Введение
Наиболее распространенным способом обогревания помещений во всех населенных местах нашей страны является отопление комнатными печами. Даже такие большие города, как Москва и Ленинград, большую часть жилой площади отапливают печами. В Москве из 14405 тысяч квадратных метров жилой площади только 17 процентов обслуживается центральными системами отопления, основная же масса 12300 тысяч квадратных метров или 83 процента имеет местное отопление печами.
Несмотря на такое широкое распространение печи, как отопительного прибора, техника печестроения стоит на крайне низком уровне, а экономические печи, разработанные и проверенные на опыте в последнее время, внедряются в нашу практику весьма медленно.
Если принять во внимание, что в печах старой конструкции можно использовать только 30-40 процентов тепла сжигаемого топлива, а в печах систем последнего времени это использование тепла доходит до 70-80 процентов, то станет ясным, какое огромное количество топлива ежегодно пережигается.
Только по городам РСФСР общая годовая потребность в дровах для отопления жилых зданий составляет 43, 25 миллиона кубометров дров.
Приведенные цифры показывают, что вопрос о том, какой обогревательной печью нужно оборудовать жилую комнату, далеко не маловажный и является чрезвычайно серьезной народно- хозяйственной задачей. Правильное разрешение его с точки зрения экономии топлива и сокращения перевозок сбережет миллионы народных средств.
Немалое значение для экономии топлива имеет правильное обслуживание печи, умение ею пользоваться и в должном порядке содержать, чтобы получить максимальное количество тепла от сжигаемого в печи топлива.
Нужно знать, что неправильно проведенная топка, даже при самой совершенной печи, не дает нужного эффекта, не обогреет помещения и вызовет непроизвольный расход топлива.
Наоборот, внимательно и правильно организованная топка дает возможность при минимальной затрате топлива хорошо нагреть печь и сохранить тепло до следующего дня.
Чтобы реально представить, какое значение имеет правильное ведение топливного процесса, укажем только на один пример, часто имеющий место в практике, - ведение топки при открытых дверках. В этом случае использование тепла сжигаемых дров снижается на 20- 25%, т. е. другими словами, для , для достижения той же температуры в комнате топка при открытых дверках приведет к перерасходу дров также на 20-25%.
Экономия же только 10% дров по всем городам РСФСР дают общее сбережение более 4 миллионов кубометров дров и сохранит государству десятки миллионов рублей.
В настоящие дни, когда наша родина в огне второй великой отечественной войны прилагает все усилия к разгрому немецко- фашистских орд, вторгшихся в нашу страну, вопрос экономии топлива становится боевой задачей, непосредственно связанной с нуждами и задачами фронта.
1. Разновидности печей
Чтобы правильно пользоваться печью и уметь наиболее экономично сжигать в ней топливо, надо знать, с какой печью мы имеем дело, из каких основных частей она состоит и каково назначение каждой отдельной ее части.
Известно, что большинство печей устраивается из кирпича, причем внешняя поверхность может быть или облицована изразцами (кафелем), или просто оштукатурена и побелена. Но кроме печей кирпичных, есть печи, сделанные из железа, чугуна, и, наконец, печи, сделанные из кирпича с металлическим футляром.
Таким образом, первый признак, по которому мы можем различать печи, является материал, из которого печь устроена. По материалу будем различать печи кирпичные, металлические и смешанные.
Есть еще одна особенность у печей, которую мы легко можем наблюдать и которой легко воспользоваться для разделения печей на группы; этой особенностью является особенность печи накапливать тепло сжигаемого топлива и отдавать его в течение большего или меньшего количества часов. Этой способностью различные печи обладают в различной степени. Так, кирпичная массивная печь за время топки накапливает такое количество тепла, которое она может отдавать помещению в течение суток; по принятому определению, такие печи называют печами большой теплоемкости, и их достаточно топить один раз в сутки. Большинство наших комнатных печей являются печами большой теплоемкости.
Металлические печи- "времянки"- ведут себя иначе. Они быстро прогреваются, хорошо поддерживают тепло во время топки, но после окончания топки быстро остывают. Такие печи называются печами малой теплоемкости и применяются обычно в временных помещениях: землянках, сторожках, торговых павильонах, а также в жилых помещениях, если там основная система отопления вышла из строя.
Наконец, если печи, занимающие промежуточное положение между описанными выше. Такие печи за время топки не могут сберечь количество тепла, необходимое отдаче помещению в продолжение суток. Они остывают быстрее, чем печи большой теплоемкости, и для поддержания необходимой температуры в комнате их приходится топить 2 раза в сутки. Называются такие печи - печами средней теплоемкости.
Имеются, кроме того, металлические печи простой конструкции (тип усовершенствованной времянки) для сжигания в них опилок, торфяной крошки, хвои и другого мелкого и пылевидного топлива. Эти печи тепла в себе не накапливают, но загруженное в них топливо может гореть продолжительное время (до 24 часов), в зависимости от регулировки. За все время горения печь выделяет равномерно тепло, не требует за собой ухода и позволяет в любое время использовать ее для приготовления пищи. Печи этого типа, разработанные инж. Быстровым, испытаны в Академии коммунального хозяйства и дали хорошие результаты.
Необходимо отметить, что печи любой из описанных выше групп могут не походить одна на другую; другими словами, устройство печей, например, большой теплоемкости может быть различно. Таким образом, появляется еще один признак, по которому мы можем различать печи, - это конструкция печи.
Касаясь, главным образом, печей большой и средней теплоемкости, остановимся на конструктивных особенностях этой группы.
Топливо, сгорая в печи, выделяет продукты горения, которые, соприкасаясь со стенками каналов печи, отдают им свое тепло и уже охлажденные удаляются через дымовую трубу наружу.
Путь, по которому следуют продукты горения, может быть направлен по- разному, а этим определяются и конструктивные особенности печи. Ниже приведены три варианта пути прохождения горячих газов от топки до дымовой трубы.
На рис. 1 схематически показана печь, где продукты горения из топки по заднему каналу поднимаются вверх, по соседнему каналу опускаются вниз, затем вновь поднимаются и опускаются и, делая таким образом 6 или 7 оборотов, удаляются наконец через дымовую трубу наружу. Такие печи называются многооборотными. К ним относятся всем известные голландские печи, пережившие не одно поколение, существующие и поныне, несмотря на несовершенства их устройства.
Наиболее существенным недостатком печей этой группы является неравномерный прогрев стенок. Это происходит оттого, что у места первых оборотов, где температура продуктов горения высокая, стенки прогреваются скорее и лучше, чем в тех местах, где расположены последние обороты, по которым продукты горения идут уже остывшими.
На рис. 2 изображена схема более совершенной печи, в которой отсутствуют недостатки, указанные выше. Здесь продукты горения поднимаются с большой скоростью вверх по одному каналу и затем по нескольким опускным колодцам или каналам, уже с пониженной скоростью, падают вниз, отдавая по пути стенкам каналов свое тепло. Внизу продукты горения опять соединяются и поступают в дымовую трубу.
Такое устройство каналов в печи способствует равномерному прогреву всех стенок печи и создает хорошую тягу.
Печи, устроенные описанным выше способом, называются однооборотными и по своим высоким качествам завоевали общее призвание.
На рис. 3 показан оригинальный тип печи: печь не имеет каналов и представляет собой как бы стакан, перевернутый вверх дном; продукты горения, поднимаются к верхнему своду печи и там, разбиваясь на отдельные потоки, опускаются вниз вдоль наружных стенок, отдавая последним свое тепло; внизу они собираются и через дымовую трубу выводятся наружу. Такие печи называются бесканальными.
Благодаря своей простоте, хорошему и равномерному прогреву боковых стенок бесканальные печи получили за последнее время большое распространение.
Необходимо отметить, что кроме печей для обогревания имеются печи для приготовления пищи, хлебопечения, печи банные, сушильные и др.
Задача настоящей брошюры- дать описание только печей обогревательных, комнатных, как наиболее многочисленных, правильная и разумная эксплуатация их которых может дать государству громадную экономию.
2. Из каких частей состоит печь
У большинства печей большой и средней теплоемкости мы можем отметить три основных элемента: топливник, каналы, по которым проходят продукты горения, образующиеся при сжигании топлива, и дымовая труба.
Топливник
Топливник- одна из ответственных частей печи. В нем при сжигании топлива возникает то тепло, которое нужно для обогрева помещений; следовательно, от его устройства и использования зависит эффект (результат) топки.
В простейшем виде топливник представляет собой камеру, перекрытую сверху сводом. Вверху в своде оставляется отверстие для прохода продуктов горения в каналы печи. Другое отверстие соединяет топливник с помещением и служит для загрузки топлива и наблюдения за ходом топочного процесса. Это отверстие снабжается металлической дверкой (рис. 4).
Нижняя часть топливника называется подом. Топливник, приведенные на рис. 4, имеет глухой (сплошной) под и применяется, главным образом, для сжигания дров. Топливники с глухим подом встречаются довольно часто, несмотря на то, что являются наиболее несовершенными по своему устройству. Основной их недостаток- невозможность организовать подачу воздуха к топливнику равномерно, что составляет необходимое условие для правильного ведения топочного процесса.
Воздух в топливник с глухим подом входит только через неприкрытую топочную дверку и не может пронизать весь слой топлива, а омывает его только сверху; в результате этого топливо сгорает неравномерно: если во время топки не перемешать несколько раз топливо в печи, то окажется, что верхние слои топлива уже сгорели, в то время как нижние еще не начинали гореть.
Это явление вызывает необходимость перемешивания топлива во избежание получения головешек. Такое перемешивание топлива связано, однако. с тем, что за время топки несколько раз и в общей сложности на продолжительное время приходится открывать настежь топочную дверку; при этом из комнаты в топку начинает поступать холодный воздух, который охлаждает топливо и нарушает этим топочный режим.
Таким образом, для правильного ведения топки необходимо, чтобы воздух, который поддерживает горение, входя в топливник, омывал топливо возможно равномернее и не только сверху, но и пронизывал бы всю его толщу; с другой стороны, необходимо до минимума сократить число перемешиваний и открываний для этой цели топочной дверки.
Очевидно, что этим основным требованиям топливник топливник с глухим подом удовлетворить не может и рациональное сжигание топлива в нем невозможно; следовательно, ожидать от него высокого использования тепла сжигаемого топлива- нельзя. Если при топке дровами недостатки глухого пода еще дают возможность использовать печь, то при других видах топлива (торф, уголь) эта возможность исключается.
На рис. 5 показан более совершенный топливник, позволяющий сжигать не только дрова, но торф и уголь. Его отличие от предыдущего состоит в том, что вместо глухого пода он снабжен металлической решеткой, перекрывающей дополнительный канал, расположенный под топливником и называемый поддувалом.
Указанная решетка называется колосниковой и представляет собою чугунную плиту, снабженную рядом продольных щелей для прохода воздуха. Воздух в этом случае вводится в топливник не через топочную дверку, а через поддувало, которое, как показано на рисунке, с одной стороны открыто в помещение, а с другой- соединено с топливником.
Отверстие, выходящее в помещение, снабжается поддувальной дверкой, а отверстие, выходящее в топливник, перекрывается колосниковой решеткой.
При таком устройстве топливника воздух, поступающий через поддувальное отверстие, проходит снизу вверх через всю толщу топлива, равномерно его обтекает, способствуя полному и равномерному его горению.
При топливнике с колосниковой решеткой не исключается необходимость в перемешивании топлива, но здесь это делается реже, чем при топливнике с глухим подом.
Дымовые обороты
Продукты горения из топливника через отверстие в своде поступают в дымовые каналы, или обороты, составляющие вторую основную часть печи. Назначение дымовых каналов- воспринять тепло от продуктов горения и передать его стенкам печи. Если принять во внимание, что за время топки стенки печи должны сберечь количество тепла, необходимое для поддержания нормальной температуры в помещении в течение суток, то будет ясно, что к устройству каналов, их расположению при кладке печи нужно отнестись с большим вниманием.
Проходя по дымооборотам, продукты горения должны отдать кладке возможно большее количество тепла и в трубу выйти уже значительно охлажденными. Стенки дымооборотов, восприняв от продуктов горения тепло, должны довести его до наружных поверхностей печи, через которые тепло передается помещению.
Печь будет тем совершеннее, чем равномернее нагреваются все наружные боковые поверхности, а это зависит и от расположения дымовых каналов и от того, каким образом по ним проводятся продукты горения.
Дымовая труба
Продукты горения, пройдя дымовые обороты печи и отдав свое тепло стенкам каналов, уже значительно охлажденными удаляются наружу через дымовую трубу. Дымовая труба от печи выводится на чердак, а затем через крышу. Высота дымовой трубы необходима для создания тяги: чем выше труба, тем лучше тяга; в многоэтажных домах тяга лучше у печей, расположенных в нижнем этаже, чем в верхнем.
Тяге способствует не только высота трубы, но и повышенная температура выходящих газов, что делает их легче воздуха и заставляет стремиться вверх.
Чтобы облегчить выход газов наружу, не следует на их пути создавать лишние препятствия. Устройство горизонтальных участков труб, или чердачных боровов, представляет именно такие препятствия; они ухудшают тягу, не говоря уже о том, что их наличие увеличивает пожарную опасность.
Для каждой печи необходима своя дымовая труба; объединение в одной трубе дыма от нескольких печей, при неправильном устройстве присоединения и при одновременной топке печей, может нарушить тягу.
3. Печные приборы и их назначение
Каждая печь снабжается приборами, назначение которых необходимо знать так же, как и правила пользования ими.
Печные дверки
Топочные дверки (железные или чугунные) являются необходимыми печными приборами, так как через них происходит закладка топлива в печь, через них наблюдают за процессом горения, ими пользуются при перемешивании топлива и, наконец, они необходимы для регулирования впуска воздуха в топливник.
По своему устройству топочные дверки бывают различны. Обыкновенная железная топочная дверка снабжается защелкой для плотного прикрывания дверки (рис. 6). Это один из самых несовершенных видов дверок; высокая температура, развивающаяся в топливнике, деформирует (изменяет форму) дверки- она коробится, вследствие чего не является плотным притвором, требующимся на известное время в процессе горения для предотвращения пропуска излишнего количества воздуха.
Для лучшего регулирования впуска воздуха в топливник (с глухим подом) иногда применяют двойную дверку (рис. 7). В этом случае во внутренней дверке вырезается внизу ряд отверстий, через которые воздух поступает в топливник; наружная же дверка- обычная, глухая. Топка происходит при закрытой внутренней дверке и открытой наружной.
Назначение поддувальной дверки и колосниковой решетки указывалось выше- через открытую поддувальную дверку и поддувальный канал наружный воздух подводится снизу к колосниковой решетке и через отверстия последней к горящему топливу. Количество подводимого воздуха регулируется большим или меньшим прикрытием поддувальной дверки.
Следует упомянуть о так называемых герметических дверках; их назначение- создавать плотный непроницаемый затвор, что достигается имеющимися на таких дверках винтовыми прижимами (рис. 8). Герметические дверки изготовляются из чугуна и плотно пригоняются к рамке.
Дверки для чистки
С течением времени на стенках дымовых каналов печи оседает большое количество сажи, которую необходимо периодически вычищать. Расположение оборотов печи иногда не позволяет произвести очистку каналов на через топку, ни через вьюшечное отверстие. В таких случаях от дымового канала делается выходное отверстие наружу- через него и происходит чистка. оно обычно заложено кирпичом, но может быть снабжено и небольшой дверкой. Таких дверок, в зависимости от устройства каналов, может быть несколько. Служат они только для чистки и называются прочистными.
Вентиляционные дверки и розетки
В некоторых печах, кроме дымооборотов, устраивают специальные вентиляционные и циркуляционные каналы.
Первые прокладываются рядом с дымовым каналом, отводящим продукты горения наружу; комнатные отверстия таких каналов снабжаются плотной дверкой- "хлопушкой". Эти каналы, как показывает само название, предназначены для извлечения (для вытяжки) комнатного воздуха.
Циркуляционные каналы устраиваются для более интенсивного нагревания комнатного воздуха; этот последний вводится в нижнюю часть канала, проходя через него , нагревается и выходит через верхнее отверстие канала. Как верхнее, так и нижнее отверстия такого канала снабжаются розетками ( обычно медными).
Вьюшки и задвижки
После окончания топки необходимо тепло печи сохранить, предотвратив утечку его через дымовую трубу. Для этого имеются наборы, которые преграждают путь газам, стремящимся из печи через трубу выйти наружу. К таким приборам относятся вьюшки и задвижки.
Вьюшка состоит из чугунной рамки с круглым отверстием посредине (рис. 9), закрываемым блинком и крышкой (двойной затвор гарантирует большую плотность). Вьюшка ставится обычно в месте выхода продуктов горения в трубу. Против вьюшечного гнезда в печи устраивается вьюшечная дверка, которая служит как для открывания и закрывания отверстия вьюшки, так и для очистки трубы от сажи.
Чтобы "закрыть печь", употребляется также и задвижка, устраиваемая в большинстве случаев дополнительно к вьюшке. Задвижка представляет собой рамку, вставляемую в дымоход и перекрываемую плоской чугунной доской, двигающейся в пазах рамки 9рис. 10).
4. Топливо, его виды и характеристика
Топливо, применяемое для сжигания в печах крайне разнообразно. В печи могут сгорать: дрова, торф, уголь, солома, сухой навоз, опилки, кокс, нефтяные остатки, горючие сланцы, лузга, костра и т. д.
Из всех перечисленных видов топлива наиболее распространенными являются дрова, уголь и торф.
Дрова. Главное достоинство дров состоит в том, что они легко загораются, для горения не требуют равномерного притока воздуха ( почему дрова можно сжигать в топливниках с глухим подом), дают немного золы; на дрова идут все породы деревьев (дуб, береза, сосна, ель, пихта, лиственница, осина, клен, ясень и др.).
В дровах из свежесрубленных деревьев содержится до 50 процентов влаги, вследствие чего разжигание таких дров крайне затруднительно. Значительная часть тепла при горении таких сырых дров идет на испарение влаги, поэтому тепловой эффект от их сжигания получается пониженный.
Кроме того, равномерно сжечь сырые дрова трудно, всегда остаются головешки, которые приходится или отдельно дожигать, или выбрасывать. Из сказанного ясно, что для высокого использования тепла при сжигании дров нужно всегда принимать меры к их предварительной просушке. Сушку дров лучше производить в расколотых поленьях, причем при колке нужно стремиться к получению поленьев примерно одинаковой толщины (10-13 сантиметров).
Торф. Торф состоит из медленно перегнивших остатков болотных и луговых растений. Внешний вид торфа, а также качество его как топлива, зависит от рода этих растений, времени образования торфа и количества посторонних примесей.
Торф добывается на торфяных болотах. Торфяная масса поле выемки предварительно просушивается на открытом воздухе. Добытый в таком виде торф легко рассыпается в мелочь и не выдерживает перевозок, поэтому применяется способ обработки, при котором торфяная масса уплотняется, нарезается на куски и сушится.
Лучшим видом торфяного топлива является торфяной брикет, представляющий собой сильно спрессованную торфяную массу, отформованную в виде кирпича. Брикет хорошо выдерживает транспортировку и является весьма удобным топливом и для комнатных печей.
Недостатком торфа как топлива является его большая зольность (20- 25 процентов против 2 процентов дров).
Уголь. Уголь, применяемый для отопления, по своим свойствам и качеству может быть разделен на три основных группы:
а) Бурый уголь- самый низкий сорт уголь, представляющий собой перехлдную ступень от торфа к углю. Залежи такого угля имеются во многих центральных районах нашей страны и в Сибири.
В последнее время бурый уголь находит все большее применение не только для сжигания в промышленных топках, но и в бытовых печах.
б) Каменные угли- имеют весьма разнообразное строение и качество. Различают каменный уголь жирный и тощий. Жирный уголь горит длинным пламенем, выделяет большое количество сажи и сильно спекается (при горении отдельные частицы топлива прилипают друг к другу). Тощий уголь горит коротким синеватым пламенем, почти не выделяет сажи и не спекается; зольность его около 4 процентов.
в) Антрацит- уголь, легко отличаемый от других видов, он совершенно черного цвета, с металлическим блеском, очень тверд, зажигается с трудом, горит коротким красноватым пламенем, не выделяя сажи, и совершенно не спекается.
Перечисленные выше виды топлива обладают еще одним свойством, с которым при отоплении печей нужно считаться; при сжигании одинакового количества по весу (например одного килограмма) различные виды топлива дают различное количество тепла или, говорят, выделяют различное количество единиц тепла.
Ниже приведены сравнительные количества единиц тепла, выделяемых различными видами топлива при сжигании одного килограмма его.
Из этого видно, что для топки печи нужно затратить каменного угля в 2 раза меньше, чем дров (по весу), а антрацита в 1,5 раза меньше, чем бурого угля.
Нужно иметь ввиду, что в таком топливе, как дрова и торф, на количество выделяемого тепла сильно влияет количество содержащейся в топливе влаги. Приведенные цифры относятся к высушенному торфу.
5. Как экономно и эффективно вести топку
а) Сжигание дров в топливнике с глухим подом
Как указывалось выше, для получения наибольшее тепла дрова должны быть сухими (чтобы не терялось тепло на испарение влаги) и ровно наколотыми, так как в противном случае дрова будут сгорать неодновременно и возможно образование головешек.
Перед укладкой дров под печи должен быть очищен от золы; при большом слое золы отдельные поленья могут быть покрыты золой и тогда будет затруднен доступ воздуха к дереву и оно остается не сгоревшим.
Дрова укладываются на под обычно вдоль топливника, причем между сводом топливника и верхними поленьями нужно оставить свободное пространство не менее 30 сантиметров.
Растапливаются дрова сухой лучиной, берестой или другим легко воспламеняющимся материалом.
После воспламенения дров дверку, если она одинарная, глухая, оставляют немного приоткрытой, создавая этим просвет для притока воздуха. Если дверка двойная, то наружная остается открытой, а внутренняя прикрывается настолько, чтобы пламя не затухало.
Первый период горения в печах происходит при сравнительно слабой тяге, так как кладка печи еще не прогрета и дымовая труба еще холодная. С повышением температуры в топливнике и с прогреванием каналов печи и дымовой трубы тяга усиливается, увеличивается засос воздуха в топливник, и пламя уже хорошо охватывает заложенные в топливник дрова.
Если в этот период не уменьшить тяги, то приток воздуха в топливник значительно повысится, продукты горения будут протекать по каналам с большой скоростью и, не успев передать стенкам канала большей части своего тепла, будут уходить в дымовую трубу с излишне повышенной температурой (примерно около 400 градусов Цельсия вместо нормальных 150 градусов).
Кроме того, самый процесс горения дров при повышенной тяге сокращается до 40-50 минут, в течение которых массив печи не прогреется на всю толщину.
Уменьшить тягу в этот период необходимо путем частичного прикрытия дымовой задвижки; задвижка должна быть оставлена открытой лишь настолько, чтобы не затухало пламя и дым из топливника не выбивается в комнату.
Если печь не имеет задвижки, а снабжена только вьюшкой. то тяга уменьшается накладыванием на гнездо так, чтобы осталось небольшое отверстие для прохода дыма.
Топочная дверка должна быть прикрыта так, чтобы просвет между дверкой и рамкой был не больше толщины папиросы.
Хорошо отрегулированная топка в этот период образует в топливнике ровный соломенно- золотистый цвет пламени; при недостатке воздуха пламя будет красноватое, коптящее, из трубы будет идти бурый дым; при излишке воздуха пламя будет белое, прозрачное, вследствие большой скорости движения воздуха и продуктов горения, в топке будет слышно гудение.
Этот период топки- сгорания и обугливания дров- наиболее длительный и наиболее ответственный, при котором обязательно наблюдение за топкой, сводящееся, главным образом, к регулированию тяги.
Последний период топки наступает тогда, когда все дрова прогорели и в топливнике образовался уголь.
Этот период требует самого минимального количества воздуха, поэтому топочную дверку можно совсем закрыть, рассчитывая на поступление воздуха через неплотности в притворстве дверки и кладке стенок печи.
На поверхности угля видны язычки пламени синеватого цвета. Это выделяется так называемый угарный газ (окись углерода). Если в этот период закрыть трубу, угарный газ, проникнув в комнату, может вызвать пагубные последствия для жильцов.
Когда на поду останутся одни угли, последние сгребают в кучу к одной из боковых стенок топливника и наблюдают за синеватым пламенем: когда его на поверхности углей уже не будет, печь закрывают, т. е. плотно закрывают топочную дверку, кладут на место блинок и крышку вьюшки и задвигают до отказа задвижку.
Продолжительность топки, при внимательном регулировании тяги, должна составить 2-2(1/2) часа; при этих условиях можно использовать 50- 60 процентов тепла, выделяемого дровами. Если же во время топки держать открытой настежь топочную дверку. как это делают многие, и не принимать мер к регулированию тяги, то топливо прогорает в течение 50-60 минут, использование тепла снижается до 25-30 процентов, печь не прогревается, и в комнате не установится нужная температура.
б) Сжигание дров в топливнике с колосниковой решеткой
Как уже указывалось. преимуществом топливника с колосниковой решеткой является более равномерное омывание потоками воздуха топлива, благодаря чему сгорание последнего происходит равномерно.
Уход за таким топливником сводится, как и в первом случае, к регулированию тяги и впуска воздуха в топливник.
Период разжигания ничем не отличается от описанного выше; поддувальная дверка держится открытой, а топочная- приоткрытой настолько, чтобы не затухал огонь.
Когда дрова разгорятся, топочную дверку плотно прикрывают, а подачу воздуха в топливник регулируют большим или меньшим открытием поддувальной дверцы, которую в этот период топки нельзя держать открытой настежь.
Скорость воздуха в дымовой трубе регулируется, как и в первом случае, задвижкой или вьюшкой (блинком).
Когда дрова сгорят и образуется уголь, его нужно сгрести в кучу и при закрытой поддувальной дверке закончить топку. Поступление воздуха в этот период происходит также за счет неплотностей затворов дверок и кладки.
Труба закрывается, когда на поверхности углей не будет синих язычков пламени.
Печь, снабженная колосниковой решеткой, при внимателном уходе во время топки и при соблюдении продолжительности горения (2-2(1/2) часа), может дать весьма высокое использование тепла, доходящее до 70 процентов. Поэтому такой топливник ставят значительно выше топливника с глухим подом.
в) Топка при герметических дверках
Наличие герметических дверок в значительной мере меняет процесс сжигания топлива. Если при обычных дверках уход за топкой был сосредоточен, главным образом, на регулировании подачи воздуха в топливник для более совершенного горения топлива, то при герметических дверках задача сводится к замедлению процесса горения.
Процесс сжигания топлива в печах с герметическими дверками таков: вначале он ничем не отличается от порядка сжигания, описанного выше, т. е. топливо горит при закрытой топочной дверке и приоткрытой поддувальной. В дальнейшем, когда топливо хорошо разогрелось, топочная и поддувальная дверки плотно завинчиваются, и догорание топлива уже происходит за счет того наибольшего количества воздуха, которое засасывается в топливник благодаря неплотности дверок или кладки. Недостаток воздуха вызывает собственно не горение, а тление топлива, которое продолжается в течение нескольких часов: полное сгорание топлива не обеспечивается, что является одним из недостатков топливников с герметическими дверцами.
К другим недостаткам относится оседание на стенках дымовой трубы и каналов печи жидких продуктов неполного горения и воды, разрушающих кладку.
Несмотря на это, наличие герметических дверок значительно упрощает уход за печью, так как не требуется ни перемешивания топлива, ни наблюдения за горением. Труба закрывается, когда топливо прогорает и не выделяет угарного газа.
г) Краткие правила топки
- Сырые дрова должны быть предварительно просушены.
- Дрова распиливать; сообразуясь с длиной топливника (на 2-3 сантиметра короче его длины).
- Дрова предварительно следует наколоть на поленья примерно одинаковой толщины 910-13 сантиметров).
- Перед закладыванием дров топливник и поддувальное отверстие тщательно очищать от оставшейся золы.
- Необходимое количество дров закладывать сразу и во всяком случае не менее трех четвертей всего количества
- От поверхности уложенных дров до свода топливника оставлять свободное пространство (не менее 30 сантиметров), ни в коем случае не закладывая дрова до верха, а если нужно, то разделить их на две закладки.
- Дверки (топочные и поддувальные) должны быть в исправном состоянии и плотно пригнаны к своим местам.
- Дымовая задвижка и вьюшка должны быть хорошо заделаны в кладку и плотно закрываться.
- Прочистные отверстия, даже при наличии дверок, следует заделывать кирпичом и замазывать глиной, чтобы не просачивался воздух из помещения.
- Перед отопительным сезоном и в течение его (не менее двух раз в год) дымовые ходы и трубы печей должны быть очищены от сажи и золы.
- Процесс горения все время регулировать соответственным открытием дверок печи и задвижки (или вьюшки), наблюдая за цветом пламени, который должен быть соломенно- золотистым.
- Во время растопки, пока дрова разгораются, поддувальную и топочную дверки держать открытыми настолько, чтобы разжигание дров происходило быстро. Задвижка (или вьюшка) должна быть открыта настолько, чтобы из топочной дверки не выбивался дым в помещение и не потухало топливо.
- Когда дрова достаточно ярко разгорятся, топочную дверку плотно закрыть, а поддувальную дверку и задвижку (вьюшку) оставить открытыми настолько, чтобы горение в топливнике происходило нормально (см. п. 11). При глухом поде- топочная дверка должна быть чуть приоткрыта.
- Никогда не держать полностью открытыми топочную и поддувальную дверки.
- Дрова в топливнике перемешивать возможно реже, производя это перемешивание максимально быстро.
- К концу топки, когда на поду или на колосниковой решетке происходит догорание топлива, дверки прикрывать, а в задвижке или вьюшке оставлять лишь небольшую щель для удаления догорающих газов.
- Остающиеся к концу топки головешки, задерживающие окончание топки, следует удалять.
- Топку печи следует считать оконченной лишь тогда, когда дрова догорят, головешек нет и над углями не наблюдается синих огоньков; дымовую задвижку, вьюшку и дверки плотно закрывать.
- Продолжительность топки нормально должна составить 2- 2(1/2) часа.
д) Как сжигать в печах торф, уголь, лузгу
Топливник для торфа
Торф для своего сжигания требует равномерно притока воздуха; поэтому топливник для торфа обязательно должен быть снабжен колосниковой решеткой. На колосниковую решетку загружается небольшое количество торфа и разжигается древесной растопкой; когда торф разгорится, топливник загружается торфом так, чтобы его слой был не больше 30 сантиметров и под сводом топливника оставалось бы свободное пространство.
Регулирование подачи воздуха проводится так же, как при топке дровами, т. е. когда топливо разгорается, топочная дверца должна быть закрыта, а поддувальная открыта настолько, чтобы обеспечить полноту горения топлива.
Перед закрытием печи необходимо проверить, нет ли в топливнике не догоревших кусков торфа, для чего надо тщательно перемешивать топливо.
Нужно иметь в виду, что торф оставляет большое количество золы и, если не перемешивать топливо во время горения, зола может закрыть доступ воздуха к торфу и затруднить его сжигание.
При умелом и внимательном отношении к процессу горения торфа его можно с хорошим тепловым эффектом использовать для комнатных печей.
Как упоминалось выше, наиболее удобным видом торфяного топлива является брикет, который легко сжигается в обычных топках с колосниковой решеткой. Кусковой (не прессованный) торф быстро рассыпается, забивает отверстия колосниковой решетки, проваливается в зольник; поэтому во многих случаях для такого торфа устраивают особую, так называемую шахтную топку, приведенную на рис. 11.
Топливник для угля
Уголь сжигается в виде мелких кусков и для своего горения также требует равномерного притока воздуха, поэтому применять при наличии угля топливник с глубоким подом нельзя. Самый простой тип топливника для угля показан на рис. 12; здесь колосниковая решетка расположена несколько ниже топочной дверки, что делается для более удобного распределения топлива по колосниковой решетке и обтекания всего топлива воздухом.
Уголь разгорается труднее, чем дрова, поэтому для его разжигания всегда нужно иметь запас сухих лучин или щепы; разжигать его следует в небольшом количестве и только, когда он хорошо разгорится, можно топливник догрузить. Уголь горит хорошо, равномерно, но при небольшом слое топлива на колосниковой решетке (от 8 до 12 сантиметров, в зависимости от сорта угля), поэтому забрасывать уголь в топливник требуется несколько раз.
Когда топливо разгорелось, топочную дверку плотно прикрывают, а поддувальную держат чуть приоткрытой, в целях впуска необходимого для горения воздуха. Уход за топкой в этот период сводится только к постепенному подбрасыванию угля.
Следует упомянуть, что многие сорта угля спекаются и засоряют колосниковую решетку, препятствуя свободному проходу воздуха к топливу. Поэтому, при применении такого угля, время от времени необходимо прочищать колосниковую решетку, освобождая отверстия ее от спекшихся кусков топлива.
Когда на поверхности углей перестанут выделяться языки пламени синего цвета, остатки топлива еще раз хорошенько перемешивают и, если не осталось не сгоревших кусков угля, трубу закрывают.
Топливник для лузги
Лузга (шелуха гречихи) по своим тепловым свойствам является хорошим топливом, с малой зольностью и влажностью.
Особенностью лузги, как топлива, является незначительный вес ее отдельных частиц. Это обстоятельство вызывает необходимость вести сжигание ее несколько необычным способом.
На под печи (топливник может быть и с глухим подом) раскладывается растопка (щепа или лучина) и разжигается; когда она хорошо разгорится, в отверстие топочной дверки вставляется прибор, показанный на рис. 13. Этот прибор изготовляется из кусков кровельного железа и представляет собой лист по размерам отверстия топочной дверки с небольшими заплечиками для упора в рамку дверки; к этому листу под прямым углом приделывается другой лист железа, обделанный в полуконус; с торца и снизу он закрыт листами железа. Передняя часть прибора и вся боковая поверхность полуконуса имеют ряд отверстий диаметром около 5 миллиметров для притока воздуха. Над полуконической частью в переднем листе сделано отверстие, в которое вставлен лоток для засыпки по нему лузги в топливник.
Когда в печи уже установилась тяга от горения растопки, воздух, проходящий с большой чкоростью через отверстия прибора, подхватывает лузгу и несет ее к пламени, где она и сгорает.
Чтобы постоянно не подсыпать в лоток лузгу, можно сделать приспособление в виде мешка, подвешенного на крючке над топливником. В мешок насыпается лузга, которая через наконечник, вставленный в дно мешка, медленно ссыпается в лоток (рис. 14).
На одну топку печи среднего размера расходуется 50-60 литров лузги. Описанная топка совершенно не требует за собой ухода, благодаря совершенству горения и сыпучести сухой лузги, непрерывно, самотеком подающейся через лоток в топливник.
6. Что такое угарный газ, его действие на организм и меры помощи при угаре
Угарный газ (окись углерода) образуется в топливнике при догорании углей, когда воздух вводится в топливник в небольшом количестве, не проникает внутрь слоя угля и не обеспечивает полного сгорания. Наличие угарного газа в топливнике, как указано выше, обнаруживается по синему пламени на поверхности углей. Если при наличии в печи угарного газа закрыть ее, т. е. прекратить выход угарного газа через трубку наружу, то он через неплотности печных дверок проникнет в комнату и вызовет у живущих в ней явления, известные под названием угара.
Признаки этих явлений общеизвестны: при незначительном количестве этого газа в комнате у живущих в ней появляется головная боль со "стучанием" в висках, слабость, головокружение, у некоторых рвота.
При сильном отравлении к этим явлениям присоединяются одышка, частый пульс, слабое дыхание; нередко угар приводит к смертельному исходу.
Угарный газ не всегда обладает специфическим запахом, а это затрудняет своевременное определение его присутствия и тем самым предотвращение отравления.
Для оказания первой помощи угоревшим нужно прекратить доступ в организм угарного газа, для чего отравленных надлежит вывести на свежий воздух или в соседнее помещение, открыв там форточки. Форточки и трубы должны быть открыты и в помещении, где произошло отравление.
Пострадавшим оказывают помощь, применяя искусственное дыхание, способствующее выведению окиси углерода из организма, и возбуждающие работу сердца средства.
Для поддержания сил и облегчения состояния больного дают вдыхать нашатырный спирт, применяют холодные обливания, растирание кожи.
При тяжелых случаях следует обращаться за медицинской помощью.
7. Дефекты печей, их причины и устранение
Очень часто имеют место случаи, когда печь по той или другой причине не удовлетворяет пользователя; топка такой печи или не дает нужного эфекта, или обладает дефектами, которые нужно устранить.
Остановимся на наиболее часто встречающихся недостатках печей.
а) Нет тяги. Чаще всего недостаток тяги можно наблюдать осенью, когда после летнего перерыва приступают к топке печей. Обычно при первых топках печь с трудом растапливается, плохо горит, так как тяга настолько недостаточна, что дым иногда из печи проникает в комнату. Такое явление наблюдается даже и в тех случаях, когда печь в прошлом работала хорошо, а тяга была безукоризненной. Недостаток тяги в этом случае объясняется тем, что за осеннее время, предшествовавшее топке, стенки дымовых каналов охладились, увлажнились и продукты горения, соприкасаясь с ними, сами быстро остывают, теряя вследствие этого способность подниматься вверх.
Для устранения этого явления достаточно перед началом топки "прожечь" дымовую трубу, т. е. согреть ее стенки путем сжигания бумаги, стружек, соломы или лучин прямо на вьюшке. Когда после такого прожигания стенки дымовой трубы погреются, нормальная тяга печи устанавливается.
Очень часто причиной плохой тяги является завал дымовой трубы или оборотов печи кусками кирпича. Суженное сечение канала в этом случае является препятствием для прохода продуктов горения, и тяга, следовательно, ухудшается. Обнаружить завал дымовой трубы можно путем опускания на веревке какого- нибудь груза (гири или др.) в трубу с крыши или, если имеются чердачные борова, путем проверки дымоходов через прочистные отверстия.
Недостаток тяги наблюдается иногда и в том случае, когда в дымоходе имеются трещины. Через эти трещины при топке печи засасывается холодный наружный воздух, который не только затрудняет удаление продуктов горения из печи, но и охлаждает их. Это явление особо часто наблюдается при горизонтальных боровах на чердаке, оставляемых без надзора и соответствующего ухода.
Наконец, тяга печей часто нарушаемая действием ветра. Обычно ветер способствует тяге, и только, когда он меняет свое направление, действую сверху вниз, тяга затрудняется, и могут появиться обратные течения- продукты горения "опрокидываются" и через топочную дверку выбрасываются в помещение.
Особо часто "опрокидывание" дыма наблюдается при трубах, или не выведенных выше конька крыши, или расположенных смежно с высокой стеной. Для восстановления тяги требуется или повышение трубы настолько, чтобы верх ее был выше конька крыши (или смежной стены), или же постановка на трубе особых колпаков (дефлекторов), использующих любое направление ветра для усиления тяги.
б) Печь дымит. Явления, вызывающие недостаток тяги, тесно связаны с дымлением печи. Если нет тяги или она слаба, продукты горения не могут быть полностью удалены через трубку и ищут себе выхода через вьюшечную или топочную дверки, выхода из печи в помещение.
Здесь следует остановиться еще на двух причинах дымления печи, часто встречающихся на практике:
1) дымоход облачно делается для каждой печи отдельный; но в некоторых случаях, в целях экономии, к одному дымоходу присоединяют две печи, с устройством при этом в месте встречи дымов так называемых рассечек.
Рассечки очень ненадежны и легко разрушаются при чистке труб, тогда не только образуется завал каналов и дымовой трубы, о чем говорилось выше, но образуется при одновременной топке двух печей встречные токи, создающие большие сопротивления движению продуктов горения, нарушая этим тягу и вызывая выход дыма в помещение;
2) недостаточное сечение дымового канала. Для обычной комнатной печи канал выкладывается размером 250*120 миллиметров; если этот размер не соблюден или к дымовому каналу указанного размера присоединена другая печь, то канал не может вместить, при одновременной топке обеих печей, всех продуктов горения и в результате последует дымление печи.
в) Печь равномерно не прогревается. Основной причиной неравномерного прогрева внешних поверхностей (зеркала) печи являются недостатки устройства оборотов печи. Выше уже упоминалось, что у голландской печи каналы устроены так, что равномерный прогрев не достигается: сильнее нагревается та часть печи, где проходят первые обороты, и слабей та, где проходят последние.
Другой причиной неравномерного нагрева зеркала печи может быть завал части каналов; в этом случае продукты горения будут искать выхода по другим каналам (в печах новой конструкции) или же, не найдя его там, будут выходить в помещение (голландская печь). Та часть зеркала, против которой расположен заваленный канал, прогреваться не будет.
г) Печь скоро остывает. Быстрое остывание печи объясняется следующими основными причинами.
Печь, не обладая достаточной массивностью, не может за время топки накопить количество тепла, необходимое для поддержания нормальной температуры в комнате в течение суток.
Выше было указано. что способностью сберегать тепло различные печи обладают в различной степени; если печь подобрана правильно, она отдает тепло (остывает) в течение суток, поддерживая в помещении нужную температуру. Неправильно подобранная печь остывает быстрее и требует для поддержания нормальной температуры второй топки.
Неправильное ведение топки даже при хорошо подобранной печи не даст нужного теплового эффекта,и печь будет холодной. Как отмечено выше, топка с открытыми дверками забирает из помещения в большом количестве воздух в топливник; последний охлаждается, создается большая скорость в каналах,и продукты горения увлекаются в трубу с повышенной температурой. В результате тепло от сжигания топлива не используется полностью, стенки печи не прогреваются, и печь быстро остывает.
Тот же результат получается и при неплотных трубных затворах. Если вьюшка или задвижка имеют неплотности, выход теплых газов через печь в трубу происходит даже тогда, когда труба закрыта. Холодный воздух засасывается из комнаты через неплотности топочной и поддувальной дверок, омывает стенки каналов, отнимает у них тепло и уходит наружу, унося с собой отнятое у стенок каналов тепло.
д) Печь берет много топлива. Излишний расход топлива вызывается или неисправностью печи или, или ее неправильным устройством; в том и другом случае для получения от печи и ее стенок нужной температуры затрачивается большое количество топлива.
На пережог топлива может влиять и ведение топки при открытых дверках; в этом случае стенки печи не успевают воспринять тепло от сжигаемого топлива, поэтому для получения нужной температуры в комнате необходимо сжечь большое количество топлива, нежели при топке с прикрытыми дверками.
Отмечено выше, что при сырых дровах большая часть тепла идет на испарение влаги; это тепло потеряно для печи, и восполнить его можно только увеличением закладки дров в печь сверх нормы.
е) От печи часто угорают. Наиболее частой причиной появления угара является раннее закрытие трубы. Трубу (при топке как дровами, так и углем) можно закрывать только тогда, когда на поверхности углей нет язычков синего пламени; за этим необходимо тщательно при топке, а после закрытия трубы необходимо проверять, не поступает ли в помещение угарный газ.
Невнимательное перемешивание топлива и неряшливое содержание топливника часто являются причиной угара. При закрытии трубы частицы не прогоревшего топлива, покрытые золой, могут остаться не замеченными; при неисправной колосниковой решетке часть топлива может проваливаться в поддувальный канал и там оставаться также не замеченным. В обоих случаях угарный газ, выделяемый не сгоревшими остатками топлива, не находя выхода в трубу, будет поступать в комнату, вызывая известные уже нам последствия.
8. Как правильно подобрать печь
На ряде примеров, приведенных выше, мы видели, что хорошая служба печи определяется не только правильно проведенной топкой, не только исправным состоянием печи и ее приборов, но и правильным выбором печи. По каким же признакам выбирать печь? Всем известно, что с наступлением холодного времени, температура в комнате падает. Это происходит оттого, что через наружные стены, окна, двери, потолки и полы тепло из комнаты уходит наружу, происходит потеря тепла в комнате. Если мы хотим сохранить в помещении нормальную температуру, то должны поставить в нем такую печь, от которой можно получить за сутки тепла не меньше, чем теряется помещением в самые холодные периоды времени. Если потеря тепла определена, подобрать необходимую печь не представляет труда, так как на чертеже каждой печи указано, сколько тепла (в тепловых единицах) она может дать. Например, комната теряет в час 1000 тепловых единиц. тогда по чертежам или по альбому подбираем печь примерно, с той же теплоотдачей. в данном случае можно принять печь с отдачей 2000 тепловых единиц в час.
При подборе печи нужно стараться выбрать и наиболее рациональную конструкцию, или тип печи. В начале уже указывалось, что не все печи одинаково хорошо работают; поэтому при выборе печи нужно придерживаться не только соответствия между потерей тепла в комнате и теплоотдачей печи, но и принять такую конструкцию, которая при сжигании топлива давала бы наибольшее его теплоиспользование, так как только при этих условиях можно рассчитывать на хороший тепловой эффект печи и на экономный расход топлива. При выборе печи рекомендуется пользоваться следующими источниками:
- альбом типовых деталей Наркомстроя (печи),
- альбомом печей АКХ (выходит из печати),
- альбомом печей КЭУ Красной Армии.
