Гори оно медленным огнём...

"Топить можно и ассигнациями",- писал в свое время Д.И.Менделеев, имея в виду нерациональность использования сырой нефти в качестве горючего. Конечно, топить можно и ассигнациями, и рукописями, и даже спиртом. Но для большинства владельцев загородных коттеджей существуют куда более простые и эффективные решения.

Чем дальше в лес, тем больше дров.
(Пословица)

Жизнь и отдых на лоне природы с каждым годом привлекают к себе все большее количество горожан, уставших от суеты и шума мегаполисов. Ксожалению, пасторальные картинки сельской жизни заметно портит отсутствие сетей теплоснабжения. Далеко не во всех "райских уголках" нашей провинции есть магистральный газ. Сэлектричеством дело обстоит лучше, но большинство сельских электросетей едва-едва способны выдержать нагрузку в 2,5-3 кВт, а мощность, необходимая для систем электрообогрева жилищ, составляет десятки киловатт. Поэтому многие владельцы загородных домов вынуждены использовать привозное топливо- солярку, уголь, дрова. Два последних вида отличаются дешевизной и повсеместной доступностью. Асовременные печи позволяют применять их с максимальной эффективностью.

Танцуем от...

Печами называются вообще все теплогенераторы без водяной рубашки, работающие на твердом топливе. Главное их достоинство- полная автономность использования. Увы, процесс топки дровами даже самой современной печи куда сложнее, чем обслуживание отопительного котла, функционирующего на магистральном газе (о различных типах печей, каминов и отопительных котлов подробно рассказывалось в статье «Автономные отопительные системы»). Чтобы облегчить жизнь владельцев подобных устройств, в загородных домах применяют печи и камины новейшей конструкции, способные работать в режиме отопления долгое время и отличающиеся высоким КПД (не ниже 70-80%). Такой уровень эффективности гарантирует, что дрова не будут расходоваться впустую, на обогрев атмосферы. Мы имеем в виду так называемые печи длительного горения, камины длительного горения и кладочные печи, аккумулирующие тепло.

Все существующие печи можно классифицировать по назначению (для отопления, приготовления пищи, бани ит.д.), материалу (кирпичные, металлические и смешанные), устройству топливника (с колосниковой решеткой или без нее), типу топлива, а также длительности действия. Далеко не каждое устройство подобного рода предназначено для длительного горения. Согласно, например, французскому стандарту NFD 3537 или немецкому DIN 18891, печи и камины делятся на три категории: A- декоративные; B- удерживающие жар менее 10 часов (при закладке одной порции топлива); C- длительного горения, то есть удерживающие жар более 10 часов. При этом нагревательная способность устройств длительного горения в течение 10 часов не должна снижаться более чем на 50% (DIN 18891) от номинальной мощности. Номинальной называется средняя мощность, измеренная при трехчасовых испытаниях,- не нужно путать ее с максимальной мощностью (измеряется в течение 15 минут), которая может быть в несколько раз больше. Практически же печами длительного горения называются самые разнообразные устройства, способные поддерживать комфортную температуру от 2-3 до 4-5 часов- и здесь многое зависит от добросовестности производителей и продавцов.

Тише едешь, дольше будешь

Печи и камины могут производиться как в заводских условиях (полностью готовые к применению, с корпусом из чугуна или стали), так и в виде кирпичной кладки мастером-печником непосредственно на месте. Нередко используется и комбинированный способ, когда рабочую камеру, изготовленную в заводских условиях, монтируют в кирпичную кладку. Каждый вариант имеет свои преимущества. Металлические устройства обычно меньше по массе и их можно устанавливать на достаточно слабых перекрытиях, например на втором этаже легкого дачного домика. Эти приборы быстро разогреваются, зато и "держат тепло" хуже кладочных- просто из-за своей недостаточной массы. Вто же время известно, что, например, русская печь даже при сравнительно невысоком КПД способна держать тепло в течение полусуток. Металлические модели заводской конструкции после сгорания топлива остывают буквально за час. Поэтому выбирать отопительное устройство нужно в зависимости от того, как часто хозяева посещают загородный дом. Для краткосрочных визитов необходима быстро разогревающаяся печка (это может быть как обычная буржуйка, так и прибор длительного горения) или открытый камин. Для постоянного проживания нужна кладочная конструкция или же устройство длительного горения.

Повышение эффективности выработки тепла достигается за счет целого ряда технических усовершенствований. Вкладочных моделях, например, часто предпринимают изменение конструкции системы дымовых каналов (дымооборотов), где и происходит основная часть процесса теплообмена- горячий газ отдает свою энергию корпусу и окружающему его холодному воздуху. Для улучшения теплообмена систему делают многооборотной, с горизонтальными и вертикальными дымовыми каналами. Такие каналы увеличенной длины позволяют обеспечивать равномерную теплоотдачу и меньшие потери тепла, улетающего "втрубу" (подробнее об этом речь пойдет ниже). Другое усовершенствование- камера дожига топочного газа- используется в печах-газогенераторах заводского изготовления.

Зачем «генерировать газ»?

Печи-газогенераторы могут служить наглядным подтверждением выражения "лучше меньше, да лучше". Действительно, в процессе работы едва-едва тлеющий в них огонь дает в итоге значительно больше тепла, чем самое "буйное" пламя. Происходит это потому, что дрова в топке при высокой температуре и недостатке кислорода практически полностью превращаются в так называемый топочный газ (сложная смесь из моноксида углерода, метана, водорода и других компонентов). Этот газ, в свою очередь, при сжигании образует очень много тепла. Исамое главное- топливо сжигается почти полностью, то есть расходуется гораздо более эффективно. Вот почему КПД у печей-газогенераторов на 40-50% выше, чем у обычных печей. Есть у этих устройств и другие преимущества. Так, дрова в режиме тления разлагаются медленно, что позволяет поддерживать длительный режим горения. Помимо этого, в процессе работы образуется мало золы и загрязняющих воздух летучих соединений- печка «дымит» очень слабо.

Для работы в режиме газогенерации (или, как еще говорят, в режиме тления) в печах-газогенераторах предусматриваются две камеры- нижняя, для закладки топлива, и верхняя, камера дожига. Дрова помещаются в нижнюю камеру, поджигаются, и в течение первых 10-20 минут устройство работает в обычном режиме. Это длится до того момента, когда дрова полностью разгорятся. Затем технологические отверстия, с помощью которых регулируется приток и отток воздуха, прикрываются. Вотличие от обычных печей, устройства-газогенераторы не имеют «классического» поддувала, через которое в топочную камеру поступал бы сколько-нибудь интенсивный поток воздуха, но снабжены регулятором притока входящего воздуха (регулятор мощности) и оттока газов (регулятор-газификатор). Дверца плотно прикрывается, и приток воздуха через щели оказывается минимальным. Дрова начинают тлеть. Образующиеся топочные газы поступают в верхнюю камеру, где окончательно сгорают благодаря специальным инжекторам-дожигателям, добавляющим в эту емкость струю воздуха снаружи для сжигания топливных газов.

Необходимо помнить, что обычная печь не способна работать как газогенератор, даже если перекрыть доступ в нее воздуха через поддувало и отток через дымоход. Образующиеся газы не будут дожигаться и в лучшем случае "уйдут" по дымоходу в атмосферу, а в худшем- проникнут сквозь неплотно закрытую дверцу в помещение. Это очень опасно, поскольку продукты сгорания чрезвычайно вредны для здоровья и жизни людей, в частности угарный газ (моноксид углерода). Встарину смерть от угара из-за неправильной эксплуатации печей была весьма распространенной. Поэтому ни в коем случае не стоит экспериментировать с обычными устройствами, пытаясь с помощью газогенерации повысить их КПД и длительность работы!

Печи-газогенераторы появились на российском рынке не так давно, хотя сам принцип газогенерации с успехом применяется во многих моделях твердотопливных котлов уже десятки лет (можно вспомнить хотя бы знаменитый грузовик ГАЗ-42, выпускавшийся в 1939-1946 гг.). Одна из первых пришла на рынок наиболее известная россиянам модель печи-газогенератора "Буллерьян" (Bullerjan), разработанная в Канаде более 30 лет назад. Такие устройства выпускаются не только в Канаде, но и в других странах. ВРоссии их уже более 10 лет производит фирма "ПРОКК ЭНЕРГОТЕКС" по лицензии компании ENERGETEC (Канада). Конкуренты "Буллерьяна"- разработанные в России печи "Суховей" серии ПСНО ("ЗАВОД ФЕРИНГЕР и К", г.Воронеж), "Синель" ("СИНЕЛЬ", г.Москва), "Камелек", "Емеля" ("МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ЗАВОД МАЯК", г.Санкт-Петербург) и некоторые другие отечественные приборы.

Между собой эти устройства различаются по вырабатываемой тепловой мощности (от 4 до 50 кВт), от которой зависит максимальный объем отапливаемого пространства. Большинство моделей рассчитаны на помещения площадью от 50 до 1200м². КПД газогенераторных печей составляет около 70-80%- это выше, чем у кладочных печей (15-30%), и тем более, чем у традиционных каминов с открытой топкой (10-15%). Другой немаловажный параметр- время непрерывного горения после полной загрузки топливом. Эта величина может колебаться от 5 до 15 часов. Зависит от конструкции печки и дымохода, а также от качества изготовления прибора, величины технологических зазоров и щелей, через которые поступает воздух, и от типа топлива. От объема топочной камеры зависит обогреваемый объем помещения (чем камера крупнее, тем обогреваемый объем больше).

Что касается индивидуальных особенностей моделей, то здесь различия заключаются, прежде всего, в конструкции корпуса и устройства, с помощью которого тепло передается окружающему воздуху. Для лучшего прогрева помещения печи-газогенераторы снабжаются теплообменником-калорифером. Он может представлять собой систему конвективных труб, как, например, в печах "Буллерьян": через нижние отверстия всасывается с пола холодный воздух, а сверху выходит уже нагретый. Трубы соприкасаются с топкой, благодаря чему сразу принимают выработанное тепло и быстро передают его протекающему воздуху. Вмоделях "Суховей", "Емеля", "Синель" функцию калорифера выполняет металлический кожух (обечайка), окружающий топочную часть печи с боков. Сего помощью вокруг топки образуется кольцевой воздушный зазор, через который, благодаря продуманному использованию процессов конвекции, непрерывно проходит нагревающийся о стенки топки поток. Такая конструкция калорифера менее эффективна, нежели система труб, но зато проще и дешевле в изготовлении.

От конструкции калорифера зависит интенсивность нагрева воздуха и в конечном итоге скорость отопления помещения. Чем больше поверхность нагрева труб или площадь контакта воздуха с корпусом рабочей камеры, тем интенсивнее повышается окружающая температура. Поэтому даже при использовании печей с примерно одинаковой тепловой мощностью скорость прогрева помещения может различаться в 1,5-2 раза.

Для большей эффективности печи иногда снабжаются экономайзером. Он представляет собой устройство для дополнительного отъема тепла от выходящих газообразных продуктов сгорания. По принципу действия это тот же калорифер: газ, выходящий из печи, нагревает воздух в помещении.

Проблему всех газогенераторных устройств составляет "обратная сторона" их экономичности- на выходе получается достаточно холодный газ. Если дымоходная труба не утеплена, в результате образуется конденсат, стекающий обратно в печь. Поэтому для таких приборов необходимо использовать трубы с утеплением типа «сэндвич». Это вложенные друг в друга трубы (внутренняя и наружная) с теплоизолирующей прослойкой между ними.

Сам по себе процесс работы газогенераторной печи мало отличается от обычного. Втопочную камеру закладывается порция дров или другого топлива, например торфяных брикетов, древесных отходов ит.п. Для продолжительного действия рекомендуется полностью заполнять камеру, то есть одна кладка должна занимать 80-90% от ее объема. Важно применять лишь тот вид топлива, на который устройство рассчитано. Скажем, в печи "Буллерьян" разрешается использовать только бурый уголь. А, казалось бы, первоклассный антрацит- исключительно в смеси с деревом и лишь в моделях от 200 до 1000м³, поскольку у него слишком высокое тепловыделение и металл корпуса может просто-напросто прогореть. Газогенераторные устройства нельзя эксплуатировать в режиме горения, они на это не рассчитаны. Врежиме газогенерации в печах "Буллерьян" не используются колосники, поскольку, по мнению изготовителей, процесс газификации топлива проходит нормально только на зольной подушке. Корпуса приборов-газогенераторов не нагреваются свыше 200-250С, поэтому они более пожаробезопасны, чем традиционные буржуйки. Правда, невысокая температура корпуса не позволяет использовать печь в качестве кухонной плиты.

Что касается стоимости, то печи-газогенераторы, без сомнения, наиболее дешевый вариант из всех твердотопливных устройств длительного горения. Цена, в зависимости от модели, может колебаться от $100-150 до $300-350, что в пересчете на 1 кВт мощности составляет $6-25.

И тепло, и свет

Помимо печей, существуют камины длительного горения. Правда, "камины длительного горения"- понятие весьма условное, поскольку работают они от одной загрузки дров максимум 4-5 часов. Разумеется, подобные устройства при закрытой топке производят тепло в несколько раз дольше, чем в случае открытой топки, но газогенераторным печам по длительности действия они все равно уступают. Поэтому, в отличие от печей, такие приборы редко используются в жилых домах в качестве основных отопительных приборов. Зато их часто устанавливают "для красоты", а еще для обогрева садовых и охотничьих домиков. Важное преимущество каминов по сравнению с печами длительного горения- универсальность: их можно эксплуатировать как в обычном режиме (активного горения), так и в экономичном (для обогрева). Да и насладиться причудливой игрой языков пламени удается только с помощью камина, оснащенного дверцей с большим стеклом (оно обеспечивает хороший обзор топки).

Для каминов длительного горения топочные камеры изготавливаются из чугуна или стали и снабжаются плотно закрывающимися дверцами с термостойким стеклом, которое хорошо пропускает инфракрасное излучение. Также устройства обязательно комплектуются шиберной заслонкой, перекрывающей дымоход. При закрытом регуляторе мощности и шиберной заслонке камин начинает работать в режиме тления, поскольку воздух поступает в топку в минимальном количестве. Для удобства ручка управления заслонкой обычно выносится на корпус облицовки прибора. Чтобы исключить опасность отравления людей угарным газом и продуктами сгорания, в современных моделях каминных топок предусмотрено автоматическое открывание шиберной заслонки при открывании дверцы.

Существуют также печи-камины- особая категория отопительных агрегатов, довольно популярная в последнее время. Среди них можно назвать как обычные буржуйки с окошком, так и модели длительного горения. По своей конструкции они представляют собой нечто среднее между печами длительного горения и каминами с закрытой топкой. Так, в них используется сходная с каминной топочная камера с большим по площади окном, через которое можно наблюдать за процессом горения. Однако, в отличие от каминов, подобные печи оснащаются готовым металлическим корпусом, который не нуждается в дополнительной облицовке.

Производством каминов длительного горения занимаются такие компании, как RENE BRISACH, TINVICTA, SEGUIN DUTERIEZ, TOTEM FIRE S. A, SUPRA (Франция) и PIAZETTA (Италия). Печи-камины длительного горения выпускаются фирмами "МЕТА-ИНЖ" и "ПРОКК ЭНЕРГОТЕКС" (Россия). Как правило, камины длительного горения достаточно дороги- стоимость импортной топочной камеры может составлять $500 и выше, а отечественной- от $300. Иеще $700-800 надо будет заплатить за "недорогую" облицовку. Поэтому неудивительно, что при устройстве такого камина хозяевам приходится выложить сумму от $3000. Дешевле стоят готовые печи-камины российского производства без облицовки. Например, модель "Мюнхен" ("ПРОКК ЭНЕРГОТЕКС") обойдется покупателям приблизительно в $800 (без установки), а печи-камины "Волга" или "Нарва" ("МЕТА-ИНЖ")- примерно в $300.

Цена во многом зависит от размеров топки, устройства и формы стекла (вэтих изделиях используется стекло Robax производства немецкой компании SCHOTT, выдерживающее температуру до 800С). Существуют топки, в которых применяется стекло сложно изогнутой формы, или, например, сквозные камины с двумя стеклами, "работающие" на два смежных помещения. Влияет на стоимость и конструкция дверцы. Всамых простых топках монтируются дверцы на петлях, открывающиеся вбок. Вболее дорогих моделях применяется так называемый "гильотинный" механизм- дверца поднимается вверх на цепях или тросах. Адля облегчения этого действия ее масса уравновешивается противовесом. «Гильотинный» механизм усложняет и удорожает конструкцию, но зато скрытые дверцы позволяют получить полное удовольствие от живого огня.

Смотровое стекло со временем неминуемо пачкается копотью и теряет прозрачность, поэтому его необходимо периодически протирать. Для того чтобы хоть как-то защитить окошко, многие производители используют конструкцию топки с нисходящими воздушными потоками, мешающими частичкам сажи попадать на стекло. Сэтой же целью применяются ограничители дров (металлические дужки), которые не позволяют дровам выкатиться к окошку. Очистка стекла производится с помощью горячей воды с добавлением моющих средств. При этом необходимо дождаться полного остывания всех деталей камина.

Закрытые топки каминов могут быть как чугунными (RENE BRISACH, SEGUIN DUTERIEZ, SUPRA), так и стальными (PIAZETTA, SUPRA). Сталь или чугун- не имеет значения, поскольку качество очень высоко и срок службы (и стоимость) изделий примерно одинаковы. Внутренняя сторона топки выкладывается чугунными или шамотными материалами. Керамическая «начинка» не уступает по физическим характеристикам чугуну, но и стоит не дешевле.

Большинство топок для каминов длительного горения имеют дверцы шириной 70-80см. Впрочем, встречаются и "гиганты" шириной до 1,5м, например Horizon 1500 (TOTEM FIRES.A). Но с увеличением размеров очень быстро растет и цена. Закрытые топки шириной более 1,5м теоретически можно изготовить под заказ, но их цена будет очень высокой. Топочные камеры снабжаются зольниками- выдвижными (в виде ящичка) или с подъемной решеткой. Выдвижной зольник удобнее в небольших моделях, но для крупных топок получается слишком громоздким.

Присматривая камин длительного горения, лучше подбирать топку и облицовку одновременно. Большинство производителей выпускают оба компонента, которые подходят друг к другу по геометрическим размерам. Если же по каким-то причинам облицовку планируется приобрести отдельно от топки, необходимо обязательно уточнить у продавцов, совместимы ли выбранные модели. Можно также изготовить индивидуальную облицовку- по собственному эскизу или такую, которая наилучшим образом впишется в дизайн помещения (подобные услуги оказывают, например, специалисты фирм "НИИ КаМиН" и "КАМИНСПЕЦСТРОЙ"). Однако нельзя не учитывать, что расходы на топку, облицовку и любой отопительный агрегат- это еще не все. Очень недешев дымоход, а без него все эти чудесные печки и камины не работают. Но об устройстве дымоходов мы поговорим не сейчас, а в отдельной статье.

Камень, хранящий тепло

Кладочные устройства не способны соревноваться с газогенераторными моделями или каминами по скорости нагрева воздуха в комнате после растопки. Да и вообще, они предполагают совсем другой режим эксплуатации- печку начинают топить осенью и заканчивают весной. Если, например, эпизодически топить русскую печь, попеременно разогревая и охлаждая ее, то на поверхности сравнительно скоро образуются трещины и она, скорее всего, потребует ремонта. Поэтому главной для таких агрегатов является способность аккумулировать, удерживать тепло. Для этого они делаются массивными- среди них не редкость «тяжеловесы» в несколько тонн.

Традиционная русская печь, сложенная из красного кирпича, имеет массу 5-7 тонн. Это универсальное устройство, позволяющее не только отапливать жилище, но и готовить еду. Ксожалению, конструкция такой печи, не предполагающая присутствия дымооборотов, не предусматривает прогрев нижней части кладки- пол и воздух в непосредственной близости от него остаются холодными. Да и эффективность отдачи тепла у традиционной русской печи невелика- КПД находится на уровне 20-30%. Поэтому конструкторами разрабатывались (и разрабатываются поныне) самые различные варианты кладочных устройств улучшенной конструкции: с дымовыми каналами, расположенными горизонтально («винтами») и вертикально («колодцами»); с одним каналом или несколькими, расположенными параллельно; с несколькими изгибами канала, как будто сложенного гармошкой (многооборотные) и с одним изгибом (однооборотные); без дымовых каналов, зато с дополнительной камерой-«колпаком». Как правило, такие модели более экономичны и нагреваются равномерно. Правда, необходимо понимать: увеличение длины каналов и количества поворотов в них ведет к потере скорости движения воздуха внутри устройства и усложнению конструкции в целом.

При высокой шероховатости небрежно выполненных стенок дымоходов возможно ускоренное выпадение в каналах сажи. Поэтому при оборудовании сложных дымооборотов необходимо особенно пристально следить за качеством кладки и тщательностью отделки (о кладочных каминах и дымоходах к ним рассказывалось в статье

"Огонь, дрова и дымовые трубы..."). Ксожалению, далеко не все современные печники обладают достаточной квалификацией (особенно если учесть, что большая часть изготавливаемых ими каминов выполняет, главным образом, декоративные функции). Кроме того, печи с дымооборотами сложной формы чрезвычайно трудно очищать от сажи.

Абсолютное большинство каменных печей выпускается по индивидуальным проектам- слишком трудно оказывается вписать готовую модель в дизайн помещения. Из фирм, занимающихся производством кладочных печей, можно упомянуть "КАМИНСПЕЦСТРОЙ", "АГРОПРОЕКТ", а также компанию GLENRICH, которая специализируется на кафельных изразцах для облицовки каминов и печей. Среди устройств, изготовленных заводским способом, на рынке представлены модели финской компании TULIKIVI. Вих отделке применяется так называемый "горшечный камень"- тальк-хлорит. Он отличается весьма высокой теплоемкостью- в 2,5 раза большей, чем кирпич. Благодаря этому модели TULIKIVI характеризуются гораздо большей компактностью по сравнению с кирпичными печами и могут устанавливаться даже в небольших помещениях. После окончания топки нагретый тальк-хлорит выделяет тепло в течение 12-36ч, в зависимости от массы печи-камина. АКПД таких устройств доходит до 80-88%. Стоимость печей (вместе с монтажом) составляет, в зависимости от используемых материалов и размеров модели, $2000-3000 и более.

Вообще считается, что каменные печи дают более комфортный нагрев, чем металлические буржуйки, поскольку поверхность не нагревается слишком сильно и не "пережигает" воздух. Недостаток всех массивных устройств- необходимость установки на надежном, прочном фундаменте. Поэтому перед совершением покупки нужно обязательно проконсультироваться с печником, который должен осмотреть место установки.

Разумеется, не только отопительные печи нуждаются в экономичности. Принцип аккумуляции тепла используется в банных каменках, а эффективное использование топлива предполагается во многих устройствах для приготовления пищи. Но об этих печах мы расскажем в следующих публикациях.

Редакция благодарит компании "Камины и Печи TULIKIVI", "АРТ-ТОН", "ПРОКК ЭНЕРГОТЕКС", "НИИ КаМиН", GLENRICH, представительство SUPRA в России за помощь в подготовке материала.

• Источник: Журнал «Идеи вашего дома»№77