Общая характеристика каминов
«Камин» в переводе с латинского означает «очаг». Он представляет собой каменную нишу с выложенным в ней костром, дым от которого отводится через специально оборудованный для этой цели канал. По сравнению с отопительными печами коэффициент теплоотдачи каминов составляет всего лишь 15–20%, поэтому полностью заменить печь камины не могут.
В наши дни камины служат, как правило, не для отопления, а для украшения жилых помещений, создания комфорта и уюта. Они создают в жилище особую атмосферу спокойствия. Такое изменение функционального назначения каминов позволило строителям изобрести конструкции, которые не только прекрасно вписываются в интерьеры комнат, но и сравнительно просты в исполнении, так что их строительство стало под силу большинству мастеров-любителей.
Принцип работы камина основан на излучении теплоты от горящего топлива и разогретых стен топочного пространства, а также на быстрой отдаче лучистого тепла. В отличие от устройства печи конструкция камина не предусматривает наличия петлевых дымооборотов, поэтому горячие газы, не встречая на своем пути никакого препятствия, напрямую выходят в дымовую трубу.
Камин не аккумулирует теплоту, вследствие чего обладает малой теплоемкостью. Греет он в основном только во время горения топлива. При этом он начинает отдавать тепло сразу, поэтому обеспечивает быстрый обогрев холодного помещения. Кроме того, камин способствует перемещению воздуха, а следовательно, и вентиляции комнаты, в которой он установлен. Благодаря этому воздух не застаивается, что препятствует образованию сырости. Для того чтобы камин быстро прогревался и начинал излучать теплоту, его стены рекомендуется делать массивными.
Открытый камин должен располагаться в центре помещения, чаще всего гостиной, столовой, реже спальни. При выборе места для его установки следует учесть тот факт, что камин, хотя и создает сквозняки, сам их «не любит», поэтому размещать его необходимо в стороне от дверных и оконных проемов.
Перед камином следует оставить достаточно свободного пространства, где могли бы разместиться отдыхающие. Сам камин не должен загораживать проходы. С эстетической точки зрения не рекомендуется устанавливать непосредственно над камином ярко горящие светильники, потому что на их фоне горящий в камине огонь будет выглядеть не так эффектно, как хотелось бы. Низкий тепловой КПД камина объясняется тем, что при топке в его открытый проем попадает в 10–20 раз больше воздуха, чем это необходимо теоретически. Воздух уносит в атмосферу значительную часть теплоты. К сожалению, это явление сохраняется даже в модернизированных вариантах каминов.
Общая характеристика каминов
Исторически камины первыми пришли на смену открытому очагу и переняли от него некоторые достоинства и недостатки. К несомненным достоинствам камина относится, конечно же, доступный для наблюдения огонь, украшающий интерьер помещения, особенно в вечерние часы. Так как камин обладает малой теплоемкостью, растопить его можно довольно быстро, поэтому он обычно используется в качестве средства отопления в периодически посещаемых помещениях гостиниц, турбаз, комнатах отдыха в банях и саунах, а также в садовых домиках.
Среди недостатков камина необходимо назвать следующие: во-первых, он быстро остывает, как только в нем полностью сгорает топливо; во-вторых, в случае необходимости длительного обогрева камин приходится топить непрерывно, а это очень неудобно. К тому же даже во время топки он обогревает только видимую зону, поэтому у сидящего рядом человека обращенные к камину части тела подвергаются перегреву, а расположенные с теневой стороны не обогреваются совсем.
Попытки усовершенствования конструкции камина с целью повышения его теплоотдачи предпринимались еще в XVII веке, когда в России был создан камин со встроенным в топливник вентиляционным калорифером (рис. 80, в). Он представлял собой глухую коробку (1), снабженную патрубками для входа холодного (2) и выхода нагретого (3) воздуха. В результате нагрева приточного воздуха часть вырабатываемой таким камином теплоты утилизировалась, что способствовало некоторому повышению теплового КПД.
Позднее камины начали оснащать дымооборотами, превратив их тем самым в каминопечи (рис. 80, г), которые первоначально снабжали дымооборотами, изготовленными из металлических насадных труб. Насадная дымовая труба (2) проходила внутри воздушного канала (3). Циркулировавший наружный или комнатный воздух, поднимаясь вдоль раскаленной трубы, нагревался и через жаровой душник (1) попадал в помещение. Такая конструкция имела два недостатка: насадная труба обладала малой теплоемкостью, а в результате сильного ее разогрева при топке печи воздушная пыль пригорала на ее поверхности.
На рис. 80, д изображена печь-камин с кирпичными дымооборотами. Продукты сгорания в ней проходят сначала через подъемный (1), потом через опускной (2) газоход (разрез 1–1), а затем направляются в дымовую трубу. Газоходы со всех сторон окружены каналами с циркулирующим воздухом (3). В нижнюю часть этих каналов (разрез 2–2) поступает холодный, а через душник (4) выходит нагретый воздух. Стенки каналов (3), заключенные в стальные футляры, выкладываются в четверть кирпича. Дальнейшие модернизации каминопечей еще более приблизили их конструкцию к печной.
Основным отличием камина от печи является большое сечение топочного отверстия, что с технической точки зрения имеет следующие недостатки: во-первых, в топливник проникает большое количество избыточного воздуха; во-вторых, иногда из-за каких-либо случайных причин происходит временное опрокидывание тяги.
Для того чтобы устранить недостатки, камины начали оснащать двойными дверками (рис. 80, д), которые перекрывали все сечение камина, причем наружная дверка выполняла декоративную функцию, а внутренняя, снабженная поддувальными отверстиями, была рабочей. Топка, как правило, производилась при открытой наружной и закрытой внутренней дверке. Камин также можно было топить и с двумя открытыми дверками.
Таким образом, в результате длительного усовершенствования конструкции каминов к настоящему времени определились три основные их разновидности:
– закрытые или встроенные в капитальные стены;
– полуоткрытые или пристроенные к стене;
– открытые или свободно стоящие.
Конструкция закрытого камина показана на рис. 81, а. Топочное пространство такого камина, так же как и дымоход, утоплено в массиве стены. Закрытый камин удобен тем, что он не занимает полезной площади помещения.
На рис. 81, б изображены полуоткрытые камины, пристроенные к стене. Дымоходы от этих каминов могут быть проложены внутри стены или пристроены к ней, но не связаны с ее конструкцией.
Наиболее выразительными в эстетическом отношении являются полностью открытые камины (рис. 81, в). К тому же они сравнительно просты в исполнении. В отличие от встроенного в стену камина теплота от открытых каминов распространяется во все стороны.
Однако, наряду с несомненными достоинствами, следует назвать также и ряд недостатков открытого расположения каминов. По сравнению с другими типами открытый камин занимает гораздо большую площадь в помещении. К тому же тем, кто решил построить такой камин в своем загородном доме, придется предпринять дополнительные меры противопожарной без опасности.
При выборе конструкции камина следует также правильно подобрать его размер в соответствии с площадью помещения (табл. 3 и 4).
Таблица 3. Размеры каминов (мм) в зависимости от площади помещения
Таблица 4. Конструктивные размеры (см) закрытых и полуоткрытых каминов при высоте дымовой трубы 10 м
В каминах первого типа эффект излучения усиливается за счет установки задней и боковых стенок под наклоном. Кроме того, чтобы увеличить излучение, применяют так называемые зеркальные отражатели – листы нержавеющей стали, которыми закрывают наклонные стенки.
В каминах второго типа боковые и задняя стенки выполняются двойными. Воздух в них нагревается за счет естественной циркуляции (конвекции) во внутреннем кожухе.
С целью повышения обогревательной способности разработаны комбинированные конструкции, состоящие из обычного радиационного камина и отопительной печи. Возможно также сочетание камина с водяным отоплением. Для этого на задней стенке топки устанавливают водяные нагревательные элементы (радиаторы), по которым циркулирует вода из системы отопления. Такая конструкция предусматривает наличие в топке камина колосниковой решетки, на которой сжигается топливо.
Как уже указывалось выше, камины с чистым излучением обладают небольшим тепловым КПД. Для повышения теплопроизводительности камина были разработаны конструкции с дополнительным нагревом приточного воздуха. В таком камине задняя и боковая стенки топочного пространства окружены полостью, которая на уровне пола комнаты имеет закрывающиеся жалюзи – отверстия для забора воздуха. Входящий в них воздух направляется в наиболее нагретые участки топочного пространства, откуда, уже теплый, поступает в помещение через выпускное отверстие, устроенное в верхней части кожуха. Эту полость рекомендуется изготавливать в виде короба из стального листа с присоединительными элементами для входного и выходного воздушных отверстий (рис. 83, б).
Однако описанная конструкция имеет серьезный недостаток: при соприкосновении нагреваемого воздуха с раскаленной кладкой содержащаяся в нем пыль пригорает к ее поверхности. Поэтому отопление лучше проводить не циркуляционным, а приточным атмосферным воздухом.
В Великобритании, где широкое распространение получили камины с воздушным обогревом, специалисты провели исследования по сравнению эффективности каминов обычной конструкции и с дополнительным воздушным подогревом. В ходе исследований было установлено, что в обычных каминах используется всего лишь 15–18% теплоты, выделяемой сожженным топливом, а в каминах с воздушным подогревом этот показатель увеличивается в среднем в 2 раза и достигает 36%, причем примерно третья часть от этого количества передается за счет циркуляции воздуха.
В конструкциях с воздушным подогревом нередко отсутствует дымовой карниз, а топочное пространство пирамидально уменьшено до соединения с расположенной над ним дымовой трубой. При этом создается некоторая опасность задувания топочных газов в помещение.
На рис. 84 изображены камины с боковым расположением дымового канала, при котором уменьшается опасность опрокидывания тяги в камине и задувания газов в отапливаемое помещение (рис. 84, б).
Помимо обычного камина, который отапливается дровами, в Англии распространены камины для сжигания угля (рис. 84, а). Глубина топочного пространства такого камина составляет 25 см, ширина – 45 см, а высота – 70 см. Уголь сжигается в футерованной топке на колосниковой решетке, под которой находится коробка для золы. Ночью камин может работать на малом огне, с закрытой заслонкой приточного воздуха. Для уменьшения сквозняков конструкция камина предусматривает подачу в камин наружного атмосферного воздуха по каналу, проложенному под полом. Одна часть приточного воздуха через колосниковую решетку попадает в топочное пространство, а другая – в воздухонагревательные каналы. Поступление в камин воздушных потоков регулируется специальными жалюзи.
К.А. Борисов