Емкость и тепловая инерция печей
При рассмотрении конструкции накопительной печи приходится принимать ряд решений, одно из них касается накопительной емкости печи, что напрямую выражается в её тепловой инерции, общий вес печи и толщина ее наружных и наружных габаритов внутренних стенок. Этот текст более подробно описывает практические различия между печами разного веса, емкости и тепловой инерции и может быть полезен для людей, которые рассматривают выбор типа и размера печи для отопления.
Кароль Шрайбер в своей книге «Современные жилищные печи», принимая во внимание накопительную способность жилых печей и ссылаясь на исследования проффесора Аше, представил деление этих печей на 4 типа. Ниже я привожу это деление в первоначальной редакции, позволяя себе расширить описания отдельных типов, исходя из собственного опыта.
1.Легкие топки, не накопительные.
Их вес находится в пределах от 50 до 200 кг. К этой группе относятся различные виды переносных металлических печей, обычно выпускаемых серийно. Топки этих более тяжелых образцов могут быть футерованы теплоизоляционным или изоляционно-накопительным керамическим материалом (чаще всего шамотом), что положительно сказывается на температуре и эффективности сжигания газа. Эти печи имеют очень низкую тепловую инерцию. Теплоотдача начинается буквально сразу после розжига огня, тогда как после полного тушения топки поверхности нагрева этих печей остывают примерно через 30 - 120 минут. Для того, чтобы теплоотдача оставалась постоянной, в этих печах необходимо постоянно поддерживать огонь в очаге.
Печи с малой емкостью.
Их вес колеблется от 200 до 500 кг. Это также металлические печи, имеющиеся в продаже, или маленькие керамические печи-буржуйки. В этом случае керамический материал вне печи также может находиться в каналах и нагревательных камерах. Толщина стенок аккумуляции обычно находится в пределах от 2 до 6 см. Тепловая инерция этих печей несколько больше, чем у легких печей. Тепловыделение начинается от нескольких до 30 минут после розжига в охлажденной печи. После полного разогрева печи и ее гашения поверхности нагрева этих печей остывают в течение от 3 до 8 часов.
В случае печей весом около 500 кг их тепловая мощность может быть точно приспособлена к тепловым потерям в отапливаемых помещениях, благодаря чему можно использовать циклический период горения и теплоотдачи. Между периодами курения может быть до 6 часов. Каждый раз мы сжигаем одну партию дров, что в среднем занимает около часа.
Печи средней емкости.
Их вес колеблется от 500 до 1500 кг. Это керамические, кирпичные или изразцовые печи с возможной стальной броней. Толщина стен аккумуляции колеблется от 6 до 10 см. Тепловая инерция этих печей уже явно ощущается. Тепло от полностью охлажденной печи выделяется через 30-120 минут после розжига. После полного прогрева накопительной массы и выключения печи поверхности нагрева этих печей остывают в течение 8-20 часов. В этих печах мы обычно разжигаем огонь два раза в день (каждые 12 часов). Каждый раз мы сжигаем одну партию дров, что в среднем занимает около часа. Мощность печи, а также вес, толщина и площадь нагревательных стенок такой печи должны точно соответствовать потерям тепла в отапливаемых помещениях.
4) Печи с большой вместимостью.Их вес превышает 1500 кг и может достигать 3000 кг и более. Толщина аккумулятивных стенок составляет от 10 до 17 см. Тепловая инерция здесь наибольшая. Отдача тепла от полностью остывшей печи происходит в течение 2-4 часов после растопки. После полного прогрева накопительной массы и выключения печи поверхности нагрева этих печей остывают в течение от 20 до 50 часов. В этих печах время горения обычно составляет один раз в день. Мы сжигаем две партии дров, что в среднем занимает около двух часов. При проектировании этих печей большое значение имеет точное соответствие мощности печи, а также веса, толщины и поверхности нагревательных стенок печи тепловым потерям в отапливаемых помещениях. Тогда мы получаем наивысшую эффективность нагрева и экономию топлива.
НА ЧТО ОБРАТИТЬ ВНИМАНИЕ ПРИ ВЫБОРЕ ТИПА ПЕЧИ?
Сознательному выбору типа печи должен предшествовать подробный анализ каждого конкретного случая. Первая и самая важная информация – цель и частота использования печи. Поэтому мы задаемся вопросом «для чего именно нужна печь?» или «какое конкретно назначение помещения, в котором должна стоять печь?».
Если печь должна быть основным источником тепла в жилых помещениях, где комфортность отопления должна поддерживаться на постоянном уровне в течение всего отопительного периода, то оптимальным решением однозначно станет печь с высокой аккумулирующей способностью. Поддержание теплового комфорта потребует от нас топить печь один раз в день в течение примерно двух часов. Этого достаточно, чтобы стенки печи постоянно выделяли нужное количество тепла. Средняя температура на внешней поверхности печи массой около 2,5-3 тонн будет колебаться в пределах 55-60 градусов (сразу после окончания горения) до 25-30 градуса Цельсия (через 24 часа после начала розжига).
Если печь будет дополнительным или аварийным источником отопления в жилых помещениях, а потому будет использоваться только изредка, например, в выходные дни или в сильные морозы, или в переходный период (весна, осень), то целесообразно выбрать меньшую печь, среднюю или даже малую накопительную емкость. Такие печи, обладая меньшей тепловой инерцией, начинают быстрее отдавать тепло в отапливаемые помещения. Их поверхности нагреваются до более высоких температур, но также быстрее остывают после того, как их потушили.
Недостаток в том, что что их необходимо чаще топить для поддержания надлежащего комфорта в отапливаемых помещениях, когда они становятся единственным источником отопления - каждые 12 часов для печей со средней аккумулирующей способностью или каждые 6 часов для печей с малой аккумулирующей способностью. Однако они занимают гораздо меньше места, чем печи с высокой аккумулирующей способностью, и их легко интегрировать в пространство. Поэтому они идеально подходят в качестве печей для так называемых дач, используемых время от времени, в том числе в более холодные периоды года, или в качестве автономного аварийного отопления. Их автономность заключается в том, что они работают независимо от электро-, газо- и водоснабжения.
Подойдем к выбору печи, которая будет основным источником отопления в помещениях, используемых человеком всего несколько часов в сутки и отапливаемых только тогда, когда в них находится человек. Примером таких помещений могут быть разного рода небольшие мастерские или ремесленные мастерские, где мы пребываем лишь некоторое время в течение дня. Здесь отлично подойдут как печи без аккумулирующей способности, так и печи с малой аккумулирующей способностью. Эти печи имеют очень быстрый запуск и, если их тепловая мощность соответствующим образом согласована с потерями тепла в отапливаемых помещениях,
Но если в такой небольшой ремесленной мастерской работа идет как минимум в две смены и мы хотим, чтобы комфортная температура в этом помещении поддерживалась круглосуточно, то стоит задуматься о сооружении накопительной печи с высокой или средней теплоемкостью. Горение в такой печи будет происходить только один раз в сутки по два часа (высокая аккумулирующая способность), или два раза в сутки по одному часу (средняя аккумулирующая способность). Это очень удобно.
Таким образом, чем больше толщина аккумулирующих стенок печи и, следовательно, больше ее масса, тем больше аккумулирующая способность и тепловая инерция печи. Это означает, что для прогрева (зарядки теплом) полностью охлажденной печи с высокой аккумулирующей способностью требуется гораздо больше времени, чем для прогрева печи с меньшей аккумулирующей способностью. Но, с другой стороны, для полного охлаждения нагретой печи с большим запасом тепла также требуется гораздо больше времени, чем для охлаждения небольших и легких печей.