или отсутствия тяги не было ни одного в любую погоду. Дыма не бывает видно не только в помещении, но и из трубы над крышей (уже через 10 минут после поджигания дров). Вечером камин заканчивает свою работу и угасает вполне самостоятельно. В доме исключительно сухой и здоровый воздух, стекла окон не запотевают и не обмерзают при любой погоде.
Зимой несколько раз удавалось пожарить на углях некое подобие шашлыка и запечь картошку…:))
Справедливости ради нужно сказать, что такой камин тепло долго не держит, но такой задачи перед ним и не ставилось. Кирпичные стенки, конечно, нагреваются, но масса кирпича невелика и запас тепла – скромный.
Кстати, все кирпичные поверхности при топке выдерживают прикосновение голой руки (точнее, это рука выдерживает…:)). А конвекционные потоки воздуха циркулируют между раскаленной (иногда докрасна) металлической топкой и кирпичной стенкой.
Такой камин неплохо впишется не только в летний садовый домик, но и в комнату отдыха в большой баньке. Впрочем, зимой он и в доме выполняет именно такую функцию: отдохнуть с чайком-пивком и просохнуть после парной…:)
Я не привожу здесь каких-либо подробностей и деталей, главное – общие принципы. Но на уточняющие вопросы отвечу (в форуме или письмах).
И в завершение: вот как выглядит такой камин...
Камин: ответы на вопросы
1. Каков объем отапливаемого помещения?
Прежде всего хотелось бы уточнить понятие "отапливать".
Первый вариант: быстрый нагрев воздуха в холодном, даже промерзшем
помещении и поддержание комфортной температуры в течение нескольких часов. Для этого такой камин
вполне подходящ.
Второй вариант: нагрев воздуха, пола, стен в помещении и постоянное
круглосуточное поддержание комфортной температуры - для этого только камин малоэффективен,
т.к. в нем нужно поддерживать пламя постоянно (а значит - и ночью тоже).
В подобной ситуации у меня на ночь включается масляный радиатор.
Кроме того, для решения этой проблемы исключительно важна теплоизоляция всего
дома (пола, стен, кровли, окон).
Теперь ответ на вопрос.
Поскольку зимой обогревать весь дом нет никакой необходимости,
то отапливаетс только одна комната, в которой и расположен камин.
Объем этой комнаты - примерно 30 куб. метров.
От других помещений первого этажа она отделена закрытыми дверьми, а лестица,
ведущая на второй этаж (практически - не утепленный), закрыта занавесом из
плотной ткани. В таких условиях для нагрева комнаты зимой от -20 градусов до +30
градусов (т.е. нагрев на 50 градусов) требуется не более 1-2 часов.
Разброс связан с качеством дров, которые должны быть хорошо просушенными и
мелко наколотыми.
2. Какое надо брать стекло - наверное термостойкое? А где его можно найти ?
Да, конечно, стекло должно быть непременно термостойким. В том камине, о
котором я рассказывал, вместо стекла использованы кварцевые трубки
диаметром примерно 10-15 мм. Эти трубки вставлены в металлическую рамку
в вертикальном положении. Для компенсации изменения линейных размеров между
их концами и металлом оставлены зазоры.Трубки соприкасаются плотно друк к другу,
щелей между ними нет. Сажа или задымление, появляющиеся иногда (от сырых дров)
на внутренней стороне, при интенсивном горении выгорают, т.е. стекло самоочищается.
Никакого ухода не требует. Кстати, сажа на стенках камина также выгорает
до идеально чистого металла.
Вот так выглядит огонь через стекло.
Что касается вопроса: где найти.
Хочу особо подчеркнуть, что подобную каминную топку сделать собственными
силами из подручных материалов вряд ли возможно. И дело не только в стекле,
но и в металле, который должен быть специальным жаростойким и
некоррозирующим, а самое главное - в конструкции топки, имеющей свои
особенности и хитрости.
Поэтому желательно такую каминную топку приобрести готовой.
3. Обязателен ли фундамент, или можно обойтись столбиками, подведенными под пол ?
Да, это очень важный вопрос. Возможно, не имеющий однозначного ответа.
И дело не только в прочности пола или несущих его балок.
Есть еще одна проблема, на первый взгляд - неочевидная.
Металлическая каминная топка вместе с металлической же трубой-дымоходом
образуют конструкцию высотой не менее 5 метров. Причем при ее нагревании
из-за линейного расширения общая длина увеличивается, а при охлаждении
на морозе - уменьшается, т.е. изменения длины могут достигать примерно на 10 см.
А геометрические размеры деревянного здания изменяются значительно меньше.
Вторая проблема: при глинистом грунте под фундаментом и близких грунтовых
водах зимой возможно промерзание глины, приводящее к ее расширению, при котором
возможны смещения вверх расположенных на ней предметов (тех же столбиков).
Причем эти смещения - неравномерно рспределены по площади, т.е. возможно
возникновение перекосов по высоте. Это может привести к образованию щелей, трещин,
других деформаций, являющихся потенциальными источниками пожароопасности.
Если камин установлен непосредственно на полу, то он не почувствует
любые премещения здания по высоте. Останется только подвижность трубы в кровле.
Если же камин развязан с фундаментом дома, то появляется вероятность
его смещения по высоте относительно дома.
Как же тогда быть ?
Возможно два решения:
1. Если конструкция пола достаточно прочна и выдержит без деформаций массу
в 200-300 кг (это приблизительный максимальный общий вес топки, кирпича и трубы),
то разумнее камин установить прямо на полу (с соответствующей термоизоляцией).
2. Если прочность пола непредсказуема, то нужно сделать вырез в полу и
построить массивный монолитный фундамент (низ - бутовый камень и бетон,
верх из кирпича). При этом масса фундамента может оказаться сопоставима
с массой камина.
К примеру, у меня на даче печка в бане сделана по первому варианту,
а камин в доме - по второму. Хотя масса камина и печки-каменки одного порядка.
И самое главное: установку камина нужно поручить специалисту (или хотя бы
воспользоваться его консультациями и советами по пожаробезопасности).
Не менее важно - провести инспекцию состояния грунта, фундамента, пола
(хотя это и не всегда просто осуществить, если дом уже давно построен).
Камин: вопросы про трубу
Пролетая над трубой камина (не путать с гнездом кукушки), воробьи и просто птицы, воздушные лайнеры и космические корабли,
кометы и метеориты - все они видят через эту трубу свет пламени и раскаленных углей в топке камина.
Это происходит по той простой причине, что труба - абсолютно прямая, в ней нет каких-либо колен и в верхней части отсутствует
традиционный колпак или зонтик. И в этом - ключ к ответам на поставленные вопросы.
Теперь ответы на вопросы.
1. Как проходит труба на втором этаже дома, греется ли она (хорошо это или плохо ?)
Труба проходит по дому так. Нижний её конец жестко насажен на выходное отверстие каминной топки (при заказе трубы диаметр был
уже известен). Дальше вверх труба проходит через межэтажное перекрытие, в котором вырезан люк квадратной формы, засыпанный
для термоизоляции керамзитом между двух листов оцинковки (на потолке 1-го этажа и на полу 2-го этажа).
На втором этаже труба проходит на расстоянии около 0.7 метра от вертикальной части стены и через отверстие в наклонной кровле
(тоже термоизолированное) выходит наружу до уровня конька крыши.
Высота части трубы, проходящей по второму этажу, составляет примерно 2-2.5 метра. Внешний диаметр трубы примерно 40 см.
Труба, естественно, греется. И это - хорошо. Ведь главная функция камина (и трубы как его части) - это обогрев дома.
Температура внешней поверхности трубы в пространстве 2-го этажа завистит от интенсивности горения дров и уличной температуры.
Но при этом максимальная температура поверхности трубы не превышает 50-70 градусов. То есть не влияет на пожароопасность.
Такой эффект достигается достаточной термоизоляцией (толшиной несколько сантиметрв) между внутренними (где пламя и раскаленные газы)
и внешними поверхностями трубы.
Насколько велика опасность обжечься о трубу ? Тут нужно учитывать особенности режимов эксплуатации камина (и помещений дома) в разное
время года. Летом камин для обогрева не используется, поэтому труба на втором этаже (летом - жилом) холодная. При этом камин с трубой
выполняет функции вытяжной вентиляции. Осенью и весной камин топится, но в очень облегченном режиме, поэтому труба нагревается очень
незначительно. Зимой для быстрого нагрева комнаты на первом этаже с минус 20-25 до плюс 20-25 камин используется на полную мощность.
При этом труба должна была бы нагреваться больше, но зимой второй этаж не используется, вход на него закрыт дверью и тепло с первого этажа
туда не поступает, поэтому труба остается окружена холодным воздухом и не перегревается. А дополнительный подогрев зимой второго этажа
повышает комфорт на первом этаже.
2. Не стекает ли по ней вода (в дождь) или конденсат ?
Сначала о конденсате. Конденсат - это бич низкотемпературных печек (типа "булерьян") и труб с плохой термоизоляцией.
Когда содержащиеся в дыме пары воды и других жидкостей имеют низкую температуру, то при соприкосновении с холодной поверхностью трубы
они образуют конденсат, который стекает по трубеобратно в топку и приводит к появлению посторонних неприятных запахов.
Но в нашем случае - топка отличается очень высокой тепловой мощностью и предельно высокой температурой продуктов сгорания ("дыма").
А труба (см. предыдущий вопрос) имеет очень хорошую термоизоляцию, поэтому внутренняя поверхность трубы быстро нагревается и остается
горячей (или теплой). Поэтому конденсата - никогда не образуется.
Дождь (или снег), если он начался и идет, когда камин уже топится и разогрет, в трубу не попадают,
т.к. этому препятствуют восходящие потоки горячего воздуха, а попавшие в трубу капли успевают испариться.
Если сильный дождь или снегопад идут в то время, когда камин не используется, то таких капель или снежинок попадет в трубу, наверное,
несколько больше. Но за 12 лет круглогодичной (но не ежедневной) эксплуатации камина каких-либо признаков воды или снега в каминной топке
никогда не наблюдалось. Возможно, есть какой-то секрет в конструкции каминной топки, или это проявление эффекта воздушной тяги даже в холодном камине.
Если есть ветер, то в верхней части трубы понижается давление и воздух из камина перемещается вверх.
( Подобный физический эффект используется в некоторых опрыскивателях-распылителях).
Однако иногда после сильных ливней небольшое количество дождевой воды (стакан) обнаруживается на полу второго этажа вокруг трубы.
Но просачивается эта вода по внешней поверхности трубы из-за отсутствия абсолютной герметичности стыка трубы с кровлей.
Более того, полная герметичность невозможна (или технически достаточно сложна) по следующей причине.
Длина трубы - 5 метров (или больше). Перепады температур зимой за час-полтора: от минус 30 до плюс 50-70.
Тепловое расширение (сжатие) приводит к изменению длины трубы на довольно заметную величину. Поэтому велико (несколько сантиметров)
периодическое перемещение трубы по отношению к кровле в осевом направлении. Из-за которого уплотнение стыка трубы с кровлей силиконовым
герметиком через некоторое время разрушается. А лезть на крышу снова мазать - лень. Стакан воды сам высохнет.
3. Как лучше задекорировать это "безобразие" - трубу на втором этаже, металлический столб посреди комнаты ?
Как лучше задекорировать стоящую на кухне кастрюлю из нержавейки ? - А зачем её декорировать...?
Каминная труба на втором этаже не выглядит этаким безобразием. Она имеет гладкую чистую блестящую поверхность в стиле хай-тек.
Приятна на ощупь. Когда она нагрета - можно спиной прислониться ("если меня прислонить к теплой стенке...").
Ходить не мешает. И не посреди комнаты находится, а у стеночки. Такой мысли - задекорировать - даже в голову никогда не приходило.
Нужно учитывать, что любое "декорирование" должно быть металлическим (а значит - таким же страшным).
Если же его делать из дерева или других горючих материалов, то нужно оставлять зазор гораздо большего размера, тогда это ограждение
будет занимать впустую много места.
Вообще, в дачном домике (а я рассказываю именно о нем) желательно придерживаться принципа разумной достаточности
в отношении всяческих красивостей. Функциональность - гораздо важнее.
