Суровый климат нашей страны и значительная продолжительность отопительного периода, сопровождающегося низкими температурами наружного воздуха, способствовали более раннему появлению и развитию в России элементов современного печного искусства, по сравнению с западно-европейскими странами. Вот почему вся многовековая история развития техники отопительных печей связана с достижениями и открытиями в этой области русского народа.
Народы, жившие в теплом климате, не имели надобности в искусственном согревании своих жилищ, а для приготовления пищи пользовались обычным костром. Впоследствии костер был заменен таганом, помещаемым на некотором возвышении от земли и огражденном, во избежание возможности задувания его ветром, с трех сторон стенками из несгораемых материалов. Такой очаг обычно помещался в центре конической юрты н служил одновременно как для приготовления пищи, так и согревании жилища.
Наши предки имели другую форму жилищ и вынужденные, благодаря холодному климату, ежегодно в течение длительного периода прибегать к необходимости искусственного согревания жилища, усовершенствовали первобытный очаг, закрыв боковые стенки его пирамидальным колпаком, оканчивающимся трубой для выхода дыма. Это устройство и есть тот самый замечательный рус- ский очаг, практическая ценность и значение которого сохранились и до настоящего времени.
Таким образом, русский очаг является первым более или менее совершенным нагревательным прибором, предназначенным для приготовления пищи и согревания жилища, поэтому и появившаяся позднее в России курная печь и известная русская печь имеют своим прототипом все тот же русский очаг.
Наиболее древним типом комнатной чисто отопительной печи являются опять же русские кирпичные и изразцовые печи, получившие широкое распространение не только в России, но и за границей. Первоначально указанные печи строились с горизонтальными оборотами (рис. 1), а уже позднее стали строить печи с вертикальными каналами (рис. 2). Печь состоит из широкого и длинного топливника с так называемым глухим подом и системы горизонтальных или вертикальных каналов-Дымооборотов, разгороженными друг от друга кирпичными стенками толщиной полкирпича. Продукты горения, поднявшись из топливника по первому обороту (подъемному), проходят последовательно по всем оборотам печи и после этого удаляются в дымовую трубу.
Основными недостатками указанных печей — кирпичных и изразцовых, с точки зрения современной теории и практики проектирования отопительных печей, являются следующие:
1. Большие размеры топливника, вследствие чего горение топлива в нем происходит очень несовершенно и сопровождается наличием избытка воздуха, превышающего в 10—15 раз практически необходимое для горения, в результате чего понижается температура горения топлива, и увеличиваются бесполезные потери тепла в дымовую трубу с отходящими газами. Наряду с этим, вследствие плохого смешивания притекающего воздуха с пламенем, значительная часть углерода топлива, не соединившись с кислородом воздуха, уносится в дымовую трубу.
2. Продукты горения вместе с избытком воздуха должны пройти по всем дымоходам печи с очень большой скоростью, для чего требуется сильная тяга, которая обусловливается высотою дымовой трубы и температурой отходящих газов. При средней обычной высоте труб температура отходящих газов должна быть очень высока, так как создаваемая ею тяга должна преодолеть значительное сопротивление при движении газов по длинным и извилистым дымоходам, а чем выше температура отходящих газов, тем ниже коэффициент полезного действия печи.
3. Внешняя поверхность нагрева указанных печей невелика и равнанаружному периметру печи, умноженному на высоту печи. Внутренняяже поверхность оборотов печи весьма велика, нотолько часть ее является полезною, а именно боковые поверхности топливника и те поверхности оборотов, которые прилегают к наружного периметру печи, все остальное смежные поверхности оборотов, они полезны только в самом начале топки, но, согревшись, становятся вредными, так как подогревают соседние смежные обороты, вследствие чего продукты горения, несмотря на очень длинный путь, проходимый ими (в больших печах на 8—10 оборотов общая длина их составляет 14—15 метров), выходят в дымовую трубу с высокой температурой.
4. Прогревание поверхности печи крайне неравномерно, около топливника и первых оборотов поверхности сильно накаляются, а у средних и последних оборотов прогрев поверхности недостаточен.
5. Наличие в печах большого количества дымооборотов с тонкими перегородками между ними приводит к тому, что в процессе эксплуатации печи они легко перегорают и обваливаются, в результате чего устанавливается прямое сообщение между топливником и дымовою трубою, минуя все обороты печи.
Несмотря на указанные недостатки, русские кирпичные и изразцовые печи получили широкое распространение не только у нас, но и за границей и не потеряли своего практического значения и до настоящего времени под видом так называемых голландских печей, название ошибочно приписываемое им лишь потому, что при Петре Первом широко практиковалась облицовка указанных печей изразцами, привозимыми из Голландии.
Наряду с голландскими печами в первой половине прошлого столетия 1820—1850 г.г. в России широкое распространение получили также утермарковские печи. Печи эти отличаются от голландских тем, что всегда бывают круглыми в плане и состоят из железного цилиндрического футляра, внутри обложенного кирпичом; внутри цилиндра располагаются несколько вертикальных дымооборотов, в середине которых помещается железная труба, так же обложенная кирпичом (клинкером), и сообщенная с комнатным воздухом (рис. 3). Преимущества этих печей состояли в увеличении поверхности печи за счет устройства центральной внутренней камеры и возможности быстрого нагревания комнатного воздуха при циркуляции его через внутреннюю камеру печи. Все остальные недостатки, присущие русским кирпичным и изразцовым печам (голландским), относятся в равной мере и к печам Утермарка.
Недостатки современных отопительных печей