Глава Камин. Из Учебника Школьника А.Е.

Печное отопление малоэтажных зданий:  Практическое  по­собие.

§ 54. КАМИНЫ

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

   Несмотря на то,  что камин как отопительное устройство в функциональном отношении несовер­шенный, его нельзя рассматривать как сугубо деко­ративный элемент интерьера. В индивидуальных домах наиболее полно используют преимущества ка­мина,  как не теплоёмкого отопительного прибора, позволяющего быстро поднять температуру помеще­ний и увеличить их воздухообмен. Это совместно с эстетическим и психологическим воздействием камина на пространственную структуру жилища по­вышает значимость камина.

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

    Камин может эффективно функционировать 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 камина определяют многократный воздухообмен помещения. Атмосферный воздух поступает к камину в основном через не плотности 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 распо­лагают в аэродинамической тени помещения, под которой понимают участки с небольшой скоростью воздушной среды. Не рекомендуется сооружать ка­мин таким образом, чтобы его основная теплоотдающая плоскость находилась против наружной стены  и оконными проемами, так как это ведет к чрезмерному воздухообмену в доме.

    При установке камина 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 дымоотвода 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 камина и  дымовых труб у на­ружных стен упрощает подвод воздуха, однако при этом требуются специальные мероприятия по тепло­изоляции газоходов, предотвращающие излишнее охлаждение дымовых газов.

Разновидности камина.

В зависимости от излу­чения камины бывают с одно- и двусторонним излучением и с излучением по периметру камина©

       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 камина.

   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 такого камина, так как открытая боковая плоскость камина излучает энергию в сторону от зоны, где происхо­дит обогрев жителей дома. Однако пространствен­ное эмоциональное воздействие камина с двусторон­ним излучением очень высоко, поэтому такие кон­струкции камина нередко используют в современном интерь­ере усадебных домов.

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

Проект ©

Камин с односторонним излучением.

Камин с двухсторонним излучением.

Камин трехсторонний©

Камин©

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

Зольник камина 1 служит для сбора золы и остатков несгоревшего топлива. Перед камином находится площадка 11, выложенная из огнестойкого материа­ла, как  подтопочный  лист камина. Размеры площадки камина 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.Топливник камина  3 состоит из двух боковых и одной задней стенок, обеспечивающих высокую степень излучения. Заднюю стенку камина  4 выполняют наклонной, что повышает эффективность лучеиспускания и обес­печивает пожаробезопасность камина. Иногда топливник камина  облицовывают чугунной плитой, увеличивая тем самым теплоотдачу камина. Чтобы обеспечить хоро­шую тягу и бездымное горение, топливник камина должен  быть определенных размеров: глубокие топливники сни­жают тепло производительность камина, а топливники  ма­лой глубины не обеспечивают достаточно полного отведения дыма из камина и могут являться причиной загазо­ванности помещений.

 Конструктивные элементы камина©

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

  Дымовой карниз камина 5 (см. рис. 96) представляет со­бой выступ над открытой частью камина. Карниз камина выполнен с желобом, который собирает конденсат, выпадающий из отходящих газов во время растоп­ки камина. При отсутствии желоба конденсат зали­вал бы топливо в камине.

  Дымовая (жаровая) камера камина 6, расположенная между  топливником    и   дымовой   трубой,   начинается   от   дымового карниза камина  5 и служит для сбора продуктов сгорания в периоды наибольшего дымообразования. Важно, чтобы форма дымового карниза камина  была вогну­той. Это обеспечивает не только сбор влаги, но  и предохраняет огонь от задувания ветром.

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

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

Рис. 98. Движение газов в дымовой камере камина: / — продукты горения, 2 — холодный воздух, 3 — дымовая камера камина©

Некоторые камины снабжены дымовым фартуком (см. рис. 97, узел I) — металлическим устройством в форме усеченной пирамиды. Фартук камина служит для облицовки жаровой камеры или является соединительным элементом, расположенным между топливником  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.

Камин сооружают из различных строительных материалов. Топливник камина выкладывают из огнеупор­ного кирпича — прямого или фасонного шамотного. Для внешнего оформления камина,   используются также естественный камень, облицовочный кирпич, мрамор, листовой металл, древесина, обработанная огнезащитной смесью (антипиренами).

Камины кирпичные, сложенные своими руками просушивают в течение 15...25 дней при температуре воздуха около 20°С. После этого кирпичный камин 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.

Камин облицованный. На рис. 99 приведены проект чертеж камина с односторонним излучением, ис­пользуемого для отопления помещения объемом 90 м³. Как и все печи, камин имеет отдельный дымо­ход и соответствующий фундамент. На фундамент камина укладывают гидроизоляцию, по которой делают стяжку из цементного раствора, состоящего из 1 ч. цемента и 3 ч. 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 камина принимают не менее 120 мм. На зольник камина укла­дывают металлоконструкции: два стальных тавра 8 и уголок 2 с размерами полок 45x45 мм; их длина, определяемая габаритами топливника камина по фасаду, увеличена на 100 мм. В декоративных целях пере­крытие зольника камина, служащее одновременно подом топочной камеры, выполняют уширенным, выступа­ющим за пределы стенок. В этом случае длину металлоконструкций увеличивают до соответствующих размеров. Расстояние между таврами зависит от размеров применяемого шамотного кирпича, из которого формируют основание топливника камина. В цент­ре пода топливника камина укладывают колосниковую решетку, по­добранную под основной для данного района строи­тельства вид топлива. После устройства пода камина приступают к кладке топ­ливника камина. Боковые стенки топочного объема камина 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 камина, получают опору для хайла 6, которая образуется с помощью боко­вых, передней и задней наклонных стенок. Заднюю наклонную стенку камина облицовывают огнеупорным кир­пичом, опирающимся на заделанные в кладку сталь­ные скобы (рис. 99, узел I). Хайло камина 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 200 х 200мм.

     Рамка задвижки, выполняемая из угловой стали 35 х 35мм, служит упором для 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 3, размеры которого идентичны нижнему. Дымоходная труба придает жесткость конструк­ции, упрощает кладку и повышает герметичность дымохода.

    Эффективная высота 1 газоходов (рис. 100) — расстояние от нижней грани дымового карниза до устья дымовой трубы — должна соответствовать зна­чениям, приведенным в табл. 9. Устье грубы,  не должно иметь карниза, так как горизонтальные выступы ухудшают тягу. Верхние плоскости устья оформляют в виде граней, скошенных под углом 35...45° (рис. 100; узел I). Минимальная высота 2 оголовка трубы 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 (рис. 100; узел II) расширяют, образуя разделку 3 не менее 250 мм.

   Учитывая, что режим эксплуатации камина  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.

Рис. 99. Камин, облицованный деревянной рейкой: 1—задвижка камина,  2 — уголок, 3 — швеллер, 4 — дымовая камера камина,  5 — канал  трубы камина, б — хайло камина,  7 —дымовая труба камина,  8 — тавр,  9 — продухи, 10 — кирпичная кладка камина©

После того как кирпичная кладка камина завершена и про­сушена, кирпичный камин  проверяют при работе в номинальном режиме. Если при этом не будут выявлены дефекты конструкции кирпичного  камина, производят декоративную отделку фа­садной стены камина. Кирпичный камин приобретает современный внешний вид, если его кирпичный фасад облицован деревянной рейкой, пропитанной огнезащитным составом.

Расход материалов

Шамотный   кирпич,   шт………………80

Огнеупорная глина с шамотом, кг …………………….80

Тавр 45 х 45 х 4 мм, м…………………………………..2,4

Уголок 45 х 45 х 4 мм, м……………………………….1,2

Швеллер  №   12,  м  ……………………………………1,2

Швеллер  №   14,   м ……………………………………2,4

Скобы из полосы 25 х 3 мм, шт………………………...10

Листовая сталь толщиной  3...5 мм, м² …………………2

Рейка деревянная шириной 70 мм, м…………………...30

Огнезащитный состав, л…………………………………6         

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

Кирпичный камин на железобетонных консолях. В интерьере помещения эффектно выглядит кирпичный камин, нижняя пло­скость которого приподнята над полом. Такой кирпичный камин 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 камина — нижняя железобетонная консоль 1 толщиной 80 мм, утолщенный конец кото­рой закреплен в стене дымовой трубы 4 (рис. 101, в). Размеры утолщенного конца 250x150 мм. Вылет консоли, равный 700 мм, определяет глубину топливника. Длина консоли пода топливника камина по фасаду 1040 мм. В качестве арматуры для бетона исполь­зуют проволочные стержни диаметром 4...5 мм.Соотношение сторон топочной камеры камина©составля­ет 1: 2 (800 х 400 мм). Дымосборник камин© 8 выполняют в виде железобетонной рамы, несущая консоль 2 которой заделана в заднюю стенку камина, а боко­вые и передние ее стороны (консоль 9) расположены над топливником камина.  В декоративных, теплотехнических и противо­пожарных целях заднюю стенку топливника камина  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 камина монтируют дымо­вой клапан 7. Камин подсоединяют к дымовому каналу 3 через дымовую горловину 6 и отвод 5.

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

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

Рис.  102. Английский Камин© Камин упрощенной конструкции:

а — обший вид камина, 6 — камин вид спереди, в — вертикальный разрез камина; 1 — топливник камина, 2 — доска, 3 — задвижка, 4 — под. 5 — площадка, 6 — уголок, 7 — портал камина. 8 — чистка, 9 — стенка камина

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

    Отличительная особенность такого камина состо­ит в том, что вертикальная тыльная стенка камина  9  на уровне дымосборника переходит в вогнуто-выпуклую плоскость гусек камина. Топливник камина 1 с выступом (обрат­ный гусек камин) перекрывают каминной 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 6, которые придают прочность всей конструкции. Наклонную часть дымохода (увод) выполняют, надвигая один кирпич на другой.

Расход материалов на камин©

Кирпич керамический………300

Огнеупорный кирпич,шт…  120

Обыкновенная глина……… 0,1

Огнеупорная глина,кг………150

Песок,м3………………………0,1

Цемент,кг……………………   8,0

Дымовая задвижка,шт………1

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

Чертежи решетки-корнизы приведены на рис.104

Расход материала на кирпичный камин©

Огнеупорный кирпич,шт……….150

Колосниковая решетка…………..1

Дымовая задвижка 320 х210 мм, шт…………1

Огнеупорная глина с шамотом,кг………………………..80

Металлический уголок 50х50х5 мм, м…………………..3,0

Рис.  103. Камин с колосниковой решеткой-корзиной© 1 – площадка камина, 2 – решетка камина, 3 - уголок. 4 - карниз, 5 – труба камина, б –задвижка камина, 7 – канал камина, 8 – порог камина , 9 – стенка камина, 10 ~ упор.