К настоящему времени сложились два основных типа ин­дивидуальных жилых зданий: усадьбы для круглогодичного проживания жильцов и дома (дачи) для проживания только в летний период. С технологической точки зрения требования к усадьбам и летним домам заметно различаются. Поскольку в летних домах проживают в основном в летний период, раз­ность температур помещения и наружного воздуха относитель­но невелика. Поэтому наружные стены домиков обычно име­ют небольшое термическое сопротивление теплопередаче от воздуха внутреннего помещения к наружному. Как правило, стены летних садовых домиков изготавливают из облегченных конструкций. И в этих домиках отопление, как правило, отсут­ствует.

Необходимость создания комфортных условий в летнем са­довом домике и в зимнее время обязывает хозяев использовать различные варианты отопления, причем в качестве теплогене­раторов используются в основном печи на твердом топливе. В настоящее время примерно 45% жилищного фонда в сельской местности отапливается печами. Ориентировочно в стране на­считывается 13-15 млн. печей, т.е. во много раз больше, чем отопительных котлов. Население нередко испытывает затрудне­ния при выборе рациональных конструкций печей, особенно для сжигания природного газа. Доказано, что при газификации, особенно в сельской местности, а также индивидуальных и ма­лоэтажных построек, гораздо экономичнее переводить сущест­вующие печи на газовое отопление, а не приобретать и соору­жать новые котлы (печи).

Кроме печей и каминов могут быть рекомендованы также электронагреватели (тены, рефлекторы, электрокамины и т. д.).

Что касается теплоснабжения усадебных и дачных домиков с круглогодичным проживанием жильцов, то их устройства должны обеспечивать весь комплекс удобств, предоставляемых городским жителям: отопление, горячее водоснабжение, воз­можность приготовления пищи.

Для отопления в настоящее время применяют печное, водя­ное, электрическое и воздушное отопление.

Наиболее совершенно электрическое отопление, характери­зующееся рядом достоинств, в том числе удобством регулиро­вания тепловой нагрузки, отсутствием громоздких отопитель­ных приборов, высокой гигиеничностью. Единственный недостаток электрического отопления — его дороговизна. Стоимость единицы отпущенного тепла при электрическом отоп­лении в несколько раз выше, чем при выработке тепла в печах или котлах. Наибольшее распространение получили водяные и воздушные системы отопления.

В современных системах воздушного отопления малоэтаж­ных зданий воздух нагревают обычно в калориферах-теплооб­менниках, печах, каминах, в которых тепло передается воздуху через стенки продуктами сгорания топлива. Нагретая изнутри металлическая или кирпичная поверхность печи охлаждается снаружи, отдавая тепло воздуху помещения. Теплоотдача возду­ху тем выше, чем больше поверхность теплообмена, поэтому искусственно увеличивают поверхность теплообмена или уве­личивают скорость движения воздуха, соприкасающегося с по­верхностью теплообменника.

Особенно­сти кладки печей. 

Кладка печей отличается от кладки стен здания. Швы кладки печей заполняют раствором на всю глубину, чтобы дым не проходил в помещение. Раствор расстилают ру­кой. Кладку с мастерка ведут в нижней части печи до топливни­ка и дымовых каналов. Кладка печей ведется глиняным раство­ром, поэтому печи сооружают только в помещениях закрытых от дождя (чтобы не вымыть раствор из швов и не насытить кир­пичи водой сверх нормы).

Перевязка швов кладки обязательна в каждом ряду в 1/2 кир­пича. Внутренняя поверхность печи должна быть гладкой, а швы тонкими. Кир­пичи, имеющие шеро­ховатые грани, кладут этими поверхностями наружу. Чтобы по­верхность топливни­ка, камер, каналов, дымовой трубы была гладкой — изнутри их затирают мочальной кистью или мокрой тряпкой (шваброй). Кладку печи ведут по рядам, каждый следу­ющий ряд кладется только тогда, когда уложен предыдущий. Прочность кладки за­висит от перевязки швов. Перевязка будет хорошей, когда шов нижележащей кладки перекрывается серединой целого кирпича. Толщина стенок пе­чи зависит от ее конструкции: в 1, ³/₄, 1/₂, ¹/₄, ²/₄ кирпича (рис.1). Горизонтальные ряды кладки проверяют уровнем. Строго вертикальными должны быть стенки и углы. Для лучшей перевязки швов стены в один ряд — кирпич укладывают рядами поочередно, ряд тычков — ряд ложков. Стены печи в кирпи­ча состоят из 2-х рядов: 1-й — 1/2кирпича, 2-й в 1/4 кирпича. Стены в 1/₂ кирпича кладут из одних ложков или 2-х кирпичей на ребро (кирпич на ребро дает стенку в 1/₄ кирпича).

Рис. 1. Приемы кладки печей: 1 - кладка в один кирпич; 2 - кладка в 3/4 кир­пича; 3 - кладка в 1/4 кирпича; 4 — кладка в 1/2 кирпича; 5 - кладка в 1/₂ кирпича; 6 - клад­ка в 1/2 кирпича с полным перекрытием швов

Часто при устройстве каналов кирпичи укладывают на стальные решетки, это нежелательно из-за того, что металл расширяется больше чем кирпич и разрушает кладку. Кир­пичи внутри стенок печи лучше крепить в «замок». Кладка печей состоит из нескольких последовательных операций: смачивание кирпича водой; накладывание и расстилание рас­твора; укладка кирпича; прижимание к другим кирпичам и раствору.

Перед тем, как начать кладку печи, нужно еще раз прове­рить правильность ее размещения. Пользуясь чертежом, — рас­кладывают насухо кирпичи первого ряда и, не выверяя углов, определяют, где будет передняя стенка печи.

Разметка места для дымовой трубы. Если печь будет иметь трубу на массиве печи, то принимая 1-й ряд выложенный на фундаменте за последний, раскладывают на нем кирпичи одно­го ряда дымовой трубы. После этого на углы дымовой трубы с потолка опускают отвесы на длинном шнуре, определяя мес­то, где труба будет проходить через чердачное перекрытие. Тру­ба должна проходить между балками перекрытия (расстояние от трубы до балок не менее 12 см). Дымовую трубу выверили, теперь проверяют параллельность печи стенам дома.

Углы первого ряда кладки должны быть прямые (шнуром измеряют расстояние между противоположными углами по ди­агонали, разница может быть не более 5 мм). Убедившись, что углы прямые, можно укладывать на раствор угловые кирпичи. Затем выкладывают остальные кирпичи наружного ряда. Сере­дину закладывают на глаз. Второй ряд раскладывают также по чертежу. Раствор расстилают рукой. Кирпич берут левой рукой, а раствор — правой.

Прочность кладки зависит от того, в каком виде кирпич. Ес­ли укладывать красный кирпич в сухом виде, то он быстро забе­рет влагу из раствора и кладка получится непрочной. А лишний обезвоженный раствор удалять из швов нельзя, а значит, шов будет толстый и непрочный. Чтобы шов был прочным и тон­ким, красный кирпич держат в воде до тех пор, пока из него не перестанут выделяться пузырьки воздуха. Алый обожженный и огнеупорный кирпич только смачивают водой.

Если кирпичи одномерные, то раскладка насухо необяза­тельна, при необходимости кирпичи заменяют, притесывают кирочкой. Каждый выложенный ряд проверяют на горизон­тальность, прямоугольность, а стенки и углы на вертикаль­ность. Точно также укладывают следующие ряды, соблюдая пе­ревязку швов. Обмазывать каналы глиняным раствором нельзя, он быстро высыхает, отваливается и засоряет каналы.

Фундамент и основание печи

Печи бывают легкими и тяжелыми. Все печи должны стоять на фундаменте или прочном основании. Ненадежное основа­ние — причина преждевременного выхода печи из строя.

Печи весом до 750 кг можно ставить на пол, убедившись в его прочности, в случае необходимости усилить его дополни­тельными балками и стойками (рис.2). Фундамент под тяже­лые печи делают на плотном грунте, не дающем осадков под действием тяжести (вес печи определяют так: 1 м³ кирпичной кладки равен примерно 1350 кг).

Фундамент для печи кладут внутри здания, поэтому глубина его заложения меньше глубины фундамента стен здания. Фунда­мент печи должен быть удален от фундамента стен не менее 5 см. Между фундаментами засыпают песок. Печь должна быть мень­ше по размерам, чем фундамент на 5 см во все стороны. Подош­ву фундамента располагают на глубине от 0,5 до 1 метра. Котло­ван роют глубже чем сам фундамент на 5—10см. Подошву котлована выравнивают по уровню. Кладку фундамента во влаж­ном грунте ведут на це­ментном растворе, в сухом — на смешан­ном растворе. Дно кот­лована заливают жид­ким раствором, затем после его схватывания выкладывают наруж­ные ряды из камней. Кладку наружных ря­дов ведут с перевязкой вертикальных швов. Последний ряд жела­тельно выложить из пережженного кирпи­ча, этот ряд покрыва­ют цементным раство­ром и выравнивают рейкой по уровню. Верх фундамента не должен доходить до уровня пола на 3 ряда кладки. На стенки фундамента кладут бе­тонные или деревян­ные балки (поверх де­ревянных обязательно настил из сухих тол­стых досок). Затем укладывают гидроизоляцию из 2-х слоев ру­бероида и после этого начинают кладку самой печи.

Рис. 2. Фундамент и основания под печи: 1 — фундамент; 2 - основание пол печь верхне­го этажа; 3 — основание под печь в углу здания с деревянным настилом; 4 - с железными пли­тами

Кладка арок и сводов печей

Нагревающиеся перекрытия в печах делать из металличес­ких частей нельзя. Металл под действием высоких температур деформируется и разрушает кладку. Кирпичи часто выпадают из кладки.

Перекрытие топливника и других внутренних проемов печи делают кирпичными с толщиной кирпича не меньше ¹/₂ опирают их на пяты — косо стесанные площадки.

Устройство арочного перекрытия летают с помощью специ­ального приспособления в виде выпуклой опалубки Неболь­шие отверстия в стенках печей, которые по размерам больше длины кирпича перекрывают постепенным напуском кирпича с кладкой поверх 1-го. 2-го» 3-го рядов.

Толщина перекрытия в любом месте должна быть не менее 2-х радов кирпича плашмя - 14 см. Если отверстия больше, их перекрывают арками и сводами,

В каждой арке и своде есть: пята, стрела подъема, замок ар­ки, пролет.

Арки и своды выкладывают толщиной в ¹/₂ кирпича по до­щатой опалубке, которая опирается на кружала. Число кирпи­чей в каждом ряду свода и арки должно быть нечетное. Верхний средний кирпич в ряду является замком, закрепляющим свод. Когда кладка затвердела, кружала с опалубкой удаляют из печи.

Кладка арок и сводов вы­полняется точно и акку­ратно, при некачествен­ном выполнении кладки возможно разрушение пе­рекрытия. Кладку сводов выполняют с перевязкой соседних рядов в ¹/₂ кир­пича, чтобы поперечные швы не были сквозные Толщина швов с лицевой стороны — 3 мм (рис.3).

Рис. 3. Кладка арок и сводов: 1- перекрытие топливника на выпусках: 2 — арочное перекрытие топливника

Свод нагревается силь­нее других частей, поэтому и расширяется он в боль­шей степени, давление на стенки увеличивается. Давление растет и от нагрузок, давящих на свод сверху, Свод стремится раздвинуть стенки на которые он опирается Чтобы предохранить свод от разрушения, его можно стянуть на уровне опор специальными стяжками из проволоки, или утолщить стены в данном месте.

Установка и крепленые печных приборов

Печные приборы дверки различных размеров и назначений; колосники или колосниковые решетки; вьюшки и вьюшечные задвижки. кухонные плиты с конфорками и  без них (pис 4) заделывают в кладку печей по ходу работы,

Все дверки должны плотно и надежно закрываться Вью­шечные задвижки состоял из рамки и движка. До укладки на место вьюшечной задвижки следует проверить, заходит  ли дви­жок в рамку до отказа. Швы духовых шкафов не должны иметь сквозных щелей. Все печные приборы должны соответствовать размерам, указанным на чертежах.

Рис. 4. Печные  приборы: 1- задвижка; 2 — заслонка; 3 - духовой шкаф; 4 - дверца; 5 - вьюшка; 6 - во­догрейная коробка

Дверки любого назначении устанавливают до начала кладки ряда, на котором их ставят. К отверстию в верхнем углу рамки привязывают кусок шпагата или проволоки, топочная дверка обматывается асбестовым шнуром. На чертеже точно размечают место, где должна стоять дверка, выверяют горизонтальность. Дверцу ставят устойчиво, натягивают шпагат, свободный конец придавливают кирпичом к кладке. С помощью отвеса дверке придают вертикальное положение, опускают шпагат, после за­крепления дверки в кладке, шпагат отвязывают. Если шнура нет, то между топочной дверцей и кладкой оставляют зазор в 3—4 мм, чтобы дверца при нагревании не раздвигала кладку.

Поддувальные, вьюшечные, прочистные дверки крепят прово­локой d = 2 мм и заделывают концы в кладку. Перекрытие над такими дверками делают кирпичами встык. Вьюшки и вьюшеч­ные задвижки накладывают на перекрываемые каналы, рамки обмазывают глиняным раствором.

Духовые шкафы ставят так же, как и топочные дверцы. Асбе­стовым шнуром заполняют зазоры. Со стороны топки стенку шкафа облицовывают кирпичом на ребро. Рамку духовки нель­зя использовать как опору для дальнейшей кладки кирпича. Над ней необходимо сделать свод или перемычку из кирпича «в замок».

Плиты кладут на тонком слое раствора над верхом духовки на 5—6 см. Большая конфорка должна находиться над топливни­ком. Ряд кладки, на который уложена плита, обделать уголком.

Поддувальную дверцу, душники устанавливают без зазоров, т. к. они не перегреваются.

Колосниковую решетку укладывают в поду топки, оставляя по сторонам промежутки в 50 мм, засыпаемые песком или зо­лой. Верх колосниковой решетки располагают ниже топочного отверстия на 1—2 ряда кирпича плашмя. Промежутки в решет­ке располагаются вдоль топливника.

Устройство перекидных рукавов и патрубков

При присоединении последнего дымового канала печи к коренной трубе или к дымоходу, расположенному в стене, ус­траивают перекидной рукав (горизонтальный дымовой канал) или патрубок. Длина перекидных рукавов должна быть не более 2 м. Если потолок не защищен от возгорания, то расстояние от верха па­трубка до сгораемого потолка должно быть не менее 500 мм, а при наличии изоляции - не менее 380 мм.

Наружная поверхность дна патрубка должна отстоять от сгораемого пола не менее чем на 140 мм.

Толщина стенок перекидных рукавов, заключенных в ко­жух из кровельной стали, может быть '/₄ кирпича, а при отсут­ствии кожуха —1/2  кирпича. Перекрытие рукава должно иметь не менее 2-х рядов кирпича.

Наружная отделка печей

Для придания печам хорошего внешнего вида их штукату­рят или облицовывают. Перед штукатуркой печник должен убе­диться, правильно ли составлен раствор.

Оштукатуривание печей начинают после полной их просуш­ки. В зависимости от имеющихся материалов для оштукатури­вания применяют следующие составы растворов (по объему).

Состав растворов:

• 1 ч. гипса + 2 ч. извести + 1 ч. песка + 0,2 ч. асбеста;
• 1 ч. глины + 1 ч. извести + 2 ч. песка + 0,2 ч. асбеста;
• 1 ч. глины + 2 ч. песка + 0,1 ч. асбеста;
• 1 ч. глины + 2 ч. песка + 1 ч. цемента + 0,1 ч. асбеста.

Раствор наносят в два приема на горячую поверхность печи.

Первый слой раствора жидкий, второй - более густой. Толщи­на штукатурки 6—8 мм и лишь для выравнивания отдельных впадин и неровностей допускается в этих местах толщина 10 мм.

Оштукатуренные печи обтягивают плотной марлей в 2 слоя и окрашивают клеевой краской под цвет стен. Окрашивать мас­ляными красками не рекомендуется, так как под воздействием высоких температур краска разлагается, олифа пригорает и в помещении распространяется неприятный запах.

Добавка поваренной соли в раствор в небольших количест­вах (0,3—0,4 кг на 10 л раствора) укрепляет штукатурку на по­верхности печи.

После возведения печи в швах кладки и кирпиче остается значительное количество влаги, которую постепенно удаляют из массива печи путем просушки. Печь просушивают следую­щим образом: на колосниковой решетке разводят легкий огонь, который поддерживают в течение 1—1,5 ч, при этом топочная дверка, задвижка (вьюшка) и поддувальная дверка должны быть полностью открыты. Печь протапливают два раза в сутки до тех пор, пока наружные стены ее перестанут отпотевать и примут сероватую окраску, а на задвижке или вьюшке не бу­дут появляться следы конденсата. Неправильная просушка вы­зывает образование трещин на поверхности печи и иногда при­водит к их перекладке. Водяные пары, выделяемые при сушке печи, удаляют из помещения, открывая двери и форточки. Печь продолжают топить, увеличивая количество топлива. Ды­мовая труба остается открытой для удаления выделяющихся из кладки водяных паров. В зависимости от размеров печи сушка продолжается 3—7 дней.

Облицовка изразцами и цветными глазурованными плитка­ми и оштукатуривание наружных поверхностей печей. Необлицованная кирпичная поверхность выглядит грубо и, кроме того, в расшитых швах скапливается пыль, что не допускается санитарно-гигиеническими нормами. Поэтому поверхность комнатных печей, сложенных из обыкновенного глиняного кирпича, как правило, облицовывают изразцами или глазуро­ванными плитками, штукатурят или заключают печь в футляр из кровельной стали.

Достоинства облицовки печи состоят в том, что поверх­ность печи, отделанную изразцами или глазурованными плит­ками, можно всегда содержать в чистоте. Кроме того, облицов­ка предохраняет от проникновения дымовых газов из печи в помещение.

Если поверхность печи не отделывают изразцами и глазуро­ванными плитками, то в процессе кладки необходимо следить за тем, чтобы наружные ее поверхности были выложены из кир­пича правильной формы и однородного обжига, а также, чтобы была соблюдена симметрия в расположении и чередовании швов; последние делают особенно тонкими. Окончив кладку, стенки печи очищают и затирают сухим обыкновенным глиня­ным кирпичом для удаления с них пыли и комков приставшей глины. После этого швы расширяют, т. е. с помощью специаль­ной расшивки придают им форму полувалика или наносят пра­вильно расположенные линии швов, не всегда при этом совпа­дающие с действительным расположением швов в кладке.

Ремонт и эксплуатация печей

К числу наиболее часто встречающихся неисправностей отопительных печей относятся: ослабление тяги в трубе и дым­ление печи; отсыревание дымовой трубы и течь из нее.

Ослабление тяги в трубе и дымление печи. Причинами этого явления могут быть:

• засорение и зарастание сажей дымоходов и трубы, обвал и засорение каналов обвалившейся кладкой или раствором. Необходимо срочно прочистить каналы и дымовую трубу через прочистные отверстия, вьюшку или задвижку трубы;
• нарушение плотности кладки печи или дымовой трубы с образованием трещин, вследствие чего внутрь печи или тру­бы просачивается наружный воздух, охлаждающий дымовые газы. Следует заделать раствором появившиеся трещины и не­плотности;
• дымление печи или кухонной плиты при растопке. Это яв­ление часто наблюдается в переходное и теплое время года. Причины его — застоявшийся в дымоходах и в дымовой трубе холодный воздух, препятствующий проходу дымовых газов. Не­обходимо восстановить тягу, сжигая в чистках печи или трубы легковоспламеняющиеся материалы: бумагу, стружку, солому;
• дымление печи от так называемого опрокидывания тяги сильным ветром. Ветер может усиливать тягу в дымовой трубе или, наоборот, ослаблять ее. В первом случае ветер направлен горизонтально или вверх. Во втором случае ветер дует с некото­рым наклоном сверху вниз. В этом случае ветер, врываясь в от­крытое устье трубы, тормозит выход дымовых газов наружу;
• для устранения задувания трубы необходимо над ее ого­ловком установить зонт. Зонт может оказаться эффективным, если работе дымовой трубы не мешают соседние более высокие здания. В последнем случае тяга в печи может быть восстанов­лена при условии наращивания трубы с таким расчетом, чтобы ее оголовок был выведен из зоны ветрового подпора.

Отсыревание дымовой трубы и течь из нее чаше всего встре­чается в старых, главным образом многооборотных печах. При­чиной ее является то, что содержащиеся в дымовых газах водя­ные пары, проходя по дымовой трубе и соприкасаясь с более холодными ее стенками, конденсируются и выпадают на стен­ки печи в виде мельчайших капель. Выделяющаяся влага стека­ет вниз по стенкам и образует капель черной смолистой жидко­сти. Часть влаги впитывается в стенки трубы, и, проникая в них все глубже и глубже, выходит на наружную поверхность трубы в виде темных пятен.

Причины переохлаждения газов и способы их устранения. При­чиной переохлаждения газов могут быть:

• чрезмерно большая поверхность теплопоглощения дымо­ходов печи, вследствие чего дымовые газы поступают в трубу уже значительно охлажденными. Следует заложить часть дымоходов;
• недостаточные размеры топливника, вследствие чего в нем сжигается малое количество топлива, дающее малое ко­личество тепла и соответственно недостаточно высокую темпе­ратуру газов. Необходимо увеличить размеры топливника и ко­лосниковой решетки;
• чрезмерная влажность топлива (дров, торфа, кизяка), в результате чего дымовые газы оказываются насыщенными большим количеством водяных паров, конденсирующихся и оседающих на стенках трубы. Необходимо применять сухое топливо или подсушивать его;
• недостаточная толщина стенок дымовой трубы, вследст­вие чего температура на их внутренних поверхностях оказыва­ется низкая — ниже дымовых газов. Необходимо утеплить стен­ки дымовой трубы (увеличить толщину стенок или покрыть их снаружи изоляцией).
• Для того, чтобы комнатная печь (или огневой очаг) пра­вильно работала, не вызывала перерасхода топлива и не ухуд­шала санитарных условий помещения, необходим тщательный уход за ней не только во время топки, но и в течение всего пе­риода эксплуатации.
• Дрова в топливнике следует укладывать горизонтально вдоль топливника. Только при невозможности расположить их таким образом допускается укладывать дрова вертикально. Топливо, предназначенное на одну топку, загружают в печь в один или два приема. Сырые дрова влажностью 35% и выше рекомендуется предварительно подсушить. Толщина всех поле­ньев должна быть одинакова и равна в среднем 6—8 см.
• ВНИМАНИЕ! Во избежание несчастных случаев воспреща­ется применять при растопке легковоспламеняющиеся вещест­ва: керосин, бензин и т. д.
• Перед тем как затопить печь, следует открыть топочную дверку и задвижку (вьюшку). Когда дрова разгорятся, топочную дверку прикрывают и открывают поддувальную дверку.
• Закрывая вьюшку или задвижку, нужно убедиться в том, что дрова полностью прогорели. Только при отсутствии несгоревших углей на колосниковой решетке можно закрывать дымо­вую трубу. Догорание их может вызвать образование и проник­новение в помещение угарного газа, что может привести к отравлению людей. Нельзя допускать, чтобы при топке дрова­ми к моменту закрывания дымовой трубы на колосниковой ре­шетке оставались несгоревшие головешки. Кроме того, догора­ние их может затянуться, а за это время холодный наружный воздух, проникая через незакрытую колосниковую решетку, унесет с собой большое количество тепла и охладит печь. По­этому своевременное и плотное закрывание дымовой трубы по­сле окончания топки имеет важное значение. При топке тор­фом печь растапливают таким же образом.

При топке каменным углем и антрацитом на колосниковую решетку укладывают небольшое количество (2—3 кг) растопки в виде мелких дров, а когда растопка разгорится, кладут тонкий слой (до 5 см) мелко наколотого (с грецкий орех) угля. Когда уголь разгорится, подбрасывают новую порцию, но так, чтобы слой угля не превышал 12-15 см (в зависимости от крупности кусков). Количество угля, предназначенное на одну топку, за­гружают в топливник в два-три приема через определенные промежутки времени. Дымовую трубу можно закрыть тогда, когда уголь прогорит. Топку печи нужно вести так, чтобы топ­ливо сгорало без остатка.

Если при растопке печь дымит, следует для создания тяги прогреть дымовую трубу, сжигая в отверстии прочистной двер­ки трубы или вьюшки легковоспламеняющиеся материалы: су­хие щепки, лучину или бумагу. После восстановления тяги в дымовой трубе прочистную дверку необходимо плотно за­крыть и замазать глиной.

В некоторых печах применяют топочные и поддувальные дверки с герметическими затворами. Устройство таких дверок вызвано стремлением упростить уход за топкой, снизить темпе­ратуру уходящих газов за счет замедления процесса горения и тем самым повысить степень использования топлива, увели­чить коэффициент полезного действия печи, а также устранить возможность проникновения из печи угарного газа при несвое­временном (раннем) закрытии дымовой трубы. Сначала печь то­пят в обычном порядке при закрытой топочной, поддувальной дверках. К концу топки обе дверки плотно закрывают, и угли до­горают за счет того воздуха, который поступает через естествен­ные неплотности и поры в кладке печи. Однако этот способ топ­ки имеет недостатки. Ввиду недостатка воздуха процесс горения протекает неудовлетворительно, топливо сгорает не полностью. Дымовые газы, проходя по дымоходам в малом количестве, сильно охлаждаются понижая температуру до 40—50° С.

Как читать чертежи печей

Чертеж печи — точное изображение на бумаге формы печи, размеров, внутреннего строения. Размеры на печных чертежах проставляют в сантиметрах и отражают действительные разме­ры предметов в натуральную величину. Печные приборы изоб­ражают значками, которые по своему очертанию имеют сходство с предметами в натуре (рис.5). Соблюдать масштаб для ус­ловных обозначений не обязательно.

Чертеж печи состоит:

• общий вид;
• фасад — вид печи на пе­реднюю стенку;
• вертикальные разрезы — дающие представле­ние о внутреннем устройстве печи;
• порядовки — планы-разре­зы, дающие сведения о том, как ряд за рядом выполнять кладку печи снизу доверху.

Рис. 5 

Отопительная прямоугольная печь

Конструкция (рис.6). Размеры печи в плане 51x89 см, вы­сота 238 см. В ней можно сжигать любое топливо. Топливник расположен в нижней части печи, его стенки являются и стен­ками самой печи, что обеспечивает нижний прогрев. Дымовые газы поступают в вертикальный канал, отразившись от пере­крытия.

Рис. 6. Отопительная прямоугольная печь

Материал. Для кладки печи требуется: кирпич — 355 штук, в том числе огнеупорный 110 штук.

Кладка печи по рядам (рис.7,8).

1 ряд — в передней части кирпичи выкладывают тычками, угловые кирпичи скалывают до ³/₄ кирпича, а верхние грани 2-х средних стесывают, образуя откос внутрь кладки ко дну зольника. Откос показан на разрезе по А—А. В задней части ря­да пространство между наружной стенкой печи и задней стен­кой зольника засыпают сухим песком. Засыпку производят до 3-го ряда включительно.

2 - й  ряд — по центру передней стенки ставят поддувальную дверку. Угловые кирпичи справа и слева от нее до 3/4 кирпича, остальная кладка из полномерных кирпичей.

3 - й  ряд — после укладки кирпичей этого ряда над передней частью зольника кладут стальную полоску длиной 35 см, шири­ной 4 см, которая является опорой для кирпича, перекрываю­щего часть зольника на следующем ряду.

4 - й ряд — перекрывают переднюю часть зольника. В задней части ряда песчаную засыпку закладывают кирпичом.

5 - й  ряд — на отверстие над зольником кладут колосниковую решетку. Стесанные сзади и спереди кирпичи, образуют откосы для скатывания углей на колосниковую решетку.

6 - й    ряд — по центру передней стенки ставят топочную двер­ку. Кирпичи задней стенки стесаны откосом внутрь и образуют с кирпичами предыдущего ряда одну наклонную плоскость.

7 - й — 12-й ряд — кладка топливника.

13 - й ряд — кладка выпусков для перекрытия топливника. Переднюю часть боковых стенок выкладывают из 3/4 кирпича.

14 - й  — 15-й ряд — перекрытие над топливником. В задней части оставляют отверстие, соединяющее топливник с верти­кальным каналом — хайло.

16 - й ряд — ставят прочистную дверку, сзади ее блокируют «половинкой», уложенной на ребро. Полку за дверкой покры­вают слоем глиноцементного раствора для полной изоляции топливника от расположенных выше дымовых каналов.

17 - й — 20-й ряд — кладка вертикальных дымовых каналов.

21-й — 22-й ряд — соединяют подъемный дымовой канал, идущий от топливника, с опускным каналом. Здесь газы из топ­ливника переваливаются через рассечку, разделяющую каналы, в средний опускной канал, по которому доходят до 18 ряда, и через подвертку попадают в передний подъемный канал.

23-й — 24-й ряд — перекрывают средний и задний каналы.

25-й — 26-й ряд — ставят прочистную дверку у основания дымовой трубы, в результате образуется подвертка от среднего канала второго яруса к дымовой трубе.

27-й - 30-й ряд - кладка дымовых каналов второго яруса, из которых задний является началом дымовой трубы.

На 28-м ряду ставят первую вьюшечную задвижку.

На 30-м ряду завершают второй цикл оборотов. Здесь дымо­вые газы из переднего подъемного канала переходят в средний опускной канал и, опустившись по нему до подвертки, на 26-м ряду поступают в дымовую трубу.

31-й ряд — кладут выпуски для перекрыши печи.

Рис. 7. Кладка отопительной прямоугольной печи

Рис. 8. Кладка отопительной прямоугольной печи

32-й — 34-й ряд — перекрыша печи. Кирпичи кладут так, чтобы были перекрыты все вертикальные швы первого ряда пе­рекрыши.

На 32-м ряду ставят 2-ю вьюшечную задвижку. Установка 2-х вьюшечных задвижек уменьшает теплопотери печи. При от­сутствии задвижек на 32-м ряду ставят круглую вьюшку.

35-й ряд и последующие - кладка дымовой трубы.

Кладка дымовой трубы

Труба у перекрытия должна иметь разделку (распушку), рас­ширенную часть, которая выкладывается постепенно.

1 -й  ряд выкладывают в «шестерик» — 6 кирпичей.

2 - й ряд — кирпич колют на две части по длине и укладыва­ют не колотыми частями внутрь. Вокруг кладут кирпичи плаш­мя, увеличивая размеры на 12 см.

3 - й ряд - выкладывают из 2-х рядов кирпича, уложенных плашмя, размер кладки увеличивают еще на 14 см.

4 - й ряд — сначала кладут в ¼  кир­пича, раскладывая по длине, а затем вокруг кладут 2 ряда плашмя.

5 - й ряд — выкла­дывают из 3-х рядов кирпича плашмя, размер распушки увеличивают.

6 - й—8-й           ряд - кладут без увеличе­ния размера распуш­ки. Выложив раздел­ку, кладут трубу в 1/2 кирпича в преде­лах чердака.

9-й ряд — кладку шейки вы­полняют в «шестерик», количе­ство рядов с 9-го по 19-й.

20-й ряд — кладка оголовка (имеет 2—4 ряда), верхний ряд скашивают.

Рис. 9. Устройство дымовой трубы

Рис. 10 Кладка дымовой трубы.

Отопительно-варочная печь В.Л. Потапова

Рис. 11. Отопительно – варочная печь В. А. Потапова 1 — поддувало; 2 — топливник; 3 - ва­рочная камера; 4 — верхняя задвижка; 5 — нижняя задвижка; 6 — водогрей­ная коробка; 7 — духовка; 8 — чистка; 9 — вентиляционное отверстие; 10 — полосовая сталь.

Конструкция. Размеры печи в плане 64x51 см, высота 189 см (рис.11,12). Печь топят всеми видами твердого топлива. Дымовые газы проходят под жарочной плитой, направляются вверх, делают поворот вокруг духового шкафа и уходят в дымовую трубу. Варочную камеру закрывают дверцей из 2-х половинок. Материал. Для кладки потребуется 220 штук кирпича. Кладка печи по рядам (рис.13).

Рис. 12. Устройство отопителъно - варочной печи В.А. Потапова

Рис. 13. Кладка отопитсльно - варочной печи В.А. Потапова

Отопительно-варочная печь «Шведка»

Конструкция. Размеры печи 116x90 см. высота 210 см (рис.14). Печь топится всеми вилами твердого топлива, имеет топку с зольником, варочную камеру, духовой шкаф. Печь пятиканальная, имеет один ход.

Материал. Для клалки потребуется 550 штук кирпича.

Кладка печи по рядам (рис. 15). До 11-го ряда печь кладут в ½   кирпича, а выше плиты в ¹/₄ кирпича. Для такой печи тре­буется прочный фундамент.

1 – й  ряд - сплошной, снаружи кладут целый кирпич, внутри можно половинки.

2  -  й  ряд кладется также как 1-й ряд, устанавливают над топ­ливником поддувальную дверку.

3 - й   ряд - кладут в 1/2 кирпича с оборудованием чистки А 12x12 см.

4 - й  ряд - кладка такая же, как в 3-м ряду, против поддуваль­ной дверки устраивают зольниковую камеру размером 20x30 см. Затем кладутся опоры для пода топливника из кирпичей на ребро с щелями для прохождения газов. Опоры ставят так, чтобы они своими концами заходили под нее, на 3-4 см. Первой опо­рой является задняя стенка зольника Б, 2-й — уложенный кусок кирпича на ребро В.

5 - й ряд — завершение пода топки, устройство колосниковой решетки, духовки, топочной дверцы.

6 - й ряд — кладется по порядовке, духовой шкаф облицовы­вают кирпичом на ребро. Стальными листами усиливается нижняя, задняя и правая сторона духовки.

7   -  й, 8-й, 9-й ряды - канал в правом заднем углу стенки рас­ширяют, закругляя кирпичи, вверх духовки смазывают глиной.

10   - й   ряд — перекрывают плитой с 2-мя конфорками и рас­ширяют канал, стесывая кирпичи. На этот же ряду перекрыва­ют зазор между плитой и задней стенкой (буква А).

11 - й  ряд — устанавливают 2 коренные стенки (Д), выклады­вают прямоугольный канал и чистку (А). До 20-го ряда кладку ведут на ребро.

12  - й   ряд — образует 5 каналов, на 12-м ряду имеются 2 чистки.

13  - й  ряд — кладка по порядовке.

14  - й  ряд — кладут уголковую сталь (Ж), полосовую (3) для перекрытия варочной камеры кирпичом.

15  - й  ряд — перекрывают уложенные стальные уголки, остав­ляя чистку и канал (И).

16 - й  ряд - кладка по порядовке.

17 -й  ряд — перекрытие листовой сталью (JI) нижней печурки.

18 - й — 19-й ряд — кладка по порядовке, оставить 2 чистки на 18-м ряду.

20 - й   ряд — установка паровой задвижки для канала, суже­ние каналов задней стенки, кладка кирпичей плашмя. Ряд кладки увеличивается подлине на 6 см, ширине 30 см, образу­ется выступ.

21 - й  ряд — образует 2-й выступ, за счет увеличения длины и ширины кладки.

22 - й    ряд — кладка кирпичей плашмя до размера 20-го ряда, установка дверки для вьюшки.

23 - й   ряд — кладка трубы.

 Рис. 14. Отопительно-варочная печь «Шведка»

Рис. 15. Кладка отопительно-варочной печи «Шведка»

Камины. Приемы кладки каминов

Кладка каминов имеет некоторые особенности, которые нужно знать. Прежде всего это касается подготовки раствора.

Раствор для огнеупорной кладки должен быть пластичным, мягким и тощим. Для приготовления его необходимо приме­нять кварцевый песок с максимальным размером зерен 1 мм.

Раствор необходимо приготавливать не менее чем за одни- двое суток до применения. Огнеупорный кирпич кладут на растворе огнеупорной глины, в которую добавляют шамотный порошок в пропорции 1:1. Толщина швов — не более 3 мм.

На готовом фундаменте мелом размечают контуры согласно чертежам и проводят подготовку первого и последующего ря­дов всухую. Кладку ведут с перевязкой вертикальных швов на половину кирпича, «под расшивку». Подогнав ряд всухую, кир­пич снимают и вымачивают в воде до тех пор, пока не переста­нут выделяться пузырьки воздуха. Огнеупорный кирпич или плохо обожженный кирпич только ополаскивают водой от пы­ли, сильно вымоченный огнеупорный кирпич плохо отдает во­ду и при первой же топке может лопнуть. В то же время плохо смоченный нормально обожженный кирпич, интенсивно впи­тывая в себя влагу из раствора, высушивает его, что делает клад­ку непрочной.

Кладку ведут так. Правой рукой или кельмой наносят слой раствора на постель (место укладки кирпича) и разравнивают его, затем левой рукой вынимают кирпич из воды, наносят на сопрягаемое ребро или торец остатки раствора с правой руки и скользящим движением с нажимом в сторону вертикального шва ставят кирпич на место. Остатки выдавливаемого раствора снимают ребром ладони или кельмой. Если кирпич лег неудач­но, не надо поправлять его подстукиванием. В этом случае его следует снять, очистить постель и поверхность кирпича от рас­твора, смочить и повторить укладку. Каждый ряд кладки прове­ряют строительным уровнем с правилом на горизонтальность, угольником или шнурком по диагонали на прямоугольность, отвесом — на вертикальность стенок и углов. Через пять-шесть рядов кладки внутренние поверхности протирают мокрой тряпкой (швабрят), заглаживая и затирая швы.

Теску кирпича молотком-кирочкой ведут, опирая его на при­поднятое колено, чтобы амортизировался удар, наносимый по стесываемой грани сверху вниз. Кладку кирпича, как вдоль, так и поперек, ведут с предварительной подсечкой, выбирая для кол­ки ровный, гладкий кирпич без трещин. На поверхности кирпи­ча со всех четырех сторон делают насечку, затем резким ударом молотка кирочки разбивают (раскалывают) кирпич. Удар должен наноситься точно по насечке (желательно с ребра) всей заточен­ной кромкой кирочки, но ни в коем случае не углом.

Проем перекрывают консольным напуском кирпичей с двух сторон и замыкающим кирпичом следующего ряда. Верхнюю перемычку прямоугольного портала (топочного проема ками­на) обычно кладут, используя металлические уголки или другой профилированный металл. Сводчатый портал кладут на опа­лубку из настила по кружалу со стойками с притеской кирпича или с уширенными растворными швами. Для уширенных рас­творных швов рекомендуется применять цементно-песчаный раствор с огнеупорными добавками (шамот, асбест).

Свод или арку делают, как правило, в полкирпича, выбирая нечетное число кирпичей, так как самый верхний кирпич в сво­де является замком, запирающим полудуги.

Эксплуатация каминов

Эксплуатация каминов имеет свои особенности, связанные с тем, что камин — это очаг открытого огня.

В камине можно сжигать различную древесину: клен, дуб, ель, сосну, березу, ольху, осину; каменный уголь, бурый уголь, торф и их продукты переработки. Клен и дуб относятся к твердой древесине, они горят длинным спокойным пламе­нем, долго сохраняют тепло. Их лучше применять при боль­ших размерах топочного отверстия. Мягкая древесина сгора­ет быстрее, дает много искр. Не рекомендуется использовать слишком сухие дрова, так как они быстро прогорают. Лучше использовать дрова из поленницы под навесом. Они имеют влажность, соответствующую влажности воздуха, хорошо го­рят. Больше сажи дает береза, меньше — ольха и особенно осина. Такие дрова не только не дают сажи, но и способны выжигать ее из дымохода. Поленья не должны быть мелкими, длина их — ²/₃ — ³/₄ ширины топочного отверстия. Можно ис­пользовать пни и корни. Они дают пламя с красивым рисун­ком.

Дрова укладывают горкой с опорой на заднюю стенку топ­ливника. Для полного и эффективного сгорания дров рекомен­дуется использовать металлические подставки или чугунную колосниковую решетку. Перед растопкой камина рекомендует­ся создать первоначальную тягу, сжигая в дымосборнике свер­нутую в жгут газету. Первую порцию дров сжигают, не доводя их до полного сгорания, вовремя подкладывая по два-три полена. Для создания в отапливаемом помещении приятного аромата можно добавить в огонь две-три небольшие веточки вишни, яб­лони или можжевельника.

Пламя камина можно окрашивать. Обычная поваренная соль дает интенсивную желтую окраску, хлорид меди — гамму красок, в которой сильнее всего выражены голубой и зеленый цвета. Добавки можно непосредственно засыпать в очаг, но лучше приготовить раствор и пропитать им дрова.

Увеличение теплоотдачи камина в процессе эксплуатации можно добиться с помощью воздухонагревательных приспо­соблений, временно установленных в топливнике камина. Та­кое приспособление с естественной циркуляцией состоит из тонкостенных стальных труб, согнутых по форме свода топлив­ника и соединенных между собой в нижней части перемычка­ми, используемыми в качестве колосниковой решетки (под­ставки) для сжигания дров. Эффективность такого устройства можно увеличить, оборудовав его принудительной вентиляци­ей от любого подходящего для этих целей прибора: пылесоса, фена, оконного вентилятора.

Выброс дыма в верхней части топки наблюдается в каминах с короткой трубой или узким дымоходом. Избежать этого мож­но с помощью установки небольшого козырька в верхней части портала, причем эффективность козырька увеличивается, если оставить зазор между козырьком и сводом в 10—12 мм. Если ус­тройство козырька окажется недостаточно, необходимо увеличить тягу за счет установки на ее оголовке дефлектора колпачкового или щелевого типа.

Для удаления сгоревших углей хорошо устроить, если есть возможность, специальный зольный канал под полом поме­щения. Остатки горения периодически удаляют из него по мере накопления. При отсутствии зольника в конструкции камина используют зольный ящик, устанавливаемый под ко­лосниковой решеткой. Если камин примыкает к стене прихо­жей, его очищают с этой стороны. При расположении ками­на в наружной стене чистку лучше производить через прочистное отверстие, расположенное со стороны улицы, что позволяет не загрязнять помещение. Хорошим средством для очистки газоходов от сажи является сжигание картофельных очисток.

Дымление камина в период растопки связано с застояв­шимся в дымовых каналах холодным воздухом, особенно в весенне-осенний период. Избежать этого можно, сжигая предва­рительно бумагу, стружку, солому.

Простой камин

Конструкция. Размеры камина в плане 65x130 см, высота 215 см (рис.265).

Материал. Кирпич красный — 370 штук.

Задвижка 24x13 см — одна.

Плита ж/б для полки и портала собственного изготовления.

Кладка. Это самый простой камин, который лучше класть во всю высоту комнаты. Три первых ряда под подиной можно засыпать галькой, щебнем с песком. От пола до подины — четы­ре ряда, тогда хорошо будет виден огонь. На четвертом ряду за­кладываются Г-образные штыри — для каминной решетки. Чтобы камин лучше обогревал помещение, нужно регулировать тягу задвижкой. При разгорании она открывается полностью, затем прикрывается настолько, чтобы газы в газосборнике сто­яли на уровне каминной полки. Камин можно сделать выше, добавив средние ряды. Перекрытие газосборника — простое, выход газов — прямой. Полки сбоку - не обязательны.

Рис. 265. Устройство и кладка простого камина

Водяное отопление

Принцип действия и устройство системы водяного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

Принципиальная схема системы водяного отопления с естест­венной циркуляцией теплоносителя показана на рис.17. Вода от котла к приборам теплообменника и обратно двигается под действием гидростатического напора, возникающего благодаря различной плотности охлажденной и нагретой жидкости (теп­лоносителя).

Какая же сила заставляет воду циркулировать в системе, т. е. двигаться по трубам из котла в нагревательные приборы и обратно в котел? Эта сила возникает при нагревании воды в котле и охлаждении ее в нагревательных приборах. Вода, на­гретая в котле 1, как более легкая, поднимается по главному подающему стояку 2 вверх. Из стояка она поступает в разводя­щие магистральные трубопроводы 3, а из них через подающие стояки 4 — в нагревательные приборы. Здесь вода остывает и поэтому становится более тяжелой. Например плотность во­ды при 40° С составляет 992,24 кг/м³, при 70° С - 977,8 кг/м³, при 95° С — 961,9 кг/м³. Охлажденная вода через обратные сто­яки 5 и обратную линию 6 опускается вниз и своим весом вы­тесняет нагретую воду из котла вверх — в главный подающий стояк.

Описанный процесс непрерывно повторяется и в результате происходит постоянная циркуляция воды в системе. Сила цир­куляции, или, как принято говорить, циркуляционное давление, зависит от разности весов столба горячей и столба охлажденной (обратной) воды, следовательно, она зависит от разности темпе­ратур горячей и обратной воды.

Кроме того, циркуляционное давление обуславливается еще высотой расположения нагревательного прибора над котлом: чем выше расположен прибор, тем больше для него циркуляци­онное давление.

Это можно доказать следующим образом. В системах водя­ного отопления наибольшая температура горячей воды обычно равна 95° С, а охлажденной - 70° С. Если пренебречь охлажде­нием воды в трубах, то можно считать, что в нагревательный прибор вода поступает с температурой 95° С, а уходит из него с температурой 70° С. При этом условии определим сначала для верхнего, а затем для нижнего нагревательного прибора цирку­ляционное давление, под влиянием которого происходит через них движение воды.

Проведем на рис.17а пунктирные горизонтальные линии через центры нагревательных приборов и котла. Допустим, что эти линии являются границей между водой с температурой 95° С и водой с температурой 70° С. Очевидно, что на участке ВГДЛ Е температура воды будет одинакова и равна 95° С, следо­вательно, здесь не может возникнуть сила, которая заставила бы воду циркулировать. Одинакова и равна 70° С температура на участке АКИЗ, поэтому и тут не может быть создана необхо­димая сила. Остается рассмотреть остальные два участка - АВ и ЕЗ. На участке АВ температура воды равна 95° С, а на участке ЕЗ она составляет 70°С. При таком соотношении температур налицо необходимое условие для возникновения циркуляци­онного давления — вследствие разности весов воды на участке ЕЗ и АВ и создается циркуляция в кольце АБВГДЛЕЖЗИК. Сказанное относится к верхнему нагревательному прибору.

Для прибора, расположенного в нижнем этаже и включен­ного в кольцо АБВГДЛМЖЗИК, циркуляционное давление бу­дет создаваться разностью весов столба воды ЖЗ и столба АБ, так как на участке БГДМЖ температура одинакова и равна 95°С, а на участке АКИЗ температура тоже одинакова и равна 70°С. Но высота столбов воды АВ и ЕЗ соответственно больше высоты столбов воды АБ и ЖЗ. Следовательно, и разница в ве­се столбов АВ и ЕЗ будет больше разницы в весе столбов АБ и ЖЗ, отсюда циркуляционное давление для прибора второго этажа больше, чем для прибора первого этажа.

Этим объясняется следующее часто наблюдающееся явле­ние: в системах водяного отопления нагревательные приборы верхних этажей прогреваются лучше, чем приборы нижних этажей.

Из приведенных выше рассуждений вытекает, что в двух­трубных системах отопления нагревательные приборы, распо­ложенные на одном уровне с котлом или ниже его, работать не будут или же будут очень слабо прогреваться. Для указанных систем практикой установлено наименьшее расстояние между центром нагревательных приборов нижнего этажа и центром котла в 3 метра. В связи с этим котельные для систем отопле­ния должны иметь достаточное заглубление. Указанного недо­статка лишены однотрубные системы отопления. В этом слу­чае гидростатический напор, заставляющий циркулировать воду в системе, будет образовываться из-за охлаждения воды в трубопроводах, подводящих нагретую воду к нагреватель­ным приборам, а также отводящих охлажденную воду от при­боров к котлу.

Это охлаждение полезно, во-первых, для создания гидроста­тического напора, а во-вторых, для дополнительного обогрева помещения, поэтому указанные трубопроводы прокладывают открыто и не изолируют. Напротив, охлаждение воды в главном стояке (подъемном трубопроводе) вредно, ибо приводит к сни­жению температуры и увеличению плотности и, как следствие, к уменьшению гидростатического напора. В связи с этим подъ­емный стояк от котла необходимо тщательно теплоизолировать.

Количество тепла отдаваемого помещению нагревательны­ми приборами, зависит от количества поступающей в прибор воды и ее температуры. В свою очередь, количество воды, кото­рое может быть пропущено через трубопровод к прибору, зави­сит от циркуляционного давления, заставляющего воду дви­гаться по трубе. Чем больше циркуляционное давление, тем меньше может быть диаметр трубы для пропуска определенно­го количества воды и наоборот, чем меньше циркуляционное давление, тем больше должен быть диаметр трубы.

Но для нормального действия системы отопления требуется еще одно условие: чтобы циркуляционное давление было доста­точным для преодоления всех сопротивлений, которые встреча ет движущаяся в этой системе вода. Известно, что вода при сво­ем движении в системе отопления встречает сопротивления, вызываемые трением воды о стенки труб, а кроме них, еще и ме­стные сопротивления, к которым относятся отводы, тройники, крестовины, краны, нагревательные приборы и котлы.

Сопротивление вследствие трения зависит от диаметра и длины трубопровода, а также от скорости движения воды (ес­ли скорость увеличится в два раза, то сопротивление - в четы­ре раза, т. е. в квадратичной зависимости). Чем меньше диаметр и больше длина трубопровода и чем выше скорость воды, тем больше сопротивление создается на пути воды и наоборот. В схеме отопления, изображенной на рис. 17 а имеется два кольца: одно, проходящее через ближайший к котлу стояк, и другое, которое проходит через дальний стояк. Так как первое кольцо короче второго, то при одинаковой в обеих кольцах теп­ловой нагрузке и одинаковых диаметров труб будет проходить по короткому кольцу больше воды, чем требуется по расчету, и в результате по длинному кольцу будет проходить меньше во­ды, чем следует по расчету. Чтобы этого избежать, необходимо для дальнего стояка применять трубы большего диаметра, чем для ближайшего стояка, и таким образом уравнять сопротивле­ния в обеих кольцах. При большей длине труб сопротивление возрастает, с увеличением диаметра труб оно падает.

Величина местного сопротивления зависит, во-первых, от скорости воды, следовательно, и от изменения сечения, вы­зывающего изменение этой скорости (например, в кранах, на­гревательных приборах, котлах и т. д.), во-вторых, от измене­ния направления, по которому движется вода, и изменения количества воды (например, в отводах, тройниках, крестови­нах, вентилях).

Рис. 17. Системы водяного отопления с естественной циркуляцией: а - с верхней разводкой: I - котел; 2 - главный стояк; 3 - разводящая линия; 4 - горячие стояки; 5 - обратные стояки; 6 - обратная линия; 7 - расширитель­ный бак; 8 - сигнальная линия; б - с нижней разводкой: 1 - котел; 2 — воздуш­ная линия; 3 — разводящая линия; 4 — горячие стояки; 5 — обратные стояки; 6 — обратная линия; 7 — расширительный бак; 8 — сигнальная линия

Показанная на рис. 17 а система отопления — это система с верхней разводкой. Здесь горячая вода поднимается через глав­ный стояк в магистральный трубопровод, прокладываемый обычно на чердаке.

На рис. 17 б показана система отопления с нижней развод­кой. В этой системе подающая магистраль, питающая восходя щие стояки, располагается на первом этаже в подпольном кана­ле или же в подвале здания. Обратные стояки присоединяются к общей обратной магистрали.

По принципу действия система отопления с нижней развод­кой не отличается от системы с верхней разводкой. И тут, и там циркуляция создается потому, что горячая вода, как более лег­кая, вытесняется обратной водой вверх по стоякам; остывая в нагревательных приборах, эта вода опускается вниз через об­ратные стояки и снова поступает в котел.

В системах с естественным побуждением в зданиях неболь­шой этажности величина циркуляционного давления невелика, и поэтому в них нельзя допускать больших скоростей движения воды в трубах; следовательно, диаметры труб должны быть большими. Система может оказаться экономически невыгод­ной. Поэтому применение систем с естественной циркуляцией допускается лишь для небольших зданий.

Перечислим недостатки систем отопления с естественной циркуляцией воды:

• сокращен радиус действия (до 30 м по горизонтали) из-за небольшого циркуляционного давления;
• повышена стоимость (до 5—7% стоимости здания) в связи с применением труб большого диаметра;
• увеличены расход металла и затраты труда на монтаж сис­темы;
• замедлено включение системы в действие;
• повышены опасность замерзания воды в трубах, проло­женных в неотапливаемых помещениях.

Вместе с тем, отметим преимущества системы С естествен­ной циркуляцией воды, определяющие в отдельных случаях ее выбор:

• относительная простота устройства и эксплуатации;
• независимость действия от снабжения электрической энергией;
• отсутствие насоса, а соответственно шума и вибраций;
• сравнительная долговечность (при правильной эксплуа­тации система может действовать 35—40 лет и более без капи­тального ремонта);
• саморегулирование, обусловливающее ровную темпера­туру помещений. В системе при изменении температуры и плотности воды изменяется и расход вследствие возрастания или уменьшения естественного циркуляционного давления. Одновременное изменение температуры и расхода воды обес­печивает теплопередачу приборов, необходимую для поддержа­ния заданной температуры помещений, т.е. придает системе тепловую устойчивость.

Устройство систем водяного отопления с искусственной циркуляцией теплоносителя

В системах водяного отопления с естественной циркуляци­ей циркуляционные давления измеряются всего лишь десятка­ми миллиметров водяного столба. Столь малые давления не позволяют устраивать данные системы в зданиях, имеющих большую протяженность, кроме того, они требуют применения труб значительных диаметров, что ведет к большому расходу металла.

Перечисленных недостатков лишены системы водяного отопления с искусственной циркуляцией. В них циркуляция во­ды создается центробежными насосами. Насосы, действующие в замкнутых кольцах системы отопления, заполненных водой, воду не поднимают, а только ее перемещают, создавая циркуля­цию, и поэтому называются циркуляционными.

Циркуляционный насос включают, как правило, в обратную магистраль системы отопления для увеличения срока службы деталей, взаимодействующих с горячей водой.

На рис.18 изображены системы водяного отопления с ис­кусственной циркуляцией. Расширительный бак подсоединяют не к подающей, а к обратной магистрали.

Рис. 18. Системы водяного отопления с искусственной циркуляцией: а - с верхней разводкой: 1 - котел; 2 - главный стояк; 3 — расширительный бак; 4 - сигнальная линия; 5 - подающая линия; 6 - воздухосборник; 7 - по­дающие стояки; 8 - обратные стояки; 9 - обратная линия; 10 - насос; 11 - рас­ширительная труба; б - с нижней разводкой: 1 - котел; 2 - подающая линия; I - обратная линия; 4 - подающие стояки; 5 - обратные стояки; 6 - воздушная линия; 7 - воздухосборник; 8 - расширительный бак; 9 - насос; 10 - расшири­тельная труба

В системах отопления целесообразно применять специаль­ные циркуляционные насосы, перемещающие значительное количество воды и развивающие сравнительно небольшие дав­ления. Это малошумные горизонтальные лопастные насосы центробежного типа, соединенные в единый блок с электро двигателями и закрепляемые непосредственно на трубах (без фундамента), например насосы типа ЦНИПС или ЦВЦ.

Применение насосных систем отопления позволяет уве­личить протяженность трубопровода и уменьшить металло­емкость системы отопления за счет уменьшения диаметров разводящих трубопроводов. Кроме того, с установкой цирку­ляционного насоса появляется возможность применения но­вых схемных решений системы отопления, например, отказ от верхней разводки трубопроводов. Применение насосных систем отопления возможно при условии надежного электро­снабжения.

При отсутствии теплогенераторов на твердом топливе с топ­ками длительного горения могут найти применение системы водяного отопления с баком-аккумулятором и циркуляцион ным насосом типа ЦВЦ (рис.19). Такая система позволяет зна­чительно сократить эксплуатационные затраты по обслужива­нию генератора теплоты.

Рис. 19. Принципиальная схема системы отопления с насосной циркуляцией теплоносителя и баком-аккумулятором теплоты: 1— бак-аккумулятор; 2 - пробковый кран; 3 - расширительный бак; 4 - глав­ный стояк; 5 — теплогенератор; 6 — отопительный прибор; 7 - циркуляци­онный насос типа ЦВЦ; 8 — обратный клапан; Н-Н - центр нагрева котла; 0-0 — центр охлаждения; М-М - центр бака-аккумулятора; ТП - тройник с пробкой

Принцип подобной системы отопления состоит в том, что тепловую мощность теплогенератора выбирают в 3 раза боль­ше, чем теплопотери отапливаемого дома, за счет чего появля­ется возможность не только обеспечивать компенсацию тепло- потерь дома, но и аккумулировать теплоту в специальном баке, который начинает работать по прекращении эксплуатации теп­логенератора. Объем бака-аккумулятора подбирают с таким расчетом, чтобы время его разрядки составляло не менее 8 ча­сов (при работе теплогенераторов два раза в сутки по 4 часа). Для эффективной работы системы бак-аккумулятор должен быть тщательно теплоизолирован с целью исключения беспо­лезных потерь теплоты.

Конструктивные схемы систем водяного отопления.

Конструктивно системы водяного отопления (как с естест­венным, так и с искусственным побуждением) подразделяют:

• по месту прокладки подающей магистрали — на системы с верхней и нижней разводкой;
• по способу присоединения нагревательных приборов к подающим стоякам — на однотрубные и двухтрубные;
• по расположению стояков — на системы с вертикальными и горизонтальными стояками;
• по схеме прокладки магистрали — на системы с тупиковой схемой и с попутным движением воды в магистралях.

Системы отопления с верхней и нижней разводкой

Вариант системы отопления с верхней и нижней разводкой приведен на рис.20 на примере двухэтажного дома с подвалом и чердачным помещением. При верхней разводке горячая вода в чердачном помещении направляется в различные стояки, по ним же поступает к нагревательным приборам-радиаторам. При нижней разводке горячая вода из котла поступает в стояки снизу (из подвала). Независимо от типа разводки расширитель­ный бак всегда располагается в наиболее высокой точке систе­мы, т. е. в чердачном помещении.

Рис. 20. Двухтрубная система водяного отопления с естественной циркуляцией: а — верхнее распределение воды: 1 - подающий (главный) стояк; 2 — трубо­провод обратной воды; 3 — котел; 4 - расширительный бачок; 5 — нагреватель­ные приборы; 7 — перелив; 8 — предохранительный трубопровод; б — нижнее распределение воды: 1 — подающий (главный) стояк; 2 - трубопровод обрат­ной воды; 3 — котел; 4 — расширительный бачок; 5 — нагревательные приборы; 6 — воздушная труба; 7 — перелив; 8 — предохранительный трубопровод

Однотрубные и двухтрубные системы отопления

Однотрубные системы водяного отопления не имеют обратных стояков, и вода, охлажденная в нагревательных приборах, возвра­щается в подающие стояки (рис. 21). В однотрубных системах в нижние нагревательные приборы поступает смесь горячей воды и воды, охлажденной в верхних приборах. Так как температура этой смеси ниже температуры воды в приборах верхних этажей, то поверхность нагрева нижних приборов должна быть несколько увеличена. В однотрубных системах вода циркулирует в нагрева­тельных приборах и стояках, которые их питают, вследствие раз­ности температур воды в тех и других. Однотрубные системы мож­но устраивать по двум схемам. При схеме, приведенной на рис.21 а, в верхние радиаторы поступает из стояка только часть воды, ос­тальная вода направляется по стояку к нижерасположенным ра­диаторам. Количество воды для каждого нагревательного прибора можно регулировать кранами, установленными у приборов.

Другая проточная система показана на рис.21 б. Здесь вся вода из стояка проходит последовательно через все нагрева­тельные приборы, начиная с верхней. В отличии от простой од­нотрубной системы, в проточной системе в нижележащие ра­диаторы поступает не смесь горячей и охлажденной в верхних приборах воды, а только охлажденная вода.

В проточных системах нельзя ставить у нагревательных при­боров обычные краны двойной регулировки. Если бы были установ­лены такие краны, то, перекрыв у того или иного прибора кран, уменьшили бы подачу воды во все приборы, присоединенные к стояку, а полностью закрыв один из кранов, можно прекратить циркуляцию воды через все приборы данного стояка. Между тем установка нагревательных приборов без кранов влечет за собой большие неудобства, так как тогда становится невозможным ре­гулировать температуру воздуха в помещениях.

Рис. 21. Однотрубные системы водяного, отопления с искусственной циркуляцией: а — с замыкающими участками: 1 — ко­тел; 2 — главный стояк; 3 — расшири­тельная труба; 4 — расширительный бак; 5 — подающая линия; 6 — воздухо­сборник; 7 — стояки; 8 — обратная ли­ния; 9 — насос; 10 - тройники с проб­ками; б — проточная система: 1 — котел; 2 — главный стояк; 3 — рас­ширительная труба; 4 — расширитель­ный бак; 5 — подающая линия; 6 — воз­духосборник; 7 - стояки; 8 - обратная линия; 9 — насос; 10 — тройники с пробками; в — горизонтальная проточ­ная система

Однотрубные системы отопления могут выполняться толь­ко с верхней разводкой, поэтому их применяют в зданиях, где имеются чердаки и где можно располагать подающие магистра­ли в верхних этажах. Поэтажный пуск данных систем в дейст­вие невозможен, и в этом их недостаток.

Однако по сравнению с двухтрубными системами (рис. 20) отопления однотрубные проще в монтаже и, кроме того, имеют более красивый внешний вид. Достоинство их в том, что на ус­тройство однотрубной системы требуется меньше труб, чем на устройство двухтрубной.

Все эти положительные особенности однотрубных систем весьма существенны и вполне оправдывают их широкое приме­нение.

Системы отопления с вертикальными и горизонтальными стояками

Если нагревательные приборы разных этажей подключают­ся к единому стояку, то такая система является системой с вер­тикальными стояками (рис.21 а и б). Если нагревательные при­боры одного этажа подключаются к единому стояку — это система с горизонтальными стояками (рис.21в). Преимущест­вом системы с горизонтальным расположением стояка являет­ся меньшая стоимость монтажа и экономия труб. Недостатком является сложность эксплуатации и возможность скопления воздуха в нагревательных приборах с образованием воздушных пробок.

Системы отопления тупиковые и с попутным движением воды в магистралях

Показанные на рис. 17 системы отопления относятся к так называемым тупиковым системам, в которых циркуляционные кольца не равны по длине, причем самое короткое кольцо про­ходит через стояк, ближайший к котлу, а самое длинное — через стояк, наиболее отдаленный от котла.

На рис. 22 изображена система отопления другого типа, где длина всех колец одна и та же и, следовательно, одинаково со противление колец (при одинаковой тепловой нагрузке стояков). Такие системы называют сис­темами с попутным дви­жением воды, причем их обычно устанавливают только в системах с на­сосной циркуляцией. В этих системах все сто­яки и нагревательные приборы находятся поч­ти в равных условиях, что значительно облег­чает регулировку.

Рис. 22. Система водяного отопления с попутным движением воды: 1 — котел; 2 — главный стояк; 3 — расшири­тельный бак; 4 — воздухосборник; 5 — пода­ющие стояки; 6 — обратные стояки; 7 - об­ратная линия; 8 — расширительная труба; 9 — насос

Недостаток систем с попутным движением воды состоит в том, что для их устройства требу­ется большее количест­во труб, чем для тупико­вых систем.

Некоторые рекомендации по выбору и эксплуатации системы водяного отопления индивидуальных домов

Чтобы облегчить выбор наиболее целесообразной системы отопления, предлагается следующая классификация индивидуаль­ных домов и коттеджей:

• тип А — одноэтажные дома с подвалом и без него с крутой крышей;
• тип Б — одноэтажные дома с плоской крышей с подвалом или без подвала;
• тип В — двух- и более этажные дома с плоской или крутой крышей и с подвалом.

Для домов типа А рекомендуется применение систем водя­ного отопления только с вертикальными стояками. Отопитель­ные системы с горизонтальной разводкой не могут отопить чер­дачное помещение с крутопадающей крышей. Систему водяного отопления таких домов с подвалом или без него жела­тельно выполнять двухтрубной с естественной циркуляцией с верхней или нижней разводкой. При установке котла в подва­ле высота дымовой трубы должна быть не менее 10 м. В домах без подвала котлы устанавливают на первом этаже, а система должна быть только с верхней разводкой.

Для домов типа Б с подвалом следует применять систему во­дяного отопления с горизонтальной разводкой. Котел жела­тельно установить в подвале. В связи с тем, что высота трубы та­ких домов не превышает 6 м, желательно в качестве топлива применять газ или жидкое топливо.

Для домов типа Б без подвалов также рекомендуется приме­нять систему водяного отопления с горизонтальной разводкой, котел устанавливают не заглубленным, а в качестве топлива же­лательно применение газа или жидкого топлива.

Для двух- и более этажных домов типа В целесообразно ис­пользовать двухтрубную систему водяного отопления с верти­кальными стояками и верхней или нижней разводкой. При го­ризонтальной системе отопления невозможно полностью обогреть все помещения дома. Система отопления выполняет­ся с естественной циркуляцией, поскольку д ля этого вполне до­статочен циркуляционный напор. Так как дымовая труба у этих зданий имеет высоту не менее 10 м, то котлы могут работать на любом топливе.

Рекомендации по монтажу и эксплуатации систем водяного отопления

В заключение несколько рекомендаций по соблюдению строительных правил, которые следует принимать во внимание при монтаже, регулировке и эксплуатации отопительных систем.

Оборудование с огневыми топками (отопительные котлы, га­зовые обогреватели, печи) следует устанавливать согласно правилам противопожарной безопасности, предусматривающим установку этих приборов на определенном расстоянии от стро­ительных конструкций. Например, расстояние керамических очагов огня (печи, камины, котлы) не должно быть меньше, чем 100 мм — до несгораемых, 150 мм — до трудновоспламеняе- мых и 250 мм — до сгораемых конструкций.

Дымовые трубы следует размещать таким образом, чтобы ог­невые установки (котлы, печи и т. д.) можно было располагать в непосредственной близости к дымовой трубе, так как длин­ные дымоходы уменьшают тягу.

Высота дымовой трубы и сечение принимаются в зависимо­сти от типа системы отопления, и применяемого топлива.

Твердое и жидкое топливо складируют вблизи котлов с со­блюдением правил противопожарной безопасности.

При приемке в эксплуатацию системы водяного отопления проверяют соответствие ее проекту и техническим условиям, правильность прокладки трубопроводов, установки нагрева­тельных приборов и арматуры, расположения водопропускных устройств, отсутствия течи в трубных соединениях, арматуре и фасонных частях, прочность крепления трубопроводов и приборов, исправность действия запорной арматуры, равно­мерность прогрева всех приборов в здании.

Систему водяного отопления испытывают (при отключен­ных котлах и расширительном сосуде) гидравлическим давле­нием на 1 кгс/см² (9,8x10⁴ Па) превышающем рабочее давле­ние, но не менее на 3 кгс/см² (29,4х10⁴ Па) в самой низшей точке.

Давление во время испытаний измеряют манометрами. Ес­ли в течение 5 мин падение давления в водяной системе не пре­вышает 0,2 кгс/см² ее считают выдержавшей испытания.

Последним этапом приемки системы отопления является ее тепловое испытание. Во время теплового испытания добивают­ся равномерного прогрева всех приборов (проверяют термоме­тром), бесшумной работы системы и устранения течи, которая может появиться в соединениях в результате изменения темпе­ратуры труб.

Отопительные устройства требуют постоянного ухода и тех­нического обслуживания, а в случае необходимости — устране­ния мелких неисправностей.

После каждого сезона отопления дымоходы очищают, пригла­шая для этого специалиста.

Перед розжигом котла системы водяного отопления необ­ходимо проверить, заполнен ли котел водой — при этом нужно убедиться, что излишек воды вытекает из переливной трубы расширительного бака. Перед розжигом полностью открывают клапаны свежего воздуха и шибер дымохода. Топливо загружа­ют в котел, когда разгорится растопка. Открывать шибер дымо­хода следует в зависимости от тяги дымовой трубы. Если имеет­ся регулятор горения, то он автоматически устанавливает количество холодного воздуха, поступающего в котел для горе­ния топлива. Ежедневный уход за такой установкой заключает­ся в очистке решетки от золы и шлака, а также в загрузке топ­ливом. В ночное время практикуется слабое горение топлива.

При работе системы отопления следят, чтобы температура воды в системе не поднималась выше 95° С. В противном слу­чае необходимо прекратить поступления воздуха в топку, на­стежь открыть дверцы топки и шибер дымохода для того, чтобы котел немного остыл.

При необходимости в систему через обратный трубопровод осторожно добавляют холодную воду, чтобы не вызвать в котле температурных напряжений.

Признаками накипи является более высокая температура отходящих газов и пониженная температура нагреваемой воды при одном и том же расходе топлива. Кроме того, создается не­равномерный температурный режим стенок секций. Это вызы­вает в них трещины и может привести к вытеканию воды в топ­ку. Накипь в 20 раз хуже проводит тепло, чем чугун. Каждый миллиметр слоя накипи требует на 2—3% сжигания большего количества топлива, чтобы стенки котла довести до нужной температуры. Для очистки применяют, в частности, раствор ингибированной соляной кислоты. В нее для замедления реак­ции с чугуном добавляют специальные вещества. Можно использовать и 4%-ный раствор чистой соляной кислоты. Безо­паснее и не так сложно применение способа выщелачивания накипи. В систему на 10—20 часов вливается раствор кальцини­рованной соды, приготовленный из расчета 20 г соли на 1 л во­ды. Раствор нагревают до рабочей температуры. После охлаж­дения раствор спускают и промывают систему методом противотока, т. е. направляя промывочный поток воды в на­правлении противоположном циркуляции воды в режиме отоп­ления.

Чаще следует очищать внутреннюю поверхность котла, ды­моходы и шибера проволочной щеткой. После окончания ото­пительного сезона необходимо также очистить котел и все ды­моходы. Воду из системы спускать не следует, чтобы уменьшить коррозию трубопроводов.

Во избежание размораживания системы отопления в зимний период при длительном перерыве в работе всю воду из системы следует спустить.

Для отопительных установок, работающих на газообразном топливе с приспособленными для этого котлами, пригодны приведенные выше рекомендации для котлов на твердом топ­ливе. Режим сжигания следует контролировать в соответствии с инструкциями по эксплуатации топок, горелок, регуляторов и подобных устройств. Поддержание заданной температуры осуществляется по показаниям термометра. При появлении за­паха газа следует немедленно закрыть кран подачи газа, уведо­мить соответствующую службу газового хозяйства, исключить появление в помещении открытого огня и принять все меры по вентиляции и проветриванию загазованного помещения.