Камины. Часть Первая. Классификация каминов и технологии кладки каминов. Таблицы расчетов камина

Камин – местный источник теп­лоты без конвективной системы, представляющий собой топливник (очаг), частично огражденный стен­ками или полностью раскрытый с боковых сторон. Камины относятся к наиболее древним нагреватель­ным приборам, которые применялись для отопления жилищ. Открытый камин с дымоотводящим устрой­ством использовался еще в 820 г. н. э., о чем свиде­тельствуют археологические раскопки последних лет.

6.1. Классификация каминов

 

Можно выделить четыре основные классификации каминов:

- камин, по расположению в помещении,

- камин, по виду топливного отверстия,

- камин, по виду излучения тепла,

-  камин, по виду топлива.

Рассмотрим подробнее все четыре классификации каминов. 

1. Классификация каминов  по расположению

По расположению в помещении камины можно разделить на:

- камины, встроенные в стену,

- пристенные камины,

-  островные камины.

Пристенные камины в свою очередь бывают лицевыми и угловыми.  

2. Классификация каминов по виду топливного отверстия

По внешнему виду топливного отверстия - на камины открытого типа и камины закрытого типа. В первом случае это  традиционный камин с открытым топливником, зрительно открывающий пламя в камине. Его КПД не превышает 15%. В камине закрытого типа топочные отверстия закрыты дверцами из жаростойкого стекла, повышающими КПД камина до 75- 80%. При желании (и соответствующей конструкции) дверцы камина можно открыть и превратить закрытый камин в – открытый камин, чтобы полюбоваться пламенем. 

3. Классификация каминов по виду излучения тепла

По виду излучения  тепла камины бывают с односторонним, двухсторонним и трехсторонним излучением.

Камины с односторонним излучением встречаются чаще всего и считаются классическими каминами. Они отличаются простейшей конструкцией и, как ни странно, наибольшей теплоотдачей, происходящей за счет отражения тепла от наклонных боковых и задней поверхности топливника камина.

Камины  с двухсторонним излучением тепла отличаются более оригинальной конструкцией, однако имеют ряд недостатков:

- требуют большего объема воздуха;

- поставляют меньше тепла в помещение;

- требуют увеличения площади защиты перед камином.

Камины  с трехсторонним излучением имеют оригинальный внешний вид, однако прежде чем сооружать или приобретать такой камин стоит хорошенько задуматься. Как и предыдущий вид каминов, камины с трехсторонним излучением имеют недостатки:

- хотя излучение тепла идет в трех направлениях, реальной эффективностью обладает лишь одна отражающая поверхность камина;

- общая теплоотдача камина уменьшается;

- площадь защищенной поверхности перед камином увеличивается в три раза по сравнению с камином с односторонним излучением, так как защищенная поверхность должна располагаться с трех сторон камина.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.1. Радиальная зона каминов с теплоизлучением: а – односторонним; б – двусторонним; в – трехсторонним. 

4. Классификация каминов по виду топлива.

Наиболее распространенными являются три вида каминов -  дровяные, газовые и электрические. Особняком стоят биокамины – новейшая разработка в области производства каминов. 

Дровяные камины – камины, в которых для топки используются дрова. Это живое пламя, искры, запах, и неповторимое очарование, которые такой камин привнесет в любой дом. Подобные камины имеют достаточно сложную конструкцию, состоящую из топливника, дымохода и портала-облицовки камина. При всем своем очаровании дровяные камины имеют ряд особенностей, которые необходимо учитывать уже на этапе проектирования дома: 

- отсутствие дымохода в городской квартире препятствует размещению камина,

- установка дровяного камина довольно сложна и занимает много времени сама по себе, не говоря уже о попытке вписать такой камин в готовый интерьер;

- много времени займет также и подготовка к эксплуатации камина. Это и строительство, и полная просушка конструкции  камина, без которой нельзя начинать пользоваться камином;

- устройству дымохода следует уделить особое внимание, так как при ошибках в конструкции,  камин может начать дымить внутрь помещения;

- необходимо заранее продумать, где будут храниться дрова для камина;

- нужно помнить, что при использовании для топки дров потребуется постоянная чистка дымохода от золы;

- горящий камин должен быть под постоянным присмотром, так как открытый огонь может стать причиной пожара;

- дровяной камин не гарантирует хорошее отопление, так как большая часть тепла уйдет в дымоход вместе с дымом.

 Газовые камины – камины, в которых для топки используется газ. Этот тип каминов более прост как в установке, так и в применении. Газовые камины также создают присутствие живого огня, но при этом они дешевле дровяных и дают больше тепла.

Огонь в газовом камине поддерживается газовой горелкой, имеющей систему автоматического управления – это в значительной мере облегчает эксплуатацию камина. В топливник газового камина можно положить искусственные дрова из негорючего материала для создания еще большего эффекта «настоящего» камина.  Газовые камины удобнее устанавливать в домах, куда подведено центральное газоснабжение, но осуществим и вариант работы такого камина от газовых баллонов. Этот тип каминов не требует сооружения дымохода, хватит и вывода трубы от газового камина в газоход или даже прямо на улицу. 
При выборе данного типа камина следует обратить внимание на следующие особенности: 

- устанавливать газовый камин возможно только после получения разрешения от организации газового хозяйства;

- доверять установку газового камина следует только специалистам с  квалификацией;

- стоимость установки и подключения газовых труб  для камина достаточно высока;

- придется дополнительно оплатить выведение дымохода или труб газохода;

- газовый камин, как и дровяной,  требует постоянного присмотра, так как при простоте в использовании газ является взрывоопасным топливом;

- около 50% тепла будет уходить в дымоход.

Несмотря на то, что камины как отопительное устройство в функциональном отношении несовер­шенны, их нельзя рассматривать как сугубо деко­ративный элемент интерьера. В индивидуальных домах наиболее полно используют преимущества ка­минов как нетеплоемких отопительных приборов, позволяющих быстро поднять температуру помеще­ний и увеличить их воздухообмен. Это совместно с эстетическим и психологическим воздействием очага на пространственную структуру жилища по­вышает значимость таких устройств.

При устройстве каминного отопления следует выполнять все требования к помещению, в котором размещается источник открытого огня. Площадь комнат или веранд, оборудованных камином, долж­на иметь соответствующее объемно-планировочное решение и быть не менее 40 м².

Камин может эффективно функционировать лишь при соблюдении определенных соотношений разме­ров его составных частей с учетом всех физических явле­ний, протекающих в процессе горения топлива в не полностью огражденном топочном объеме. Откры­тый огонь камина и большое зеркало лучистой теплоотда­чи  камина определяют многократный воздухообмен помещения. Атмосферный воздух поступает к камину в основном через неплотности оконных и дверных проемов. Следовательно, при излишней герметизации притворов сгорание топлива будет неполным, а по­мещение – задымленным. Особенно это актуально при современных герметичных стеклопакетах на окнах и дверях.

                

                           А)                                                        Б)

Рис. 6.2. Упрощенный прямоугольный ( а) и легкий (б) камин.

Камин не следует разме­щать в зоне действия интенсивных воздушных по­токов, так как они отрицательно влияют на спокой­ное распространение огня в слое топлива. Таким образом, теплоисточник открытого пламени распо­лагают в аэродинамической тени помещения, под которой понимают участки с небольшой скоростью воздушной среды. Не рекомендуется сооружать ка­мин таким образом, чтобы его основная теплоотдающая плоскость находилась против наружной стены оконными проемами, так как это ведет к чрезмерному воздухообмену в доме. Также не рекомендуется ставить камин под винтовой лестницей и рядом с дверью.

6.2. Устройство и элементы камина

 

Кирпичный камин, как и  печь,  состоит из узлов, деталей, элементов. Рассмотрим основные части и узлы камина.

Каминный портал - декоративная внешняя часть камина, обрамляющая топливник камина.

Каминная доска - верхняя горизонтальная грань портала камина, на которой традиционно выставляют каминные часы.

Дымовой карниз - выступ, нависающий над открытой частью топливника. Часто дымовой карниз оформлен в виде свода.

 

                А)                                                       Б)

Рис. 6.3. Фасад (А) и разрез (Б) камина, где: 1 – основание и термоизоляция пола,

2, 12 – каминный стол, низ топливника,  под камина, 3- задняя вертикальная стенка камина,4 – боковые и задняя наклонные стенки (дефлектор) топливника, 5 – перекрытие портала камина, 6 – каминная доска, 7 – передняя панель дымосборника, 8 – задвижка, 9 – вентиляционная решетка конвективная, 10 – портал камина, 11 – хайло дымосборника (дымовой карниз), 13  - дымосборник, 14 – колено, боров, отвод от дымосборника в дымоход, 15 – дымоходный канал, 16 – дымовой зуб.

Каминный стол - огнеупорное основание камина, изолирующее топочную часть от сгораемых конструкций помещения. Если каминный стол установлен в уровне пола, то под ним устанавливают термопрокладку защищающую конструкцию пола от термических нагрузок. На каминном столе прямо перед порталом  камина устраивают предтопливную площадку, которая одновременно выполняет декоративную и защитную (противопожарную) функции, а в нижней части топливника - пол, выполненный из жаростойкого материала.

Топливник камина представляет собой нишу, выложенную из огнеупорного кирпича. Конструкций топливника существует огромное количество, и зависят они от конструкции камина и вида топлива, для которого предназначены. Открытая часть топливника камина чаще всего бывает квадратной, прямоугольной или полукруглой.

Колосниковая решетка  (Рис. 6.4) служит для поддержания топлива и распределения поступающего снизу воздуха. Располагается над поддувальным каналом в основании топливника. Колосниковая решетка присутствует в камине не всегда.

Зольниковая камера камина ( Рис. 6.4) выполняет ту же функцию, что и в бытовой печи. В современных каминах она представляет собой плоский ящик из чугуна или стали, который можно вынимать для очистки, не прерывая процесса топки камина. В передней части зольникового ящика иногда делают отверстие для подачи воздуха к колосниковой решетке.

Задняя каминная плита выполняет теплоизоляционную функцию и сооружается из огнеупорных материалов.

Рис. 6.4. Под  топливника камина  может располагаться на одном уровне с полом или с рядом кирпича, выложенного на ребро, а); выше этой отметки на 200—600 мм с устройством зольной камеры, б); или без нее, а также с подводом свежего воздуха в очаг через канал в стене или цоколе,  г, д ); или отверстие в основании камина, д, е). 

Хайло - дымосборник камина. Известны два типа дымосборника: несущий и облегченный. Первый способен выдержать вес, установленной на него дымовой трубы; второй же используется совместно с плитой перекрытия, которая принимает на себя весь груз.

Дымовой зуб (дымовой гусек) - газовый порог, который устанавливают на задней стенке дымосборника. Ширина дымового зуба соответствует внутреннему сечению дымовой трубы. Наиболее распространенные формы - ровная или лоткообразная. Зуб предотвращает попадание дыма в помещение, а также сажи и холодного наружного воздуха из трубы в топливник. Все это улучшает тягу в камине.

Дымоход (конвектор) камина представляет собой колпак, сужающийся в направлении к дымовой трубе. Задняя стена конвектора строго вертикальна и переходит прямо в дымовую трубу, в то время как боковые стенки выполняют под углом 45...60°, сужаясь по направлению к трубе. Каждый  камин в доме должен иметь свой дымоход. Иначе дымоход нижерасположенного очага будет мешать работе вышерасположенного дымохода. Дымовая труба камина аналогична дымовой трубе печи. Она также должна быть строго вертикальной, с гладкими внутренними поверхностями.

Дымовая задвижка (шибер) - вид печной заслонки, слу­жащей для регулирования тяги. Она изменяет размер отверстия в дымовой трубе камина. В неработающем камине заслонка должна быть закрыта, чтобы не допустить проникновение холодного воздуха в помещение.

Дефлектор - ветрозащитное устройство, которое устанавливается на оголовке дымовой трубы. Такая насадка обеспечивает увеличение тяги камина за счет энергии ветра. Действие дефлектора объясняется явлением подсоса горячих газов из трубы с помощью ветра, направление которого и изменяет дефлектор благодаря своему строению. Обычно дефлекторы имеют круглое сечение, поэтому к дымовым трубам, имеющим квадратное или прямоугольное сечение, их подсоединяют при помощи переходных патрубков.

Искроулавливатель - противопожарная металлическая насадка, устанавливающаяся на оголовке дымовой трубы. Имеет вид колпака с глухой крышей и проволочной сеткой по бокам с размером ячеек не более 3 мм.

Поддувальный канал может располагаться под полом или за камином, а его отверстие соответственно в днище камина, в зольниковом ящике или в боковых стенках топочного пространства  камина. Канал предназначен для подачи воздуха, необходимого для горения топлива в камине. Поддувальный канал (или каналы) подводит воздух к камину снаружи или из соседнего помещения и помогает избежать сквозняков. В любом случае, приточное отверстие канала должно находиться вблизи камина. Расположение поддувальных каналов может быть различным.

Классический английский камин состоит из топливника, дымосборника и дымовой трубы (рис.  6.5).   Боковые стенки топливника английского камина для увеличения общей площади отражения тепла развернуты, зад­няя стенка под углом   от пода делается с наклоном в сторону помещения и заканчивается вверху уступом — перевалом. За перевалом на­чинается дымосборник.

 

 

 

Рис. 6.5. Схема устройства камина: а) поперечный разрез, в) фасад, с) внутренний контур, скрытый за фасадом камина; 1 — труба, 2 — дымосборник, 3 — топливник, 4 — под, 5 — зуб и наклонная стенка, 6 — боковые стенки топливника,7 — каминный стол, 8 — металлическая корзинка для дров.

Верхняя часть каминного зуба (рис.  6.5) изображена наклонной. В соответствии с английскими источниками такая форма зуба является предпочтительной, т.к. она создает меньше завихрений (уменьшается и сопротивление тяге, которое необ­ходимо преодолеть) при формировании потока газов в трубе. На рис.  6. 5 топливник камина изображен с задней наклонной стенкой, переходящей в зуб ка­мина, боковые стенки топливника поставлены под углом к фасаду камина. Такое конструктивное решение позволяет лучше отражать тепло из топливника в помещение и повышает теплоотдачу камина в целом. В  некоторых современных  каминах от­сутствует каминный зуб, топливник камина приобретает прямоугольную форму   (в поперечном се­чении), переходящую непосредственно в дымосборник. Упрощенные камины не  относятся  к классическим каминам. Но они  успешно  эксплуатируются.

Высота дымосборника Нд. на рис.  6. 5  ограничена высотой каминного стола, что не является обязательным условием для классического камина. В отдельных конструкциях каминов дымосбор­ник (в виде пирамиды) может значительно возвышаться над каминной полкой.

Высота трубы  Нтр. и высота дымосборника Нд. составляет эффективную высоту трубы: Нэф. = Нтр. + Нд.  Нэф. и учитывается в расчетах каминов. В ориентировочных расчетах используется услов­ная высота трубы  Ну, равная высоте от уровня пода до конца оголовка трубы над крышей дома. Ес­ли же высота основания (от пола до пода топливника  Носн.)  невелика (до 300 мм), то ею в ориентиро­вочных расчетах пренебрегают.

Перевал — важная конструктивная деталь этих каминов. Дымовые газы, проходя через перевал в дымосборник, завихряются — происходит турбулентное движение газов, что пред­отвращает вынос сажи и искр наружу через дымовую трубу, а также обеспечивает подсос воздуха в верхней части проема и препятствует выбросу дыма внутрь помещения. На перевал   часто  устанавливают   металлический   противень  для сбора сажи.

В последнее  время все чаще строят  русские открытые кирпичные камины с прямоугольным топливником. ( Рис. 6.2). Такие камины  работают исправно и без задымления помещения. Но в таких каминах есть существенные недостатки: теплоотдача в помещение значительно уменьшается, отсутствие зуба-эжектора требует увеличения  сечения трубы и расхода  топлива, камин работает «для улицы», и не как источник тепла, а как « шоу огня в камине».

Прямоугольные камины требуют в своих расчетах учитывать поправочный коэффициент. Поэтому лучшими считаются камины с трапецеидальным топливником, где боковые стенки работают как отражатели лучистого тепла в помещение, а задняя стенка еще служит  для формообразования  пламени огня.