Каменный обогреватель ( также называемый каменной печью ) — это устройство для обогрева внутреннего пространства посредством лучистого отопления путем улавливания тепла от периодического сжигания топлива (обычно дерева ) и последующего излучения тепла при довольно постоянной температуре в течение длительного периода. . Каменные обогреватели, покрытые изразцами, называются петушками (также изразцовыми или керамическими печами ). Эта технология существовала в разных формах, начиная с неогляциального и неолитического периодов. Археологические раскопки показали, что древние жители использовали горячий дым от пожаров в своих подземных жилищах для распространения в жилые помещения. Эти ранние формы превратились в современные системы.
Свидетельства, обнаруженные в 5000 г. до н.э. о массивных блоках каменной кладки , использовавшихся для сохранения тепла, предвещали ранние формы очагов огня , которые использовались в качестве многофункциональных источников отопления. Более поздняя эволюция произошла в римском гипокаусте и австро-германской петушке ( качелофен , буквально «кафельная печь», или стейнофен , «каменная печь»), в которых использовался дым и выхлопы одного огня. В Восточной и Северной Европе и Северной Азии эти печи развивались под разными формами и названиями: например, русская печь ( по-русски : Русская печь ), финская печь (по-фински: pystyuuni или kaakeliuuni , «изразцовая печь» или pönttöuuni , «чаша-печь» для версии с металлической обшивкой) и шведская печь (по-шведски: kakelugn , «кафельная печь»), связанная с Карлом Йоханом Кронштедтом. Китайцы разработали тот же принцип в своей печи-кровати Кан .
Каменный нагреватель определяется ASTM International как «вентилируемая система отопления преимущественно каменной конструкции, имеющая массу не менее 800 кг (1760 фунтов), исключая дымоход и основание каменного нагревателя. В частности, каменный нагреватель разработан специально для улавливания и аккумулировать значительную часть тепловой энергии от пожара твердого топлива в массе каменного нагревателя через внутренние теплообменные дымоходные каналы, обеспечить быстрое и полное сгорание загрузки твердого топлива, смешанного с достаточным количеством воздуха, при высоких температурах. Чтобы уменьшить выбросы несгоревших углеводородов, и иметь достаточную массу и площадь поверхности, чтобы при нормальных условиях эксплуатации температура внешней поверхности каменного нагревателя (за исключением области, непосредственно окружающей дверцу(и) загрузки топлива), не превышала не превышать 110 °C (230 °F)». [1]
Каменный обогреватель изготовлен из каменной кладки , такой как кирпич ( огнеупорный кирпич ), мыльный камень, плитка, камень, штукатурка или комбинация материалов, а не из стали или чугуна. Обычно требуется специальная поддержка, чтобы выдержать свой вес. Он состоит из топки и теплообменных каналов или перегородок, обеспечивающих дополнительную площадь поверхности. Они поглощают тепло от горячих выхлопных газов до того, как газы выходят в дымоход . Когда соединение каменного обогревателя с дымоходом не используется, иногда имеется заслонка, предотвращающая выход тепла в дымоход; тогда тепло излучается из каменной кладки.
Кладку нагревают дольше, чем металл; однако, нагревшись, обогреватель будет излучать это тепло в течение гораздо более длительного периода времени и при гораздо более низкой температуре, чем металлическая печь (металл горячий только тогда, когда внутри печи горит огонь и в течение короткого времени). после этого). Рядом с каменной печью можно построить сидения и даже кровати; это возможно, поскольку внешние поверхности обогревателя достаточно прохладные, чтобы можно было безопасно прикасаться к ним. Характеристика медленного тепловыделения может сделать каменный обогреватель более удобным вариантом для обогрева дома, чем металлическая дровяная печь.
Тепловой стресс является серьезной проблемой при строительстве каменных обогревателей. Разница температур внутри каменного ядра обогревателя может привести к дифференциальному расширению. Квалифицированный каменщик знает, как учесть это напряжение при проектировании и изготовлении обогревателя, тем самым предотвращая неравномерное расширение, вызывающее появление трещин на внешней поверхности. Есть два общих способа решения этой проблемы. Один из них — создать зазор между внутренним сердечником нагревателя и его внешней «оболочкой». Другой вариант — создать более монолитную конструкцию с элементами пост-напряжения, чтобы механически компенсировать расширение и сжатие. [2] : 172
Скорость, с которой печь, каменная или другая, достигает нужной температуры, определяется конкретной толщиной и характеристиками материалов, использованных в ее конструкции. Очень отзывчивые металлические обогреватели нагреваются быстрее и позволяют быстрее регулировать температуру в помещении. Менее отзывчивым обогревателям требуется больше времени для прогрева, но они лучше подходят для длительных периодов холодной погоды, поскольку сохраняют и обеспечивают тепло в течение более длительного периода. [2] : 131
Немецкий качелофен (Петушок) — сравнительно большой домашний обогреватель, облицованный керамической плиткой, существующий не менее пяти столетий. В период Возрождения в Германии строители таких печей занимались отдельной профессией и назывались гафнермейстерами . [3] : 98
Качелофен использует лабиринтообразный проход, созданный из огнеупорного кирпича, для медленного выпуска газов и дыма от дровяного огня, позволяя огнеупорному кирпичу сохранять как можно больше тепла от газов и дыма . Керамическая плитка вокруг печи также выполняет функцию изоляции и сохраняет тепло. Такие печи были тщательно спроектированы так, чтобы уходить минимальное количество тепла, ровно столько, сколько необходимо для обогрева дымохода и поддержания надлежащей тяги воздуха. Примененный в строительстве огнеупорный кирпич удерживает на 80% больше тепла, чем черные металлы, например чугун, а его теплопроводность составляет 1/45 теплопроводности железа или стали. [3] : 98 Качелофен достаточно эффективен , чтобы обогревать дом в течение 6–12 часов после того, как огонь прекратился. [3] : 100
Русская печь, еще один типичный каменный обогреватель, возникла в России в 15 веке после того, как к традиционному камину с черным топлением был добавлен кирпичный дымоход, в котором не было дымовой трубы и который выходил прямо в комнату. Добавление дымохода позволило лучше использовать тепло за счет пропускания дыма и газов через кирпичный лабиринт, называемый коленья ( колени , «колени» или «изгибы»), прежде чем они попадут в дымовую трубу. Большая тепловая масса этих изгибов улавливала тепло, а затем медленно отдавала его. Типичная русская печь представляет собой большую, обычно кубовидную каменную массу, обычно весом около 1–2 тонн, построенную в центре традиционной бревенчатой избы , покрытую лепниной и тщательно побеленной. [ нужна цитата ]
Большинство русских печей состоят из массивного очага из огнеупорного кирпича, часто достаточно большого, чтобы в нем мог поместиться взрослый человек, с дымоходом, переходящим в лабиринтообразный теплообменник , построенный из обычного кирпича, обычно со встроенной печью для приготовления пищи, которая иногда использовал дополнительный камин, чтобы быстро приготовить еду, не нагревая ее целиком; все покрыто внешней кирпичной оболочкой, обычно с постаментом для кухонной работы и встроенными в него кроватями. Печь обычно строилась у одной из стен дома или, в больших многокомнатных домах, помещалась в одну из стен, и в этом случае комната была без камина и, следовательно, дыма, но нагревалась кирпичом. Сторона печи называлась светлицой («светлая») и использовалась как жилая комната, а другая — как кухня. Небольшие помещения, оставленные за печью и под ее бревенчатым фундаментом, назывались запечьими («за печкой») и подпечьями («под печкой») и использовались как сухое теплое хранилище.
Традиционные финские печи по внешнему виду очень похожи на круглую шведскую изразцовую печь, обычно построенную из кирпича. В конце 19 века в Финляндии прижилась идея использовать кольца из листового металла вместо плитки. Первое упоминание об использовании металла для покрытия нагревателя можно найти в шведской заявке на патент [4], датированной 1878 годом. Металлический нагреватель не прижился в Швеции, но стал самым популярным типом каменного нагревателя в Финляндии. Металл обычно оставался голым и изготавливался из оцинкованного листового металла , его также можно было покрасить. Металлический каменный обогреватель известен как pönttöuuni на финском языке и plåtugn в шведоязычных регионах.
При строительстве использовался глиняный раствор вместо цемента, выход дымохода часто располагался у основания каменки, чтобы каменка могла стоять отдельно за счет движения от теплового расширения и сжатия. [4]
Преимущества покрытия обогревателя листовым металлом включают в себя практически полное отсутствие утечек дыма в помещение, что, в свою очередь, позволяет включать обогреватель чаще и при более высоких температурах, чем его аналог, облицованный плиткой, в котором могут образовываться трещины и вытекать дым, если обращаться с ним в специальных условиях. Подобный способ. Металлическую поверхность также легко содержать в чистоте. Кольца можно использовать повторно, и если каменный обогреватель выйдет из строя, его можно будет снести и построить заново из новых кирпичей.
Pönttöuuni все еще производится в Финляндии . Современные разработки включают стеклянные двери, а вторичное сжигание дымовых газов за счет подачи свежего воздуха над пламенем помогает соответствовать современным стандартам. Каменка может быть построена из других материалов, кроме традиционного кирпича. Кирпич используется до сих пор, но в современных печах сама топка изготавливается из жаростойкого шамотного кирпича, остальная часть каменки - из более дешевого кирпича. В традиционных обогревателях внутреннюю часть топки для защиты часто покрывали глиняным раствором.
Поскольку каменные обогреватели горят быстро и жарко, в них можно использовать любую сухую колотую древесину, обычно диаметром от трех до пяти дюймов (от 8 до 13 см). Эти обогреватели иногда эффективно топятся травой , соломой и сеном . В Восточной Европе принято модифицировать эти обогреватели так, чтобы они были подключены к газовой сети и работали на газе. Некоторые современные модели оснащены электрическими нагревательными элементами, подключенными к термостату . Электрическое отопление необходимо для предотвращения повреждения здания от замерзания, если оно будет оставлено без присмотра на длительное время зимой.
Некоторые современные каменные обогреватели не имеют внешней поверхности из керамической плитки. Вместо этого огнеупорный кирпич покрывается термостойкой штукатуркой. Стеклянная дверь позволяет видеть горящий огонь. Как и раньше, после того, как дрова сгорели, нагретая масса печи продолжает излучать тепло, но размеры дымоходов современных каменных обогревателей более точно рассчитаны, чтобы обеспечить повышенный КПД и производительность и использование меньшего количества древесины.
Некоторые современные каменные обогреватели изготовлены из мыльного камня , который особенно хорошо удерживает тепло. В Финляндии также используют оливиновую породу.
.jpg/1280px-C.1560_Tiled_Stove_(UBC).jpg)
