Печь-экономка
 |
Чудо как хороша русская печь! Самый душистый хлеб — из нее, самые наваристые щи — из нее. Она и тепло в доме сохранит, и трав на зиму подсушит, и глиняную посуду, наверченную на гончарном круге, доведет до веселого звона. Она и баня, и теплая лежанка. Словом, не примитивное отопительное устройство, пришедшее к нам из глубокой старины, а, как теперь сказали бы, универсальный агрегат. Вот только занимает это чудо-чудище чуть ли не половину крестьянской избы — где уж тут говорить о дачном или садовом домике. И прожорливо — не одну неделю по осени приходится пилить, колоть да складывать в поленницы дрова, чтобы прокормить в холода его ненасытное чрево.
И поэтому столь же давно, как существует русская печь, рождаются на свет ее конкуренты — в каждой стране, в каждой местности свои — камины и «голландки», «тамбуры» и «шведки», наши российские — печи Буслаева, Волкова, Подгородникова. У каждой много достоинств... и каждая не без недостатков.
Наверное, приверженцы «классической» русской печи найдут минусы и в конструкции «экономки», подробный чертеж которой приведен на этих страницах.
Но достоинства ее — прежде всего компактность, дешевизна постройки и нетребовательность к количеству и качеству топлива — позволяют нам рекомендовать печь «экономку» нашему читателю.
 |
Печь (рис. 1 состоит из двух основных "'частей: нижней — подпечья, где находятся отопительные камеры, и верхней — варочной. Ее длина 1400, ширина 890 и высота 2240 мм (при швах кладки толщиной 5 мм). «Экономка» нагревается по всей высоте — от пола до самой трубы. Перепад температур наверху и внизу составляет всего 2—3°.
Печь можно топить, сжигая дрова и в варочной камере (горниле), и в двух топливниках. Если необходимо приготовить пищу, испечь хлеб, печь разжигают как русскую. Так делают в теплое время года. В холода же используют большой топливник: тогда нагревается и низ печи, и варочная камера. Малый топливник служит для подтапливания печи, приготовления и подогревания пищи. Печь может быть выполнена с водогрейной коробкой 1. При этом кладка в отопительной камере несколько видоизменяется.
В печи имеются два топливника: малый 2 и большой 3 с поддувалами и колосниковыми решетками. Оба расположены под шестком и перекрываются одной чугунной плитой
4 с двумя конфорками. Горячие газы сперва направляются из малого топливника в большой, затем в отопительную камеру и только оттуда в варочную. Из большого топливника горячий воздух сразу поступает в отопительную камеру. Шесток 6 открыт с двух сторон. Для поддержки кладки перетрубья в углу ставят металлическую стойку 9. Чтобы кирпичи шестка с лицевого края не расшатывались и не выпадали, их укрепляют, устроив так называемый фаянс 5 длиной 1200 мм из угловой стали 25 Х 25 X 3 мм. Концы уголка вмуровывают в основную кладку,
В печи заделаны две задвижки: одна служит для закрывания вентиляционного канала 7, другая — дымовая 8, она ставится в трубе. Чело варочной камеры закрывается заслонкой 10 из кровельной стали, для удобства она снабжена ручкой.
Вентиляционный канал 11 берет начало в верхней части шестка — из перетрубья. Через него из шестка удаляются все запахи от плиты, а также частично вентилируется само помещение.
Отопительная камера делится на две секции кирпичной перегородкой 12 (разрезы А—А и В—В). Сперва выкладываются столбики из отдельных кирпичей (три ряда), а затем сплошная стенка. В результате остаются три окна, или подвертки 13, размером 120Х210 мм (разрезы Б—Б и Г—Г).
Горячие газы из большого топливника сперва попадают в первую секцию отопительной камеры, нагревают ее и, немного остыв, устремляются через подвертки во вторую секцию, отдают тепло и ей, а оттуда через отверстие 14 в поде варочной камеры, расположенной у задней стенки, — в саму камеру 15 (разрезы Б—Б и А—А). Отверстие в поде имеет ширину 70 мм и длину на всю ширину варочной камеры.
Нагрев варочную камеру, горячие газы и дым направляются к ее передней части и через четыре отверстия свода (размером 70Х120 мм) вылетают в сборный канал, а оттуда в трубу.
Чтобы не стесывать кирпичи для пят при кладке свода варочной камеры, первые боковые укладывают с наклоном внутрь камеры; пространство между кирпичом и кладкой стенки заполняют глинобитом (разрез Г—Г). Глинобит — это очень густая глина, замешенная с песком или с мелким кирпичным щебнем (глинобетон). Часто щебень вдавливают в уложенную сначала глину. Пространство между сводом и стенками заделывают кирпичной кладкой со стесыванием кирпича или же, выложив стенки, заполняют глинобитом (разрез Б — Б).
Свод варочной камеры предпочтительнее пологий: такой лучше нагревает под. Но при нагрузке на перекрышу печи 17 он распирает боковые стенки, поэтому под пяты свода приходится заводить связи из стальных полос шириной 25 и толщиной 2 мм или проволочные 0 6 мм, с резьбой шайбами и гайками. Купольный свод более прочен, но и под его пяты лучше поставить связи.
Чтобы увеличить массу отопительной камеры, а значит, и запасти больше тепла, кирпичи укладывают в стенки поперек; таким образом, часть кладки окажется в половину кирпича, часть — в целый.
Напоминаем, что внутренние поверхности каналов должны быть максимально выровненными — от этого зависит качество тяги.
На разрезах видно, что под, или низ, варочной камеры 18 выкладывается в два кирпича плашмя, то есть толщиной до 140 мм, без устройства какой-либо засыпки. Он опирается на перегородку. Когда необходимо приготовить пищу на поде, то в теплое время варочную камеру топят, как обычную русскую печь. Чтобы испечь хлеб, под предварительно очищается. Если же затапливают большой топливник, посуду ставят также в варочную камеру или на плиту. Малый топливник, заметим, менее требователен к качеству топлива: сгорает любое и притом более активно.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ГЛИНЯНОГО РАСТВОРА. Прочность печной кладки эависит от правильности выбора густоты раствора: он должен быть нормальной жирности. Обычно рекомендуют добавлять на одну часть глины две или три части песка. Однако такой способ далеко не всегда приводит к желаемым результатам — ведь качество глины из разных залежей неодинаково. Подобрать оптимальные пропорции можно так.
Предназначенную для использования глину отмеряют (например, стаканом) на пять одинаковых порций. Первую не смешивают. Зо вторую добавляют песок — десятую часть стакана (или полстакана, здесь и далее в скобках — объемы для яз:о жирной глины). В третью — четверть стакана (стакан), в четвертую — три четверти (полтора стакана), в пятую — полный стакан (два стакана). Добавляя воду, раствор доводят до густоты сметаны, тщательно перемешивают лопаткой и смотрят, как налипает на нее раствор. Если лопатка покрыта тонким слоем — раствор тощий, сильно облеплена — жирный, если и после тщательного перемешивания образуются отдельные сгустки — нормальный, из его пропорций исходят в дальнейшем. Песок предварительно просеивают через металлическую сетку с ячеёй не крупнее 3 X 3 мм. Готовый раствор также желательно пропустить через сетку. Густота его должна быть такой, чтобы он легко выдавливался из-под кирпича под давлением руки. При такой консистенции хорошо заполнятся швы, они будут плотными и тонкими, от 3 до 5 мм.
Кирпич тоже требует определенной подготовки. Сухие брикеты слишком быстро впитывают воду из раствора, что снижает прочность кладки. Поэтому его желательно смачивать — ополаскиванием, а высококачественный кирпич вымачивать, пока из пор не выйдет весь воздух и они не заполнятся влагой.
ФУНДАМЕНТ. Чтобы «экономка» служила надежно и долго, под нее следует заложить, заглубив в грунт не менее чем на 500—600 мм, массивный фундамент из бутового камня или бетона. Причем подошва его должна быть на 50— 100 мм шире основного тела, а последнее — на 50 мм пре
вышать габариты самой печи. Дно ямы необходимо уплотнить тяжелой трамбовкой. В сухом грунте допустима закладка фундамента из хорошего кирпича на известковом или известково-цементном растворе. Гидроизоляция (2— 3 слоя толя или пергамина) укладывается за 2—3 ряда до основания, которое, в свою очередь, начинается на 2— 3 ряда ниже уровня пола. Такая кладка еще принадлежит фундаменту. С выходом ее на уровень пола на основании с помощью линейки и угольника вычерчивают контур первого ряда собственно печной кладки; длина 1400, ширина 890 мм.
Первый ряд печной кладки (рис. 2). Наружные стороны выкладываются из целого, а середина заполняется битым кирпичом.
Второй ряд. Здесь закладываются два кирпича (а, б) для столбиков под перегородку, оставляются Окна (в) четырех чисток, а также донная часть поддувала большого топливника со стесанным, чтобы облегчить выгребание золы, передним кирпичом (г).
Третий ряд. В нем устанавливается дверка поддувала (а) большого топливника и дверки чисток, закладывается поддувало (б) малого топливника (на схеме дверки чисток не показаны).
Четвертый ряд. Устанавливается дверка поддувала (б) малого топливника. Перекрываются кирпичом дверки чисток. Если вы решили нз устанавливать дверки, то до окончания кладки оставьте их открытыми. На последнем этапе расчета удалите через них остатки раствора и заделайте кирпичами так, чтобы их края чуть выступали из плоскости стенок печи: теперь их будет легко найти, когда понадобится новая чистка.
Пятый ряд. На столбики укладываются кирпичи перегородки, которая крепится замком (а) в стенах печи. Сзод поддувала большого топливника сужается для установки колосниковой решетки, а дверка поддувала перекрывается кирпичом.
Под перегородкой остаются три отверстия-подвертки размером 120 X 210 мм каждое. Через них горячие газы из первой секции отопительной камеры попадают во вторую секцию (см. поз. 13 Б— Б и Г — Г).
Шестой ряд. Укладываются и перекрываются кирпичом колосниковые решетки обоих топливников; при этом передний и задний кирпичи малого топливника стесываются, чтобы топливо само скатывалось на решетку и лучше сгорало — вот почему здесь пригодны даже сырые дрова.
Седьмой ряд. Устанавливается дверка большого топливника, закладывается малый топливник (а).
Восьмой ряд. Монтируется дверка малого топливника, От большого топливника в сторону перегородки расширяется горизонтальный канал (а): это обеспечит ее равномерный нагрев по всей высоте.
Девятый ряд. Горизонтальный канал сужается нависающими над ним кирпичами. Перегородка становится шире, чем подготавливается перекрытие канала.
Десятый ряд. Выкладывается первый слой пода, перекрывающий горизонтальный канал и перегородку. У задней стенки остается щель (см. поз. 14 Б—Б и А—А) шириной 70 и длиной 650 мм.
Одиннадцатый ряд. Перекрываются дверки топливников. Настилается второй слой пода, щель сохраняется.
Двенадцатый ряд. На тонком слое раствора укладывается чугунная плита с конфорками. Наружные ряды кладки с лицевой и боковой сторон плиты оформляются фаянсом, то есть укрепляется низ шестка.
Тринадцатый и четырнадцатый ряды схожи: выполняется тщательная перевязка швов.
Пятнадцатый ряд. Кладка по боковым стенкам скрепляется связями (а) из проволочи с шайбами и гайками или полосовой сталью, с резьбовыми хвостовиками. Чело для упрощения образуется не арочным, а прямоугольной формы (высота 420 и ширина 400 мм), с перекрытием полосовой сталью 10 Х 40 X 850 мм. Стенка над варочной камерой толщиной в кирпич, стесанный снизу (см. А — А).
Шестнадцатый ряд. Сперва ведется перекрытие -чела и кирпичная кладка, затем ставятся связи (а) по ширине печи. С трех сторон варочной камеры размещается второй ряд кирпича без стесывания.
Семнадцадцатый ряд. После укладки кирпича ставятся по - вторные связи, как в 15-м ряду. Из полосовой стали устраивается основание (а) под перетрубье, которое в углу поддерживается круглым стальным стержнем 0 16 мм (не тоньше) или соответствующей трубой. Стальные полосы укладываются в проделанные в кирпиче гнезда.
* Топливники изнутри желательно выложить огнеупорным кирпичом.
** Можно заменить коробами из кровельной стали. *** Допустимо применение полосовой стали 25х2 мм.
Рис. 2. Кладка рядов (порядовки).
Восемнадцатый ряд. Начинается закладка свода варочной камеры, опирающегося на выпущенные кирпичи 16-го ряда (см. Г—Г). Кирпич первого ряда имеет наклон внутрь камеры, для чего под него укладывают толстый слой глино-бита или раствора со щебенкой (см. Б—Б, 16). Кирпичи (б) передней и боковой стенок перетрубья укладывают на полосовую степь.
В первых рядах укладыеаемых для свода варочной камеры кирпичей оставляют отверстия шириной 70 и длиной 120 мм.
Девятнадцатый ряд. Отверстия (б) сохраняются.
Двадцатый ряд. В нем образуется сборный канал (б), а перетрубье (а) сужается с 250 мм в предыдущем ряду до 180 мм. Стенка перетрубья с правой стороны печи крепится замком.
Двадцать первый ряд. Сборному каналу придают нужную форму (а), и около перетрубья закладывается вентиляционный канал (б) сечением 70 X 250 мм для вытяжки запахов от плиты и печи, собирающихся в перетрубье.
Двадцать второй ряд. Сборный канал уменьшается, передний кирпич стесывается на конус. Вентиляционный канал принимает прямоугольную форму сечением 120 X 190 мм.
Двадцать третий ряд. Вентиляционный канал становится квадратным.
Двадцать четвертый ряд. В нем над вентиляционным каналом ставится задвижка 7 (см. рис. 1).
Двадцать пятый и двадцать шестой ряды. Здесь сборный канал сужается, формируется дымовой канал.
Двадцать седьмой ряд. Над дымовым каналом устанавливается задвижка 8.
Двадцать восьмой ряд. Дымовой и вентиляционный каналы объединяются в горизонтальный (а), похожий на букву Г.
Двадцать девятый ряд. Над объединенным каналом укладываются две стальных полосы — основание для перекрытия вентиляционного ствола.
Тридцатый, тридцать первый, тридцать второй ряды. Над вентиляционным стволом наращиваются три слоя кирпичей, что отвечает противопожарным требованиям. Дымоход представляет собой отверстие сечением 120Х260 мм.
Тридцать третий ряд. С него начинается кладка трубы толщиной в один кирпич, а всего из пяти кирпичей, или «впятерик», с каналом 130Х260 мм.
Тридцать четвертый ряд. Такая кладка ведется до потолка, затем идет «распушка» с толщиной стенки в полтора кирпича — на четыре ряда выше чердачного наката. Далее можно продолжить кладку или использовать асбоцементные, керамические или стальные трубы подходящего внутреннего сечения, но обязательно облицованные несгораемыми материалами — до крыши на глиняном растворе, а над кровлей — на цементном.
Печь Экономка может выполнять и роль водонагревателя. Для этого в нее рядом с малым топливником нетрудно встроить своеобразный котел — водогрейную коробку из оцинкованной стали или другого металла, при необходимости луженного по внутренним плоскостям. Схема ее заделки при кладке показана на рисунке 3 (только теми рядами, которые претерпевают изменения по сравнению с приведенными на рисунке 2).
Целесообразнее монтировать не саму коробку, а футляр для нее из более толстого металла, тогда емкость можно будет при необходимости извлекать из печи, а футляр будет работать как дополнительная отопительная камера. На схеме пятого ряда видно, что слева от водогрейного устройства 1 оставляется дополнительный канал 2 для прохода газов, чтобы обогрев шел одновременно с двух сторон. На схеме восьмого ряда видна дополнительная стальная полоса 3, предотвращающая сдавливание водогрейного отсека наращиваемыми над ним кирпичами последующих рядов.
После завершения кладки печи, особенно из замоченного в воде кирпича, ее следует сушить естественным путем 10—12 суток, открыв все задвижки, заслонки и дверки. Затем проводится дополнительное подсушивание сухим топливом небольшими порциями 3—4 раза в день, пока печь как следует не просохнет. Только после этого можно начинать пользоваться ею при полной закладке топлива.
А. ШЕПЕЛЕВ, инженер-строитель
 |
 |
Рис. 3. Кладка рядов с водогрейной коробкой:
1_ водогрейная коробка, 2 — дополнительный канал, 3 стальная полоса.
Двухярусный колпак (очень интересная мысль)
Рассмотрим, как выполняется закономерность в печах сконструированных на принципе «свободного (естественного) движения газов». Движение горячих газов в самой колпаковой печи (колпаке) происходит не под действием тяги трубы, а под действием собственной силы тяжести газов. Самые горячие газы, как наиболее лёгкие поднимаются под перекрытие колпака, самые холодные, как наиболее тяжёлые, собираются внизу колпака. Газы с промежуточной температурой циркулируют между ними. То есть внутри колпака происходит турбулентное движение газов, что способствует лучшему восприятию теплоты стенками колпака. Внутри колпака, с повышением температуры возникает избыточное (повышенное) давление, что тоже способствует повышению тепловосприятия стенками колпака. Теплопередача происходит за счёт конвекции, (аналогия – движение воздуха в помещении) тепловая энергия переносится самими струями газа. При отоплении электричеством, не требуется тяги трубы. При отоплении дровами, отработанные условно холодные, продукты сгорания удаляются за счёт тяги трубы. В этом случае под перекрытием колпака образуется объём (мешок) горячих газов, который является идеальной камерой для дожигания газообразной составляющей дров.
Для наглядности рассмотрим следующий случай. Если заполнить резиновую перчатку с пальцами вверху (назовём её - конвективной системой печи) воздухом, то он заполнит её объём полностью. Газы всегда целиком заполняют весь объём (в отличие от воды, которой можно заполнить часть объёма). Если теперь подогревать этот воздух в перчатке снизу, то внутри неё происходит конвективное движение воздуха, причём в любом месте, любом пальчике. Происходит процесс теплопередачи за счёт конвекции, причём нагревание будет одинаковым в каждом горизонтальном сечении. Отсюда следует, что колпак может иметь любую форму, как в сечении, так и по высоте. В каждом вертикальном сечении (объёме) колпака происходит конвективное движение газов и теплопередача за счёт естественных сил природы. Происходит простой и ясный процесс теплопередачи внутри печи. Этого добиться в других конвективных системах нельзя, в том числе в системе «противотока». Попробуйте организовать принудительное движение газов в печи формы перчатки (пальцы вверху) за счёт тяги трубы, чтобы был равномерный прогрев её по горизонтальному сечению, с минимальным сопротивлением движению газов. Колпаковую печь трудно испортить. Конвективная система этой печи естественна, саморегулируемая. Она предоставляет многочисленные возможности создания печей с новыми функциями.
Кузнецовым Игорем Викторовичем изобретены десятки бытовых печей различного назначения и разной тепловой мощности из кирпича: отопительные, отопительно-варочные, русские печи - теплушки, печи для бань с регулированием нагрева воды и регулированием температурно-влажностного режима в парилке бани (холодные печи). Кроме того, изобретены печи выше указанного назначения, совмещённые с каминами, при этом стенки камина обогреваются и являются частью печи. Расположение камина любое: спереди, сбоку и сзади печи. Запроектированы печи различного назначения с низко расположенной лежанкой. Для решения отопления двух трёхэтажных домов сконструированы печи с транзитным дымоходом различного назначения, что позволяет выполнять проекты индивидуальных двух трёхэтажных печей с каминами в любой комбинации для любого объёмно - планировочного решения здания, при этом все печи работают на одну трубу. Эти печи могут быть оборудованы системой горячего водоснабжения, и топиться электричеством (резервное топливо). Разработаны печи различного функционального назначения со встроенными водяными котлами для использования в качестве резерва в системах с водяным отоплением. Практика показала, что строительство таких печей даёт значительный экономический эффект.
Кто скажет точно, что такое любовь. Невероятно, но большинство хозяек влюбляются в наши печи. Объясняются им в любви.
Все наши печи работают на принципе "свободного движения газов". На наш взгляд, печи типа "Двухъярусный колпак", имеют несомненное преимущество перед другими системами. В нижней части этих печей создаётся камера, в которой поддерживается высокая температура, необходимая для окончания реакции горения горючих газов, а так же происходит разделение потоков горячих и холодных газов. Горячие газы аккумулируются в печи, холодные газы отводятся в трубу, не охлаждая печь.
Это позволило создать печи, которые имеют следующие достоинства: экономичны; равномерно прогревают преимущественно нижнюю поверхность печи, начиная с первого ряда. Равномерный прогрев обеспечивает высокую трещиностойкость печи и позволяет ликвидировать "яму" холодного воздуха в помещении. При незакрытой задвижке остывание печи незначительно. Малое сопротивление выходящим газам, позволяет создавать печи с каминами и многоэтажные печи; долго не засоряется сажей; долго сохраняет тепло; дымовые газы, в печах с каминами, проходят внутри стенок камина, обогревая их, повышая теплоотдающую поверхность печи.
Я благодарен Норберту Сенфу из Канады (Norbert Senf, www.heatkit.com, mheat@mha-net.org-nospam) и Олби Бардену из США (Albie Barden, www.mainewoodheat.com, mwhcoinc@prexar.com). Они помогли мне многое узнать о печном производстве в Северной Америке и Западной Европе, переосмыслить некоторые взгляды на конструирование моих печей, улучшить их характеристики. Я благодарен им, ассоциации печников Северной Америки https://mha-net.org/, а также деловому серверу www.enginery.ru – «Инженерное обеспечение строительства» за предоставление мне возможности довести мои идеи до широкого круга читателей