Печное ремесло

Печное ремесло

Предисловие

При постройке домов и устройстве жилых помещений одним из серьезных вопросов является вопрос о выборе системы отопления, наиболее пригодной и экономичной относительно количества сжигаемого топлива и достаточной теплоты и вентиляции самого помещения.

Не всякая печь может удовлетворить всем этим условиям одновременно: печь или сжигает много топлива и дает мало тепла, или она дает достаточно топлива, но сохраняет теплоту помещения сравнительно короткое время, или же печь хорошо греет помещение, но плохо или вовсе не вентилирует его, производя вредную для здоровья людей излишнюю сухость помещения.

Для больших помещений, хорошо вентилируемых, независимо от топки, вопрос об отоплении сводится только к получению наибольшего количества теплоты. при наименьшем расходе топлива. Для таких помещений может быть вполне пригодно центральное отопление- паровое или водяное, при котором регулирование теплоты совершается легко и удобно.

Что касается малых помещений- семейных квартир, то здесь вопрос об отоплении тесно связан с вентиляцией помещения. Удобнее всего в этом отношении камины, но они дают мало тепла и не экономичны относительно потребления топлива, а потому для отопления квартир устраиваются кирпичные или железные печи. Особенно вредные для чистоты помещения всякого рода коксовые и др. маленькие печи, накаливаемые до красна и дающие в помещении, где они поставлены, непомерную сушь; то же следует сказать и относительно керосиновых и газовых печей. Последние удобны для установки в торговых помещениях, на лестницах и вообще там, где часто открывают наружные двери.

Цель нашей небольшой статьи познакомить читателя с главнейшими принципами устройства комнатных и кухонных печей и ухода за ними. Некоторые сведения по этой части заимствованы нами из книги д- ра Симонова " Домашнее отопление", а также и рисунки, иллюстрирующие текст.

Вступление

Известно, что теплота, необходимая для поддержания жизни человека и животных, только отчасти воспринимается организмом из окружающего воздуха, но главная часть вводится в организм на счет окисления углеводородных соединений, заключающихся в пищевых продуктах. Таким образом эти пищевые продукты играют в организме род топлива, дополняя необходимое количество теплоты для согревания тела.

Надо, однако, заметить, что далеко не вся теплота идет на согревание нашего тела, ибо часть ее, около 1/5 расходуется на механическую работу- движение и только 4/5 греет наше тело. Всякое увеличение работы- движения неминуемо вызывает соответственное усиление производства теплоты, а следовательно и увеличение потребности в пище.

Температура тела человека, млекопитающих животных и птиц всегда постоянна и не зависит от климата. Нормальная температура нашего тела 37 градусов, причем всякое отклонение даже на 1 градус уже является признаком болезни, а изменение на 5 градусов сопровождается смертью.

Такое постоянство температуры тела здорового человека происходит от способности его применяться к окружающей среде, или иными словами изменять производство собственной теплоты в зависимости от окружающей температуры. Всякое повышение или понижение температуры воздуха уменьшает или увеличивает производство теплоты в нашем теле, в то же время уменьшая или увеличивая потребность в пище. Вот почему жители северных стран едят более, чем южане, и кроме того пища северян должна быть более питательна и богаче содержанием углеводородов, дающих тепло и силу.

Для нормально здоровых взрослых людей самая необходимая температура окружающего воздуха 14- 16 градусов, тогда как для слабых, малокровных, а также для детей, как более зябких, следует доводить ее до 16- 18 градусов.

Для сохранения здоровья однако необходима не одна теплота, то также и достаточная чистота воздуха, а потому отопление жилых помещений должно преследовать две главные цели- нагревание и вентиляцию.

Нагревание помещения производится горением топлива в особо обустроенных для того печах, а вентиляция в простейшем виде теми же печами или же особыми приборами, производящими потребными для очищения воздуха тягу.

Что касается количества теплоты, доставляемого данным топливом, то оно находится в зависимости от теплотворной его способности и полноты сгорания. т. е. достаточно притока воздуха и более или менее совершенного смешения его с горючими газами, развиваемыми сжиганием топлива.

Приток воздуха должен быть достаточный, но не излишний. При избытке воздуха топливо будет не полно.

Полнотой сгорания измеряется количество тепла, даваемого топливом, а степенью передачи этого тепла, передаваемого помещению, определяется полезное действие нагревательного прибора, т. е. печи.

Зная количество тепла, образуемого топливом и полезное действие нагревательного прибора, можно определить количество тепла идущего на согревание данного помещения. Для того же, чтобы можно было правильно судить, на сколько этою передачею тепла нагревается воздух помещения, необходимо знать условия, имеющие влияние на температуру последнего во время нагревания, т. е. условия, производящие охлаждение помещение. Вообще в вопросе об отоплении мы имеем дело с тремя главными факторами: нагревательной способностью топлива, конструкцией печей и условиями, при которых происходит охлаждение жилых помещений.

Топливо

К числу горючих веществ, служащих для отопления жилых помещений, принадлежат: дрова, торф, уголь каменный, древесный и кокс.

Отопление дровами наиболее употребительно и в большей части случаев предпочитается углю, коксу и торфу, хотя нагревательная способность последних много более древесного топлива, что видно из нижеследующей таблички:


Единицей теплоты наз. количество теплоты, необходимое для нагревания одной весовой части воды на 1 градус. В России для этого принято считать нагревание 1 фунта воды на 1 градус.

Из приведенных данных видно, что 1 фунт полусухих дров, при полном сгорании, способен нагреть 1 фунт воды на 2800 градусов или наоборот: 2800 ф. воды на 1 градус. Наибольшее число единиц теплоты дают древесный уголь и кокс, именно почти в три раза более, чем дрова: каменный уголь- почти в два раза более и наконец торф по своей нагревательной способности только несколько превосходить сухие дрова.

Вообще, чем сырее топливо, т. е. больше содержит воды, тем будет меньше его нагревательная способность, так как при горении часть теплоты должна быть израсходована на выпаривание воды.

Относительно содержания воды в различных породах дерева имеются следующие опытные данные на 100 фун. по весу дров.



Из этой таблицы видно, что менее всего содержит воды граб, за ним следует ива, береза и др. породы, а наибольшее количество воды содержит липа и тополь.

Химический состав различных пород дерева изменяется весьма слабо. Так можно принять, что средний состав лиственных пород следующий: углерода 49, 37%; водорода 6, 28%; кислорода и азота 44, 35%. Для хвойных деревьев- углерода 50, 35%; водорода 6, 29% и кислорода и азота 43, 36%. Средний состав хвойных и лиственных- углерода 49, 53%; водорода 6, 28% и кислорода и азота 44, 19%.

Весовая теплопроизводительная способность дерева разных сортов почти одинакова: объемная же прямо пропорциональна удельному весу, который будет:



На теплопроизводительную способность, как мы уже сказали выше, имеет громадное влияние содержащаяся в дереве вода: зола имеет такое же влияние. Для лиственных пород при влажности 20%, золы 1%, углерода 39%, водорода, кислорода и азота 35,04%- вычисленная теплопроизводительная способность равна 3350 единиц, если же исключить воду и золу, то она будет равна 4254 единиц. Для хвойных пород при влажности 15%, золы 1%, углерода 42, 3%, водорода 5,28%, кислорода и азота 36,42%, теплопроизводительная способность равна 3678, а за исключением воды и золы равна 4378 единиц.

Объем воздуха, теоретически необходимого для сжигания 1 фунта дерева, равен 60-70 куб. футов: практически же потребно вдвое более.

Дрова продаются в России мерой, кубическими саженями на юге, погонными на севере и в средней полосе. При этом длина бывает: 9-10 верш. (однополенные, швырковые), и 16 верш. (для булочных), 24 верш. (шести четвертые) и 36 верш. (трехполенные). Оценка дров производится по породе дерева, сухости и способу доставки, причем дрова, которые заготовили на месте и они не были сплавлены водою (горные)- ценятся дороже водоплавных и затем высушенных на берегу.

Вес в пудах одной кубической сажени годовалых дров приблизительно следующий: сосновых 230 пуд., березовых 300, еловых 210, ольховых 280 и осиновых 260 пуд.

Торф в продаже встречается в трех видах: резаный и высушенный,  формированный и, наконец, прессованный. По составу торф различают: 1) смолистый торф, черно-бурого цвета, дает сильный жар, удельный вес 0, 62- 1, 03; 2) землистый или болотный представляет ил, образовавшийся из торфа, горит хорошо, удельный вес 0, 41- 0, 9; 3) волокнистый или дерновый, удельный вес 0, 11- 0, 678.

Состав торфа очень разнообразен. После просушки на воздухе торф содержит воды от 6 до 53%, золы 3- 24%, углерода 50- 60%, водорода 5- 6% и кислорода и азота 30- 40%. Для торфа без воды, в среднем, можно принять: углерода 54, 56%, водорода 4, 87%, кислорода и азота 33, 27% и золы 7, 3%.

Объем воздуха теоретически необходимый для горения 80- 90, практически 160- 180 куб. футов на 1 фунт торфа.

Из ископаемых углей известны три главных вида, бурый уголь или лигнит, собственно каменный уголь и антрацит.

Лигнита бывает около 12 сортов, смотря по материалу, из которого он образовался и степени переработки его. В среднем состав его можно принять: воды 14, 14%, золы 9, 78% углерода 51, 79%, водорода 4, 21%, кислорода и азота 20, 08%. Теплопроизводительная способность 4781, исключая же воду и золу 6283 единиц. Сорта с содержание воды более 50% для топлива не годятся.

Объем воздуха, необходимый для горения: теоретически 100- 125, практический 200- 250 куб. футов.

Состав каменного угля и антрацита изменяется по месту добывания. В России употребляется для отопления привозный уголь из Великобритании и наши русские сорта, из которых Донецкий антрацит считается наиболее чистым и богатым углеродом. Количество углерода колеблется между 66, 08 и 84, 08%, водорода 5, 21- 5, 58%; азота 11, 21- 28, 71% и серы 0, 28- 3, 30 %. Удельный вес 1,340- 1, 545.

Древесный уголь по своему составу отличается богатством углерода, которого содержит около 84%, водорода 2, 67%, кислорода и азота 5, 20%, воды 6, 14% и золы 2, 91%. Для полного сгорания угля потребно теоретически 125, практически 250 куб. футов.

Торфяной уголь содержит углерода 71, 87%, водорода 3, 27%, кислорода и азота 11, 28%, воды 5, 82% и золы 7, 76%. Объем воздуха необходимого для горения: теоретический 110, практический 220 куб. футов.

Состав кокса изменяется в зависимости от качества угля, из которого он выжжен. В среднем кокс содержит: углерод 80, 36%, водород 0, 89%, кислород и азот 1,51%, вода 4, 65% и зола 9, 59%. Воздуха необходимо 120 и 240 куб. футов.

Кроме твердого топлива, в некоторых местностях России употребляется для отопления также жидкое топливо. Наиболее распространенным является нефть и продукты ее перегонки, начиная с температуры 150 градусов до 400 градусов; при этом получается дестилатов 30-40% общего веса. Из них 4-5% бензина, остальные 25- 30% составляют керосин, фотоген; остающиеся густые остатки- мазут, идут на топливо.

Чем больше удельный вес продуктов перегонки нефти, тем выше температура вспышки, а следовательно тем меньше огнеопасность. В этом отношении наиболее удобным по экономическим причинам и по температуре вспышки- мазут.

Состав нефти приблизительно следующий: углерод 84, 65%; водород 12, 71%; кислород и азот 2, 64%. Теплопроизводительная способность 10.000. Объем воздуха необходимый для горения нефти 175 куб. фут.- практически весьма разнообразен и зависит от прибора, в котором происходит горение.

Горение

Горение, в общепринятом значении этого слова, есть такое действие атмосферного воздуха на горючий материал- дрова. уголь и проч., при котором получается тепло и свет. Количество света при горении однако не находится в прямом отношении к количеству теплоты, и потому не то пламя наиболее горячо и сильно, которое ярко светит.

Не все случаи горения с образованием теплоты и света могут быть употреблены в практике для отопления. Для этого необходимо, чтобы при горении отделялось наибольшее количество теплоты, чтобы вещества употребляемые для горения доставлялись бы природой в большом количестве и наконец, чтобы продукты горения были летучи и выпускаемые в воздух не были вредны для животных и растений.

Вот почему в практике для получения теплоты употребляется исключительно соединение углерода и водорода с кислородом атмосферного воздуха. Последний представляет смесь нескольких газов и паров воды; содержание влаги постоянно меняется, смотря по состоянию атмосферы и местности. Главную составную часть воздуха составляют азот, приблизительно около 4/5 и кислород 1/5 и незначительные примеси углекислоты, аммиака и др. газов, открытых в последние годы и мало исследованных в науке.

Из всех этих газов участвует в процессе горения только кислород; азот же не только не приносит никакой пользы горению, а напротив, нагреваясь от прикосновения с горящим телом, уносит некоторое количество теплоты.

Определенное количество воздуха в состоянии поддержать горение только до тех пор, пока в нем есть свободный кислород, иначе горючее вещество погаснет.

Также точно и горение само собою прекратится когда израсходуется весь горючий материал. Вот почему для поддержания горения необходимо возобновлять как горючий материал, так и воздух, находящийся в прикосновении с ним. Возобновление горючего вещества составляет в промышленности большую статью расхода но и возобновление воздуха посредством тяги в печах, также обходится не даром.

При горении углерод топлива, соединяясь с кислородом воздуха, может образовать два химических соединения, или иначе говоря, два продукта горения: углекислоту и окиси углерода. Эти газы образуются не всегда одновременно и не при тождественных обстоятельствах. Так, когда углерод горит в воздухе, то он превращается в углекислоту и окиси углерода вовсе не образуется, если же приток воздуха будет не достаточен, как это часто бывает при горении топлива в печи, или же когда углекислота, в момент своего образования, приходит в соприкосновение с раскаленным углем, происходит разложение углекислоты на окись углерода и свободный кислород.

Само собою понятно, что горение топлива будет происходить при наивыгоднейших условиях только в том случае, когда весь углерод превратиться в  углекислоту; в этом случае говорят, что горение полное, в отличие от горения неполного, когда часть углекислоты разлагается и получаются окиси углерода.

Зная состав воздуха и количество углерода, содержащегося в топливе, можно высчитать теоретически то количество воздуха, которое необходимо для полного сгорания 1 фунта топлива.

Мы знаем, что при всяком горении образуются газообразные продукты, т. е. углерод  из твердого состояния переходит в газообразное, а так как при таком переходе часть теплоты делается скрытой, то следовательно теплота, которую мы собираем при горении топлива, будет остаток за вычетом теплоты сделавшейся скрытой. Известно также, что всякое химическое соединение происходит только при  непосредственном прикосновении тел, вступающих в соединении, а потому при горении необходимо, чтобы все частицы углерода пришли в прикосновение с кислородом воздуха, и чтобы образующиеся при горении газы отделялись и не препятствовали этому прикосновению.

При горении топлива на открытом воздухе это достигается тем, что углекислота отделяется при очень высокой температуре, вследствие чего она будет относительно легче воздуха, поднимается вверх и заменится свежим воздухом. В печах этого не бывает и потому необходимо, для удаления углекислоты из топки, (газ тяжелее воздуха) устроить тягу, так как в противном случае, углекислота превратилась бы, вследствие недостаточного притока воздуха, в окись углерода и самое горение могло бы совершенно прекратиться. Окись углерода принадлежит к числу смертоносных газов (угар), а присутствие углекислоты в воздухе, которым мы дышим (более 20%) делает его вредным для дыхания.

Углерод, заключающийся в топливе, бывает только в твердом виде, почему и горение его происходит только на поверхности, которая вследствие накаливания, делается более или менее яркой, смотря по быстроте горения: синеватое же пламя во время горения будет заметно только тогда, когда, при недостаточном притоке воздуха, в средине массы угля образуется окись углерода, воспламеняющаяся на поверхности этой массы при встрече вновь притекающего кислорода. Заметим также, что уголь твердое тело и потому он не может быть смешан с газом, а вследствие этого для сгорания незначительного объема угля, необходим незначительный объем кислорода, а тем более воздуха, и следовательно при воспламенении угля, при этих условиях, не может произойти взрыва.

Совершенно иное бывает при горении водорода, который составляет главную составную часть воды. Так как газы смешиваются между собой очень легко, а так как количество отделяющейся теплоты при горении водорода очень значительно, то горение почти мгновенно распространяется по всей смеси и образует пламя, и тогда быстрое увеличение объема пламени производит взрыв (гремучий воздух). Вообще водород отделяет при горении более теплоты, чем какое- либо другое тело, напр. платиновую проволоку или кусочек мела, то это тело раскаляется до бела и становится сильно ярким. Яркость происходит от раскаливания находящихся в нем твердых тел.

При горении водорода образуется вода, которая при этой высокой температуре переходит в виде пара, улетучивающегося вместе с углекислотую вверх, в то время как снизу будет притекать свежий воздух.

Условия, при которых достигается возможно полное горение топлива в печах, следующие: 1) достаточный приток воздуха, 2) возможно полное смешение газообразных продуктов разложения топлива с притекающим к нему воздухом и 3) поддержание достаточно высокой температуры в печи.

Общие основные устройства печей

При устройстве печей имеется ввиду не одно только нагревание данного помещения до требуемой комнатной температуры, но также и вентилирование жилого помещения.

Охлаждение жилых помещений при плотно закрытых дверях и окнах происходит: 1) от прохождения тепла из помещения наружу через окна и двери и 2) от проникания холодного наружного воздуха внутрь помещения.

На основании вычислений, проверенных опытом, принято считать, что при 1 градусе разницы наружной и внутренней температурой 1 кв. сажень стены в 2(1/2) кирпича пропускает в час 9 единиц тепла; 1 кв. сажень деревянной стены из бревен в 6 вершков, снаружи обшитой досками и внутри оштукатуренной- 5 единиц, а 1 кв. саж. такой же стены, не обшитой досками и не оштукатуренной- 8 единиц; 1 кв. сажень двойных окон и дверей- 19 единиц, 1 кв. саж. потолков или полов 3 единицы тепла.

Для естественной вентиляции можно принять, что через 1 кв. саж. стен в 2(1/2) кирпича, двойных окон и дверей, потолков и полов, средним числом, проникает в час около 0,3 куб. саж. внешнего воздуха, охлаждающих воздух помещения на 0,3*7,3=2, 19 единиц тепла (на согревание 1 куб. саж. воздуха на 1гр. Ц. требуется 7,3 единиц тепла).

В практике потерю теплоты от естественной вентиляции в расчет не принимают, так как она с избытком возмещается теплотой, выделяемой людьми, живущими в помещениях.

Таким образом, для поддержания температуры помещения на постоянном уровне нужно только, чтобы нагревательный прибор доставлял помещению ровно столько тепла, сколько оно теряет его через охлаждение. Если известны нагревательная способность топлива, полезное действие печи и величина охлаждения помещения при данных условиях, можно уже с некоторой точностью определить количество топлива, нужное для согревания помещения до желаемой температуры.

Полезное действие печи или то количество тепла, которое она, воспринимая от топлива, может передать помещению, зависит, главным образом, от величины и качества нагревательных поверхностей, т. е. поверхностей соприкасающихся с воздухом помещения.

Из опытов известно, что при 10 гр. Ц. разницы температуры между нагревательной  поверхностью и комнатным воздухом 1 квадратный аршин поверхности передает в 1 час:

Чугунной или железной стенке 100 ед. тепла.

Кирпичной стенке толщин. в 1/2 кирпича обделан. железом 91 ед. тепла.

Кирпичной стенке обделанной изразцами 50 ед. тепла.

На внутренних (камерных) нагревательных поверхностях передача тепла происходит только через соприкосновение, так как теплота от лучеиспускания не попадает в помещение, а потому для них надо принимать в расчет только 0, 6 сказанных величин.

С увеличением или уменьшением разницы между температурой комнатного воздуха и нагревательных поверхностей, пропорционально увеличивается или уменьшается и передача тепла поверхностями: напр. 1 кв. арш. чугунной поверхности, при разнице в 20 гр. Ц. передает в час 100*2= 200, при разнице в 30 гр. Ц. 100*3=300 един. тепла и т. д.

И так, если нам известно охлаждение помещения в течении определенного промежутка времени, напр. 1 час, а также качество и температура нагревательных поверхностей, то руководствуясь этими данными, мы можем определить величину нагревательных поверхностей и размеры печи для нагревания данного помещения до требуемой температуры.

При таких расчетах надо однако принять во внимание, что температура нагревательных поверхностей в различных частях печи и в различное время дня, в печах, топящихся не постоянно, бывает не одинакова. Поэтому обыкновенно определяют только среднюю величину нагревательных поверхностей, а для того, чтобы печь давала достаточно тепла и в сильные морозы, необходимо сделать расчет именно для этих морозов.

Всякая печь должна состоять из трех главных частей: 1) очага или топливника, для помещения и сжигания топлива, 2) дымоходов со стенками, выделяющими теплоту для согревания отапливаемого помещения и 3) дымовой трубы, назначение которой отводить продукты горения и избыток воздуха наружу.

Для того, чтобы топливо. уложенное в топливник, могло гореть, необходим приток воздуха и возможно лучше смешение его с топливом.

Течением дыма вверх по трубе обусловливается тяга, вызывающая приток воздуха в топливник. Сама тяга или скорость течения дыма в трубе, при равных других условиях, будет тем сильнее, чем больше разница в температуре между дымом и внешним воздухом и чем выше труба.

Для обыкновенных комнатных печей высота трубы соразмеряется с числом этажей, отапливаемых печами. При одноэтажных домах высота в 5 саж. считается достаточной. Кроме того, труба должна иметь гладкую внутреннюю поверхность и правильное вертикальное направление, ибо только при этих условиях будет происходить правильная тяга, которая и без того замедляется дымоходами. На течение дыма в трубе действуют также ветер, дождь, снег и др. случайные влияния.

Топливник должен иметь настоящий объем и во всяком случае достаточный для помещения в нем того количества топлива, которое предназначено для нагревания печи. Глубина или длина топливника, во избежание слишком сильного нагревания опочных дверец, должна быть при топке дровами не более, как на 4 верш. длиннее длины поленьев, а высота также не более того, чтобы могло свободно развиться пламя горящего костра. Вообще высоту эту можно считать достаточной, если между перекрышкой (сводом) топливника и наложенным в него топливом  остается пространство высотой в 1/3 высоты всего топливника.

Величина топочного отверстия должна быть только достаточна для удобного накладывания через него топлива.

Величина хайла (отверстия, ведущего из топливника в дымоходы), может быть различная; но поперечное сечение хайла не должно быть меньше той величины, которая требуется для правильного выхода дыма и притока воздуха.

Приток воздуха, как уже сказали выше, должен быть достаточный для полного горения топлива, причем образующиеся газы, поднимаясь вверх, поступают в дымовые каналы, отдают большую часть своего жара стенкам дымоходов и, следуя далее, выходят наружу. На их место выступают из топки новые газы, образующиеся от сгорания топлива со свежим воздухом, входящим через поддувало в топку.

Чем горячее газы, тем они легче воздуха и тем быстрее поднимаются в дымовой трубе; следовательно, тем сильнее приток свежего воздуха в топку или, как говорят, тем сильнее тяга.

В комнатных печах, служащих исключительно для отопления помещения, тяга должна быть только достаточна для полного сгорания топлива  отвода продуктов сгорания. Слишком же быстрое сгорание топлива, при котором получается только зола, а не уголь, не достигает цели нагревания помещения и сохранения в нем тепла на более продолжительное время.

Чтобы узнать достаточно ли протекает воздуха в топку, надо взглянуть в нее во время горения.

При надлежащем количестве воздуха пламя имеет яркий, светлый, ровный цвет от частичек угля, которые в сильном жару, получаемом при полном горении, раскаливаются до бела. Напротив, если воздуха притекает в нее мало, то пламя- голубоватое, темное, не яркое, жар слабый и частички угля не могут сильно разгореться.

Голубой цвет пламени наглядно доказывает, что вследствие недостатка воздуха образуется окись углерода, а не угольная кислота.

Наконец, когда в топку притекает слишком много воздуха, тогда можно заметить в пламени темные и даже черные места, происходящие от частиц угля, которые при избытке холодного воздуха настолько охлаждаются, что совершенно чернеют. Иногда в одних местах топки замечается голубое пламя, в других черные или темные пятна; тогда можно заключить, что в одних местах воздух имеет слабый доступ в топку и делает горение неполным, в других местах воздух врывается слишком быстро, большое его количество охлаждает эту часть топки и тем ослабляет или прекращает горение.

Уравнение ширины топливника с шириной топочного отверстия, при поддувании через это последнее, значительно способствует более правильному распределению воздуха по топливу, а следовательно и более совершенному сгоранию топлива: но этого одного не вполне достаточно даже при топке дровами и совсем недостаточно при топливе, промежутки между отдельными частями которого тесны, например, при коксе, каменном угле или торфе.

Для этого рода топлива необходимо поддувание снизу, следовательно устройство топочной решетки и зольника с отверстием для поддувания. Впрочем, опыт показывает, что при поддувании снизу сгорает лучше всякое топливо, следовательно и дрова.

Но и при поддувании снизу смешение воздуха с горючими газами топлива далеко не совершенно, а потому часть этих газов улетает, в виде дыма,   в трубу.

Для  устранения этого недостатка можно сделать одно из самых простых приспособлений,  заключающееся в помещении хайла не в своде, а в задней и боковых стенках; при этом дым  и пламя, стремящееся, по своей легкости, кверху должны будут отклоняться от первоначального направления и, встречаясь с током воздуха дующего снизу, смешиваться как между собою, так и с воздухом.

Отопление жилых помещений производится различными способами: 1) каминами, 2)железными и чугунными печами и 3) нагретым воздухом или же горячей водой. В последнем случае согревание воздуха и воды производится в особом помещении и проводится по квартирам посредством металлических труб.

Камины

Камин принадлежит к числу нагревательных приборов, действующих исключительно лучистой теплотой горящего в нем топлива, а потому и самых не экономичных относительно расходования топлива.

Всякий камин состоит из топливника и дымовой трубы, без дымоходов, причем для того, чтобы искры не могли попасть в трубу и вылетать наружу, дым из камина впускается в дымовую трубу через перевал, согнутый в виде колена, в котором искры и задерживаются.



Топливник для камина делается открытым со стороны помещения и притом достаточно широким, чтобы в нем могло поместиться зараз большое количество топлива. При этом не следует упускать из вида, что при топке дровами лучистой теплоты получается только 25% развиваемой при горении, а при топке каменным углем и коксом немного более 50%.

Внутренность каменного топливника делается из огнеупорного кирпича на такой же глине; дрова же или уголь кладут на чугунную или железную колосниковую решетку, под которой устроено поддувало.

Иногда боковые стенки камина облицовываются чугунными плитами, но так как чугун от сильного жара портится и, вследствие своей большой теплопроводности, отнимает от топлива много жара, большая часть которого уносится воздухом в трубу, то поэтому такую облицовку едва ли можно признать рациональной.



Чтобы отражение теплоты в комнату было возможно полнее, топливники у каминов всегда делают широкими, но не глубокими.

Однако, не смотря на разные приспособления для лучшего нагревания комнат, все же из всей теплоты, развиваемой горением топлива, на согревание идет при топке дровами только 10%, а углем и коксом не более 20%, остальные же 80- 90% улетают бесполезно в трубу; по сравнению с печами хорошего устройства, дающими 60- 70% тепла, отопление каминами оказывается весьма невыгодным. Кроме того, камины греют только во время топки, тогда как печь сохраняет тепло довольно продолжительное время при равномерной температуре. Камины же, напротив, не столько греют помещение, сколько вентилируют его, а потому установки каминов надо считать весьма полезными во всех тех случаях, когда требуется усиленная вентиляция, как например в кабинетах, курительных комнатах и проч.

В каминах хорошего устройства в дымовой трубе ставится задвижка, при помощи которой можно регулировать тягу воздуха, сообразно с количеством топлива и силой горения. Такая задвижка или регистр состоит из железной пластинки, двигающейся между пазами железной рамки, выделанной в трубу несколько выше хайла. По окончании топки камина задвижка эта закрывается наглухо.



К числу недостатков каминного отопления следует также отнести неравномерное нагревание им комнаты. Так, предметы, находящиеся против камина и, главным образом, стороны их обращенные к камину, нагреваются довольно значительно, тогда как боковые части комнат остаются слабо нагретыми.

Вообще отопление одними каминами, без установки печей, при нашем северном климате неудобно и невыгодно и только в южных странах, где вместо зимы бывает продолжительная холодная осень, можно довольствоваться каминами, отапливая их дровами или углем, смотря по тому, какое топливо более употребительно в данной местности.

В богато убранных помещениях камин служит украшением комнаты и с этой целью облицовку его делают из мрамора с различного рода дорогими орнаментами и приборами из меди и бронзы.

На рис. 1 и 2 показаны два образца роскошных каминов с облицовкой из мрамора и резными украшениями, а на рис. 3- разрез дымовых каналов.

Комнатные металлические печи

В комнатных печах нагревание помещения производится не непосредственно пламенем горящего топлива, как это мы видим в каминах, но поверхностью нагретой массы печи. Вот почему в этого рода печах, кроме хорошего устройства печи, т. е. очага (топливника), дымоходов и дымовой трубы, имеет также большое значение материал, из которого  построена масса печи.

В этом отношении комнатные печи можно подразделить на два рода: 1) печи металлические- чугунные и железные, обладающие меньшей теплоемкостью и 2) печи кирпичные, терракотовые- с большей теплоемкостью.

Наибольшим распространением пользуются металлические печи, которые представляют то удобство, что при малом объеме ими занимаемом, они нагревают сравнительно большое пространство.  Такие печи нагреваются очень скоро и также скоро нагревают помещение, в котором стоят, тем не менее эти достоинства не окупаются их весьма существенными недостатками.

Большинство таких печей нагревают окружающий воздух слишком сильно, как например чугунные печи, даже при топке дровами, накапливаются до красна, что действует вредно, заставляя пригорать органическую пыль, всегда носящуюся в воздухе, а через это распространяется в помещении не только пригорелый запах, но также и вредные для здоровья продукты горения- углекислота и окись углерода (угар).

В этом отношении безусловно вредными следует считать небольшие переносные печи, известные под названием чугунок. Такие чугунки чаще всего отапливают коксом, который, помимо тяжелого запаха, распространяемого при горении, накаливает печь до того сильно, что часть углерода, входящего в состав чугуна, окисляясь, в соприкосновении с воздухом, превращается в окись углерода. Случаи угара при топке такого рода печами бывают весьма часты.

Нагревание металлическими печами (рис. 4) идет неравномерно, так как вследствие быстрой передачи ими теплоты, воздух помещения не может своевременно перемешиваться и ближайшие к печи слои его бывают сильнее нагреты, чем больше отдаленные.

Эти недостатки, до известной степени, можно устранить рациональным устройством печи и замедлением горения топлива на столько, чтобы наружная поверхность, соприкасающаяся с комнатным воздухом, не нагревалась выше 100- 120 гр. Ц. С этой целью топка должна быть приспособлена к более продолжительному горению без подкладывания нового топлива.

На рис. 5 изображен вертикальный разрез печи Геншеля, в которой топливо, заложенное в печь, может гореть безостановочно в течении времени 24- 48 часов.

Устройство печи следующее: к топочной решетке ab с выдвижным зольником х прикреплен наружный чугунный покров печи АВ. Внутри этого цилиндра вставлен меньший цилиндр CD, из котельного железа, открытый с обоих концов; нижний конец цилиндра CD не доходит до решетки, а верхний снабжен крышкой n. Топочное отверстие находится внизу и закрывается герметической крышкой m. Верхняя часть цилиндра CD сообщается с отводным рукавом в дымовую трубу. Клапан I служит для регулирования тяги.



Для того, чтобы наполнить печь топливом, снимают крышки k и n цилиндров АВ и CD и по окончании этой операции (т. е. наполнения) снова плотно закрывают их. Растапливание производится через топочное отверстие m, которое затем тоже плотно закрывается. Необходимый для горения воздух притекает под решетку, через более или менее открытый ящик зольника, а продукты горения принимаются в промежутках между цилиндрами и уходят в дымовую трубу через отводный рукав. Чтобы дым, проходящий по слою топлива, не мог застаиваться, в верхней части цилиндра CD имеется отводная трубочка с в дымовую трубу.

Несмотря на то, что печь нагружена топливом до самого верха, горит только нижний слой его, а верхние слои только нагреваются; по мере же сгорания нижних слоев топлива, оседают слои выше лежащие и т. д. до полного истощения всего топлива, нагруженного в печь.



Для регулирования тяги, как мы уже упомянули выше, служит клапан i, а больший или меньший приток воздуха соразмеряется соответственным вдвиганием и выдвиганием ящика зольника x.

Нагрузку нового топлива всегда удобнее делать ранее, чем прогорело старое, в этом случае нет надобности вновь растапливать печь, которая будет топиться, не потухая неопределенное время. Но перед наложением нового топлива решетка должна быть хорошенько прочищена, надо по временам (раз в 3-  в сутки) прочищать решетку.

Для того, чтобы топочную решетку было удобно чистить, т. е. освобождать от накопившейся в ней золы, она состоит из двух частей (рис. 6): верхней не пожвижной или собственно решетки (1, 2, 3, 4), лежащей в ab (рис. 5) и нижней подвижной (5, 6, 7, 8), вставленной под ab, последняя, при помощи ручки о, может вращаться горизонтально в обе стороны.

Когда нижняя подвижная часть решетки находится в положении, показанном на нашем рисунке, то вся решетка образует тесные промежутки, в зольник попадают только мелкие остатки топлива, но если нижнюю часть решетки повернуть так, чтобы 5 и 7 стали против 2 и 4, а 6 и 8 против 3 и 1 верхней решетки, то промежутки увеличиваются настолько, что сквозь них могут падать в зольник и более крупные остатки топлива. Таким образом для прочистки нужно только ручку О повернуть несколько раз в обе стороны.

Такую печь всего выгоднее топить коксом, причем во избежание угара, необходимо, чтобы после наложения топлива и во время топки обе крышки цилиндров были вполне герметически закрыты.

Для того, чтобы стенки чугунной печи не так сильно раскаливались, вместо гладкой поверхности лучше делать ребристую, которая значительно увеличивает (в 3- 4 раза) нагревательную поверхность печи и способствует понижению ее температуры - быстрой передачей тепла окружающему воздуху.

К такого рода печам относятся комнатные печи различных образцов, внешняя и внутренняя поверхность которых снабжены частыми ребрами, которые постепенно утоньшаются от вершины к основанию, вследствие чего теплота, распределяясь равномернее, не доводит металлическую поверхность раскалиться до красна.

Вообще, следует заметить, что как бы то ни было хорошо устройство металлических печей для отопления жилых помещений, нуждающихся в постоянной и равномерной температуре, им следует предпочитать печи кирпичные, обладающие большой теплоемкостью и потому передающие теплоту медленнее, но равномернее.

Комнатные печи

Кирпичные печи, как мы уже сказали выше, обладают более значительной теплоемкостью против металлических, но зато теплопроводных первых меньшая, чем последних. Поэтому для того, чтобы  кирпичная печь могла нагреваться достаточно; необходимо придать ей большую поверхность соприкосновения не только с горящим топливом, но и с продуктами горения.

Для этого топливник должен возможно тесно охватывать горящее топливо, а дымоходы иметь достаточное число оборотов. По тем же причинам для того, чтобы печь могла отдать воздуху помещения небольшое количество теплоты, которую она восприняла от топлива, нужна соответственно значительная поверхность соприкосновения печи с воздухом помещения. На этом основании кирпичные печи делаются больших размеров, чем металлические. Но так как наружная поверхность печи увеличивается не пропорционально с ее  объемом, а в меньшей степени, то если довольствоваться соприкосновением воздухом только с одной наружной поверхностью печи, пришлось бы дать последней весьма значительные размеры, как это мы видим в обыкновенной голландской печи.

Для того же, чтобы размеры печи можно было уменьшить, необходимо давать воздуху помещения возможность соприкасаться и с внутренностью печи, т. е. устраивать внутри печи каналы или камеры, сообщающиеся с воздухом помещения, и непроницаемые для продуктов горения.

Что касается дымооборотов, то в прежнее время их делали горизонтальными, расположенными в форме винтовой лестницы и потому называвшимися также винтовыми (рис. 7); но такие дымообороты, недостаточно замедляя течение дыма, мало отнимают от него теплоты. Много удобнее делать вертикальные дымообороты или колодцы (рис. 8), по которым дым, направляясь попеременно вверх и вниз, течет значительно медленнее и потому, охлаждаясь, оставляет большую часть своей теплоты наружной поверхности печи.

Надо, однако, заметить, что ни те ни другие дымообороты, отделенные друг от друга тонкими перегородками, не могут достаточно охладить дым, так как охлажденные части дымоходов 2 и 4 быстро воспринимают вновь теплоту от более горячих частей дыма смежных с ними 1 и 3. Для устранения этого недостатка считается весьма полезным устраивать между дымооборотами небольшие каналы, сообщающиеся с воздухом комнаты. Такие каналы, увеличивая нагревательную поверхность печи, в то же время устраняют сомкнутость дымооборотов. Если же воздушные камеры выложить внутри листовым железом, то передача тепла комнатному воздуху настолько увеличивается, что длина дымооборотов, а следовательно и общий объем печи может быть значительно уменьшен.



Наиболее старинные и в то же время весьма распространенные кирпичные печи известны под названием голландских. Наружный вид такой печи показан на рис. 9. Такая печь имеет 6 дымооборотов или колодцев, по которым продукты горения и дым следуют непрерывно по восходящим и нисходящим колодцам. В нижней части последнего шестого колодца устроено место для закрывания трубы вьюшкой.

Во время топки печи дым через хайло в задней части свода топливника, поступает в 1 восходящий колодец, оттуда в нисходящий 2, следуя далее в восходящий 3 и т. д. до 6-го, в котором помещена вьюшка, а затем в дымовую трубу. Основанием для печи служат кирпичные стенки, под которыми циркулирует воздух, для чего в стенках этих имеются отверстия. Высота основания печи бывает не более 6 вершков.



Пол топливника выложен из двух рядов кирпичей, положенных плашмя. В ширину и глубину топливник обыкновенно занимает все пространство между стенками печи, а высота делается в 3/4 арш. и не более 1 арш.; топочное отверстие делают в 36 кв. вершков.

Дымовые ходы расположены у наружной поверхности печи, так что наружными стенками этих ходов будут общие со стенками печи, а следовательно и расположение дымоходов обусловливается формой печи.

Голландские печи могут быть круглые и угловые, но чаще всего им придают четереугольную форму.

Расположение дымоходов в угловой печи, число дымоходов бывает от 4 до 8 и до 10, при общей длине их в 15- 30 арш.; поперечное сечение каждого дымохода от 12 до 30 кв. вершков.

Переход дыма из последнего дымооборота в дымовую трубу делается двумя способами: во вьюшку, как показано на рис. 11 или под вьюшку (рис. 12). Первый способ наиболее употребителен, но последний лучше в гигиеническом отношении.



Голландские печи обыкновенно обделываются снаружи изразцами, что придает печи известную красоту. Кроме того в хороших печах все наружные приборы делаются медными.



Вообще следует заметить, что хорошо сложенная голландская печь дает достаточно тепла в том помещении, где она установлена: единственный упрек, который ей обыкновенно делают, это слишком значительное потребление топлива зараз.



Недостаток этот, однако, можно несколько ослабить уменьшением размеров топливника, а также отступом от стены, чтобы задняя поверхность печи могла использовать свою теплоту комнате, вместо того, чтобы бесполезно греть стену. Отступ от стены делается в 2(1/2)- 3 верш., и тогда соединение дымоходов с трубою производится посредством патрубка- короткого кирпичного канала.

Чтобы увеличить нагревательную способность печи, в стенках ее иногда делают душники или отверстия, в которые вставлены металлические коробки с откидными крышками (рис. 13) ведущими в восходящие дымоходы и открываемые, после окончания топки и закрытия вьюшек. Такие душники, однако, представляют то неудобство, что через открытый душник вместе с теплом попадают в отапливаемое помещение копоть и гарь.



Шведские печи по внешнему виду очень сходны с голландскими, но отличаются от них несколько иным расположением дымовых ходов. В этих печах продукты горения из топливника поступают в средний восходящий колодец, следуют далее в два нисходящие колодца, и затем снова в два восходящие, которые, соединяясь под прикрышкой печи над средним восходящим колодцем, переводят дым с верхней части печи в трубу.

Что касается закрывания и открывания трубы, то оно производится задвижкой, также находящейся в верхней части печи и приводится в движение шнурками, перекинутыми через блоки.

Так наз. круглые печи, кроме своей наружной формы- цилиндра, отличаются от голландских еще тем, что имеют железный футляр. Такие печи много экономичнее, относительно потребления ими топлива, чем обыкновенные голландские, но зато обладают всеми преимуществами и недостатками металлических печей.

Круглые печи нагреваются скорее и отдают комнате или вообще помещению, где они установлены, сравнительно более тепла, чем голландские, но соответственно этому они держат тепло очень недолго. При наших морозах весьма редко можно ограничиться топкой таких печей один раз, ибо в течении 7- 8 часов они совершенно остывают.

Утермаковские печи составляют видоизменение круглых печей. В них между дымооборотами помещена железная труба, отделенная от дымооборотов кирпичной кладкой, но сообщающаяся с комнатным воздухом отверстиями, расположенными на двух противоположных концах ее.

Подобно обыкновенным круглым печам, они всегда одеты снаружи футляром из листового железа и чаще всего также круглые, хотя могут быть и всякой другой формы. На рис. 14 показан вертикальный, а на рис. 15 горизонтальный (по линии АВ) разрез печи. Цифры 1, 2, 3, 4, 5, 6 означают дымоходы (восходящие и нисходящие, как в голландских или круглых печах) а - железная воздушная труба; нижний конец ее, стоящий на топочном своде, сообщается с комнатным воздухом посредством отверстий а, проделанных во всей печи, в верхний конец вставлен душник м, свод топливника имеет кирпичную перекрышку.




Такая печь, обладая значительно большею нагревательной поверхностью против голландских и круглых печей, требует еще более умеренной топки, чем круглая печь, ибо остывает очень быстро.

Утермарковская и голландская печи составляют главные прототипы комнатных печей, так как все другие печи представляют собой только более или менее удачные видоизменения или улучшения этих печей.

Кухонные печи

Во всякой квартире, кроме печей для отопления комнат, имеется также печь, служащая для варки пищи. Имеются два главных типа таких печей: плита и русская печь.



На рис. 16 показана весьма удобная кухонная металлическая печь, которую можно приобрести готовой и установить в любом месте. Она состоит из топливника а, зольника в, духового шкафа в, и резервуара для воды е с краном. Кроме того имеется открытый топливник г для разжигания в нем древесных углей. Наружная боковая стенка к, топливника а, решетчатая, закрывается откидной крышкой л. Открыв эту крышку, на нее можно установить перед решеткой к аппарат для жарки на вертеле м.

Верхняя часть плиты имеет канфорки, открывая которые, по мере надобности, можно дно кастрюли или какой- либо иной металлической полуды привести в непосредственное соприкосновение с пламенем печи.

Плита такого устройства, весьма распространенная во Франции, занимает мало места, очень удобна для приготовления кушанья. Недостаток ее, однако,  тот, что при этом сжигается значительно более топлива, чем при кирпичной плите.

На рис. 17 изображена в продольном разрезе кухонная кирпичная плита наиболее употребительного образца. Устройство ее следующее: а топливник, отделенный колосниковой решеткой от зольника б; духовой шкаф в с железным выемным листом, д котел для воды. Продукты горения циркулируют между плитой и верхней стенкой шкафа, затем опускаются сзади по бокам шкафа вниз, откуда идут под котел и далее в трубу г. Устройство дымоходов таково, что огонь может быть направлен прямо в трубу, не огибая духового шкафа. В этом случае имеются две задвижки- шкафная и плитная. Если открыть шкафную задвижку и оставить закрытой плитную; то дым на своем пути будет согревать и духовой шкаф; оставив же открытой только плитную задвижку, дым уходит из под плиты непосредственно в трубу, минуя духовой шкаф.



Под шкафом и котлом должны быть отверстия с дверцами для чиcтки остающейся золы и сажи.

Что касается общих размеров кирпичного очага, то в большей части случаев можно вполне достаточным сделать: ширину топочного отверстия и топливника в 4- 6 верш., высоту топочного отверстия не более 4 вершк.; под (решетка) топливника на уровне с нижним краем топочного отверстия, а сводом ему служит чугунная плита, возвышающаяся над верхним краем топочного отверстия вершка 1 (1/2)- 2.

Основание очага лучше делать на шанцах. Боковые стенки топливника и зольника выкладываются кирпичом вплоть до наружных стенок печи; сзади топливник отделяется от шкафа стенкою в 1/4- 1/2 кирпича.



Внутренность топливника должна быть выложена огнеупорным кирпичом. Верх шкафа, для избежания его накаливания, перекидывается клинкером плашмя. Наружные стенки очага часто делаются в 1/2 кирпича, потому что назначение очага- нагревать не комнату, а плиту, шкаф и воду в котле.

Старинная русская печь, употребляемая и в настоящее время в сельском быту изображена на рис. 18 и 19. Она отличается от других печей тем, что в ней приток воздуха в топливник и выход из него дыма происходит чрез одно и то же отверстие.



Печь состоит из топливника с: устья а, шестка б и щитка к. Дым и продукты горения направляются чрез устье и хайло х в пространство в, расположенное над сводом д топливника и оттуда чрез отверстие в дымовую трубу.

Чтобы по возможности уменьшить вес печи, под подом ее оставляется свободное пространство до 17 верш. высоты, наз. подшестком. Он перекрыт сводом.

Свод д топливника дугообразно спускается в боковые стенки; устье а имеет форму полукруга. вся площадь пода топливника делается приблизительно в 2 квадратных аршина, высота 13 верш., высота устья 8 верш., ширина 11 верш.

Устье, когда печь не топится, закрывают заслонкой из листового железа.

В русской печи улучшенного образца проделывается второе хайло о в передней части свода, а в пространчтве е- горизонтальные дымоходы. В этом случае оба хайла снабжаются задвижками и хайло х соединяется с дымовой трубой помимо дымоходов. Если закрыть задвижку в о, печь топится как обыкновенная русская печь; если же, наоборот, закрыть задвижку в х и открыть в о, то дым направляется через дымоходы, что способствует большему нагреванию печи и сохранению тепла на более продолжительное время после закрытия печи.

В шестке б во многих русских печах устраивают плиту с отдельными топливником с левой стороны печи, по образцу топливников кухонных очагов- плит.

Кладка кирпичных печей

Кладка кирпичных печей производится из кирпича по глине. Кирпич для этого надо брать хороший, не слишком обожженный, красный, но не железняк или полужелезняк.

Стенку и свод топливника, насадку и другие части печи, подверженные сильному жару, лучше класть из огнеупорного кирпича по такой же глине. В местах, где требуется незначительная толщина кладки, употребляется клинкер.

Глина употребляется не жирная, вязкая, без примеси ила и землистых частиц. Сухую глину предварительно размачивают водой в ящиках и затем, прибавив песка от 1/4 до 1/2 по объему, смотря по качеству глины и песка, тщательно разминают и перемешивают ногами и железными лопатками. Песок должен быть чистый, кварцевый, не очень мелкий, но и не крупный, без примеси хряща. Огнеупорная глина вместо песка смешивается с толченым порошком огнеупорного же кирпича.

Глины при кладке не стоит брать более, чем нужно для склеивания кирпичей, швы делают по возможности тонкие, а для этого каждый кирпич перед кладкой надо вполне пропитать водой. Внутреннюю поверхность кладки следует только затирать мокрой тряпкой (мокрушей), но не обмазывать глиной, так как последняя от жара отваливается.

Чтобы кирпичные стенки печи могли достаточно быстро прогреваться, до поверхности их соприкосновения с воздухом комнаты, они не должны быть очень толсты. Наружные стенки печи, при обделке их изразцами или листовым железом, кладут обыкновенно в 1/2 кирпича; без этой обделки- в 3/4 или также в 1/2 кирпича. Внутренняя разделка между дымоходами- в 1/2 и 1/4 кирпича. Стенки топливника обыкновенно в 3/4, а свод и под его в 1/4 кирпича.

Для того же, чтобы нагревательная поверхность печи везде нагревалась равномерно, толщина кладки не должна быть везде одинакова: ее следует уменьшать сообразно с постепенным охлаждением дыма, по мере его удаления от топливника. Наиболее подверженные жару стенки топливника и начала дымоходов делают в 3/4 кирпича затем в 1/2 кирпича и, наконец, в 1(1/4) кирпича; стенки же конца дымоходов, перед переходом в дымовую трубу, можно сложить только в толщину клинкера, положенного на ребро, т. е. в 1/2 кирпича. Такое постепенное утончение стенок, вследствие свойств кладки, делается всегда уступами.

Так как ширина обыкновенного кирпича 3 вершка, а толщина 1 (1/2) вершка, то при стенке в 1  (1/2) кирпича последний кладется плашмя, длинным ребром вдоль стенки, а при стенке в 1/2 кирпича ставится на одно из ребер (длинное или короткое). При толщине стенки в 1/4 кирпича- в два ряда: один ряд (обыкновенно внутренний) из кирпича, положенного плашмя вдоль стенки, а другой из кирпича на ребро.

Стенки печи, не соприкасающиеся никакой стороной с воздухом комнаты, напр. разделка между дымоходами не камерной печи, могут состоять из одного ряда соответствующей толщины: стенки же, одна сторона которых соприкасается с комнатным воздухом, во избежание проникания дыма в комнату, делаются из одного ряда кирпича только тогда, когда они со стороны воздуха обделаны листовым железом или изразцами; без этой отделки класть их следует в два ряда, причем кирпич или в обоих рядах ставится на ребро, или же в одном внутреннем ряду плашмя, а в другом на ребро, смотря по толщине стенок.

Если в два ряда приходится выводить стенку в 1/4 кирпича толщиной, то вместо обыкновенного кирпича употребляется клинкер в 3/4 верш. толщиною и оба ряда кладутся на ребро.

Перевязка кирпича, т. е. расположение кладки, должно быть таково, чтобы швы одного ряда не приходились против швов другого ряда.

Перекрышка печи делается из двух- трех рядов кирпича плашмя.

Чтобы кладка не раздавалась от жара, стенки печи связываются между собой полосками железа, загнутые концы которых заделываются снаружи в стенки (в швы кирпичей). Иногда вся печь снаружи окружается в 3- 4 местах обручным железом.

Над верхним краем топочных или трубных отверстий и вообще на всех тех местах, где снизу кладки имеется несколько обширная пустота, помещаются для поддержки достаточно толстые полосы железа, так как железо расширяется от жара гораздо более кирпича, то концы железных полос не должны упираться в кладку очень плотно, а лежать в ней свободно; подобные же полосы железа употребляются для перекрышки печи, если под ней находится пустое пространство.

Изразцы перед кладкой сортируются: более чистые и белые ставятся на лицо, а прочие в более скрытые места. Где нужно, края изразцов пригоняются друг к другу осторожной обтеской. При кладке пустоты изразцов наполняют глиной с примесью кирпичного щебня. Обыкновенно изразцы прикрепляются к кирпичным стенкам при помощи гвоздей и отожженной, скрученной вдвое проволоки.

Вся кладка печи и обделка ее изразцами должны производиться по наугольнику, отвесу и правилу. По окончании обделки изразцами, швы между ними распудриваются; для этого вся печь скрашивается мелом или алебастром и затем, когда краска высохла, вытирается тряпкой; мел остается только на швах.

Кладка печи производится постепенно снизу вверх от основания до перекрышки, причем все части печи, лежащей на одном уровне, выкладываются параллельно. Наружная обделка, состоящая из железа или изразцов, идет также параллельно с другими частями.

Основание печи в нижних этажах делается на особом кирпичном фундаменте, а в средних и верхних этажах на железных или чугунных кронштейнах или на рельсах, по которым настилаются доски. Основание для печи всегда следует делать на шанцах, т. е. на кирпичах, поставленных с промежутками между ними для циркуляции воздуха. Высота основания (промежуток между полом и подом печи) бывает обыкновенно в 9 вершках.

Насадка представляет решетку, устроенную из нескольких, расположенных один над другим, рядов кирпича, положенных на ребро. Ряды имеют попеременное направление и пересекаются между собой под прямым углом: второй ряд лежит перпендикулярно к первому, третий перпендикулярно ко второму и параллельно с первым, четвертый перпендикулярно к третьему (и первому) и параллельно со вторым и т. д. (рис. 20). Кирпичи кладутся насухо (не смоченные). Промежутки между кирпичами одного ряда делаются в 1(1/2)-2 -2(1/4)-2(1/2) вершка. Сумма процветов всех промежутков насадки, лежащих на одной горизонтальной плоскости, должна быть не менее (но может быть и более) поперечного сечения самого узкого места дымовой трубы.

Кладка дымовых труб

Дымовые трубы внутри кирпичных стен выводятся (на известковом растворе) каменщиками при кладке стен, печники только обмазывают их внутри глиной; но так как глина от действия паров размокает и при чистке труб (ядром) отваливается, то лучше обкладывать внутренность стенных труб кирпичом по глине, как показано на рис. 21.



Во избежание охлаждения труб наружным воздухом, их всегда прикладывают во внутренних стенах, у которых обыкновенно ставятся печи.

Чтобы устранить возможность перебоя дыма при топке нескольких печей одновременно, для каждой из них нужно проводить в стенах особую трубу; но, по мере приближения труб к крыше, их следует сближать и соединять на чердаке, по возможности, в общие стволы, причем наклонам сводимых труб дают покатость, достаточную для легкого прохождения по ним ядра при чистке (рис. 22); если же этого нельзя сделать, то в местах, могущих задержать ядро, ставят прочищательные дверцы.

Стенки труб на чердаке и выше должны быть не менее, чем в 1/2 кирпича; они кладутся по извести и на чердаке отбеливаются снаружи (чтобы видны были могущие образоваться трещины), а над крышей покрываются с внешней стороны штукатуркой. Сверх коня крыши трубы выводятся не менее, чем на 1 арш., а по скатам крыш тем выше, чем дальше от коня.

Для избежания течи между трубой и крышей, в трубе над крышей делаются кирпичные выступы а а (рис. 23). Края верхушки труб покрываются листовым железом, а для защиты труб от дождя над ними ставятся железные зонтики.



В деревянных зданиях дым из печей выводится при помощи так называемых коренных труб (рис. 24), стоящих на особом фундаменте; толщина стенок этих труб должна быть не менее 1-1(1/2) кирпича.



Как в деревянных, так и в каменных строениях печи и трубы должны быть отделены от деревянных частей кирпичной разделкой.

Толщина разделки в 1/2-1 кирпич, причем для безопасности, дерево можно обкладывать войлоком, пропитанным глиной, и затем отбивать кровельным железом.

Проемные печи в деревянных стенах отделяются кирпичом, заделываемым под лицо.

На рис. 25 показана разделка между трубой и полом.



Известно, что на тягу дыма в трубах оказывает большое влияние ветер, что особенно заметно на трубах, стоящих по скату крыши ниже ее коня, или на трубах, расположенных ниже стен соседних зданий. Поэтому над трубами такого рода делаются надлежащей высоты надставки из листового железа.

В трубах комнатных печей, имеющих обыкновенно не сильную тягу, нужны особые приспособления, между которыми наиболее известны костыли и флюгарки.

Костыль (рис. 26), защищая трубу достаточно при горизонтальном направлении ветра, оказывает мало пользы при ветре снизу вверх.

Флюгарка (рис. 27), вращающая по направлению ветра, могла бы вполне удовлетворять своему назначению, если бы не портилась так часто: от ржавчины, замерзания воды около оси ее вращения и т. п. Переставшая же вращаться флюгарка скорее вредна, чем полезна.



Хорошо действует конусообразный колпак из листового железа (рис. 28 и 29), висящий же стержень ав; действие его понято на рисунке; но колпак этот нередко срывается ветром, дующим снизу вверх (рис. 29).

Уход за печами

Перед каждой топкой нужно прежде всего выгрести золу из топливника или зольника, а в очагах, кроме того, из под плиты и под шкафом.

При растапливании надо направлять поддувание топочными дверцами, а после растапливания оставлять дверцы топочного отверстия открытыми  более как на столько, чтобы топливо горело без заметного черного дыма: далее этого предела открывать дверцы не следует, так как избыток притекающего воздуха только охлаждает топливо и уносит тепло в трубу.

По мере прогорания топлива, топочные дверцы соответственно прикрываются, а не оставляются открытыми настежь, как это иногда делают.

В печах с поддуванием снизу через решетку, топочное отверстие, после растапливания, закрывается, и горение точно таким же образом регулируется дверцей зольника.

Когда дрова совершенно прогорели, их перемешивают, разгребают по поду и, прикрыв плотно дверцу, оставляют так до тех пор, пока угли не подернутся золой; после этого снова, прикрыв плотно топочную дверцу, закрывают вьюшку.

Лучшие топочные дверцы, вообще, герметические; но и герметические дверцы следует закрывать только после совершенного прогорания топлива, но не ранее, иначе сгорание недогоревшего топлива будет не полное, с отделением в дыме жидких продуктов, осаждающих в дымовой трубе трудно очищаемую смолистую сажу и вообще портящих трубу.

При топке каменным углем, коксом и т. п. закрывать трубу можно только тогда, когда все угли совершенно потухли, а так как прогорание этих веществ происходит гораздо медленнее, чем дров, то при них можно ограничиться одним запиранием герметических дверец топочного отверстия и зольника.

Если дым проведен под вьюшку, то после закрывания последней можно, если нужно, открыть трубную дверцу- для вентиляции помещения. Чтобы вентиляция не была слишком сильна, лучше в трубной дверце проделать особое отверстие, которое можно было бы уменьшить и увеличить по желанию.

Вообще, на вентиляцию помещения должно быть обращено особенное внимание при устройстве печей и дымовых труб. Так известно, что печи без воздушных камер могут вытягивать испорченный воздух только во время топки печи, причем свежий воздух доставляется или естественной вентиляцией через открытые дверцы или форточку, или же посредством небольших особых отверстий в стене, прикрываемых дверцами.

В каменных печах наружный воздух можно ввести в камеры печи и оттуда уже в комнаты в нагретом виде. Для этого под полом устраивают каналы, сообщающиеся с нижней частью камер печи. Такие каналы можно делать из кирпича или железа, причем для закрывания и открывания отверстия канала ставят небольшую задвижку.

Что касается количества притекающего в канал наружного воздуха, то оно находится в зависимости от площади сечения канала и разницы в температуре между внешним воздухом и внутри печи. Каналу дают сечение 5- 10 кв. вершков.

Когда печь дымит при затапливании, то это происходит оттого, что в ней нет достаточной тяги. Появление дыма чаще всего бывает, когда затапливают печь, долго стоявшую нетопленной, и зависит большей частью от столь сильного остывания дымовой трубы, что температура в ней становится ниже комнатной; при этом пламя свечи, поднесенной к топочному отверстию, наклоняется во внутрь топливника, а наружу- в комнату.

Для устранения давления обыкновенно достаточно прогреть растопками трубу по вьюшке или же открыть форточку.

В печах с сильной тягой, напр. в каминах, дымление может зависеть от недостаточного притока воздуха; в таком случае следует открыть все двери, а если нужно форточку.

Наконец, дымление может быть следствием накопления в трубе сажи или засорения ее обломками кирпича и мусором. Поэтому правильная чистка дымовых труб составляет необходимое условие хорошего горения топлива в печи.

Чистка труб

Чистка дымовых труб, а также выгребание сажи и золы из всех доступных для такой очистки каналов печи составляет существенную необходимость во первых для того, чтобы тяга была лучше, и во вторых для предохранения от воспламенения сажи.

Осенью, перед началом топки, все трубы должны быть осмотрены и прочищены; затем трубы комнатных печей следует чистить через 2 недели, а трубы очагов и других сильно нагреваемых и постоянно действующих приборов- еженедельно.

Очистка труб у нас производится метлой, которая вместе с чугунным ядром, опускается на веревке в трубу. От ударов ядра со стенок сыплется мусор (иногда куски кирпича и даже целые кирпичи), падающий в нижние части трубы (у вьюшки, в горизонтальные борова, переводящие дым в трубу, и т. п.); оттуда он и должен быть выгребаем после каждой чистки труб.

Иногда стенки трубы покрываются смолистой сажей, чаще всего при топке сырыми дровами или, вообще, при плохом горении топлива. Образованию этой сажи именно способствуют герметические дверцы, если их закрывать ранее, чем прогорело все топливо.

Сажа эта не очищается метлой и, нередко, загораясь, бывает причиной выкидывания из трубы пламени.

Для  устранения смолистой сажи пока единственным средством служит выжигание; с этой целью во вьюшке жгут солому, сухие растопки или, вообще, топливо, дающее большое пламя,- до тех пор, пока сажа не воспламенится. При этом, конечно, должны быть соблюдаемы все предосторожности от пожара.

Центральное отопление

Отопление нагретым воздухом состоит в том, что в части здания, ниже уровня жилых помещений, напр., в подвале устраивается тепловая камера, внутри которой поставлена печь, наз. калорифером.

Воздух, нагретый в камере, поднимается по духовым каналам и чрез душники передается отапливаемому помещению. Такая передача нагретого воздуха производится во все этажи здания; отсюда нагретый воздух, посредством вытяжных каналов, или проводится обратно в камеру, нагревается там и снова направляется для отопления помещения, или же обработанный выпускается наружу. В первом случае постоянно нагревается один и тот же воздух, циркулирующий непрерывно между отапливаемым помещением и камерой, что конечно экономично относительно расхода топлива, но зато дает помещению воздух слишком сухой и потому вредный для здоровья живущих людей. Во втором случае воздух для нагревания вводится в тепловую камеру через особый канал, так что нагреваемые помещения постоянно снабжаются гретым внешним воздухом.

Между калорифером и стенками духовой камеры должен быть промежуток для того, чтобы истопник, в случае надобности, мог войти в камеру для чистки и необходимых исправлений. Верхнюю часть калорифера надо отделить от камеры на 3/4-1(1/2) арш. высотой для того, чтобы могло произойти надлежащее перемещение воздуха, нагретого калорифером.

Камера снабжена входной дверью, обитой с внутренней стороны железом по войлоку. Для каждого этажа нужен отдельный духовой канал, так как иначе верхние этажи будут отнимать тепло от нижних, но еще лучше, для более правильного распределения тепла, снабжать каждую комнату особым каналом.

Духовые и вытяжные каналы проводят обыкновенно во внутренних стенах помещения; внутри эти каналы обделываются цементом или же изразцами. Иногда для духовых каналов употребляются гончарные трубы, внутри глазированные, а для того, чтобы трубы не ломались при осадке стен, вокруг них в стенах оставляют промежутки, наполняемые сухим песком. При невозможности провести духовые каналы в стенах, их выводят в тумбы, колонны и т. п.

Душники духовых каналов устраивают в верхних частях стен, выше человеческого роста, отверстия вытяжных каналов, напротив того, в нижних частях стен, близ пола. Как те, так и другие лучше всего прикрывать решетками.

Душники и хайла духовых каналов должны быть снабжены задвижками или дверцами, при помощи которых можно было бы закрывать их или изменять их просвет; такие же задвижки или дверцы должны быть у отверстий вытяжных каналов.

Так как приток воздуха в помещение и вентиляция находятся в зависимости не только от степени нагревания воздуха в камере, но также и силы тяги в вытяжных каналах, то последние необходимо соединить с дымовой трубой или устроить специальную вытяжную трубу.

Устройство калорифера, помещаемого внутри тепловой камеры, сходно с устройством комнатных печей и, подобно им, должно иметь достаточные нагревательные поверхности, при соприкосновении с воздухом камеры не нагреваться выше 120 гр. Ц. Относительно расхода топлива калорифер должен быть возможно экономным, причем полезное действие прибора рассчитывается не менее как на 75%.

Принцип водяного отопления основан на следующем: если систему труб, приложенных в разных этажах здания и идущих  от одного центрального места, наполнить водой и нагреть снизу, то вода в трубах получит постоянное круговращателное движение более нагретых слоев вверх и менее нагретых вниз. Такая циркуляция воды в трубах будет продолжаться до тех пор, пока температуры воды не станет везде одинаковой.

Нагревание воды производится всегда в нижнем этаже здания и отсюда нагретая вода, посредством труб, разносится по этажам и, выделив теплоту, возвращается обратно в нагреватель, снова нагревается, циркулирует по трубам и снова возвращается вниз и т. д. до тех пор, пока продолжается нагревание.

Водяное отопление может быть высокого и низкого давления. Первое происходит при обыкновенном атмосферном давлении, а второе под давлением нескольких атмосфер, в герметически закрытых трубах из тянутого железа.

Водяное отопление высокого давления известно под названием системы Перкинса, не дает возможности регулировать температуру отдельных комнат, тем более, что довольно значительное внутреннее давление в трубах затрудняет приспособление к ним хорошо закрывающихся и открывающихся кранов.

По всем этим причинам такое отопление более пригодно для фабричных и заводских помещений, чем для жилых зданий.

Отопление паром основано на общеизвестном свойстве пара, при своем образовании, из воды поглощать значительное количество теплоты и отдавать эту теплоту при сгущении пара в воду.

По своему устройству паровое отопление несколько напоминает водяное. В состав его входит котел для образования пара, паропроводные трубы и приборы для нагревания помещения и отвода охладившегося пара обратно в котел.

Котлы обыкновенно ставят низкого давления, с большой парообразной поверхностью. На фабриках и заводах, где работают паровые машины, обыкновенно утилизируют мятый или отработанный пар, отводя его по трубам в помещения, которые хотят согреть.

Нагревательные приборы чаще всего делаются чугунные и в форме цилиндров (гладких или с ребрами), ящиков, тумб и проч. В них пар сгущается в воду и выделяет скрытую в нем теплоту. Каждый нагревательный прибор должен быть снабжен: паропроводной трубой, открывающейся в верхнюю часть его; трубкой для отведения воды, получившейся от сгущения пара; воздушной трубкой, расположенной вверху и служащей для выпускания воздуха. Все три трубки снабжены кранами.

Трубки, выводящие воду из нагревательных приборов и паропроводных труб, собираются в одну общую трубу, переходящую обратно в бак, из которого вода накачивается в котел.

Выбор отопления

При постройке жилых зданий выбор системы отопления составляет весьма серьезный вопрос В большинстве случаев домашнее отопление всего удобнее производить комнатными печами, отапливаемыми дровами и углем.

Голландские кирпичные печи должны быть предпочитаемыми круглым во всех тех случаях, когда необходимо иметь всегда равномерную температуру в помещении, но ввиду большей траты этими печами топлива, можно ставить и круглые печи улучшенной конструкции.

Так называемые чугунки с отводными железными трубами, как безусловно вредные для здоровья живущих в комнатах людей, не следует вовсе ставить в жилых помещениях, ограничив употребление этих печей для временной просушки сырых стен и др. временных надобностей.

Один или два камина, при многих кирпичных печах, полезны для освежения и осушения воздуха помещения; но они не выгодны относительно расхода топлива и потому их можно ставить только там, где топливо дешево.

Соединенное с вентиляцией воздушное отопление, посредством калориферов, дает прекрасные результаты, но обходится дороже хороших комнатных печей и требует особых приспособлений для искусственного увлажнения топлива.

Водяное отопление низкого давления- самое равномерное из всех родов отопления; но оно, в то же время, и самое дорогое по устройству.

Наконец, как на новость, многообещающую в недалеком будущем, следует указать на применение электрического тока для нагревания и отопления.

Электрическое отопление имеет полную возможность конкурировать с обыкновенным, при условии, конечно, что доставка электрического тока будет недорога.

Принцип устройства приборов для электрического отопления обыкновенно заключается в том, что электрические сопротивления располагают в массе такого вещества, которое, будучи изолятором, вместе с тем приготовляет их от окисления и легко проводить развивающую в них теплоту на нагреваемую поверхность, вблизи от которой располагаются эти сопротивления. За такое вещество берут огнеупорную мастику или стекловидную эмаль.

Для нагревания комнат устраивают подобным же образом грелки, причем развивающаяся в проволочных сопротивлениях, заключенных в мастику, теплота передается зачерненной железной поверхности.

Электрическое отопление комнат представляет те же преимущества в отношении комфорта и удобства обращения, как и электрическое отопление в кухнях; печей в домах не требуется, а электрическим грелкам можно придавать какие угодно положения; теплоту можно подразделять, легко направлять и концентрировать в нагреваемом пространстве; отопление не вносит в комнаты никакой грязи, всегда готово к действию и не требует никакой работы.

На рис. 30 показан радиатор- печь для отапливания помещения электричеством. Такой радиатор занимает очень мало места, красив и удобен. Но принимая во внимание его дороговизну и дорогую цену электрической энергии, практического значения пока он не имеет.

Семейная банная печь с чугунной или железной трубой для нагревания воды (система инженера Н. И. Кржышталовича)

Топливник, с дверцами 4(1/2)*6 вер., имеет высоту 9 или 12 вер., оканчивается вверху вторыми колосниками из кирпича на ребро с прозорами по 1/2 верш.,  на которые кладется камень: каменка имеет ширину 12 вер., снабжена дверцей 8*8 или 9*9 в. и отличается от обыкновенной каменной тем, что дым не уходит непосредственно в дымовую трубу, а предварительно пройдя перевал продолжен опуститься по дымоходу 1,3* 12 вер., до пола, пройти подвертку пд. имеющую 3+6 вер., для печей со стенками в 3/44 кирпича (4(1/2) верш.), и дымовой трубой 3*3 вер. и 6*6 вер. для печей со стенками в один кирпич и дымовой трубой 6*3 вер. В дымовой трубе кроме вьюшек ставится еще задвижка для того, чтобы пар не подбрасывал вьюшек.

Такие печи безопасны потому, что дымовые трубы сравнительно холодны, сами печи требуют мало топлива и не угарны, благодаря колосниковой топке, вытяжке и притоку уличного воздуха. Подполье состоит из утрамбованной земли со скатами  к общей воронке, из которой вода стекает по деревянной трубе в стеночный закрытый колодец вне бани. Поверхность подпольной земли покрывается слоем бетона на извести или на цементе. Вместо балок под один чистый пол (без черного) употребляются доски на ребро через аршин, которые свободно позволяют в чистом полу сделать мелкие скаты от наружных стен к воронке, над которой устраивается люк для осмотра подполья; люк делается продырявленным для стока воды; через эти же сточные отверстия вытяжной трубой сосется самый холодный воздух из бани в подполье и согревается пол.

Приток уличного воздуха должен иметь задвижку, которая закрывает вход воздуха, как только начинают париться, иначе при подачах пара, последний опрокидывает тягу и уходит на улицу.

Как только окончат мыться в бане,- задвижка должна быть открыта, и уличный воздух будет сушить помещение.

Такая печь, изображенная на чертежах 31, 32, 33, 34, 35, 36 и 37 со стенками в 3/4 кирпича может служить для семейной бани.