Каменный обогреватель (также называемый каменной печью ) — это устройство для обогрева внутреннего пространства посредством лучистого отопления , путем улавливания тепла от периодического сжигания топлива (обычно дров ), а затем излучения тепла при довольно постоянной температуре в течение длительного периода. Каменные обогреватели, покрытые плиткой, называются Kachelofen (также изразцовые печи или керамические печи ). Технология существовала в разных формах, начиная с неогляциального и неолитического периодов. Археологические раскопки выявили раскопки древних жителей, которые использовали горячий дым от костров в своих подземных жилищах, чтобы излучать его в жилые помещения. Эти ранние формы в конечном итоге превратились в современные системы.
Найденные свидетельства 5000 г. до н. э. массивных блоков [ требуется ссылка ] каменной кладки, использовавшихся для сохранения тепла, предвещали ранние формы очагов , которые использовались в качестве многофункциональных источников отопления. Более поздние эволюции произошли в римском гипокаусте и австро-германской пече ( kachelofen , буквально «изразцовая печь» или steinofen , «каменная печь»), использующих дым и выхлоп одного огня. В Восточной и Северной Европе и Северной Азии эти печи развивались во многих различных формах и названиях: например, русская печь ( русская : Русская печь ), финская печь (по-фински: pystyuuni или kaakeliuuni , «изразцовая печь» или pönttöuuni , « барабанная печь» для версии с металлической обшивкой) и шведская печь (по-шведски: kakelugn , «изразцовая печь»), связанная с Карлом Юханом Кронштедтом. Китайцы развили тот же принцип в своей печи-кровати Кан .
Каменный обогреватель определяется ASTM International как «вентилируемая система отопления преимущественно каменной конструкции, имеющая массу не менее 800 кг (1760 фунтов), исключая дымоход и основание каменного обогревателя. В частности, каменный обогреватель специально разработан для улавливания и хранения значительной части тепла от твердотопливного огня в массе каменного обогревателя через внутренние теплообменные дымовые каналы, чтобы обеспечить быстрое и более полное сгорание загрузки твердого топлива (смешанного с достаточным количеством воздуха) при высоких температурах, чтобы сократить выбросы несгоревших углеводородов, и иметь достаточную массу и площадь поверхности, чтобы при нормальных условиях эксплуатации температура внешней поверхности каменного обогревателя (за исключением области, непосредственно окружающей дверцу(и) загрузки топлива)) не превышала 110 °C (230 °F)». [1]
Каменный обогреватель изготавливается из кладки, такой как кирпич ( огнеупорный кирпич ), тальковый камень, плитка, камень, штукатурка или комбинация материалов, а не из стали или чугуна. Обычно для него требуется специальная опора, чтобы выдержать его вес. Он состоит из топки и теплообменных каналов или перегородок, которые обеспечивают дополнительную площадь поверхности. Они поглощают тепло из горячих отработанных газов до того, как газы выйдут в дымоход . Когда он не топится, соединение от каменного обогревателя к дымоходу иногда имеет заслонку, чтобы предотвратить утечку тепла вверх по дымоходу; затем тепло излучается из кладки.
Каменная кладка нагревается дольше, чем металл; однако, нагревшись, нагреватель 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). Сидения и даже кровати можно построить рядом с каменной печью; это возможно, поскольку внешние поверхности печи достаточно прохладные, чтобы к ним можно было безопасно прикасаться. Характерная черта медленного выделения тепла может сделать каменную печь более удобным вариантом для отопления дома, чем металлическая дровяная печь.
Тепловое напряжение является основной проблемой при строительстве каменных нагревателей. Различия в температуре внутри каменного ядра нагревателя могут привести к дифференциальному расширению. Опытный каменщик по нагревателям знает, как предусмотреть это напряжение при проектировании и строительстве нагревателя, тем самым предотвращая неравномерное расширение от появления трещин на внешней стороне. Существует два основных способа решения этой проблемы. Один из них — включение зазора между внутренним ядром нагревателя и его внешней «кожей». Другой — создание более монолитной конструкции с аспектами пост-напряжения для механической компенсации расширения и сжатия. [2] : 172
Скорость, с которой печь, каменная или иная, достигает нужной температуры, определяется конкретной толщиной и характеристиками материалов, используемых в ее конструкции. Очень отзывчивые металлические обогреватели нагреваются быстрее и хороши для более быстрой регулировки температуры в помещении. Менее отзывчивые обогреватели нагреваются дольше, но они лучше подходят для длительных периодов холодной погоды, поскольку они сохраняют и отдают тепло в течение более длительного периода. [2] : 131
Немецкая kachelofen (печь-камин) — это относительно большой домашний обогреватель, окруженный керамической плиткой, который существует уже не менее пяти столетий. В эпоху Возрождения в Германии строители таких печей были частью особого ремесла и назывались hafnermeister . [3] : 98
Кахелофен использует лабиринтообразный проход , созданный из огнеупорного кирпича, для медленного выпуска газов и дыма из дровяного огня, позволяя огнеупорному кирпичу удерживать как можно больше тепла из газов и дыма. Керамическая плитка, окружающая печь, также действует как изоляция для сохранения тепла. Такие печи были тщательно спроектированы так, чтобы минимальное количество тепла выходило наружу, только столько, сколько необходимо для обогрева дымохода, чтобы поддерживать надлежащую тягу воздуха. Огнеупорный кирпич, используемый в конструкции, удерживает на 80% больше тепла, чем черные металлы, такие как чугун, в то время как его теплопроводность составляет 1/45 от теплопроводности железа или стали. [3] : 98 Кахелофен достаточно эффективен , чтобы обогревать дом в течение 6-12 часов после того, как огонь погас. [3] : 100
Русская печь, еще один типичный каменный обогреватель, появилась в России в XV веке после того, как к традиционному черному камину, у которого не было дымохода, был добавлен кирпичный дымоход, который выходил прямо в комнату. Добавление дымохода позволило лучше использовать тепло, пропуская дым и газы через кирпичный лабиринт, называемый коленья ( колени или изгибы), прежде чем они попадали в дымоход. Большая тепловая масса этих изгибов поглощала тепло, медленно отдавая его впоследствии. Типичная русская печь представляет собой большую, как правило, кубовидную массу каменной кладки, обычно весом около 1–2 тонн, построенную в центре традиционной избы , покрытую штукатуркой и тщательно побеленную. [ необходима цитата ]
Большинство русских печей состоят из массивного очага из огнеупорного кирпича , часто достаточно большого, чтобы в него поместился взрослый человек, с дымоходом, продолжающимся в лабиринтообразный теплообменник , построенный из обычного кирпича, обычно со встроенной печью для приготовления пищи, которая иногда использовала вторичный камин для быстрого приготовления пищи без нагрева всего сооружения; все это покрыто внешней кирпичной оболочкой, обычно с постаментом для кухонной работы и кроватями, встроенными в него. Печь обычно строилась у одной из стен дома или, в больших многокомнатных домах, помещалась у одной из стен, в этом случае комната без камина, а значит, и дыма, но отапливаемая кирпичной стороной печи, называлась светлицей и использовалась как гостиная, в то время как другая использовалась как кухня. Небольшие пространства, остававшиеся за печью и под ее бревенчатым фундаментом, назывались запечьем и подпечьем и использовались как сухое, теплое хранилище.
Традиционные финские печи по внешнему виду очень похожи на круглую шведскую изразцовую печь, обычно изготавливаемую из кирпича. В конце 19 века в Финляндии появилась идея использовать кольца из листового металла вместо плитки. Первое упоминание об использовании металла для покрытия печи можно найти в шведской патентной заявке [4], датируемой 1878 годом. Металлическая облицовка печи не прижилась в Швеции, но стала самым популярным типом каменной печи в Финляндии. Металл обычно оставляли голым и изготавливали из оцинкованного листового металла , его также можно было красить. Металлическая облицовка печи известна как pönttöuuni на финском языке и plåtugn в шведоязычных регионах.
При строительстве использовался глиняный раствор вместо цемента, выход дымохода часто размещался у основания печи, чтобы печь могла свободно стоять за счет движения от теплового расширения и сжатия. [4]
Преимущества покрытия печи листовым металлом включают в себя почти полное устранение утечек дыма в помещение, что в свою очередь позволяет нагревать печь чаще и при более высоких температурах, чем ее плиточный аналог, который мог бы образовывать трещины и пропускать дым, если бы с ним обращались аналогичным образом. Металлическую поверхность также было легко содержать в чистоте. Кольца можно использовать повторно, и после того, как каменная печь изнашивалась, ее можно было разобрать и построить заново из новых кирпичей.
Pönttöuuni все еще производится в Финляндии. Современные разработки включают стеклянные дверцы, а вторичное сжигание дымовых газов посредством подачи свежего воздуха над пламенем помогает соответствовать современным стандартам. Печь может быть построена из других материалов, помимо традиционного кирпича. Кирпич все еще используется , но в современных печах сама топка сделана из высокотемпературного огнеупорного кирпича, остальная часть печи сделана из более дешевого кирпича. В традиционных печах внутренняя часть топки часто покрывалась глиняным раствором для защиты.
Поскольку каменные печи горят жарко и быстро, они могут работать с любыми сухими, расколотыми дровами, обычно диаметром от трех до пяти дюймов (от 8 до 13 см). Иногда эти печи эффективно топятся травой , соломой и сеном . В Восточной Европе распространено модифицировать эти печи так, чтобы они подключались к газовой сети и работали на газе. Некоторые современные модели включают электрические нагревательные элементы, подключенные к термостату . Электрообогрев необходим для предотвращения замерзания здания, если оно остается без присмотра в течение длительного времени зимой.
Некоторые современные каменные печи не имеют керамической плитки снаружи. Вместо этого огнеупорные кирпичи покрыты жаропрочной штукатуркой. Стеклянная дверца позволяет видеть горящий огонь. Как и в прошлом, после сгорания дров нагретая масса печи продолжает излучать тепло, но размеры дымоходов современных каменных печей более точно рассчитаны для обеспечения повышенной эффективности и производительности и использования меньшего количества дров.
Некоторые современные каменные печи изготавливаются из талькового камня , который обладает особенно высокой теплоемкостью. В Финляндии также используется оливиновая порода.
.jpg/1280px-C.1560_Tiled_Stove_(UBC).jpg)
