Отопление и водоснабжение загородного дома

Этот конструктивный элемент служит основанием для печи и принимает на себя вес печи и дымоходов. От того, насколько правильно построен фундамент, как высока его надежность, зависит безопасность эксплуатации печного оборудования. Результатом любых просадок станут трещины как в массиве печи, так и в дымовых трубах. С появлением трещин в помещение могут проникать дым и искры.

Правильно возведенный фундамент должен брать на себя только вес печи, а не конструкций дома. Поэтому, если требуется поставить печной фундамент близко к фундаменту дома, их не объединяют, а устраивают между ними промежуток в 3—5 см. Промежуток заполняют песком или выполняют двухслойную гидроизоляцию.

В поперечнике фундамент должен быть на 120—150 мм больше самой печи, а его глубина зависит от качества грунта. Фундамент можно строить из бутового камня, обожженного кирпича или бетона (рис. 75, 76).

Для начала дно котлована под фундамент нужно выровнять (обязательно по уровню!). После этого насыпают слой щебня из кирпича или камня и хорошо утрамбовывают. Это будет подошва фундамента. Затем следует подошву пролить жидким цементным раствором.

В случае если возводится кирпичный или каменный фундамент, кладку следует вести правильными рядами, выполняя перевязку швов. Наружные швы кладут на растворе под лопатку, а внутреннюю часть выполняют забутовкой. На верхней площадке фундамента должен быть слой цементного раствора, который следует выровнять правилом с уровнем.

Рис. 75. Сплошные фундаменты для печей: а – фундамент из мелкого камня, гравия и кирпичной щебенки: 1 – пол; 2 – два ряда кирпичной кладки; 3, 6 – гидроизоляция; 4, 7 – выравнивающие слои из цементного раствора; 5 – наружный фундамент из шлакобетона; 8 – фундамент в грунте из кирпичного щебня и гравия; 9 – грунт; б – фундамент из бутового камня и кирпичной кладки: 1 – пол; 2 – кирпичная кладка; 3 – гидроизоляция; 4 – выравнивающий слой; 5 – фундамент; 6 – грунт

Рис. 76. Столбчатый фундамент для печей: а – первый вариант: 1 – пол; 2 – выравнивающий слой; 3 – кладка; 4 – кирпичный щебень и гравий; 5 – гидроизоляция; 6 – грунт; б – второй вариант: 1 – пол; 2 – гидроизоляция; 3 – выравнивающий слой; 4 – железобетонные перемычки или плита; 5 – фундамент в грунте из бутового камня и щебня; 6 – грунт; 7 – столбики из кирпичной кладки

Рис. 77. Устройство колосниковых решеток для различных видов топлива: а – правильная установка колосниковой решетки; б – неправильная установка колосниковой решетки; 1 – топливник; 2 – колосниковая решетка под дрова; 3 – колосник под уголь; 4 – колосник под торф; 5 – дверца топки; 6 – дверца поддувала; 7 – поддувало

Кладка фундамента должна заканчиваться ниже уровня «чистого» пола на 140—150 мм. После этого выполняют гидроизоляцию двумя слоями рубероида, толя или аналогичного материала.

Шанцы – это несколько рядов кирпичной кладки, поднимающих печь над фундаментом. Выполняются они обычно в 2—3 ряда кирпичной кладки, которые дают возможность низу печи стать теплоотдающим.

Зольниковая камера, или поддувало, обладает двумя функциями. Первая заключается в подводе в топливник воздуха, необходимого для поддержания процесса горения. Помимо этого, в поддувало проваливается зола из топливника и накапливается в нем. Для того чтобы зола попадала в зольниковую камеру, между ней и топливником монтируется колосниковая решетка. Она представляет собой решетку в виде стальных или чугунных полос с промежутками между ними (рис. 77). Дверца поддувала во время горения топлива должна быть открыта частично или полностью. После окончания топки ее нужно закрыть во избежание утечки теплого воздуха из помещения.

Топливник – это камера внутри массива печи, в которой сжигается топливо (рис. 78). Во избежание попадания в помещения искр и пламени топливник оснащен металлической дверкой. Нижняя часть топливника называется «под», а верхняя – «свод». В своде имеется отверстие для выхода дымовых газов, которое называется «хайло».

Размеры топливника должны позволять загружать такое количество топлива, которого бы хватило для нормального разогрева печи. При этом над топливом должно оставаться свободное пространство для сгорания несгоревших в пламени частиц. В целях эффективного и полного сгорания топлива для каждого его вида имеется своя конструкция топливника.

Дровяные или торфяные топливники должны быть довольно большого объема, потому что в этих видах топлива содержится много летучих веществ и при горении они дают высокое пламя. В поде топливника устраиваются скосы – скаты к колосникам. Это делается для того, чтобы зола свободно скатывалась в поддувало. Чтобы угли и зола не выпадали из топочной камеры, ее дверку устанавливают на один ряд кирпичной кладки выше колосников.

Рис. 78. Топливники печи: а – для дров; б – для угля; 1 – топка; 2 – дверка топки; 3 – поддувало; 4 – дымоход; 5 – огнеупорная кладка; 6 – колосниковая решетка; 7 – под; 8 – свод; 9 – хайло

Угольные топливники выкладывают огнеупорным кирпичом, что значительно продляет срок службы печи.

Дымообороты, или дымовые каналы, рассчитаны на забор тепла. Эффективность работы печи во многом зависит от их размеров и расположения. Дымовые каналы бывают вертикальными, горизонтальными, подъемными и опускными (рис. 79).

Рис. 79. Конструкции малооборотных и многооборотных систем дымовых каналов

Если переход из одного канала в другой выполнен поверху, то его называют перевалом, а переход, выполненный внизу, – подверткой. Проходя по каналам, дымовые газы отдают свое тепло их стенкам, а те, в свою очередь, нагревают саму печь. Для того чтобы дымовые газы отдали как можно больше тепла, обычно увеличивают длину дымооборотов и меняют их направление.

В этом и заключается правильное конструирование печи. Неправильно построенные дымовые каналы значительно уменьшают тягу в печи, а также большое количество тепла в прямом смысле улетает в трубу.

Самыми оптимальными размерами для дымооборотов считаются 130 х 130, 260 х 130, 260 х 260 мм. Независимо от сечения все дымообороты должны отвечать единым требованиям. Их стенки должны быть гладкими и ровными, их нельзя штукатурить, т. к. со временем от воздействия высоких температур штукатурка станет разрушаться и засорять каналы. В дымовых каналах обязательно устраивают специальные дверцы-чистки для того, чтобы можно было удалить накопившуюся сажу.

В зависимости от длины и направления дымовых каналов печи подразделяются на:

• канальные;

• бесканальные и смешанные;

• малооборотные;

• многооборотные.

При малооборотной системе дымовые каналы имеют один подъем и один или несколько спусков, которые соединяются между собой параллельно. В печах с многооборотной системой дымообороты представляют собой последовательно чередующиеся вертикальные и горизонтальные участки.

Данные устройства предназначены для создания тяги, которая создает условия для удаления газов, образующихся при сгорании топлива. Чтобы тяга была хорошей, дымовые трубы выводят за пределы крыши дома (рис. 80). Независимо от каких-либо условий оголовники дымовых труб всегда выводят выше зоны действия дымового подпора.

Рис. 80. Надсадная дымовая труба: 1 – металлический колпак; 2 – оголовок трубы; 3 – шейка трубы; 4 – цементный раствор; 5 – выдра; 6 – кровля; 7 – обрешетка; 8 – стропила; 9 – стояк трубы; 10 – распушка (разделка); 11 – балка с перекрытием; 12 – изоляция; 13 – дымовая задвижка; 14 – шейка печи

В случае если кладка дымовой трубы была выполнена неплотно, в ней остались щели, может возникать подсос воздуха из атмосферы. Такие подсосы оказывают неблагоприятное воздействие на тягу в печи. Снижается температура дымовых газов, что уменьшает гравитационный напор, а также возрастает объем газов, требующий увеличения тяги. Поэтому все неплотности обязательно нужно выявлять и устранять.

Одним из главных условий сохранения нормальной тяги является обеспечение минимальных гидравлических сопротивлений в дымоходе. На уровень этих сопротивлений оказывают влияние форма поперечного сечения и состояние внутренних поверхностей. Оптимальной формой считается круглая, далее идет квадратная и потом – прямоугольная (рис. 81).

Рис. 81. Формы поперечного сечения дымоходов: а – наиболее оптимальная форма дымохода; б – хорошая форма дымохода; в – допустимая форма дымохода; 1 – места отложения сажи

Выбор формы обусловлен тем, что в прямых углах движение газов затруднено и в них часто откладывается сажа. В связи с этим для устройства дымоходов используют асбестоцементные или керамические трубы нужного диаметра. Но круглые трубы довольно трудно состыковать с дымоходом печи, поэтому дымовые трубы, как правило, делают из кирпича. Нужно не забывать, что следует избегать наклонных дымоходов, т. к. в местах поворотов возникает дополнительное сопротивление. Если же поворотов не избежать, то их необходимо выполнять по вертикали. Не стоит строить дымовую трубу большого диаметра, потому что в такой трубе газы будут остывать намного быстрее.

Согласно мнению специалистов, поперечное сечение дымовой трубы должно равняться 1/10—1/12 размера топочного отверстия. Толщина стенки дымовой трубы над крышей должна быть не менее толщины одного кирпича. Самую хорошую тягу обеспечит оголовник, выполненный без завершающих карнизов и выступов. Хорошим подспорьем для усиления тяги станет коньковый навес над оголовником трубы. Его должен свободно обдувать ветер, чтобы дымовые газы интенсивно отсасывались. Для обеспечения пожарной безопасности на оголовнике монтируется искроуловитель, представляющий собой колпак с глухой крышей и проволочной сеткой по бокам. Сетка должна иметь ячейки не более 3 мм.

По способу размещения камины бывают (рис. 82):

• встроенные;

• пристенные;

• угловые;

• отдельно стоящие.

Рис. 82. Варианты размещения каминов: а – встроенный в стену; б – пристенный; в – угловой; г – встроенный в перегородку; д – встроенный камин, выполняющий роль перегородки; е – отдельно стоящий камин

Первая разновидность каминов имеет топочную часть и дымоход, встроенные в капитальную стену, поэтому они занимают мало места. Такие камины устанавливаются во время строительных работ, одновременно с кладкой стены.

У пристенных каминов рабочая часть закрывается декоративной фальш-стенкой, которую строят отдельно. Такого рода камины возводятся в полностью отделанном помещении.

Отдельно стоящий камин, как правило, располагается в центре комнаты, открыт со всех сторон. Он смотрится наиболее эффектно, но занимает слишком много места. Если вы не ограничены полезной площадью, т. е. имеете помещение довольно больших размеров, то стоит выбрать именно отдельно стоящий камин. Помимо прочего, он обладает большой теплоотдачей и равномерным распределением тепла по комнате. Такой камин нужно устанавливать на небольшом возвышении. Дымоход должен свешиваться с потолка непосредственно над топочной частью.

По конструкции и теплоотдаче топочной части камины бывают:

• открытого типа (с открытой топкой);

• закрытого типа (с топкой, закрытой дверцами из огнеупорного стекла).

Камины закрытого типа имеют более высокий КПД, чем камины открытого типа. Дверцы не дают холодному воздуху проникать в топку камина, но при этом позволяют любоваться огнем. Кроме этого, стеклянные дверцы существенно повышают безопасность эксплуатации камина.

По способу излучения тепла камины бывают с одной, двумя и тремя излучающими поверхностями (рис. 83).

Рис. 83. Разновидности каминов по виду излучения тепла: а – односторонняя поверхность излучения; б – двухсторонняя поверхность излучения; в – трехсторонняя поверхность излучения

Самыми распространенными являются камины с односторонним излучением, т. к. они недорого стоят, просты в эксплуатации и, как ни странно, обладают большей теплоотдачей. Излучение энергии в них происходит за счет отражения тепла от задней и боковых поверхностей топливника.

Камины с двумя излучающими поверхностями требуют большего притока воздуха, а также увеличения площади защищенной поверхности перед камином. При этом теплоотдача у них намного ниже.

Камины с тремя излучающими поверхностями имеют больше недостатков. Единственным их положительным свойством является эффектный внешний вид.

По способу подачи тепла существуют камины:

• в которых эффект излучения усиливается за счет наклона задней и боковых стенок топливника, при этом наклонные стенки облицовывают зеркальными отражателями, изготовленными из нержавеющей стали;

• в которых воздух нагревается за счет естественной циркуляции внутри двойных боковых и задней стенок топливного пространства.

По назначению камины подразделяются на:

• традиционные, предназначенные для быстрого нагрева помещения;

• каминные печи (печи-камины), попеременно работающие то в режиме печи, то в режиме камина;

• камины, на которых можно готовить пищу (с устройством для барбекю и гриля);

• водогрейные.

Водогрейные камины имеют в задней стенке топочной камеры трубы с водой. Такого рода камин можно подключать к системе водяного отопления загородного дома. При этом топка с трех сторон изолирована специальным материалом, защищающим от потерь тепла.

По внешнему виду камины не классифицируют. Многообразие их видов обусловлено оригинальностью порталов, которые могут быть изготовлены из любого материала. Чаще всего для облицовки портала используют природные материалы: песчаник, известняк, мрамор или каменное литье под природный камень.

Основными конструктивными элементами камина являются:

• фундамент (если в нем есть необходимость);

• корпус;

• топливник;

• дымосборник;

• дымоход.

Камины весом более 700 кг строят на отдельном фундаменте, аналогично печи. Простейшая конструкция камина имеет в своем составе следующие элементы (рис. 84):

– портал, представляющий собой внешнее декоративное обрамление топки;

– дымовой карниз, представляющий собой выступ, расположенный над топочным отверстием;

– каминный стол, изготовленный из огнеупорного материала. Это основание, изолирующее топочную часть камина от сгораемых конструкций здания;

– жаростойкий под, находящийся в нижней части топливника;

– топливник (топка) – камера, в которой горит топливо;

– колосниковая решетка, изготовленная из металла и предназначенная для поддержания топлива и распределения поступающего снизу воздуха (не всегда имеется в камине);

Рис. 84. Элементы конструкции камина: 1 – портал; 2 – дымовой карниз; 3 – каминный стол; 4 – жаростойкий под; 5 – топливник; 6 – колосник; 7 – зольник; 8 – задняя каминная плита; 9 – дымосборник; 10 – дымовой зуб; 11 – дымоход

– зольниковая камера, которая представляет собой металлический ящик для сбора золы и несгоревших частиц топлива;

– задняя каменная плита из огнеупорного материала;

– воронковидный дымосборник (хайло);

– дымовой зуб (гусек), представляющий собой газовый порог, предотвращающий попадание дыма в отапливаемое помещение, а также проникновение сажи и холодного наружного воздуха из дымохода в каминную топку;

– дымоход – дымовой канал.

Топка обычного камина имеет специальную конструкцию, т. е. задняя и боковые стенки топливника выполнены с небольшим уклоном внутрь. Это позволяет увеличить тягу и теплоотдачу камина за счет более полного отражения лучистой энергии. Топка делается квадратной, прямоугольной и полукруглой формы.

В настоящее время каминные топки изготавливают из чугуна, стального листа, специального бетона или огнеупорного кирпича. Металлические топки – это готовые изделия, которые легко монтировать. Кроме этого, уровень теплоотдачи у них значительно выше, чем у кирпичных топок. Габаритные размеры металлических и бетонных каминных топок рассчитывают, исходя из размеров отапливаемого помещения.

При определении размеров кирпичной топки следует учитывать размеры кирпича, т. е. ширина кирпичной топки должна быть кратна длине кирпича (плюс ширина кладочных швов), а высота – кратна рядам кирпичной кладки (плюс ширина швов). Толщина боковых стенок должна составлять не менее 20 см, задней стенки – не менее 10 см. После кладки внутренние поверхности топки можно футеровать, т. е. облицевать съемными огнеупорными металлическими, стальными или бронзовыми пластинами. Зазор между футеровкой и кирпичной кладкой можно заполнить щебнем из кирпича и известковым раствором.

В табл. 52 даны размеры камина в зависимости от площади отапливаемого помещения.

Таблица 52

Размеры камина в зависимости от площади отапливаемого помещения

В табл. 53 даны размеры закрытых и полуоткрытых каминов.

Таблица 53

Размеры закрытых и полуоткрытых каминов при высоте дымовой трубы 10 м

Каминный дымоход – это прямой, без сужения по направлению к дымовой трубе, канал. По этому каналу дымовые газы выбрасываются в атмосферу. Дымооборотов в камине нет.

По принципу привязки к конструкциям здания каминные дымоходы бывают:

• коренные, требующие возведения самостоятельного фундамента;

• насадные, опирающиеся на камин;

• стенные, встроенные в несущие стены или внутренние перегородки здания;

• подвесные к несущим конструкциям крыши, потолочным перекрытиям или стенам.

Самыми распространенными являются коренные дымоходы. Их выполняют по месту установки камина. Кирпичный дымоход выполняется в 1/2 или в 1 кирпич на отдельном фундаменте в виде стояка.

Самыми экономичными считаются стенные дымоходы. Для них не нужно строить фундамент, их выкладывают в ходе строительных работ. В этом случае появляется небольшое неудобство: на этапе проектирования загородного дома нужно точно решить, какой будет конструкция камина, его размеры, местоположение и пр. Встроенные дымоходы, как правило, устанавливают во внутренних капитальных стенах дома. В наружных стенах располагать их можно только в крайнем случае, потому что дымовые газы будут сильно охлаждаться и на стенках дымохода появится конденсат.

На входе в дымоход выполняется хайло, или дымосборник, который бывает несущим и облегченным. На задней стороне хайла выкладывается дымовой зуб (гусек), представляющий собой газовый порог, не дающий дыму попадать в помещение, а также предотвращающий проникновение холодного воздуха и сажи в каминную топку. Ширина гуська должна соответствовать проходному сечению дымохода. В чердачном помещении дымоход переходит в дымовую трубу, которая напоминает дымовые трубы печей. Разделку трубы в потолочном перекрытии и ее вывод на крышу устраивают с соблюдением тех же правил, что и при кладке печей.

Главное, для чего предназначен дымоход, – это создание хорошей тяги. Для традиционных каминов это важно еще и потому, что топка у них открытого типа. Чтобы дымовые газы и сажа не попадали через топку в помещение, нужен дымоход с мощной тягой.

Для лучшего вывода дымовых газов наружу внутренние стенки дымовых каналов должны быть гладкими и ровными, а также герметичными. Для этого нужно выбирать круглое сечение дымохода, т. к. при квадратных и прямоугольных формах возникают завихрения воздушных потоков в прямых углах. Помимо этого, в дымоходе лучше не устраивать наклонных участков. На них будет скапливаться сажа и мешать выходу дымовых газов.

Для предотвращения образования конденсата на стенках дымохода нужно снаружи утеплить дымоход и дымовую трубу.

Обычно для топки каминов используют дрова. Некоторые модели могут работать на каменном угле или торфе. Камины в выборе топлива более привередливы, чем печи: топить камин нужно только тем топливом, на которое он рассчитан.

Большинство моделей каминов работают на дровах из лиственных пород. Следует знать, что дуб или бук при сгорании отдают больше тепла, чем древесина мягких пород, которая быстро сгорает, образуя множество искр. Древесина хвойных пород имеет в своем составе много смолы, поэтому при сгорании коптит, искрит и выбрасывает в воздух отапливаемого помещения вредные вещества, а также образует много сажи. Прекрасно горят березовые дрова. Но при их сгорании также образуется много сажи. Дрова из осины и ольхи способствуют сгоранию сажи. Поэтому самым оптимальным вариантом для топки камина станет смесь березовых, осиновых или ольховых дров.

Помимо дров, для топки камина можно использовать старые газеты. Их нужно выкладывать 10-сантиметровым слоем поверх тлеющих углей. Горение бумаги должно быть медленным и происходить в центре стопки.

Если в том регионе, где стоит ваш загородный дом, имеется газовая магистраль, то можно установить в доме камин, оборудованный газовой горелкой. Топливом для такого камина будет служить природный газ или сжиженный пропан-бутан. При выборе газового камина нужно обратить внимание, на какое газовое топливо он рассчитан. К примеру, камин, работающий на природном газе, не будет работать на пропан-бутане и наоборот.

Многие модели газовых каминов имеют автоматическую систему управления, отвечающую за безопасность работы горелки. При нарушении условий горения система отключает подачу газа. Некоторые модели укомплектованы блоком дистанционного управления. Интенсивность горения можно отрегулировать и вручную.

Менее дорогостоящим проектом станет установка автономной газовой горелки в уже имеющийся дровяной камин. Перед монтажом горелки нужно тщательно очистить внутренние поверхности дымохода и каминного топливника от золы. Но горелку должен устанавливать специалист.

В табл. 54 дано описание некоторых импортных моделей газовых каминов.

Таблица 54

Газовые камины «Appalachian Stove & Fabricators». (США)