§ 5. Классификация печей и их конструктивные схемы

Печи классифицируют по основным признакам, облегчающим выбор таких устройств, которые наилучшим образом соответствуют конкретным требованиям теплового режима здания, степени бытоустройства, виду применяемого топлива, технике строительных работ и т. д.

Основными признаками печей считают функциональное назначение, конструктивное исполнение, эксплуатационные характеристики, технологические особенности их сооружения.

По функциональному назначению печи бывают одно-, двух- и многоцелевые.

Одноцелевые печи предназначены для выполнения какой-либо одной функции: отопления помещений, приготовления пищи, запаривания кормов, сушки фруктов, пиломатериалов. По назначению печь называют отопительной, варочной (кухонной), кормозапарочной, сушильной.

Двухцелевые печи могут одновременно выполнять две функции: отопления и приготовления пищи; приготовления пищи и вы работки теплоты для квартирных систем водяного отопления; нагревания горячей воды для хозяйственных целей и приготовления кормов. К двухцелевым относят также печи, функционирующие как в режиме кратковременной лучистой отдачи (благодаря открытому огню), так и в результате длительного конвективного теплообмена между тепловоспринимающими и теплоотдающими поверхностями и помещением.

Двухцелевые печи бывают отопительно-варочные, кухонные печи (очаги) со встроенными генераторами теплоты (змеевиками) водяного квартирного отопления, печи-камины, печи-каменки с баками для нагрева воды и т. п.

Многоцелевые печи служат для выполнения нескольких функций: отопления, нескольких термических операций, выдержки готовой пищи в условиях высоких температур (функции термоса), сушки продуктов, сушки одежды и т. д. В многоцелевых печах можно выпекать хлеб, обрабатывать сельскохозяйственную продукцию приусадебных участков, а также получать топленое молоко и кисломолочные продукты. К многоцелевым относят все разновидности русских и некоторые специальные печи.

В зависимости от конструктивного исполнения печи классифицируют по теплоемкости; температуре прогрева теплоотдающих поверхностей; схеме движения дымовых газов внутри массива; толщине стенок; форме в плане; этажности; способу отвода газов из печи; основному материалу массива; технологии возведения; виду используемого топлива и способу его сжигания; газовые печи дополнительно - по площади основания.

По теплоемкости печи делят на теплоемкие и нетеплоемкие. При этом под теплоемкостью (аккумулирующей способностью) понимают количество теплоты, накапливаемое печью за время одной топки.

Теплоемкие печи (рис. 8) благодаря значительной аккумулирующей способности обеспечивают поддержание в помещениях достаточно равномерной температуры. Их конструкции позволяют осуществлять двух- или одноразовую топку в течение суток. Такие печи широко применяют в жилых и общественных зданиях с постоянным пребыванием людей.

Рис. 8. Теплоемкая печь

К теплоемким относят печи с активным объемом от 0,2 м³ и более, толщина внешних стенок которых в области топливника не менее 60 мм, а прочих конструктивных элементов - не менее 40 мм.

Активным называют объем нагревающегося массива печи без вычета пустот. Аккумулирующую способность активного объема Q (кДж) определяют по формуле

Q = сm_а Δt,

где с - удельная теплоемкость материала массива печи, кДж/(кг⋅°С); тa-масса активного объема печи, кг; Δt - перепад температур массива печи в максимально разогретом состоянии и к началу следующей топки, °С"

Массу активного объема определяют как произведение объема кирпичной кладки на ее плотность. Объем кладки находят путем вычитания из активного объема печи объема занимаемого пустотами-полостями конвективной системы и топливника

m_a=(V_a-V_п)ρ

где V_a - активный объем печи, м³; V_п - объем полостей, м³; ρ - плотность кладки, кг/м³.

При предварительных расчетах V_п принимают, исходя из следующего процентного содержания объема полостей в V_a печей (%): толстостенных прямоугольных - 30; толстостенных круглых - 25; толстостенных угловых с тепловоздушной камерой - 35; тонкостенных бескаркасных - 35; каркасных - 38; двухцелевых отопительно-варочных - 40.

Аккумулирующая способность печи с открытыми поверхностями теплоотдачи характеризует наиболее важный критерий - тепло-производительность печного устройства.

Не теплоемкие печи (рис. 9), изготовляемые в основном из стали и чугуна, характеризуются незначительной теплоаккумулирующей способностью или ее отсутствием. Такие печи обычно состоят из одного функционального элемента - топливника. Системы дымооборотов у них нет, поэтому температура отходящих газов, как правило, в 3...4 раза выше, чем у теплоемких печей. Не теплоемкие печи применяют для отопления зданий с кратковременным пребыванием людей.

Рис. 9. Не теплоемкие печи

По температуре прогрева теплоотдающих поверхностей печи подразделяют на печи умеренного, повышенного и высокого прогрева.

В печах умеренного прогрева температура внешних поверхностей в отдельных точках не превышает 90 °С. Такие печи используют в детских и лечебных учреждениях.

Печи повышенного прогрева разогреваются в отдельных точках внешних поверхностей до 120 °С, а средняя их температура составляет 90 СС. По санитарно-гигиеническим условиям такие печи устанавливают в жилых и общественных зданиях массового строительства (исключая лечебные стационары, школы, детские сады и другие сооружения, указанные в табл. 1).

Для печей высокого прогрева температуру нагрева теплоотдающих поверхностей не ограничивают. Такие печи в основном выполняют из металла, поскольку они являются не теплоемкими.

По схеме движения дымовых газов различают печи:

с последовательной конвективной системой, состоящей из одно-, двух- и многооборотного газохода, включающего вертикальные или горизонтальные дымообороты;

с параллельной, одно- и двухоборотной конвективной системой;

с бесканальной (колпаковой) конвективной системой, в которой отсутствуют дымообороты;

с комбинированной конвективной системой, в которую одновременно входят вертикальные и горизонтальные дымообороты или горизонтальные и вертикальные дымообороты, а также бесканальная надтопочная часть (колпак), или горизонтальные и вертикальные каналы и тепловоздушные камеры.

По толщине стенок теплоемкие печи делят на толстостенные с толщиной стенок 120 мм и более, и тонкостенные, у которых толщина наружных стенок топливника 120 мм, а прочих - до 70 мм.

По форме в плане печи бывают прямоугольные, квадратные, многоугольные, круглые и угловые.

Прямоугольные и квадратные печи, широко распространенные, отличаются простотой кладки и отделки.

Круглые и многоугольные печи в основном применяют при сооружении тонкостенных печей, заключенных в металлический футляр, а также при заводском изготовлении не теплоемких чугунных печей высокого прогрева.

Угловые печи, хотя и более сложные при производстве работ, чем прямоугольные, однако нередко хорошо вписываются в интерьер помещений, занимая наименьшую полезную площадь. Применяют такие печи в общественных и реже жилых зданиях, строящихся по индивидуальным проектам.

По этажности различают одно- и двухъярусные печи.

Двухъярусные печи, массив которых расположен в пределах первого и второго этажей, имеют один топливник, находящийся в первом или подвальном этаже; такие печи называют однотопочными.

Печи, представляющие собой два массива, расположенных один на другом, каждый со своим топливником, называют двухтопочными двухъярусными или сокращенно двухъярусными. В настоящее время широко применяют типовые одноэтажные и двухъярусные печи марок ПТО и ПТД. Двухъярусные печи устанавливают в домах с расположением квартир в двух уровнях.

По способу отвода газов из печи различают печи с насадной трубой, с отводом дыма в коренную трубу или в канал, расположенный в стене.

Насадные трубы возводят непосредственно на массиве печи, в результате чего нагрузка от них передается на ее корпус. Коренные трубы - это отдельно стоящие сооружения с самостоятельным фундаментом, который воспринимает собственный вес вышележащих деталей.

Внутристенные дымовые каналы расположены в кирпичной кладке капитальных стен здания.

По технологии возведения печи классифицируют на полносборные, монтируемые из индустриальных конструкций заводского изготовления, и выкладываемые из мелкоштучных материалов (кирпича, керамических изразцов).

По виду используемого топлива различают печи: для дров, углей, торфа, газа, печного бытового топлива, соломы, кизяка, кожуры семечек, опилок, жидкого топлива (форсуночные и капельные). Печи, работающие на жидком топливе и газе, сооружаются по специальным проектам, согласованным с соответствующими организациями надзора.

По эксплуатационным характеристикам, в основе которых лежит продолжительность процесса топки печей, печи бывают с периодической топкой, с непрерывным горением и затяжного горения.

В зависимости от того, насколько эффективен и широко применяется данный тип печного устройства, а также насколько полно разработана техническая документация функциональных элементов его относят или к типовым конструкциям, обязательным для строительства, или к нетиповым ограниченного распространения.

Типовые печи предназначены для массового строительства, анетиповые - для зданий, сооружаемых на основе индивидуальных проектов.

Конструктивной схемой печи называют систему вертикальных и горизонтальных элементов, образующих ее несущий остов, который воспринимает воздействующие на печь нагрузки. В зависимости от вида несущего остова, создающего пространственную жесткость, различают две основные конструктивные схемы печных устройств: каркасную и бескаркасную.

Большинство каркасных конструкций - это индустриальные теплоемкие печи повышенного прогрева с последовательной конвективной системой. Каркасные печи могут быть отопительные, отопительно-варочные, а также кухонные плиты заводского изготовления.

Бескаркасными называют типовые мелкоштучные и изразцовые печные устройства, которые, как правило, возводят непосредственно на месте их установки.

В настоящее время ведется работа над созданием нового класса типовых бескаркасных индустриальных заводских бетонных печей, отличающихся высокими эксплуатационными качествами.

https://profecoskill.ru/