Расчет печи. Приступая к определению размеров комнатной печи, следует остановиться прежде всего на той низшей температуре, которую нужно положить в основу расчета. Самую низкую средне суточную температуру, которая наблюдалась когда-нибудь, например, в Петербурге, принимают в 28 градусов; средняя отопительная температура для всего зимнего периода с 1 октября по 1 апреля может быть определена в -4 градуса.
Указанные наибольшие размеры однако бывают далеко не каждый год. Сверх того, при обычной топке печей один раз в сутки, по утрам, всегда представляется легко осуществимым для получения большого количества тепла от этого прибора истопить его еще раз в течениесуток, например, около 6 час. вечера (не позже, чтобы своевременно заметить угар, если он носится) или продолжить обычную топку, наложивши новый количества топлива. При этом, конечно, должна будешь, нисколько повыситься температура наружных поверхностей печи, но гораздо легче пренебречь подобным происходящим неудобством, чем получить преувеличенные размеры печи, отнимающей и без того довольно много места от помещения.
На основании указанного при топке печей один раз в суткиследует рассчитывать величину их не но максимальной температуре, а например, по средней между максимальной и средней отопочной.
Перед вычислением количества тепла, приходящего на каждую печь, предварительно расставляют их наиболее удобным образом, назначая и форму печи. При этом стараются, чтобы каждое помещение получило самостоятельный нагревательный прибор. Однако, в небольших комнатах мелких квартир печь может оказаться настолько незначительных размеров, что трудно будет даже спроектировать ее. Печь на 2—3.000 фунт. ед. часового охлаждения помещениясчитается малой, на 4—6.000 ед.—средней и 6-10.000 ед.—большой.
Если нагревательный прибор выходит слишком малым, его назначают для двух смежных комнат, располагая в стене между ними и стараясь топку устроить из того помещения, которое больше нуждается в обмене воздуха или может быть доступнее для прислуги. Более указанного сделать нельзя, проектируют печь на двойное суточное охлаждение помещения, с производством топки один раз в 2 суток, поступаясь, таким образом, равномерностью действия прибора.
Часовую потерю тепла, приходящегося на каждый прибор, определяюсь по коэффициентам, приводимым в курсах отопления. При этом ъ подполье принимают 0° и на чердаке на 5° выше, чем снаружи. В случае соседства с холодными, неотапливаемыми помещениями при равенстве холодных поверхностей и нагретых полагают температуру воздуха в них около 0°. Для более точного вычисления последней составляют равенство прихода и расхода тепла в помещении, определяя эту температуру, как неизвестную.
Если печь назначается и для впуска вентиляционного свежего воздуха, то к охлаждению прибавляют количество тепла для нагревания его.
Разсчетъ топливника. Определенным размерам решетки и топливника соответствует известное количество топлива, которое можно удовлетворительно сжечь на нем. И если большая количества топлива могут вызвать но вполне желательное увеличение высоты его, то меньшие могут уже недостаточно заполнять решетку и увеличивать приток воздуха. Вследствие этого подобные части печи правильнее рассчитывать при чаще встречающихся условиях, а именно по средней отопочной температуре. Для этого полное охлаждение данного помещения Wпереводят на среднюю отопочную температуру, уменьшая его в отношении изменения разности температур, причем при температуре вентиляции,отличной от последней делают перевод отдельно.
Объем топливника рассчитывают по полному количеству топлива. Для средней отопочной температуры причем стремятся получить его не менее объема то пли на отвечающий максимальной температуре, для того, чтобы и при этой температуре не пришлось делать двух накладок, весьма неудобных в отношении ухода за печью. Правда, вследствие этого при больших морозах не получится надлежащаго пространства над топливом и слой его увеличится, но при соответственной тяге последнее обстоятельство большого значения иметь не будет.
Ширину топливника для облегчения перекрытая его без устройства сводика стараются не делать более 6 верш.
Стенки топливника при всяком топливе полезно облицовывать огнеупорным кирпичом, однако таким образом, чтобы его можно было легко заменять новым.
Топливник для каменного угля.Это топливо для своего сжигания требует обязательного применения решетки. При средней тяге и небольших кусках каменного угля сгорает в час на кв. фут около 15—20 фунт, или на 10 кв. верш, около 3—4 фн.
Полагая вес куб. фута каменного угля (английского) около 50 фн. или 100 куб. верш, в 15 фн. найдем, что толщина слоя его выйдет около 4 дюйм. При закладке на 2 часа полная толщина получится около 4 верш.; поэтому для предупреждения высыпания каменного угля на решетку полезно будет несколько углубить ее, как показано на фиг. 14. Имея ввиду же того, что в сильные морозы придется закладывать и сжигать увеличенный количества топлива, во избежаниеслишком большой толщины слоя выгодно сделать топку несколько расширяющейся кверху с откосами такой крутизны, чтобы куски угля не задерживались и скатывались автоматически на решетку.
Для облегчения догорания продуктов перегонки каменного угля топливник поднимают над слоем топливана 6-8 верш.
Для удобства прочистки прозоры направляют преимущественно по оси топки.
Топливник для антрацита при средней тяге и кусках1 верш величиной антрацит сгорает в час на кв. фута около 8—15 фунт, или на 10 кв. верш, около 1,5—3 фн.
Полагая весь куб. фунт антрацита, грушевского антрацита около 60 фн. или 100 куб. верш. в 18 фн., получи м, что толщина этого слоя будет около 2 дм., а при закладке на 2 часа, менее которых редко горит это топливо, получим 4 дм. Хотя опыт показывает, что можно разжечь антрацит и в этой толщине, но лучше увеличивать последнюю до 6 дм. или 3—4 верш., удлиняя время горения его до 3 часов.
Свод топки вследствие почти беспламенного горения подобного топлива, казалось бы, не следует значительно поднимать. Однако, практика показывает, что по причине сильного выделения лучистой теплоты кирпичи скоро портятся, и потому лучше оставлять над слоем антрацита 6—12 верш, пространства.
Устройство топливника (также для кокса) может
остаться подобным же, что и при каменном угле (фиг. 14).
Цельные решетки имеются самых разнообразных размеров, но чаще с 4 до 8 верш, через каждый верш, длиной и на 1, на 2 и даже на 3 верш. меньше шириной, с прозорами по длине и по ширине иногда в 2 ряда. Отдельные колосники приготовляются от 4 до 28 верш, длиной через 1 верш., хотя рекомендуется не употреблять их более 16 верш., укладывая, если нужно, в 2 ряда. Вышина колосника посредине делается 1/8 – 1/10длины, а по концам оставляются зазоры в 1/24 длины.
Необходимо только применение решеток из тугоплавкого чугуна. Иногда предлагают железные решетки, но они могут спекаться, цементируясь углеродом и превращаясь в чугун.
Колосники следует применять более узкие для уменьшения нагревания их с площадью прозоров в 1/3 – ½ решетки.
Топливник для торфа. Торф бывает самого разнообразного состава, плотности, содержания золы (до 25°/о) и влажности (часто до 30%). Для упрощения расчетов можно принять вес куб. фута от 40 до 45 фунт, и 100 куб. верш.—от 10 до 15 фн.
Он труднее загорается чем дрова, требуя часто растопки; лучше горит на решетке и дает много золы. На кв. фунт решетки в 1 час сгорает около 20 фунт, или на 10 кв. верш, около 4 фн. Колосники могут применяться различной ширины с площадью прозоров не менее ¼ решетки. Высота топливника увеличивается над топливом так же, как и при дровах, на 4—12 верш. Топливник может применяться подобный, как и для каменного угля (фиг. 14), но с нисколько большим углублением.
Топливник для дров. Опыт
показывает, что дрова при некотором надзоре за задвижками или топочной дверцей
достаточно хорошо сгорают и на глухом поду без решетки. В этом случае топливник
может иметь форму прямоугольной призмы или стоячего цилиндра (при круглой
печи) с горизонтальным или слегка углубленным треугольным подом (фиг. 17) для
того, чтобы не слишком часто приходилось выгребать золу.
Относительные размеры топки определяются длиной поленьев (в Петербурге финских в 8 верш, и местных в 9 верш, при колебании от 8 до 10 верш.), а также способом укладки их. Чаще приходится помещать дрова стоймя, иногда же лежа. Для облегчения догорания газообразных продуктов горения еще до выхода в восходящий дымоход, увеличивают высоту свободного над топливом пространства до 4 и даже 12 верш., хотя излишне высокий топливник должен уменьшать нагревательную поверхность оборотов.
Ширину топливника рекомендуется делать но возможности ближе к 6 верш, и не более 12 верш, не только ради удобства устройства перекрытия, но и для уменьшения вредного влияния заплечиков за дверцами, так как последние редко бывают шире 6 ½ - 7 верш.
Впрочем, по-видимому, этому обстоятельству придают излишне большое значение, так как при дровах вообще получается достаточно высокое совершенство горения. Скорее может быть более желательным удлинения топливника, если, конечно, позволяет форма печи, и расположение выхода в восходящий канал в задней части или еще лучше на половине высоты задней стенки, как указано на фиг. 18.
Для определения объема топлива можно принять, что кубич. фут нормальных сосновых пополам с еловыми годовалых дров (с 20% влаги) весит 25 фн. или 100 куб. верш., около 8 фунт.
С устройством решетки при дровяном топливнике получается то преимущество, что в нем может быть сжигаем торф и даже минеральное топливо, если достаточно велики прозоры или имеется надлежащая тяга. Площадь прозоров достаточна в этом случай около 1/4 площади решетки, ширина же особого значения не имеет и может быть такой же, что и при каменном угле.
При средней тяге при наименьшем размере поленьев в сечении 1—1,5 верш, на кв. фут решетки может сгорать в час 25—30 фунт, или на 10 кв. верш, около 5—6 фн.
При пользовании решеткой для дожигания
угля после сгорания
дров можно считать по 50—60 фн. на кв. фут в час или 10 -12 фн. на 10 кв. верш.При
этом для удобства надзора за догорающим
топливом нужно решетку располагать по продолжение пода,
а последний с возможно большим наклоном, но
таким образом, чтобы решетка
была видима через
топочную дверцу (фиг. 19).
Топливник для нефтяных остатков.Для этого топлива применяется генеративная топка Баскакова с привидением жидкого топлива в газообразное состояние на особой сковородке. На фиг. 20 представлен вариант этого топливника с выходом продуктов горения назад. Размеры частей его выработаны практическим путем и должны строго отвечать величине аппарата, испаряющего мазут.
Выбирают № аппарата по количеству мазута, необходимого при средней отопочной температуре, полагая время горения 1—1,5 часа и соответственно удлиняя последнее при больших морозах.
Сковорода устанавливается горизонтально по уровню. В больших печах пролет В с порогом-перекрышкой делается в 3 верш, высотой вместо 1,5. При ширине его более 4 верш, кирпич, обыкновенно укладываемый плашмя, заменяется сводиком.
Подробности устройства этих топливников можно найти в брошюрах В. Баскакова. Краткое практическое руководство устройства нефтеотопления в различных печах, СПб. 1897 г. и Нефтяное отопление жилых зданий. СПб. 1896 г. Наличность насадки Баскаков, по-видимому, считать обязательным.
Восходящий дымоход. Как было объяснено выше, для улучшения перемешивания продуктов горения достаточно делать только шейку в начале этого канала, остальную же часть его можно уширять для трения и облегчения проектирована печи.
При существовании решетки площадь шейки может быть принята около ½ - 2/3 решетки и без нее в ½ - 1/3 площади пода топливника. Для более точных расчетов нужно руководствоваться следующим.
Высоту зольника для дров и каменного угля необходимо делать около 4,5 верш., а для торфа, дающего много золы, и антрацита, при котором колосники могут сильно нагреваться отраженной от пода зольника лучистой теплотой, не менее 6 верш.
Дверцы
устраиваются чугунные и железный, иногда же медные для более чистых помещений.
Топочным дверцам чаще придают размеры от 5X6 верш,
до 6-7 верш., полудверцам — на 2 верш, меньше в высоту. Эти дверцы делаются
двойными, причем наружные для разобщения
топки с помещением, оставляются глухими, а внутренние, более тонкие, снабжаются
отверстиями в нижней части их для впуска воздуха. Поддувальные же дверцы обыкновенно применяются одиночные. Весьма удобны наклонный дверцы (фиг.
21), прилегающие к рамке вследствие своей тяжести..
Герметические дверцы бывают нажимными с винтом, проходящим сквозь сквозь поперечным засов снаружи, и опускными (фиг. 21), поднимаемые но стержню б и прижимаемые собственною тяжестью при посредстве крючка г.
Иногда для удобства перемены кирпичной обмуровки топки топочную и поддувальную дверцу отливают
на общей чугунной доске (фиг. 22).
Задвижки употребляются чугунные
по две рядом. В чистых помещениях они могут быть
располагаемы в нише,
закрываемой дверцами (фиг. 23). При существовании перекидного через коридор
патрубка весьма удобно пользоваться финскими выдвижными задвижками на желобках с роликами
(фиг. 24) для шнуров. .Внутренний загиб желобка
укрепляется проволокой или еще лучше фиг. 22. заделывается в
кладку.
Одежда печей. Печи одеваются изразцами и железом. Нормальный размере изразца 5,5 х 1.0 верш., при обрубке краев на ¼ верш, меньше. На фиг. 25 показаны типы и распределение изразцов в прямоугольной, угловой и круглой печи (последняя только 1 арш. диаметром).
Теплоотдача наружных поверхностей печи зависит помимо характера
одежды еще от температуры их. Уменьшение размеров печи при сохранении той же
толщины стенок должно увеличивать степень нагревание этих поверхностей.
Однако, при значительном уменьшении печи площадь ее внутренних нагревательных
поверхностей может оказаться недостаточной для поглощения необходимого
количества тепла, что выразится в понижении коэффициента
полезного действия прибора. Вместес тем,
повышение температуры кладки печи должно нисколько удлинять время полного
остывания ее, если, конечно, оно не компенсируется ускорением остывания
вследствие уменьшения поперечных размеров всего массива. Высокая температура
поверхностей вредна и в санитарном отношении, так как при повышения ее за
пределами 70° С она вызывает присушивание и даже разложение органической пыли.
Опыт показывает, что одетая железом круглая печь около 1 арш. диам. при максимальной наружной температуре ее поверхностей в 55 С дает за первые 24 часа около 45 ед с кв. фута в час. Изразчатая же, с рюмками печь выделяется в среднем около 25 ед.
Поэтому, полагая возможным допустить наибольшую температуру поверхностей ДО 70—75° С, можно рассчитывать при топке один раз в сутки на теплоотдачу с кв фута в час.
В случае же устройства наружных стенок печи из одних изразцов с заполнением рюмок, но без обделки кирпичом, как это практикуется, возможно допустить и до 40 ед.
Для вентиляции печных камер, который чаще одеваются листовым железом (с надлежащими распорками), можно положить при обеих нагретых стенках.
Для перечисления теплоотдачи на 10 кв, верши, все указанные цифры должны быть уменьшены кругло в 5 раз.
Когда топка производится через день, средняя теплоотдача в час может быть уменьшена на 1/3. При более частой, чем раз в сутки, топке или значительном удлинении времени сжигания топлива, приведенные данные должны быть увеличены до 20-50%.
Нагревательные поверхности исчисляют, измеряя высоту печи от пода или решетки, причем верхушку в случае покрытия ее железным колпаком не принимают в расчет.
Теплоемкость печи может быть определена только условно, допуская нагревание кладки в среднем не выше 100 градусов и полагая в куб. аршин печи около 1000 фунтов (100 кирпичей) при теплоемкости в 0,2.
Планировка печи. Определив, указанными расчетами размеры частей печи, стараются скомбинировать их в целом возможно совершенным образом.
Задавшись известной наиболее подходящей формой печи, подбирают по величине наружной поверхности размер поперечного сечения и высоту ее с таким расчетом, чтобы получить надлежащие пропорции. При этом, если одежда предложена изразцами, намечают в печи и распределение изразцов.
Размеры печи назначаются также сообразно величине и расположению топливника с тем, чтобы стенки его вышли не толстыми, а именно от 3 до 4,5 верш., причем стараются довести опускные дымоходы до самого низа печи и удобно вывести их в дымовую трубу.
Восходящий дымоход в конструктивном отношении желательно расположить таким образом, чтобы он мог расширяться при нагревании, не расстраивая соседних, более холодных частей. Вообще же он может находиться спереди, сзади и сбоку, где угодно, лишь бы удобно расположились дымоходы.
Имея очерченный периметр сечения печи помещают в этом сечении восходящий дымоход и заполняют его со стенками в 1,5 верш. возможно большим числом опускных каналов настолько узких (до 2-3 верш.), чтобы только не происходило засорение их. Последнее опасно главным образом при торфе и нефтяных остатках.
Вемсте с тем стараются не устраивать внутри внутренних дымоходов, не соприкасающихся с наружными или камерными охлаждающимися поверхностями, чтобы не затруднять остывание печи.
Распределив в сечениидымовые каналы, повторяют поверхностьих для того, чтобы получить надлежащее поглощение тепла (см. стр. 20 и 23). Количество же этого, тепла определяют по разности между полным количеством, которое должно поглотиться в печи итой частью его, которое будет отдано в топке. При недостаче внутренних поверхностей каналов перепроектируют их, увеличивая число преградок, в противном же случае, если желают сохранить надлежащий коэффициент полезного действия печи, увеличивают размеры ее.
Если требуется быстрое обогревание помещения тотчас после топки печи, или последняя выходить слишком большой и толстой, между каналами располагаются легко доступный для очистки камеры, шириной в 1,5—3 верш. (фиг. 26). Здесь в левой части чертежа показано
расположение одной камеры ави в правой еще добавочной с.
При существовании подогревания наружного воздуха, часть камер может быть оставлена для внутренней циркуляции и ускорения остывания массива печи, часть же можно отделить для нагревание вентиляционного воздуха.
Систему соединения дымоходовв печи выбирают преимущественно однобортную с одним подъемным и остальными опускными. Впрочем, при существовании с верхней части печи перекидного патрубка приходится еще раз подняться третьим оборотом наверх, причем последующий подъемный канал делается нисколько большего сечения, чем площадь трубы. Иногда выбирают промежуточную между параллельной и последовательной системы расположены каналов, например, попарно (шведский способ), подобно тому, как изображено на фиг. 9.
На перевале каналы соединяются таким образом, чтобы хоть по частям можно бы было перекрыть их цельным кирпичом, для чего наибольшая ширина их доводится только до 5 верш. Если нельзя перекрыть перевал сразу, его перекрывают в два слоя (фиг 11) с обратными мешком над восходящим каналом А. Перекрышку подвертки также соображают с величиной кирпича.
Высоту перевала и подвертки доводят до 4,5 верш., увеличивая ее до 6 при таком топливе, как торф, который дает много золы.
При впуске наружного воздуха все пути движения его рассчитываются не более, как на 8 фут. в секунду, т. е. с площадью в вершках, равно0 1,5 объема, куб. саж. в час.
Фактически при устройстве в одном здании большого количества печей рассчитывают и проектируют только несколько типов и размеров их, назначая по помещениям приближенно сообразно с величиной охлаждения, но никоим образом не по кубическому содержанию вследствие зависимости потери тепла, как от положения помещения, так и от климатических условий.
