§ 54. Камины

Общие сведения. Камин - местный источник теплоты без конвективной системы, представляющий собой топливник (очаг), частично огражденный стенками или иолностью раскрытый с боковых сторон. Камины относятся к наиболее древним нагревательным приборам, которые применялись для отопления жилищ. Открытый камин с дымоотводящим устройством использовался еще в 820 г. н. э., о чем свидетельствуют археологические раскопки последних лет.

Несмотря на то, что камины как отопительное устройство в функциональном отношении несовершенны, их нельзя рассматривать как сугубо декоративный элемент интерьера. В индивидуальных домах наиболее полно используют преимущества каминов как нетеплоемких отопительных приборов, позволяющих быстро поднять температуру помещений и увеличить их воздухообмен. Это совместно с эстетическим и психологическим воздействием очага на пространственную структуру жилища повышает значимость таких устройств.

При устройстве каминного отопления следует выполнять все требования к помещению, в котором размещается источник открытого огня. Площадь комнат или веранд, оборудованных камином, должна иметь соответствующее объемно-планировочное решение и быть не менее 20 м².

Эффективное функционирование камина возможно лишь при соблюдении определенных соотношений размеров его составных частей и учете физических явлений, протекающих в процессе горения топлива в не полностью огражденном топочном объеме. Открытый огонь и большое зеркало лучистой теплоотдачи очага определяют многократный воздухообмен помещения. Атмосферный воздух поступает к камину в основном через неплотности оконных и дверных проемов. Следовательно, при излишней герметизации притворов сгорание топлива будет неполным, а помещение - задымленным. Камин не следует размещать в зоне действия интенсивных воздушных потоков, так как они отрицательно влияют на спокойное распространение огня в слое топлива. Таким образом теплоисточник открытого пламени располагав ют в аэродинамической тени помещения, под I которой понимают участки с небольшой скоростью воздушной среды. Не рекомендуется ориентировать камин таким образом, чтобы его основная теплоотдающая плоскость находилась против наружной стены с оконными проемами, так как это ведет к чрезмерному воздухообмену в доме.

При установке каминов у внутренних стен в газоходах поддерживается необходимое для стабильной тяги разрежение, что обусловливается достаточно высокой температурой отходящих газов. Однако в этом случае могут возникнуть сложности при организации дымоотведения и подачи воздуха. В некоторых случаях к каминам, установленным в глубине помещения, воздух поступает по специальному каналу непосредственно под топливник. Это снижает сверхнормативный приток холодного воздуха в помещение. Расположение каминов и дымовых труб у наружных стен упрощает подвод воздуха, однако при этом требуются специальные мероприятия по теплоизоляции газоходов, предотвращающие излишнее охлаждение дымовых газов.

Разновидности каминов. В зависимости от излучения камины бывают с одно- и двусторонним излучением и с излучением по периметру очага.

Камин с односторонним излучением (рис. 95, а), наиболее распространенный в строительстве усадебных домов и коттеджей, характеризуется следующими преимуществами: высокой степенью излучения благодаря развернутым боковым стенкам и наклонной задней плоскости; эти же элементы служат аккумуляторами теплоты, что повышает КПД прибора.

Камин с двусторонним излучением (рис, 95, б) по теплотехническим показателям уступает устройству с односторонним излучением, что определяется увеличенным количеством воздуха, поступающего из помещения в дымовую трубу. Одновременно снижается количество лучистой теплоты, поступающей от таких очагов, так как открытая боковая плоскость излучает энергию в сторону от зоны, где происходит обогрев жителей дома. Однако пространственное эмоциональное воздействие камина с двусторонним излучением очень высоко, поэтому такие конструкции нередко используют в современном интерьере домов усадебного типа.

Камин с трехсторонним излучением (рис, 95, в) так же, как и предыдущий, может быть| оригинально решен в декоративном отношение. Однако как отопительный прибор такой камин неэффективен, а для отвода дыма он требует устройства металлического зонта (дымовой камеры), далеко отстоящего от стен.

Рис. 95. Радиационная зона каминов с теплоизлучением; а - односторонним, б - двусторонним, в - трехсторонним

Функциональная схема. Рассмотрим конструктивные элементы каминов (рис. 96) и их функциональное назначение.

Рис. 96. Конструктивные элементы каминов: 1- зольник, 2 - под, 3 - топливник, 4 - задняя стенка, 5 - дымовой карниз, в - дымовая камера, 7 - клапан или задвижка, 8 - дымовая горловина, 9 - отвод, 10 - дымовая труба, 11 - площадка

Зольник 1 служит для сбора золы и остатков несгоревшего топлива. Перед камином располагается площадка 11, выложенная из огнестойкого материала, которая выполняет роль подтопочного листа. Размеры площадки приведены на рис. 97 и в табл. 9.

Колосниковую решетку камина и под 2 (см. рис. 96) используют для укладки топлива и организации процесса его горения.

Таблица 9. Габаритные размеры каминов и дымовых труб. (В скобках приведена площадь отапливаемого помещения в м²)

Рис. 97. Габаритные размеры конструктивных элементов каминов: А - ширина топки, Б - высота топки, В - глубина топки, Г - ширина задней стенки, Д - высота задней стенки, Е - глубина дымового клапана, Ж - высота дымового клапана, 3 - ширина (глубина) хайла, И, К - размеры дымовой трубы

Топливник 3 состоит из двух боковых и одной задней стенок, обеспечивающих высокую степень излучения. Задняя стенка 4 выполняется наклонной, что повышает эффективность лучеиспускания и обеспечивает пожаробезопасность устройства. Иногда ее облицовывают чугунной плитой, увеличивая тем самым теплоотдачу камина. Для обеспечения хорошей тяги и бездымного горения топливник должен быть определенных размеров: глубокие топки снижают теплопроизводительность камина, а топки малой глубины не обеспечивают достаточно полного отведения дыма и могут являться причиной загазованности помещений.

Открытую часть топливника оформляют в виде квадратного, прямоугольного и полукруглого портала. Правильное соотношение между глубиной В и шириной А топливника (см. рис. 97) должно составлять 1 : 2 или 2 : 3.

Дымовой карниз 5 представляет собой выступ над открытой частью камина. Карниз выполнен с желобом, который собирает конденсат, выпадающий из отходящих газов во время растопки камина. При отсутствии желоба конденсат заливал бы топливо.

Дымовая (жаровая) камера 6, расположенная между топкой и дымовой трубой, начинается от дымового карниза 5 и служит для сбора продуктов сгорания в периоды наибольшего дымообразования, Важно, чтобы форма дымового карниза была вогнутой, в виде желоба. Это обеспечивает в нехМ сбор влаги, выпадающей в виде конденсата паров отходящих газов, и предохраняет огонь от задувания ветром.

Клапан или задвижка 7, расположенный в газоходе сразу же за дымовой камерой, предотвращает утечку теплого воздуха из помещения и обеспечивают регулирование тяги.

После задвижки на пути движения дыма, но газовому тракту размещается дымовая камера (горловина), выполненная в виде отвода 9 или прямого участка насадной дымовой трубы. Благодаря горловине холодный атмосферный воздух 2 (рис. 98) интенсивно смешивается с восходящими горячими продуктами сгорания 1. В результате сокращается время разогрева дымовой трубы и снижается вероятность выпадания конденсата из отходящих газов.

Некоторые камины снабжены дымовым фартуком (см. рис. 97, узел 1)-металлическим устройством в форме усеченной пирамиды. Фартук служит для облицовки жаровой камеры или является соединительным элементом, расположенным между топкой и дымовой трубой. В большинстве случаев дымовой фартук служит декоративной отделкой камина.

Габаритные размеры каминов и дымовых труб приведены в табл. 9, размеры топливника выбирают в зависимости от объема отапливаемого помещения.

Камины сооружают из различных строительных материалов. Топливник выкладывают из огнеупорного кирпича - прямого или фасонного шамотного. Для внешнего оформления могут быть использованы также естественный камень, облицовочный кирпич, мрамор листовой металл, древесина, обработанная огнезащитной смесью (антипиренами), и др.

Сооруженные камины просушивают втечете 15...25 дней при температуре воздуха около 20°С. После этого их несколько раз слегка протапливают и вводят в эксплуатацию, В качестве топлива желательно применять сухие дрова твердых пород - березу, дуб, бук. Поленья длиной 300...400 мм укладывают пирамидой, что создает оптимальные условия для медленного сгорания дров, при котором рационально используется его теплота сгорания.

Рис. 98. Движение газов в дымовой камере камина: 1- продукты сгорания, 2 - холодный воздух, 3 - дымовая камера

Камин, облицованный рейкой. На рис. 99 приведены чертежи камина с односторонним излучением, используемого для отопления помещения объемом 90 м³. Как и все печи, он имеет отдельный дымоход и соответствующий фундамент.

Внешний вид камина, облицованного деревянной рейкой

Рис. 99 Камин, облицованный деревянной рейкой: 1- задвижка, 2 - уголок, 3-швелер, 4 - дымовая труба, 5 - канал трубы, 6 - хайло, 7 - дымовая труба, 8 - тавр, 9 - продухи, 10 - кирпичная кладка

На фундамент укладывают гидроизоляцию, по которой делают стяжку из цементного раствора, состоящего из одной части цемента и трех частей песка.

Через 3...4 дня после того как раствор наберет некоторую прочность, возводят конструкции камина. Сначала выкладывают кирпичные стенки зольника высотой около 400 мм, отстоящие одна от другой на расстоянии 460 мм (разрез А-А). Толщину стенок принимают не менее 120 мм. На зольник укладывают металлоконструкции: два стальных тавра 8 и уголок 2 размерами полок 45X45 мм; их длина определяется габаритами топливника по фасаду, увеличена на 100 мм. В декоративных целях перекрытие зольника, служащее одновременно подом топочной камеры, выполняют уширенным, выступающим за пределы стенок. В этом случае длину металлоконструкций увеличивают до соответствующих размеров. Расстояние между таврами 8 зависит от размеров применяемого шамотного кирпича, из которого формируют основание топливника. В центре пода укладывают колосниковую решетку, подобранную под основной для данного района строительства вид топлива.

После устройства пода приступают к кладке топливника. Боковые стенки топочного объема располагают под углом к задней плоскости. На высоте 550 мм от пода топливник перекрывают швеллером 3 № 12 длиной 1200 мм, развернутым полками вверх.

Перекрывая топочную камеру, получают опору для хайла 6, которая образуется с помощью боковых, передней и задней наклонных стенок. Заднюю наклонную стенку облицовывают огнеупорным кирпичом, опирающимся на заделанные в кладку стальные скобы (рис. 99, узел 1). Хайло со стороны передней части газового тракта облицовывают листовым металлом толщиной 3...5 мм. Установленный на швеллере 3 металлический дымовой фартук служит опорой передней скошенной стенки и соединяет топливник с дымовой трубой 7, образуя промежуточную дымовую камеру 4. Над камерой 4 монтируют задвижку размером 200X200 мм.

Рамка задвижки, выполняемая из угловой стали 35X35 мм, служит упором для асбестоцементной дымовой трубы, по которой отводятся продукты сгорания в атмосферу. Снаружи дымовую трубу обкладывают кирпичом, что соответствует противопожарным требованиям. Передняя плоскость каменной кладки трубы опирается на несущий верхний швеллер 5, размеры которого идентичны нижнему. Асбестоцементная труба придает жесткость конструкции, упрощает кладку и повышает герметичность дымохода.

Эффективная высота газоходов 1 (рис. 100) - расстояние от нижней грани дымового карниза до устья дымовой трубы - должна соответствовать значениям, приведенным в табл. 9. Устье трубы не должно иметь карниза, так как горизонтальные выступы ухудшают тягу. Верхние плоскости устья следует оформлять в виде скошенных под углом 35...45° граней (см. рис. 100, узел 1). Минимальная высота оголовка трубы 2 над коньком или кровлей крыши составляет для металлических, асбестоцементных и других материалов с подобной им степенью возгораемости 300 мм, а для конструкций, образованных из рулонных и аналогичных им покровных изделий, - 500 мм. Наружные стенки дымовой трубы в местах прохода через сгораемое перекрытие 4 (см. рис. 100; узел II) расширяют, образуя разделку 3 не менее 250 мм.

Рис. 100. Дымовая труба камина: 1 - эффективная высота, 2 - высота оголовка, 3 - разделка, 4 - перекрытие

Учитывая, что режим эксплуатации каминов характеризуется периодичностью и имеет сезонный характер, устье трубы защищают зонтом, который отстоит от верхней его грани на расстоянии, равном внутреннему диаметру трубы. Дополнительно верхние грани устья заключают в металлическую обойму или покрывают морозостойким бетоном толщиной не менее 80 мм.

После того как кладка камина завершена, его медленно просушивают, после чего проверяют при работе в номинальном режиме. Если при этом не будут выявлены дефекты конструкции, производят декоративную отделку фасадной стены. Камин приобретает современный внешний вид, если его фасад облицован деревянной рейкой, пропитанной огнезащитным составом.

Камин на железобетонных консолях. В интерьере помещения эффектно выглядит камин, нижняя плоскость которого приподнята над полом. Такой очаг становится оригинальным композиционным центром жилья.

Камин одностороннего излучения, приведенный на рис. 101, а, б, может отопить в осенне-весенний сезон помещение площадью около 40 м². Основной несущий элемент очага - нижняя железобетонная консоль 1 толщиной 80 мм, утолщенный конец которой закреплен в стене дымовой трубы 4. Размеры утолщенного конца 250X150 мм.

Рис. 101. Камин на железобетонных консолях: а-общий вид, б -вид сбоку, в, г - разрезы; 1, 2 - консоли, 3 - канал, 4 - дымовая труба, 5 - отвод, 5- жаровой канал, 7 - клапан, 8 - дымосборник (хайло), 9 - железобетонная рама, 10 - облицовка

Вылет консоли, равный 700 мм, определяет глубину топливника (рис, 101, в; разрез А-А). Длина консоли пода топливника по фасаду 1040 мм.

В качестве арматуры для бетона используют проволочные стержни диаметром 4...5 мм.

Соотношение сторон топочной камеры составляет 1:2 (800X400 мм). Дымосборник 8 выполняют в виде железобетонной рамы, несущая консоль 2 которой заделана в заднюю стенку камина, а боковые и передние его стороны (консоль 9) расположены над топкой.

В декоративных, теплотехнических и противопожарных целях заднюю стенку топки выполняют наклонной и облицовывают огнеупорным кирпичом или чугунной плитой в виде отражателя. Таким образом удается избежать завихрения потока отходящих газов и задымления помещения.

На уровне дымового карниза монтируют дымовой клапан 7 (см. узел I). Камин подсоединяют к дымовому каналу 3 через дымовую горловину 6 и отвод 5.

Описанный камин может быть модифицирован в очаг с двусторонним излучением. Для этого левую боковую стенку топливника не экранируют, а правую выкладывают вплотную к межкомнатной перегородке.

Дымовые 3 и вентиляционные каналы располагают во внутренней стене здания, что облегчает конструкцию камина и выполнение работ по его сооружению.

Камины упрощенной конструкции. В тех, случаях, когда к декоративному оформлению камина не предъявляют повышенных требований, сооружают так называемый прямой (английский) камин (рис. 102, а).

Рис. 102. Камин упрощенной конструкции: а - общий вид, б - вид спереди, в - вертикальный разрез; 1- топливник, 2 - доска, 3 - задвижка, 4 - иод, 5 - площадка, 6 - уголок, 7 - портал, 8 - чистка, 9 - стенка

Отличительная особенность такого камина состоит в том, что вертикальная тыльная стенка 9 на уровне дымосборника переходит в вогнуто-выпуклую плоскость (гусек). Топливник 1 с выступом (обратный гусек) перекрывают каменной доской 2. В основании дымового канала, расположена чистка 8, а на 25-м ряду канала вмонтирована задвижка 3. Боковые и задняя стенки 9 топливника, а также под 4 футерованы огнеупорным кирпичом. Перед камином выкладывают огнезащитную площадку 5. Портал 7 камина опирается на металлические уголки 8, которые придают прочность всей конструкции. Наклонную часть дымохода (увод) выполняют, надвигая один кирпич на другой.

В камине (рис. 103), у которого колосниковая решетка выполнена в виде корзины, можно сжигать любое твердое топливо, включая антрацит. Колосниковая решетка-корзина 2 установлена на подколосниковый упор 10.

Надпортальный карниз 4 устанавливают на уголки 3, заделанные в кладку боковых стенок. Над карнизом выкладывают дымовую трубу 5 с каналом 7, который перекрывается задвижкой 6. Тыльную стенку 9 выполняют путем постепенного напуска кирпича и заканчивают дымовым карнизом (порогом 8).

Рис. 103. Камин с колосниковой решеткой-корзиной: 1 - площадка, 2 - колосниковая решетка, 3 - уголок, 4 - карниз, 5 - труба, 6 - задвижка, 7 - канал, 8 - порог, 9 - стенка, 10 - упор

Чертежи решетки-корзины приведены на рис. 104.

Рис. 104. Колосниковая решетка-корзина

https://profecoskill.ru/