Современные теплоемкие отопительные печи

В процессе многовекового применения в нашей стране печного отопления печи технически совершенствовались, происходил отбор перспективных конструкций печей. В настоящее время после проверки теплотехнических свойств, эффективности использования топлива, прогреваемости нижней части наиболее часто применяемых типов печей были выбраны печи, предназначенные для массового и индивидуального строительства. Создан «Перечень рекомендуемых отопительных печей для жилых и общественных зданий тепловой мощностью 1400-7000 Вт. В перечень включены 37 конструкций печей умеренного и повышенного прогрева как одноярусных, так и двухъярусных (для двухэтажных зданий) с указанием коэффициента неравномерности теплопередачи. В печах предусмотрено при­менение унифицированной печной гарнитуры (дверок, заслонок, колосниковых решеток).

Типовые конструкции теплоемких отопительных печей обозначены ПТО (печи типовые одноярусные), ПТД (двухъярусные), ПТК (каркасные), ПТИ (изразцовые) с добавлением значений тепловой мощности печей в Вт при двух топках в сутки (например, ПТО-3300). Печи ПТО и ПТД — умеренного прогрева, печи ПТК и ПТИ — повышенного прогрева.

Печи ПТО, ПТД, ПТК устраивают в основном прямоугольными из полнотелого глиняного кирпича (плотностью не более 1600 кг/м³), для кладки топливника применяют также огнеупорные материалы. Печи ПТИ выполняют из полнотелых керамических элементов заводского изготовления размером 0,22×0,2 м. Рассмотрим конструкции толстостенных одноярусных кирпичных печей типа ПТО.

На рисунок 5 представлена двухоборотная отопительная печь умеренного прогрева марки ПТО-2500 (коэффициент неравномерности теплопередачи — М=0,3, η_п=0,65 при сжигании дров), компактная, простая по конструкции, с хорошим прогревом средней части. Топливник предназначен для сжигания дров, но в нем можно сжигать также торф, каменный уголь, антрацит. Двухъярусная система дымооборотов обеспечивает повышение КПД, увеличение объема массива и теплоемкости печи.

Рисунок 5. Толстостенная отопительная печь умеренного прогрева с двумя последовательными дымооборотами; 1 — поддувало; 2 — топливник; 3 — чистка; 4 — рассечка; 5 — верхний перевал; 6 — дымовая труба; 7 — задвижки; 8 — нижняя подвертка; 9 — колосниковая решетка; 10 — слой глинопесчаного раствора; 11 — гидроизоляция.

Движение дымовых газов в печи происходит по следующей схеме. Продукты сгорания поднимаются из топливника по короткому вертикальному надтопочному каналу, затем в средней части опускаются от нижнего перевала к нижней подвертке, вновь поднимаются к верхнему перевалу и после верхней подвертки поступают в последний газоход, переходящий в насадную дымовую трубу.

Для отключения печи от дымовой трубы в последнем газоходе устанавливают две последовательно расположенные задвижки (при сжигании угля и торфа их заменяют одной задвижкой с отверстием в ней диаметром 15 мм). Для удаления сажи из подверток имеются две прочистные дверцы (чистки). Особенностью печи является скопление газов в области верхнего перевала, разобщающих печь с наружным воздухом при неплотно закрытых задвижках.

Печь сооружают из глиняного кирпича, топливник печи с 5 по 15 ряд — из тугоплавкого кирпича. На рисунке 3 показана выкладка в плане кирпича на 1, 5 и 9 рядах. Недостатком печи является слабый прогрев ее нижней части, что отрицательно влияет на температурные условия в обогреваемом помещении.

На рисунке 6 изображена толстостенная отопительная печь умеренного прогрева марки ПТО-3300 (масса 1500 кг, М=0,3, η_п=0,7 при сжигании дров), отличающаяся улучшенным нижним прогревом.

Дымовые газы из топливника этой печи через отверстие в боковой стенке, показанное на разрезах В-В и Г-Г, опускаются через перевал по узкому каналу в подтопочную часть. Из газохода, находящегося под топливником, газы попадают в вертикальный канал и поднимаются в верхнюю часть печи (разрезы А-А и Д-Д) до перекрыши. В насадную дымовую трубу газы уходят через верхнюю подвертку на 16-18 рядах кирпича. Топливник печи вы­кладывают из огнеупорного кирпича.

Печь, рассчитанную на обогрев нижней зоны помещения, применяют в первую очередь для отопления жилых зданий, лечебных и детских учреждений. Недостатком печи является зауженный топливник, что вызывает эксплуатационные неудобства, особенно при использовании угля и торфа.

Толстостенные двухъярусные кирпичные печи принципиально не отличаются от одноярусных печей. Они могут иметь один (общий) топливник или отдельные топливники на каждом этаже зданий. Сооружение толстостенных печей умеренного прогрева требует значительных затрат труда. Поэтому в тех случаях, когда допустимо применение печей повышенного прогрева, многодельным толстостенным печам предпочитают облегченные быстромонтируемые печи, собираемые в каркасе и из керамических элементов и бетонных блоков.

Рассмотрим конструкцию тонкостенных каркасных отопительных печей типа ПТК. Сварной или сборный металлический каркас является пространственной конструкцией из угловой и полосовой стали, к которой прикрепляют загрузочную и другие дверцы. Печь полосовой связкой каркаса разделяют по высоте на нижний и верхний пояса. Каркас фундамента не имеет, его устанавливают на ножках непосредственно на пол помещения. Зольниковую (поддувальную) коробку и дымовыпускной патрубок с задвижкой изготовляют заранее из металла. Если каркасную печь предусмотрено облицевать, например, металлическими листами, то эти листы вкладывают в каркас по мере сборки сначала нижнего, а затем верхнего пояса печи.

При наличии каркаса и облицовки надтопочную часть печей (для маломощных печей — и топочную) устраивают тонкостенной — из кирпича, устанавливаемого на ребро, т.е. со стенками толщиной 65 мм. В результате каркасные печи получаются значительно менее массивными, чем толстостенные печи. Однако при этом заметно возрастает неравномерность их теплопередачи. Следовательно, при пользовании каркасными печами увеличивается колебание температуры воздуха в обогреваемых помещениях. С другой стороны, единица активного объема каркасных печей характеризуется увеличенной теплоотдачей, что позволяет уменьшать габариты таких печей по сравнению с размерами толстостенных.

Рисунок 6. Толстостенная отопительная печь умеренного прогрева с нижним прогревом: 1 — топливник; 2 — последний газоход; 3 — насадная дымовая труба; 4 — подтопочный газоход; 5 — чистка; 6 — задвижка; 7,8 — подвертки; 9 – поддувало.

На рисунке 7 дана тонкостенная каркасная отопительная печь повышенного прогрева марки ПТК-3000 (масса 780 кг, М=0,44, η_п=0,7 при сжигании дров). Показана однооборотная печь с параллельными опускными каналами и удалением газов через внутристенный дымовой канал или коренную дымовую трубу. Каркас ее выполняют из угловой стали 30х4 мм, кладку облицовывают асбестоцементными листами толщиной 5 мм. В нижнем поясе печи располагают топливник, складываемый из огнеупорного кирпича для сжигания кускового твердого топлива, со стенками толщиной 125 мм.

Рисунок 7. Тонкостенная каркасная отопительная печь повышенного прогрева: 1 — чистка; 2 — дымовыпускной патрубок; 3 — каркас; 4 — стальной лист толщиной 1 мм.

Дымовые газы из топливника через проем в своде поднимаются по центральному каналу в верхнем поясе печи до перекрыши толщиной 140 мм. После перевала поток газов разделяется и по четырем периметральным каналам опускается вдоль стенок толщиной 65 мм. Над топливником газы собираются в горизонтальном канале, снабженном тремя чистками, и направляются к дымовыпускному патрубку.

Каркасная печь — компактная и сравнительно легкая. Ее масса в 2 раза меньше массы толстостенной печи ПТО такой же мощности. Недостатком печи является неравномерность теплопередачи — коэффициент неравномерности теплопередачи М при двух топках в сутки составляет 0,44 (вместо М=0,3 для печи ПТО-3300).

Тонкостенные сборно-блочные отопительные печи типа ПТИ лишены этого недостатка. Печи из изразцовых блоков для увеличения теплоемкости снабжают насадками и рассечками в газоходах. На рисунок 8 показана тонкостенная отопительная печь ПТИ-3500 (М=0,32) повышенного прогрева, собираемая из изразцовых блоков. Печь однооборотная с удалением охлажденных газов через внутристенный дымовой канал.

Рисунок 8. Тонкостенная сборно-блочная отопительная печь повышенного прогрева: 1 -зольник; 2 — топливник; 3 — чистка; 4 — рассечки; 5 — перевал; б — дымовыпускной патрубок; 7 — изразцовые блоки.

Печь устанавливают на подставках, на которые помещают стальной лист по двум прокладкам из угловой стали. Над зольником, находящимся в пределах первого ряда блоков, выкладывают топливник из огнеупорного кирпича на ребро внутри второго, третьего и четвертого рядов блоков. Внутри последующих четырех рядов блоков устраивают подъемный и опускные каналы с рассечками из обыкновенного кирпича. Стенки печи образуют изразцовые блоки толщиной 90 мм, укладываемые, как и кирпичи, на глиняном растворе. Блоки перекрыши защищают одним рядом кирпича. Дымовыпускной патрубок устанавливают по месту в любой боковой стенке печи.

Дымовые газы из топливника печи, как и в каркасной печи, поступают по центральному каналу до перекрыши, после перевала опускаются у наружных стенок и поверх топливника направляются к дымовыпускному патрубку.

В индивидуальном дачном строительстве целесообразно применять малогабаритные тонкостенные отопительные печи повышенного прогрева, рассчитанные на периодическое использование, отличающиеся сравнительно высоким КПД и равномерной теплоотдачей. К печам такого типа относится отопительная печь марки П-1600, имеющая размер в плане 0,5х0,57 м. Печь проста по конструкции, так как устраивается бесканальной (колпаковой) с внутренней насадкой. При ее малой высоте (всего 1,6 м) смягчается недос­таток кол паковых печей — перегрев верхней части помещений.

Печь П-1600 (масса 820 кг) можно устанавливать без фундамента на пол по усиленным балкам. Однако печь не рассчитана на нагрузку от насадной дымовой трубы, и для удаления из нее газов необходимо сооружение коренной дымовой трубы.

Для кладки указанных печей используют следующие основные материалы и изделия: кирпич и глину обыкновенные, тугоплавкие и огнеупорные, изразцовые и бетонные жаростойкие блоки, песок, шамотный порошок, печную гарнитуру, печную проволоку толщиной 1,5 мм.

Кирпичные печи выкладывают из отборного (правильной формы, полномерного), хорошо обожженного, полнотелого глиняного кирпича. Силикатный кирпич не применяют, так как он разрушается при высокой температуре. Обыкновенный красный кирпич перед укладкой на место выдерживают в воде в течение 2…3 мин, а огнеупорный увлажняют. Кир­пичи и блоки кладут на глинястом растворе, представляющем собой жидкую смесь глины и песка в соотношении 1:1 или 1:2. При кладке огнеупорного кирпича вместо песка используют шамотный порошок.

Тугоплавкий кирпич (типа гжельского) применяют при возведении стенок или футеровки топливников для сжигания дров, огнеупорный кирпич (шамотный) — для сжигания угля и антрацита. Укладываемые кирпичи футеровки с основной кладкой печи не перевязывают.

Все кирпичи или блоки укладывают обязательно с перевязкой швов (как правило, в пределах полукирпича или полублока). Толщина швов при кладке обыкновенного кирпича должна быть не более 5 мм, огнеупорного — не более 3 мм.

Все горизонтальные и вертикальные швы подлежат тщательному заполнению раствором.

Одновременно с возведением печи устанавливают чугунные печные приборы: загрузочную, поддувальную, прочистные дверцы, колосниковую решетку, задвижки, скрепляя их в необходимых случаях с кладкой отожженной проволокой.

Внутреннюю поверхность топливника и газоходов делают гладкой, без штукатурки, с затертыми швами. Наружная поверхность толстостенных печей может быть выполнена с декоративной расшивкой швов. Чаще поверхность оштукатуривают глинистым раствором с добавлением волокнистых материалов (асбеста, стекловолокна). Тонкостенные печи заключают в металлический футляр или отделывают асбестоцементными листами. В старину печи покрывали декоративными изразцами.

Дата добавления: 2015-07-25