Классификация бытовых печей и требования к ним

Широкое развитие малоэтажного строительства вернуло печам и каминам вполне заслуженное внимание не только сельских жителей, но и всех, кому тепло живого огня греет душу. Но чтобы печь радовала вас десятки лет, необходимо сразу определить, для каких целей вы собираетесь ее установить: либо как источник тепла и уюта в доме, либо как элемент интерьера. Это позволит правильно выбрать необходимую конструкцию печи. Не касаясь вопросов интерьера, рассмотрим теплотехнические особенности печей.

Классическая классификация бытовых печей подразделяет их на несколько основных типов — варочные, отопительные и комбинированные (отопительно-варочные). Печи также делятся на теплоемкие с периодической топкой и на нетеплоемкие с постоянным горением топлива.

Определение “камин” из советских нормативных документов в свое время было изъято. Но в настоящем ряд фирм, торгующих каминами на нашем рынке, пытается противопоставить и отделить камины от печей, что формально позволяет не выполнять требования российских ГОСТов, СНиПов и Правил пожарной безопасности, предъявляемых для печного отопления. Поэтому вопрос — являются ли каминами чугунные топки, становится принципиальным. В России такие конструкции всегда называли “буржуйками”, печами-времянками и относили к нетеплоемким печам постоянного горения, с обеспечением строго регламентируемого минимального времени сгорания топлива. По ГОСТу 9817—95 “Аппараты бытовые на твердом топливе” — горение должно продолжаться для разовой загрузки дров не менее 6 ч. Эти печи не имеют массива, способного аккумулировать тепло, даже при наличии дополнительной стенки из чугуна или тонкого слоя огнеупорной керамики. Металлическая поверхность чугунных печей может нагреваться выше 200°С, что исключает их использование в жилых зданиях без дополнительной облицовки.

Так что же такое камин? Обратимся к классике. В.И. Даль: “Камин — среднее между очагом и печью: огнище с открытой топкой и прямой трубой” (Словарь русского языка. М.,1998), С.И. Ожегов: “Камин — комнатная печь с широкой открытой топкой” (Словарь русского языка. М., 1960), В.И. Плужников: “Камин — пристенная печь с открытым топливником, не имеющая дымооборотов” (Термины российского архитектурного наследия. М., 1995). Определение русской печи из последнего источника: “Русская печь — наиболее распространенный в русском крестьянском строительстве тип печи, для которого характерны: отсутствие дымооборотов, наличие больших полостей, позволяющих использовать их для выпечки хлеба и для мытья, а также наличие широкой лежанки наверху”. Как видим, русская печь, учитывая, что горение дров в ней проходит при открытом горне, классическому определению камина подходит больше, чем импортные чугунные с закрытой топкой, у которых определению “каминная” может соответствовать только облицовка. Но эти неувязки — не только игра слов. Обратимся к нормативным документам. Так, в московских строительных нормах (МГСН “Жилые здания”) для одного из типов печей сделано исключение: “Камин на твердом топливе допускается проектировать: в квартире на последнем этаже жилого дома; на любом уровне многоуровневой квартиры, размещенной последней по высоте в доме; на любом уровне одноквартирного или блокированного жилого дома”, но ниже делается ссылка на необходимость соблюдать требования СНиП 2.04.05—91 и СНиП 2.04.08—87, где указано, что печное отопление допускается в жилых зданиях с количеством этажей не более двух. Отличий в определении камина от печи ни в МГСН, ни в СНиП 2.04.05—91 и СНиП 2.04.08—87 не дается.

Нормами пожарной безопасности для Санкт-Петербурга и Ленинградской области дано следующее определение камина: “отопительный прибор, принцип действия которого основан на излучении теплоты от горящего топлива и от разогретых стен топочного пространства в обогреваемое помещение”. Под это определение подходит практически любая печь кроме закрытых чугунных топок, где отопление происходит за счет нагрева конвекцией воздуха под облицовкой.

Для того чтобы подчеркнуть важность знания терминологии строительства и правильного ее использования, приведем пример из российской строительной практики, описанный в журнале “Строитель” за 1903 г.: “…в 1831 г. Император Николай I после пожара в Москве от затлевших балок, близ которых находилась труба, возведенная для камина, а потом с переделкой камина в печь, оставленной в прежнем виде без достаточного отделения от балок, повелел за подобную неосмотрительность наблюдавших за постройками архитекторов подвергать аресту и возлагать на них имущественную ответственность за последствия пожара”.

К сожалению, продавцы импортных топок демонстрируют полное пренебрежение к требованиям российских норм, утверждая, что они просто устарели, забывая при этом, что ГОСТы и СНиПы могут быть либо действующими, либо отмененными, но никак иначе.

Сравним требования СНиП 2.04.05—91* “Отопление, вентиляция и кондиционирование” с рекламными материалами фирм-производителей чугунных топок. Большинство предлагаемых фирмами чугунных топок имеют номинальную мощность более 10 кВт (обычно 15—20 кВт). Диаметр дымовых труб при этом составляет от 150 до 230 мм, их высота — 4 м и 400 мм от конька крыши.

Требования СНиП и Правил пожарной безопасности следующие:

3.71. Сечение дымовых труб (дымовых каналов) в зависимости от тепловой мощности печи следует принимать, мм, не менее:

• 140 х 140 — при тепловой мощности печи до 3,5 кВт;
• 140 х 200 — при тепловой мощности печи от 3,5 до 5,2 кВт;
• 140 х 270 — при тепловой мощности печи от 5,2 до 7 кВт.

Площадь сечения круглых дымовых каналов должна быть не менее площади указанных прямоугольных каналов.

3.72. На дымовых каналах печей, работающих на дровах, следует предусматривать установку последовательно двух плотных задвижек, а на каналах печей, работающих на угле или торфе, — одной задвижки с отверстием в ней диаметром 15 мм.

3.73. Высоту дымовых труб, считая от колосниковой решетки до устья, следует принимать не менее 5 м.

Высоту дымовых труб, размещаемых на расстоянии, равном или большем высоты сплошной конструкции, выступающей над кровлей, следует принимать:

• не менее 500 мм — над плоской кровлей;
• не менее 500 мм — над коньком кровли или парапетом при расположении трубы на расстоянии до 1,5 м от конька или парапета;
• не ниже конька кровли или парапета — при расположении дымовой трубы на расстоянии от 1,5 до 3 м от конька или парапета;
• не ниже линии, проведенной от конька вниз под углом 10° к горизонту, — при расположении дымовой трубы от конька на расстоянии более 3 м.

Отметим другие требования СНиПов:

• 3.64. Максимальная температура поверхности печей (кроме чугунного настила, дверок и других печных приборов) не должна превышать, °C:
• 90 — в помещениях детских дошкольных и лечебно-профилактических учреждений;
• 110 — в других зданиях и помещениях на площади печи не более 15 % общей площади поверхности печи;
• 120 —то же на площади печи не более 5 % общей площади поверхности печи.

В помещениях с временным пребыванием людей при установке защитных экранов допускается применять печи с температурой поверхности выше 120°C.

Так как использование чугунных топок без облицовки недопустимо, тепло в помещение они передают только конвекцией воздуха, нагреваемого топкой под облицовкой и подаваемого через воздуховоды. Тем самым реализуется самый неблагоприятный режим отопления помещения, недостатки которого были признаны еще в начале ХХ в. При этом ни в одном рекламном проспекте не указана температура и скорость подаваемого в помещение воздуха, хотя эти характеристики строго регламентированы даже для производственных помещений, а душники, нагревающие комнатный воздух в каналах печи, не рекомендовал еще основоположник российской, а затем и советской школы теплотехники В.Е. Грумм-Гржимайло. Современными нормативными документами установлено следующее ограничение: “Температура приточного воздуха, поступающего в жилые помещения, не должна превышать 70°С у воздухораспределительных отверстий”. Цель же обдува воздухом чугунных топок не обогрев помещения, а защита от перегрева самой топки и дымовой трубы, температура дымовых газов в которых составляет более 300°С, кроме того, для усиления охлаждения топок большой мощности необходимо использование вентилятора (турбины мощностью до 450 м3/ч), что попутно увеличивает и циркуляцию пыли.

Интересны результаты эксплуатации чугунных печей (ныне называемых каминными топками), приведенные в книге И.И. Ковалевского “Печное дело” (1960). Всего две цитаты:

“К группе чугунных печей относится секционная печь. Теплоотдающая поверхность печи может быть увеличена вставкой между нижней и верхней секциями еще одной-двух таких же секций. Боковые стенки печи имеют выступающие ребра, увеличивающие ее теплоотдачу. Для того чтобы использовать тепло отходящих газов, которые в чугунных печах имеют высокую температуру (300—500°С), между печью и дымовой трубой устраивают дымоходы из кровельной стали большой протяженности. Так как нетеплоемкие печи создают неблагоприятные условия, они применяются лишь для отопления помещений временного характера — бараков, палаток, проходных будок на строительствах, в торговых и складских помещениях, в мастерских и т.п.

В некоторых печах применяются топочные и поддувальные дверки с герметическими затворами. Устройство таких дверок вызвано стремлением упростить уход за топкой, снизить температуру уходящих газов за счет замедленного процесса горения и тем самым повысить использование топлива (увеличить к.п.д. печи), а также устранить возможность проникания из печи угара при несвоевременном (раннем) закрытии дымовой трубы. Сначала печь топят в обычном порядке при закрытой топочной и открытой поддувальной дверках. К концу топки обе дверки плотно завинчиваются, и угли догорают за счет того воздуха, который поступает через естественные неплотности и поры в кладке печи (в случае чугунных топок — через отверстия в дверце для ее омывания или подачей в дымосборник для досжигания продуктов сгорания). Ввиду недостатка воздуха процесс сопровождается неполнотой горения, дымовые газы, проходя по дымооборотам в малом количестве, сильно охлаждаются, понижая свою температуру до 40—50°С. Вследствие сильного охлаждения дыма на стенках дымооборотов и дымовой трубы оседают жидкие продукты неполного горения и ввода, которые разрушают кладку печи и наполняют воздух помещения специфическим запахом. Поэтому герметические печи, несмотря на то, что они более просты в обслуживании, в настоящее время строить не рекомендуется”.

При горении любого топлива содержащийся в нем водород соединяется с кислородом с образованием водяных паров, которые при чрезмерном охлаждении конденсируются и оседают на стенках дымопроводов. Эти особенности подтверждают рекомендации использовать в современных чугунных топках металлические дымовые трубы с тройниками для их чистки и слива образующегося конденсата. Отсюда вывод — ни о какой высокой эффективности чугунных топок под облицовкой речи быть не может, они не столько обогревают, сколько ухудшают климат в жилом помещении. Кроме того, в процессе сгорания топлива при недостатке воздуха вместо безопасного углекислого газа (СО2) образуется угарный газ (СО), а тепла выделяется в два раза меньше. Не зря требованиями п.10.8 ГОСТ 9817—95 “Аппараты бытовые на твердом топливе” вообще запрещается устанавливать подобные обогревательные приборы в жилых помещениях. Желание отечественных производителей продавать такие печи было настолько велико, что они изменили название указанного ГОСТа на “Камины для жилых и общественных зданий” и дали новое “современное” определение камина: “камин — очаг с топкой в виде ниши и прямым дымоходом”, видимо, решив тем самым внести вклад в реформу русского языка и опровергнуть классиков. Вместе с тем, если в определении не указано, что в их каминах топки могут быть закрытыми (а это противоречит всем представлениям о каминах), то в тексте ГОСТа избежать этого не удалось, так как основой этого документа все-таки был ГОСТ на бытовые аппараты, которые устанавливать в жилых помещениях было запрещено.

Вот цитата из ГОСТа Р 52133—2003 “Камины для жилых и общественных зданий” в подтверждение вышеизложенного:

• “5.1.10 Дверцы камина кроме декоративных в закрытом положении должны плотно прилегать к сопрягаемой поверхности по всему периметру и иметь зазор <1 мм. Дверцы должны иметь устройство, исключающее возможность их самопроизвольного открытия.
• 5.1.11 Дверцы камина должны открываться не менее, чем на 110°.
• 5.1.12 Водяной теплообменник должен иметь термометр или указатель температуры. Не допускается применять ртутные термометры.
• 5.1.13 Камины должны иметь регулирующее устройство подачи воздуха в топку.
  

А вот цитата из ГОСТа 9817—95 “Аппараты бытовые на твердом топливе”:

• 10.8. Запрещается устанавливать аппарат в жилом помещении.
• 10.9. Запрещается пользоваться помещениями для сна и отдыха, где установлен аппарат.
• 10.10. Нарушение указаний по эксплуатации может привести к несчастному случаю.
  

Подчеркивает общность этих ГОСТов и то, что методы испытания каминов и соответствие их нормативным требованиям проводятся по ГОСТу 9817—95 “Аппараты бытовые на твердом топливе”.