Банные печи с пламенным прогревом каменки. Подведение некоторых итогов по прошествии 5 лет строительства и эксплуатации печей подобного типа

17 Авг

Просмотров: 1 868

Всем привет!

Прошло уже 5 лет как околобанной общественности, исповедующей приверженность кирпичным банным печам, были предложены   две схемы реализации нагрева каменки  пламенем горящих дров, поданного в  верхнюю подсводовую часть каменки.

Первая схема предполагает нагрев каменной закладки пламенным потоком (факелом) дымовых газов, направленным из топливника в каменку вдоль ее (каменки) верхней и нижней поверхностей, с дальнейшим «сливом» данного газового потока через высокое хайло в опускной канал конвективной системы банной печи.  В данной схеме печи хайло начинается у самого основания каменки и заканчивается немного выше верха теплонакопительной каменно-чугунной закладки.

Вторая схема нагрева каменной закладки также предполагает направление пламенного потока из топки печи в подсводовое пространство каменки с последующим прохождением потока раскаленных дымовых газов сквозь каменку сверху-вниз и «слив» в хайло, расположенное под каменкой.

Банные печи, построенные по 1-й схеме, получили в народе название печей пламенного нагрева.

Печи, построенные по 2-й схеме, получили название печей с обращенным пламенем или печей, работающих на обращенной тяге.

Печам, работающим и по одной, и по другой схеме, в простонародье было присвоено название факельных печей.

За это время сложен не один десяток таких банных печей разных модификаций, наработан определенный опыт в их кладке, получены определенные результаты.

Настоящей статьей предпринята попытка обобщения этих результатов для осмысления теми, для кого данная тема может представлять интерес и кто подумывает сложить у себя в бане  подобную печь.

Итак, приступим.

Изначально предложение данных схем построения банных печей было обусловлено желанием достижения при топке таких печей 2-х моментов:

— во-первых, по максимуму использовать при нагреве закладки каменки лучистой составляющей теплопереноса горящих дров;

— во-вторых, устранить, а еще лучше избежать отложений сажи и пепла, возникающих в процессе топки банных прямоточных и оборотных печей периодического действия с  «фильтрующими» каменками, т.е. с обычными каменками, нагреваемыми проходящим сквозь них пламенем горящих дров снизу-вверх.

При этом все остальные показатели таких печей (как-то: расход дров на топку печи, время топки, равномерность нагрева массива каменки и температура ее нагрева, равномерность нагрева внешних стен печи, кпд печи), по крайней мере, не должны были уступать аналогичным показателям кирпичных печей известных конструкций, а в лучшем случае и превосходить их.

В итоге практика кладки кирпичных печей, в которых были заложены указанные выше принципы нагрева каменки, показала следующее.

  • В печах, построенных на данном принципе нагрева каменки, сажа на камнях и стенках каменки действительно полностью выгорает спустя 1-2-х часов топки. Время выгорания сажи зависит от конкретного исполнения печи, породы и влажности сжигаемых в печи дров, размеров каменки.
  • Наличие или отсутствие остатков пепла на камнях в конце топки печи зависит от конкретного внутреннего конструктивного исполнения той или иной печи. В одних построенных печах остатки пепла и золы в каменке полностью отсутствовали, в других же – остатки пепла и золы в каменке частично присутствовали.
  • Равномерность прогрева каменно-чугунной закладки в таких печах напрямую зависит от конструктивного исполнения конкретной печи в конкретных геометрических формах, а также видом (геометрией) укладки теплонакопительных элементов (чугуна, камней) в каменке.
  • Характерным отличительным признаком этих печей является более сильный прогрев верхних слоев каменки по сравнению с ее нижними слоями. Верхние слои каменки в печах данного типа раскаляются до красно-оранжево свечения (800-9000С). Нижние слои закладки нагреваются до температур порядка 500-6000С (коричнево-красного цвета).
  • Существенных преимуществ печей данного типа (с точки зрения их пользователей) по сравнению с печами, оборудованных «фильтрующими» каменками как по количеству сжигаемых в них дров, так и времени, требующегося для приготовления бани, отмечено не было.

 

А теперь более подробно рассмотрим отмеченные обстоятельства и те последствия, с которыми пришлось столкнуться владельцам подобных печей в процессе их эксплуатации.

Начнем с нагрева.

Действительно, эффективность нагрева каменки лучистым теплом (теплоперенос при температурах пламени 700-8000С) в 9-10 раз превышает  эффективность нагрева (теплоперенос) конвекционным способом. При более высоких температурах эта разница еще более разительна.

Таким образом, направив в пламенной печи поток пламени вдоль верхней поверхности каменки, мы тем самым не только реализовали более эффективный нагрев ее верхней части, но и создали все необходимые условия (Т>6000С) для полного выгорания осаждающейся на непрогретых камнях сажи.

Поэтому один из факторов, приносивших определенные неудобства парящимся, в случае их пользования каменками «фильтрующего» типа (полное выгорание сажи), был устранен. И это является неоспоримым плюсом печей данного типа!

О времени топки печей пламенного прогрева.

Существенного сокращения времени топки таких печей в сравнении с печами, содержащими каменки «фильтрующего» типа, отмечено не было (либо результаты, свидетельствующие об обратном, ускользнули от внимания автора этой статьи).

В ряде случаев отмечалось некоторое уменьшение времени топки печи до достижения каменкой (по крайней мере, ее верхней части) «малинового» свечения (700-8000С). Однако за это время топки сама печь (стенки) не успевала прогреться до нужной температуры (80-1000С).

Выход из данной ситуации видится либо в продолжении времени топки до достижении стенками печи требуемой температуры (что неизбежно приведет к чрезмерному перегреву и разрушению камней каменки), либо к прекращению топки и выстаиванию печи до момента достижения стенками печи температуры в 80-1000С. Но в этом случае температура каменной засыпки опустится ниже желаемой.

Совмещение во времени моментов нагрева каменки до нужной температуры и стенок печи опять же диктуется соблюдением ряда факторов: правильным устройством печи и режимом ее топки.

Теперь к вопросу о равномерности прогрева массива каменки.

Поскольку эффект «пламенной реки» (раскаленных дымовых газов (ДГ)) вдоль верхней поверхности каменки присутствует не всегда, а лишь в моменты активного выхода летучих из закладываемых в печь новых порций дров, то на других этапах процесса горения дров напор пламени падает и каменка греется, в основном, за счет конвекции ДГ.

Чтобы по максимуму использовать лучистую составляющую потока дымовых газов для нагрева массива каменки, необходимо соответствующим образом выполнить узел горелки печи. А этот момент, как показала практика, либо не учитывается должным образом печниками, либо выполняется неправильно.

О пепле.

Здесь не все так однозначно. Полное отсутствие пепла в каменке по окончании топки печи наблюдается только при выполнении трех условий:

1) удачной конструкции верхней части шамотного ядра печи (канала (горелки) подачи потока пламенного потока дымовых газов в подсводовую и нижнюю части каменки,

2) исполнения непосредственно самой каменки и состояния ее закладки на момент топки печи,

3) правильной топкой печи (своевременной и регулируемой в процессе топки печи подачей «первичного» и «вторичного» воздуха).

Поясню сказанное. Конструкция горелки должна обеспечивать разгон струи ДГ, придания ей (струе) определенной кинетики (скорости) движения для преодоления сопротивления газовому потоку конструкции самой каменки, ее закладки и следующей за каменкой конвективной системы печи (хайла и опускного канала).

Укладка компонентов самой каменки (чугуна, камней) должна обеспечивать (по возможности) как можно меньшее сопротивление движению сквозь нее дымовых газов.

При соблюдении этих условий можно надеяться на то, что поток ДГ сметет с камней остатки пепла, попадающего в каменку из топки печи с  самими ДГ.

И вот здесь возникает одно НО!

Поскольку верхний слой камней подвержен воздействию температур пламенного потока ДГ порядка Т=900-11000С, поэтому время его службы значительно сокращается по сравнению со временем «жизни» верхнего слоя камней в каменках «фильтрующего» типа. Если в «фильтрующих» каменках камни приходится менять 1 раз в 1,5 — 2 года (зависит от породы камней и частоты пользования баней), то в пламенных банных печах ревизию и замену камней приходится делать не реже 1 раз в ½ года (при прочих равных условиях). 

Однако разрушение каменной закладки приводит не только к неполному удалению из каменки остатков пепла. 

Разрушенные высокой температурой камни забивают собою проходы для течения ДГ через теплоаккумулирующую закладку каменки. Сопротивление каменки течению потоку ДГ резко повышается.  В результате печь требует большего времени на протопку, повышается расход сжигаемых дров, повышается вероятность перетопа печи и, как следствие, вероятность термического разрушения определенных узлов шамотного ядра печи.

При этом также ухудшается прогрев  низа каменки, а, следовательно, и количество аккумулируемого им тепла, так необходимого для парообразования. Это приводит к снижению подпитки энергией верхних слоев каменки, которые первыми расходуют свое тепло на парообразование. В результате каменка пламенной печи  «умирает» раньше (при прочих равных условиях), чем «фильтрующая» каменка.

Особенно данная ситуация характерна для банных печей с нагревом каменки обращенным пламенем (хайло находится под каменно-чугунной закладкой).

Помимо указанного фактора «меньшей жизни» каменки пламенной печи, есть еще один фактор, который в обязательном порядке должен быть в поле зрения владельца такой печи.

И этим фактором является требуемое повышенное внимание к состоянию элементов горелки шамотного ядра и, как показала практика, к их довольно таки частой замене в процессе эксплуатации печи.

Обусловлено это тем, что данный узел печи является наиболее теплонагруженным, подвергающимся максимальным создаваемыми в печи температурам.

Это же обстоятельство диктует определенные требования, как к конструкции самого узла горелки, так и к материалам его составляющим.

Таким образом, печи пламенного нагрева требуют к себе повышенного внимания со стороны их владельцев и проведения более частых регламентных осмотров состояния шамотного ядра и каменки в частности.

Есть еще пару факторов, которые следует учитывать, выбирая в свою баню печь  подобной конструкции.

Во-первых, полезный объем каменок (заполняемый теплоаккумулирующими материалами) в пламенных печах и печах «с обращенным пламенем» оказывается на 10-20% меньше, чем в печах «с фильтрующими» каменками (при одинаковых внешних габаритных размерах печей),

и

во-вторых, (фактор, на который следует обратить особое внимание) пар, получаемый на каменках с верхним прогревом закладки до температур порядка 600-7000С, получается более «резким» и «жарким», по сравнению с паром, получаемым с каменок, нагретых до более низких температур (Т=400-5000С).  

Физическая природа этого явления вполне объяснима. Связано это с величиной теплосодержания (энтальпией) перегретого пара. Для тех, кто захочет более глубоко разобраться в данном вопросе, рекомендую ознакомиться с моей статьей, которую я ранее публиковал на этом блоге.

Здесь же, не вдаваясь в подробности, могу однозначно утверждать следующее. Печи с верхним прогревом каменки, как мне кажется, более всего подойдут для тех, кто привык париться при весьма высоких температурах (до Т=80-900С) и высоких влажностях воздуха, для настоящих «сталеваров».

Для тех же, кто предпочитает более «мягкие» режимы парения (Т=50-550С, относительная влажность воздуха φ=40-60%) придется, либо ждать пока немного остынут камни, либо изначально не нагревать каменку до таких высоких температур, либо класть печь с каменкой «фильтрующего» типа.

В качестве подтверждения сказанного, хочу привести в качестве примера слова такого авторитета в банном вопросе как Игоря Васильевича Васильева.

В свое время, экспериментируя с конструкцией своей банной печи, и организуя в ней прогрев закладки каменки как сверху, так и снизу, для себя остановился на втором варианте прогрева (прогреве снизу).

Вот что он писал:

«День добрый! 
Когда сочинял свою печку, то вариант №2 был тоже: сверху вниз.

Если память не изменяет, случилось сие в 1994 году. Пользовался этим счастьем года 2.

Плюсы: верхние камни в конце топки светятся, для любителей запредельных температур — то, что надо. Мой максимум на «твердых» дровах (дуб, платан) +137С (+10370С) после 4-х часов топки. 
Минусы — невозможно пользоваться поливками — кроме чистой воды, всё прочее горит самым мерзким образом.

Пар скорее резкий, лишенный «мягкости».

Относительно большая нестабильность (под этим понимаю: начальная и финальные температуры сеанса) - до Т=10С за 4-5 часов (Диапазон изменения стартовых температур при заходе в парную в течение 4-5 часов принятия бани). (Для сравнения, в настоящем варианте не более Т=2-3С через 12 часов). И если хотел, чтобы утром пошли старики (им нравится полегче), вечером накануне приходилось останавливаться на Т=70-75С в парной (не нагонять температуру в парной, превышающую указанные величины). Что, на мой взгляд, совершенно неудобоваримо (имеется в виду величины температур парения) — морда красная, веник сохнет и т.п.

Пришлось переделать. 
Вывод — на мой взгляд, хорошо только для экстремалов.
С уважением — Игорь
».

Или здесь:

«Решительно НЕ согласен с концепцией: 

Михаил Маркин писал(а):
При максимально разогретых камнях качество пара выше.

 

— «качество пара» очень и очень индивидуальный продукт и если есть представление о всех вариантах пара, то, еще раз – я нахожу это положение (по крайней мере – для себя) ложным: далеко не самый комфортный случай для влажной парилки. 

Само собой – если стоит задача «всем врезать» — то, конечно, оно самое то… 
Только от души советую – пощупайте и другие решения для Т  (температуры) камней.»

 

* Здесь, как и в более ранних своих статьях, опубликованных на этом блоге, красным цветом выделены мои комментарии для лучшего понимания и однозначного толкования слов автора высказывания.

И последнее, о чем хотелось бы сказать, подводя 5-ти летние итоги строительства и эксплуатации печей данного типа. Это – свидетельства печников, сложивших не одну печь подобного типа.

Цитата  печника Алексея Клименкова (НИК на Стовмастере — Безумный Печник): 

«…факельные-пламенные печи, как показала практика, подходят не всем заказчикам. То есть, как показала практика, с первой постройки 2013 года выявила несколько минусов.Так как быстрое разрушение каменной закладки за счет высокой температуры. За этим надо следить и перебирать (камни) каждые полгода, иначе на обращенке (печь с прогревом каменки пламенем сверху-вниз) дыму с верху вниз тяжко идти. Истопники начинают топить на прямой задвижке (задвижке прямого хода), вследствие факел бьет в перекрышу (шамотную перекрышу каменки), трещины и выкрашивание швов по стенке с стороны горелки. Уже был дважды на ремонтах, перевел в фильтрующию (каменку с нагревом камней пламенем снизу). Такие печи (с обращенным пламенем) для тех, кто в банной теме сам топит готовит пар.»

Цитата  печника Николая Синотова (НИК на Стовмастере – kolek2012): 

«Построив «целых» 3 банных и вплотную наблюдая их, я понял, что печь должна строиться не только под размеры помещения, но и под хозяина. Необходимо, если не в первую очередь, то уж ни как не позднее второй очереди учитывать предпочтения истопника (в моих случаях он же и главный пользователь бани), его психологию и его приоритеты. Одна и та же печь может выдавать разные показатели, смотря кто ее будет топить. Яркий пример тому моя теща. Ну ни как не могла она заставить себя топить печь до полного выгорания сажи. А каменку во время топки и вообще ее не заставишь открыть – страшно бушует огонь.
Сделав печь брату, тоже столкнулся с проблемой, что не нужно ему что бы печь стояла горячей 3 дня, не ходит он париться на второй день. Ему нужно, что бы быстрее печь истопить, да дров поменьше сжечь, и пару много не надо, он париться только один, а жене и детям нужно лишь тепло да горячая вода.

Много слов сказано о плюсах пламенных печей. Теперь пару слов о минусах. Не претендую на истину, это сугубо мое личное мнение.

1. В связи с тем, что сажа с камней выгорает минимум в 1,5 раза быстрее чем в обычных фильтрующих, т.е. время вытопа также сокращается. Это скорее плюс, но здесь также кроется и минус (см. п 2).

2. За сокращенное время вытопа весь массив печи не успевает должным образом прогреться. И здесь два выхода – либо топить печь и дальше, тогда перегрев камней (сокращение их срока службы), либо обязательная предварительная топка печи.

3. Локальный перегрев района горелки и свода каменки в месте выхода пламени...»

Цитата печника Александра Шалагина: 

«Николай, это Вы правильно приметили... Камни Вам придется часто перебирать (имеется в виду каменка с нагревом закладки пламенем сверху)».

Цитата  печника Ильи Гордеева (НИК на Стовмастере — gordey_03):

«В прошлом году построил банную. Повезло с заказчиком, позволил поэкспериментировать. Очень заинтересовал факел как способ подачи пламени. Все же предусмотрел возможность убрать перекрытие топки (клал вермикулит), чтобы откатить обратно к фильтрующей. Упражнялся недели две, т.к. один вариант протопки это сутки минимум, дальше жду пока печь остынет и что-то меняю. Это: подача воздуха, количество топлива, подача пламени на камни, варианты с закладкой. Без приборов, поставив себя на место пользователя. В итоге вернулся к фильтрующей».

И далее

«Хайло в нижней части каменки, у перекрытия отверстие байпаса. Кирпичи на перекрытие топки клал. Двигал. Засыпку поднимал, опускал. 
В случае с пламенной (под каменки изолирован) верх прогревается чуть быстрее.
При одинаковом количестве топлива, через час после протопки состояние каменки примерно одинаковое (по цвету камней).
Переделав из пламенной в фильтрующую, увеличился объем каменки, соответственно от 180 до 210 кг из них 120 кг чугун. При прочих равных через час после закрытия трубы каменка в лучшем состоянии, нагрелась не хуже, остывает медленнее. Протопка 4 закладки, 3,5 часа. температурный ориентир цвет камней.
Пространство каменки , кмк надо максимально использовать для аккумуляции тепла, а значит закладка должна занимать всё эффективное пространство. А направление же пламени требует освободить в каменке место. как снизу так и со стороны подачи пламени
».

Ну, вот и все, что хотелось бы сказать, подводя промежуточные итоги 5-ти лет жизни «пламенных» печей, широко пошедших в массы.

Хвалебные, положительные отзывы о подобных печах не привожу здесь сознательно. Их немало. А вот конструктивную критику приходится собирать по крупицам… 🙂

Таким образом, можно видеть, что банные печи, построенные на данном принципе нагрева закладки каменки, имеют как «сильные», так и «слабые» стороны.

Вывод из всего сказанного можно сделать только один.

Идеальных печей не бывает!!!

Каждая банная печь имеет право на «жизнь», и каждая банная печь найдет своего истинного сторонника и почитателя!

Если все, что изложено выше вас устраивает, уважаемый читатель этих строк, тогда я могу смело рекомендовать вам одну из банных печей с таким принципом нагрева каменки!

Пока, и до новых встреч!

 

Другие статьи на эту тему:

Комментариев нет

Размещен в разделе Банные печи

 

Теги: , , , ,

Добавить комментарий

 
 
 

«Банная печь Игоря Кузнецова БИК 41» 
(3-D модель и 3-D порядовки печи в SketchUp)

 Конфиденциальность гарантирована