Почему кирпичная печь-каменка лучше для русской бани, чем металлическая печь

16 Фев

Просмотров: 790

Periodichka Viryacheva_2В настоящей статье я изложу собственное видение темы, вынесенной в заголовок.

Для начала кратко напомним, какие температурно-влажностные режимы характерны для русской бани. Тем же, кто хочет более подробно познакомиться со всеми возможными  существующими режимами приема банных процедур и выбрать наиболее предпочтительные для себя, рекомендую заглянуть СЮДА.

Итак, паровая русская баня характеризуется температурами нагрева воздуха в парной до  Т=45-65°С и относительной влажностью воздуха φ=50-90%. Абсолютная влажность воздуха в парной русской бани колеблется в пределах ρ=60-150 г/м³.

В то же время температурно-влажностные режимы, характерные для суховоздушной сауны, лежат в диапазоне температур Т=90-130ºC и относительных влажностей φ=2-10%. Абсолютная влажность воздуха при этом составляет ρ=8-16 г/м³.

Из приведенных цифр видно, что если температуры воздуха в банях указанных типов отличаются в два раза, то количество водяных паров в воздухе различается на порядок.

В паровой русской бане нагрев человека осуществляется высоковлажной воздушной средой, в то время как в суховоздушной сауне нагрев человека осуществляется сухим воздухом.

Мытье человека в паровой бане происходит в пару веником (путем осаживания банным веником  на поверхности тела конденсата водяных паров из воздуха и использования банного веника в качестве мочалки).

Мытье в парной суховоздушной сауны не предусматривается изначально. В такой парной можно лишь хорошенько прогреться сухим воздухом. Мытье тела осуществляется, как правило, под обычным душем, находящемся вне парной. Применение веника в парной суховоздушной сауны носит скорее ритуальный, а не функциональный характер.

Таким образом, цель русской паровой бани создать в парной условия: Т=45-65°С,  φ=50-90%, ρ=60-150 г/м³.

К тому же теплосодержание влажного воздуха в парной русской бани, позволяющего получить режимы «легкого пара», должно быть равно I=165-200 кДж/кг с.в. —  на этапе предварительного прогрева организма и I=200-270 кДж/кг с.в. – на этапе парения вениками.

Встает вопрос, при помощи какой печи (металлической или кирпичной) легче всего достичь указанных режимов.

Сначала рассмотрим особенности металлических банных печей.

Металлические печи характеризуются температурой своей внешней поверхности, как правило, превышающей 120ºС. Это наблюдается даже в тех случаях, когда металлическая печь имеет внешние защитные металлические экраны, закрывающие снаружи топливник, раскаляющийся до куда больших температур (Т>300ºС). Температура части печной трубы, находящейся в парной и непосредственно контактирующая с печью, практически не отличается от температуры раскаленного топливника.

Металлическая печь, обладающая относительно небольшими внешними размерами (с площадью боковых поверхностей от 1 до 2м²), является источником мощного инфракрасного излучения. Величины потоков лучистого тепла (в зависимости от модели и  размеров печи) от незащищенных тепловыми экранами стенок таких печей могут достигать очень больших величин порядка 10-30 кВт/м².  Для сравнения, критическими тепловыми потоками, которые способен выдержать человек своей неприкрытой кожей в течение в несколько секунд, являются потоки ~ 2 кВт/м². 

Металлические печи малотеплоемки и малоинерционны. Они очень быстро нагреваются при растопке, но также быстро остывают при прекращении процесса сгорания дров в топливнике.

Металлические печи, в большинстве случаев, не способны просушить баню после окончания принятия банных процедур.

Создаваемые металлическими печами конвекционные потоки воздуха, проходящие между внешним защитным экраном печи и металлическими стенками топливника, очень быстро нагревают воздух в парной до температур, присущих суховоздушным саунам (Т=90-130ºС).  К тому же, как правило, в металлических печах каменка находится снаружи печи. Подобное размещение камней также создает конвективные потоки воздуха, вносящие свою лепту в перегрев парной.

За счет существования в парной с металлической печью мощных конвекционных воздушных потоков и, как правило, неравномерного прогрева элементов ограждающих конструкций парной (потолка, стен, пола) в таких условиях очень трудно удержать требуемую влажность воздуха на необходимом уровне на протяжении хотя бы 5-8 минут, в течение которых  происходит режим парения вениками.

Если же все же при установившейся температуре воздуха в парной, характерной для режимов суховоздушной сауны (Т>90ºС), испарить на каменке объем воды, который создаст в парной абсолютную влажность воздуха ρ>50г/м², париться в этих условиях будет невозможно. И вот почему.

В создавшихся условиях на человека начнет конденсироваться влага с температурой равной температуре воздуха, то есть с Т>90ºС.  Согласитесь, ситуация не из приятных.

А происходить это будет по следующей причине. Человек как биологический вид не может нагреться до температуры более 40ºС. Иногда, правда, после предварительного постепенного разогрева можно поднять температуру кожных покровов человека до температуры ~50ºС. Но это не меняет сути рисуемой картины.

Абсолютная влажность воздуха равная 50г/м³ при температуре 40ºС даст 100% относительную влажность воздуха. Другими словами, температура 40ºС является точкой росы для влажности 50г/м³. В этих условиях из воздуха на любой предмет, имеющий температуру поверхности  равную 40ºС, начнет выпадать роса с температурой равной температуре воздуха.

А какая у нас температура в парной?

Правильно. Более 90ºС.

И вот мы в ситуации: «Кипяточка не заказывали?»

Каково?!!!

Как по мне, то ПЕРЕБОР.

И последнее, относительно металлических печей.

Внешнее размещение каменки сверху печи не позволяет нагреть их до необходимых для получения «легкого пара» температур. Такими температурами являются температуры нагрева камней Т>300ºС. 

Стремление достичь указанных температур каменной закладки неизбежно приводит к перегреву парной до температур, превышающих требуемый диапазон (Т=46-65ºС).

Стремление не допустить перегрева парной ведет к недогреву камней.

И так, и так не здорово!

Теперь посмотрим, что нам дают в парной кирпичные печи.

В отличие от металлических печей кирпичные печи инерционные в плане собственного прогрева и нагрева парной, а также теплоемки.

Кирпичные печи долго нагреваются, но также долго отдают тепло, аккумулированое в кирпичной кладке.

В правильно сложенной банной кирпичной печи температура стенок редко превышает 90ºС. Соответственно, банная кирпичная печь за время топки своими внешними стенками редко когда может нагреть воздух парной до температур, превышающих 60ºС, а, следовательно, перегреть парную.

В правильно сложенных банных кирпичных печах температура нагрева стенок печи равномерна по высоте, что дает более равномерный нагрев парной от пола до потолка.

В случае размещения каменной закладки внутри кирпичной печи опять же исключается возможность перегрева парной сверх температур, характерных режимам паровой русской бани (Т=46-65ºС).

Кирпичная печь с каменной закладкой внутри  нее позволяет накалить камни до более высоких температур, чем в металлических печах. Так, например, температура камней в кирпичных печах периодического действия разработки И.В.Кузнецова, достигает 600-700ºС. В  некоторых кирпичных печах И.В.Кузнецова  постоянного действия (в частности, в печи «РусСауна»), когда камни располагаются внутри металлического ящика специальной конструкции, помещенного внутрь печи, температура каменной закладки может достигать 400-450ºС.

С камней, нагретых до таких температур, легко получить перегретый пар с температурой выше 100ºС. В таком паре отсутствует вода в виде отдельных капель или аэрозолей (с размером частиц воды менее 100 мкм).  Вода, испаренная на камнях с такой температурой, представляет собой водяной газ, то есть воду, расщепленную до молекулярного состояния.

Из полученного при таких условиях водяного пара не сложно получить «легкий пар».

Следует отметить тот очень важный факт, что основной задачей печи в русской бане является нагрев каменной закладки до указанных выше высоких температур не перегрев при этом парную.

Легче всего с этой задачей справляются кирпичные печи с внутренним расположением каменной закладки.

Кирпичные печи, у которых нагреваемые камни находятся снаружи, располагаясь в открытой сверху металлической духовке, как правило, недогревают камни, а также перегревают парную за счет создания конвективных потоков воздушных масс парной над каменкой.

Попытки не допустить перегрева парной при топке таких кирпичных печей неизбежно приводят к недогреву камней. Камни в открытом сверху металлическом ящике прогреваются не равномерно (снизу больше, сверху меньше), до более низких температур (редко превышающих 200ºС) и накапливают меньше тепла.

Это обусловлено тем фактом, что прогрев камней, помещенных в открытую духовку, осуществляется в основном за счет конвекции нагретых воздушных потоков, возникающих внутри металлического ящика, а также кондуктивного теплопереноса в местах контакта камней между собой.

Как следствие, энергии запасенной камнями уже после нескольких поддач на них воды, оказывается недостаточно для создания перегретого пара. Камни быстрее остывают, и испаряемая на них вода представляет собой паровоздушную смесь, в которой вода находится не только в газообразном (молекулярном) состоянии, но и в виде отдельных капель и аэрозоля.

Такая паровоздушная смесь не может дать «легкий пар».

В случае, когда каменная закладка находится внутри печи непосредственно над топливником, нагрев камней происходит, в основном, за счет лучистого тепла пламени горящих дров и излучаемого нагретыми внутренними поверхностями кирпичной кладки топливника.

За счет того, что лучистая теплопередача (уже начиная с температур Т>200ºС) превышает конвективную (см. Табл.1), поэтому камни в таких условиях нагреваются до более высоких температур, и каменная закладка накапливает в себе большее количество тепла.

 Табл.1.

Температура печи, ºС

100

200

300

400

500

600

700

800

Теплопередача конвекционная, кВт/м²

1

2

3

4

5

6

7

8

Теплопередача радиационная, кВт/м²

1

3

7

13

22

36

55

81

С нагретых до температур 500-700ºС камней легче получить перегретый, не содержащий капель воды, пар. А, следовательно, легче получить «легкий пар».

И еще. Массивная кирпичная печь долго остывает и тепла, запасенного в ее массиве, вполне хватает для просушки бани после ее приема. Особенно это критично для бань с массивными стенами парной, способными накапливать внутри себя влагу при испарении на каменке больших количеств воды.

Организация правильно организованной консервирующей вентиляции парной в совокупности с долго остывающей теплоемкой массивной кирпичной печью без проблем справляется с просушкой бани по завершении ее принятия.

Подведем итоги.

1)     Мы рассмотрели черты, присущие металлическим и кирпичным печам, используемым в бане, их сильные и слабые стороны.

2)     Сильными сторонами металлических печей являются:

— меньшие сроки нагрева парного помещения до желаемых пользователем  температур;

— меньший расход дров, по сравнению с кирпичными печами;

— меньшая стоимость, по сравнению с кирпичной печью.

Слабыми сторонами металлических печей являются:

— сложность получения режимов русской паровой бани в парной с металлической печью;

— с металлической печью легко недогреть каменку и перегреть парную;

— тяжело просушить баню после окончания принятия паровых банных процедур.

Другими словами, металлические печи более приспособлены для создания условий суховоздушных саун (с малым использованием воды), нежели паровой русской бани (с использованием больших объемов воды).

3)     Показали, что режимы паровой русской бани гораздо легче получить в парной с массивной кирпичной печью, в которой каменка размещена внутри печи.

Сильными сторонами кирпичных печей являются:

— легкость создания как паровых режимов русской бани так и режимов суховоздушной сауны при условии нагрева каменной закладки внутри печи;

— при желании возможность принятия банных процедур в течение нескольких дней после протопки печи;

— легкость просушки бани после принятия паровых и водных процедур.

Слабыми сторонами кирпичных  печей являются:

— бОльшие сроки приготовления бани по сравнению с использованием для этих целей металлических печей;

— бОльший расход дров;

— бОльшая стоимость постройки кирпичной банной печи по сравнению со стоимостью металлической печи;

— в случае отсутствия знаний и навыков в кладке банных кирпичных печей обращение к услугам стороннего печника с получением негарантированного результата кладки хорошей банной печи.

Вот пока и все.

Всем кого волнуют какие-либо вопросы, связанные с постройкой русской бани пишите. Для этого Вам достаточно перейти на страницу ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ, заполнить имеющуюся там форму с интересующим Вас вопросом и кликнуть по кнопке ОТПРАВИТЬ.

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