ПЕЧНОЕ ОТОПЛЕНИЕ
Несмотря на применение систем центрального отопления во всех строящихся многоэтажных зданиях городов и поселков городского типа отопление зданий комнатными печами наряду с поквартирными системами отопления находит применение в одно- и двухэтажных зданиях любого назначения, особенно во вновь строящихся одноэтажных жилых домах в сельской местности. Следует отметить, что из общего количества тепла, расходуемого на отопление жилых зданий в стране, около 40 % приходится на долю комнатных печей.
Достоинство печного отопления — это возможность сжигания любых видов топлива, незначительный расход металла на устройство печей и простота эксплуатации.
Его недостатки: пожарная опасность, загрязнение помещений вносимым топливом и удаляемой золой, необходимость наличия площадей для хранения топлива, суточные колебания температуры воздуха в помещениях, плохой прогрев низа помещений, опасность отравления окисью углерода при неправильном уходе за печью; печи громоздки и занимают полезную площадь помещений.
Однако отопительные печи будут находить применение, по-видимому, еще длительное время.
Отопительные печи делят на две группы: печи нетеплоемкие и теплоемкие.
Нетеплоемкие — это печи металлические, используемые в основном как времянки.
Теплоемкими называют печи, активный, т. е. аккумулирующий тепло, объем которых составляет 0,2 м3 и более.
Кроме теплоемких печей, находят применение печи повышенного прогрева. Это печи значительно меньшей массы и габаритов, на отдельных участках поверхности которых допускается кратковременное повышение температуры до 120 °С, при средней температуре всей поверхности печи не выше 90 °С. Применение таких печей позволяет осуществить их заводское изготовление и применить более качественную отделку поверхности.
Такие недостатки печей, как неравномерность теплоотдачи во времени и необходимость в значительных массивах для аккумуляции тепла приводят к созданию печей длительного и непрерывного горения. У первых загруженная порция топлива сгорает в течение 6...8 ч, а у вторых устраивается загрузочная шахта, вмещающая запас топлива, рассчитанный на сгорание в течение 20...25 ч. Увеличение времени сгорания топлива достигается уменьшением количества подаваемого воздуха при использовании топлив с малым выходом летучих. Для топлив с большим выходом летучих удовлетворительных решений, удлиняющих процесс горения, еще не найдено.
Печи длительного и непрерывного горения имеют небольшие объемы, но имеющиеся конструкции таких печей широкого применения пока не находят, так как их работа полностью зависит от качества топлива.
К отопительным устройствам относятся кухонные плиты с отопительным щитком и без него. Отопительный щиток аккумулирует тепло в период топки плиты, но может иметь и самостоятельный подтопок.
Основными элементами печи являются топливник с колосниковой решеткой и зольником (поддувалом), дымовые каналы с развитой поверхностью и дымовая труба. Топливник и дымовые каналы выкладывают из кирпича (или формуют из жаростойкого бетона при заводском изготовлении печей), который является массивом, обеспечивающим способность печи аккумулировать тепло в период топки и отдавать его помещению в период между топками.
Дымовые каналы могут соединяться последовательно и параллельно, быть одно-, двух- и многооборотными. Находят применение печи бесканальиые и печи с нижним обогревом, у которых дымовые каналы проходят ниже топливника (рис. 16.1).
Различают печи тонкостенные (толщина стенки топливника до 12 см, а прочих до 7 см) и толстостенные (толщина стенок 12 см и более).
Печи могут быть одноэтажными и двухэтажными с расположением массива печи в двух этажах, но с топливником в первом или подвальном этаже, и многоярусными, когда две печи располагаются одна над другой и каждая из них имеет свой топливник.
По отделке внешней поверхности и по форме в плане печи различают: изразцовые, оштукатуренные, в металлическом футляре, прямоугольные, круглые и угловые.
Печи могут собираться из мелких элементов (кирпич) и быть сборно-блочными, состоящими из 4—5 крупных блоков, устанавливаемых при сборке печи один над другим.
Дым от печей может отводиться через насадную трубу, устанавливаемую непосредственно на печь, или коренную, располагаемую вблизи от печи или рядом с нею, а также в виде дымового канала в капитальной стене здания.
При конструировании новой печи подлежат расчету и проверке все ее элементы — топливник, колосниковая решетка, дымоходы, теплоотдающая и тепловоспринимающая поверхности и масса печи.
Конструкция печи должна быть такой, чтобы при топке ее два раза в сутки соблюдалось следующее уравнение теплового баланса:
Активной высотой печи считается:
а) расстояние по вертикали от колосниковой решетки или от дна дымооборота до верхней плоскости перекрыши при толщине перекрыши не более 140 мм;
б) расстояние по вертикали от колосниковой решетки или от дна дымооборотов до нижней плоскости перекрыши при толщине перекрыши более 140 мм.
При высоте печи не более 2,1 м теплоотдающей поверхностью считается и перекрыша печи. Дно печи (у времянок) считают теплоотдающей поверхностью, если с одной стороны оно омывается воздухом помещения, а с другой — горячими газами.
Размеры топливника печи, колосниковой решетки определяют так же, как и размеры любых топочных устройств. Скорость движения дымовых газов в каналах печи принимают в пределах 1...2 м/с.
Поперечное сечение канала дымовой трубы должно быть не менее: при печах с теплоотдачей до 3500 Вт — 140x140 мм; от 3500 до 5200 Вт— 140X190 мм; от 5200 до 7000 Вт— 140x270 мм и более 7000 Вт — 190X270 мм.
Высота дымовой трубы от колосниковой решетки до устья должна быть не менее 5 м. Для предотвращения опрокидывания тяги при ветре устье дымовой трубы должно располагаться на высоте, показанной на рис. 16.2.
Рекомендуемые для строительства конструкции отопительных печей проходят испытания, снабжаются техническим паспортом и приводятся в каталогах или альбомах. Данные о печах сообщаются в виде, приводимом в табл. 16.1, или с подробными порядковыми планами кладки печи и необходимыми разрезами (рис. 16.3).
При проектировании печного отопления потери тепла отдельными помещениями определяются методом, изложенным в гл. L В качестве наружной температуры принимается температура наиболее холодной пятидневки (параметр Б для холодного периода года).
Выбор отопительных печей для этих условий производят ш их часовой теплоотдаче при двухразовой топке в сутки с отклонениями до ±15 %. Преимущество следует отдавать сборно-блочны и монолитным печам с нижним обогревом. Количество устанавльваемых в здании печей должно быть минимальным. Разрешается обогрев одной печью трех помещений.
Печи следует располагать у внутренних капитальных стен для возможности размещения в них дымоотводящих каналов. Каждая печь должна иметь отдельный дымоход. При наличии коридоров печи следует устанавливать таким образом, чтобы их топка могла производиться из коридора. На планах здания необходимо указывать размеры, точно устанавливающие расположение печей в помещениях.
При подборе печей необходимо учитывать условия их установки и изменение теплоотдачи в связи с закрытием части поверхности разделками или ухудшение теплоотдачи наличием отступок. Поправочные коэффициенты, которые необходимы для уточнения средних коэффициентов теплоотдачи поверхности печи, приведены в табл. 16.2.
После подбора и расстановки печей необходимо проверять величину амплитуды колебания температуры воздуха отапливаемого помещения в период между топками At, которую определяют по формуле
Величина At в формуле (16.2) принята 2,5, а не 3,0 °С, как это требуется, потому что при переходе на одноразовую в сутки топку при повышении наружной температуры несколько увеличивается.
Неудовлетворительный результат при подсчете по формуле (16.2) указывает, что печь с теплоотдачей q и коэффициентом неравномерности теплоотдачи М непригодна для данного помещения и ее следует заменить печью с такой же теплоотдачей, но иным М, т. е. печью с большим или меньшим активным объемом.
При определении знаменателя в формуле (16.2) учитывается теплопоглощение всеми ограждениями помещения — внутренними и наружными. Для конструкций массового применения значения В приводятся в справочной литературе. При отсутствии таких данных значение В находят по методам и формулам, излагаемым в курсе строительной теплофизики при рассмотрении вопросов теплоустойчивости зданий и ограждений.
При установке отопительных печей необходимо строго соблюдать правила пожарной безопасности. Главнейшими из них являются:
а) устройство горизонтальных и вертикальных разделок, представляющих собой слой из несгораемых материалов между горячими дымовыми газами и сгораемыми частями здания; толщина кирпичной разделки должна быть не менее 38 см; такие разделки устраиваются при установке печей в проемах стен и при проходе дымовых труб через перекрытия; на чердаках и кровлях между дымовой трубой и деревянными частями здания разделки не делают, а оставляют промежуток не менее 10 см;
б) при установке печей вблизи сгораемых стен необходимо устраивать отступки не менее 130 мм, а стену предохранять от возгорания двумя слоями войлока, пропитанного глиняным раствором, и поверх него — двумя слоями штукатурки или кровельной сталью; при закрытой отступке войлок закрывают кирпичной облицовкой толщиною 7 см; отступки могут быть закрытыми с боков, но с обязательной установкой вентиляционных решеток;
в) на деревянных полах перед топочной дверцей прибивается лист кровельной стали размером 500X700 мм, закрывающий пол и плинтус; при расположении топочных дверок от оштукатуренной или деревянной стены на расстоянии менее 300 мм к стене необходимо прибить лист кровельной стали по войлоку, пропитанному глиняным раствором;
г) устройство горизонтальных боровов на чердаке не допускается; при необходимости они могут устраиваться только внутри помещений и не более 2 м длины; дымовые трубы в пределах чердака должны быть побелены;
д) промежуток от верха перекрышки печи до сгораемого перекрытия должен быть не менее 350 мм.
Пример. В жилом доме (рис. 16.4) требуется устроить печное отопление. Стены дома из брусков толщиной 0,15 м оштукатурены изнутри (В=3,51), пол над холодным подпольем из досок 0,04 м (В=3,0), чердачное перекрытие деревянное, оштукатуренное, с накатом из горбылей, утепленное слоем шлака, толщиной 0,1 м (В = 4,3). Окна двойные площадью 1,5 м2 каждое, а в коридоре 0,9 м2 (В — 2,67), двери одинарные площадью 1,6 м2 (В = 2,9). Внутренние стены дощатые, оштукатуренные (5 = 4,2). Расчетная наружная температура — 25 °С. .Температуры внутренние: жилая комната +18°, кухня +15°, коридор +16°С. Топливо для печей — дрова. Величина теплопотерь каждым помещением показана на рнс. 16.4.
Решение. Исходя нз данных о потерях тепла каждым помещением к установке на кухне принимаем плиту с духовым шкафом и щитком (по альбому АКХ) размерами (мм) 1400X1020X770 (А)+2310 (Ащ). Теплоотдача плиты 700 Вт и щитка 2400 Вт. Плита устанавливается так, чтобы щитком обогревался и коридор.
К установке в жилой комнате принимаем печь с нижним обогревом и теплоотдачей 3980 Вт (см. табл. 16.1, печь ОПТ-9) размерами (мм) 1020Х890Х Х2310 (А) с коэффициентом неравномерности теплоотдачи Л1=0,19.
Печь в жилой комнате устанавливается с отступкой от стены. Отступка предусматривается открытой сверху и закрытой с боков, но с нижними решетками. Учитывая коэффициент снижения теплоотдачи поверхностей, обращенных в отступки (табл. 16.2), получаем, что общая теплоотдача печи с учетом условий ее установки
