Секционный камин

(Эффективный камин)

Сто лет назад Марк Твен писал, что кирпичные печи обогревают дом в течение дня после одной топки, расходуя «не больше дров, чем ребенок может принести в руках».

Что и говорить, если уж и делать камин, то на совесть. Так утверждал американец В.Поповак, задумавший сложить именно такой эффективный камин (фото 1). Жаркое пламя полностью сжигаемого в нем топлива обеспечивает тепло, а несколько оборотных каналов и 5,5 тонн кирпича позволяют обогревать все помещения длительное время. Кроме того, он хорошо вписывается в интерьер современного дома.

Облицованный изразцами камин — украшение и центр притяжения в доме.

Для камина отвели превосходное место — почти в центре дома. Лицевая сторона его с топкой обращена в гостиную, столовую и кухню, задняя — в спальню. Камину предстояло стать не только нагревательным устройством, но и своеобразным центром дома, где собирается вся семья.

При первой проработке конструкции стало ясно, что простой, похожий на коробку камин не годится. Его компоновка должна была соответствовать планировке дома и иметь многочисленные углы и пересечения плоскостей. Для повышения эффективности обогревателя внутренние теплообменные каналы должны идти рядом с его внешними стенками и по сложным схемам.

Рис. 1. Схема камина. Кирпичный обогреватель — секционной конструкции. Горение происходит во внутреннем корпусе - «огненной башне». Огонь зарождается в топке, где сжигаемая древесина получает основной кислород от воздуха, поступающего из зольника через колосниковую решетку. Через горловину в верхней части топки горящие газы попадают во вторичную камеру, где они смешиваются со вторичным (дополнительным) воздухом, поступающим через заслонку в дверце топки и сгорают, создавая температуру около 980°С.

Затем газы уходят вниз по двум боковым теплообменным каналам. Миновав прямоугольные отверстия в нижней части каналов, газы сходятся в общем дымоходе, сложенном с тыльной стороны камина и, пройдя через него, выходят в наружную вытяжную трубу. К моменту попадания газов в нее, их температура снижается до 180°С, но этого достаточно для поддержания тяги.

Камин имеет секционную конструкцию (рис. 1), состоящую из трех корпусов с совмещенными стенками. Основной корпус — «огненная башня» с тремя камерами: внизу — зольник, в середине — топка (основная камера сгорания) и наверху — вторичная камера сгорания.

Два симметричных теплообменных канала с весьма нестандартным сечением вместе с общим дымоходом заключены во втором (среднем) корпусе.

Третий, наружный корпус — «хранилище тепла». Он заключает в себя два первых, получает от них тепло, аккумулирует и потом постепенно отдает его в помещения.

Следуя за финнами. Прототипом камина послужил финский аналог. Большинство оригинальных конструктивных решений было принято при прорисовке сечений «огненной башни», каналов, дымоходов, вызванной необходимостью обеспечить соответствие формы камина конфигурации помещений.

При выборе профиля топки было два варианта. Финны для улучшения смешивания топливных газов и воздуха перед входом их во вторичную камеру сгорания наклоняют (сужают) верхнюю часть передней и задней стенки топки к горловине. Такое профилирование увеличивает скорость горячих газов на выходе из топки и улучшает втягивание «вторичного» воздуха через заслонку в дверце топки. Эксперты же утверждают, что лучшее распределение потока достигается при наклоне боковых стенок топки к горловине без наклона передней и задней. Мастер выбрал финский вариант.

Фундамент. Этот камин — тяжеловесная конструкция. Он опирается на мощный фундамент (в плане — по форме камина, но чуть больше его) в виде бетонных стен толщиной 200 мм. Стены усилены арматурой диам. 12 мм, расположенной с шагом 300 мм по вертикали и горизонтали, и установлены на прочную «постель» из камней. Верх фундамента перекрыт 200-мм бетонной плитой, армированной так же, как и стены. Верхняя плоскость ее расположена на одном уровне с черным полом.

Отдельную фундаментную стенку, поддерживающую лежанку с нишей для дров и сиденья, я поставил перед камином.

Верхнее сечение камина. В каждой секции — своя температура. Стенки корпусов будут иметь различные линейные расширения. Между соприкасающимися стенками уложены 6-мм листы асбеста.

Кирпич и раствор. Так как в каждой секции камина — своя температура, а значит и свое расширение, мастер нигде их не связывал (кроме основания). В местах, где корпуса секций касаются друг друга, они разделены 6-мм слоем асбеста, которого достаточно, чтобы обеспечить температурный зазор и при этом передать тепло с минимальными потерями (фото 2).

Внутренний и средний корпусы, подвергающиеся воздействию высокой температуры, сложены из огнеупорного кирпича (выдерживает до 1500°С) на огнеупорном растворе (выдерживает до 1650°С).

Для внешнего корпуса годится практически любой тип кирпича, так как его температура будет около 140°С. Тем не менее В. Поповак использовал хорошо обожженный полнотелый кирпич и раствор для кладки, составленный из 3 частей песка и 1 части цемента. Для повышения пластичности в раствор добавил немного глины.

Горячие газы в углах и карманах имеют тенденцию к завихрению, что вредит тяге и процессу горения. Мастер скруглил, где только возможно, все прямые углы, отесав выступающие ребра кирпичей или вставив треугольные половинки во внутренние углы.

Возведение башни. До укладки кирпичей на плите фундамента я провел меловые линии контуров корпусов секций.

Разметка внешнего корпуса наиболее критична — его размеры рассчитывались так, чтобы изразцовая плитка в свое время была уложена безошибочно.

Кладка началась с устройства основания для трех корпусов из хорошо обожженного полнотелого кирпича.

«Огненная башня». Внутренний корпус (зольник, топка и вторичная камера) возведен из огнеупорных кирпича и раствора. Дно топки по периметру сделано с уклоном для того, чтобы горящие дрова от стенок скатывались на колосниковую решетку, через которую из зольника, расположенного под топкой, поступает «основной воздух». Металлические перемычки (полоса и уголок) обеспечивают опору для кладки над проемами зольника и дверцы топки.

После этого мастер перешел к возведению внутреннего корпуса — «огненной башни» (фото 3). Выложив первые два ряда огнеупорного кирпича, на каждом углу по внешнему периметру мастер вставил между кирпичами гвозди. Над ними забил гвозди в потолочные балки и натянул вертикальные нити. Это облегчило выведение углов корпуса. Затем выложил «башню» до вторичной камеры сгорания. По ходу кладки мастер поставил две металлические перемычки: над проемом зольника — полосу шириной 75 мм, а над проемом топки — длинный уголок 75x75 мм. Кроме того, перемычки из уголка необходимо было установить впоследствии над этими же проемами других корпусов.

Средний и внешний корпуса. После возведения внутреннего корпуса можно начинать кладку среднего и внешнего корпусов, выкладывая по несколько рядов за раз и выдерживая вертикали по отвесам, подвешенным к потолочным балкам. Листы асбеста толщиной 6 мм обеспечивают уплотнение стыков между стенками корпусов.

Вокруг «сердца» камина. Средний и внешний корпуса (фото 4) мастер возводил по отвесам, подвешенным по углам их контуров. Выкладывал сначала несколько рядов внешнего, а затем столько же рядов среднего корпуса (включая дымоход). Так, чередуя кладку, мастер поднял их на высоту «огненной» башни.

Во время кладки внешних стенок мастер гнул 200-мм обрезки проволоки в форме буквы «П» и заделывал их с шагом 300 мм через ряд кладки так, чтобы они выступали из нее на 50 мм. На этих скобках потом крепил сетку из проволоки под штукатурку и рамки прочистных дверок.

Верхние ряды кладки. Два предпоследних верхних ряда кладки - со скошенными внутренними гранями кирпичей. Это регулирует поступление газов из вторичной камеры сгорания в боковые теплообменные каналы. Кроме того, такая конструкция обеспечивает максимальную площадь опоры «потолка» из огнеупорных блоков. Лист асбеста наверху заполняет зазор между «потолком» и «крышей» — железобетонной плитой. Прямоугольный проем — дымоход.

Для более эффективной теплопередачи мастер выложил стены среднего корпуса и дымохода в четверть кирпича (огнеупорный кирпич «на ребро»). Два предпоследних ряда среднего корпуса имеют скошенные грани кирпичей, которые постепенно «сжимают» сечение верхней части каналов теплообменников, закрывая угол. Такая конструкция способствует выравниванию газового потока и обеспечивает максимальную площадь опоры для длинных огнеупорных блоков шириной 300 мм и длиной 600 мм, перекрывающих каналы теплообменников и вторичную камеру сгорания. Эти блоки (фото 5) стыкуются без раствора. На них мастер уложил 60-мм слой асбеста, а на него — армированную бетонную плиту толщиной 40 мм, перекрывшую верхний ряд кладки среднего корпуса на 50 мм.

На общий квадратный дымоход через уплотнение из асбеста был смонтирован стальной переходник для круглой трубы диам. 200 мм.

Установка дверки. Рамка дверки топки закреплена в проеме мотоциклетными спицами, заложенными в кирпичную кладку. Щели между рамкой и кладкой заделаны раствором. Спицы идеально подходят для крепления рамки, так как навернутые на них гайки почти незаметны.

Установка дверок. Во время возведения внешнего корпуса мастер установил рамки дверок зольника и топки. До этого мастер обмотал каждую из них бинтом из тугоплавкой стеклоткани. Рамки прочистных дверок крепил к внешнему корпусу на заделанных в кладку П-образных проволочных скобках. Рамки дверок зольника и топки закреплены на мотоциклетных спицах, вмурованных в раствор кладки (фото 6). Я использовал спицы вместо проволоки потому, что они прочнее и на них есть резьба для гаек (почти незаметных, но хорошо фиксирующих рамки). Внешние ребра рамок выступают на 25 мм за плоскость кладки, так как толщина облицовочной плитки 10 мм, а толщина раствора под ней — около 15 мм. Три прочистных дверки установлены для страховки.

Облицовка плитками. Внутренняя отделка дома была выдержана в светлых, приглушенных тонах, поэтому цвет облицовочной изразцовой плитки камина не должен быть кричащим или ярким.

До облицовки камина плиткой мастер заштукатурил по сетке кирпичную кладку 6-мм слоем строительного раствора. Затем отлил маленький бетонный блок для арки дровяного бункера, сделал лежанку и сиденья из кирпича. Все пустоты залил бетоном, а затем заштукатурил горизонтальные и вертикальные поверхности.

Плитку мастер укладывал на раствор, добавив в него латексную присадку. Такая смесь хорошо растекается, обладает повышенной адгезией и не дает усадку. По отзывам специалистов такой раствор длительное время выдерживает температуру 150°С, а кратковременно — до 380°С.

До укладки плитки на поверхностях камина мастер прочертил линии разметки и аккуратно установил маячные плитки, а затем остальные, оставляя между ними 5-мм зазор с помощью прокладок и клиньев.

Растапливание. До первой топки ждали месяц, пока раствор кладки и штукатурки не высох, и только после этого развели маленький огонь. Через две недели разожгли камин на полную мощность. Когда дрова сгорели, нагретые плитки оставались теплыми с вечера до утра, поддерживая комфортную температуру в жилых помещениях без подтопки.

При этой контрольной топке холодный камин полностью прогрелся за три часа — верный признак того, что все газы перемещаются по камину в правильном направлении и с нужной скоростью.

К ОГЛАВЛЕНИЮ

Ссылки по теме, читайте также:

• Камины из дикого камня
• Электрокамины, каминные топки
• Камин-кассета