Предыдущая   На главную   Содержание   Следующая
 
КАМЕНЬ И ТЕПЛО
(или печи нового поколония)
 
Предисловие к статье В.М. Колеватова 'Камень и тепло'.

В 1997г. Вадим Михайлович Колеватов подготовил статью для Московского журнала 'Камень и бизнес'. Но статья не была опубликована. Недавно, узнав эту историю, я предложил В.М. Колеватову поместить статью у меня на сайте. Хотя статья написана пять лет назад, но затронутая проблема была, есть и будет актуальной пока она не решится в отечественном печестроении.
Речь идет о печах, изготовленных индустриальным способом. Преимущества этих пе-чей известны и широко освещены в литературе (см. библиографию в Указателе). Начиная с 30-года и до середины 60-х прошлого века, делались неоднократные попытки различных НИИ и организаций разработать и наладить производство индустриальных (их еще называли сборно-блочных) печей. Какое-то количество печей даже было выпущено. Блоки для этих печей дела-лись из жаропрочного бетона. Несмотря на все технологические и конструктивные ухищре-ния, печи из этого материала были подвержены трещинообразованию. По этой ли причине или по какой-либо другой, может даже организационной, но печи так и не были поставлены на се-рийное производство.
Спустя 30 лет, в середине 90-х годов, к этой проблеме вернулся петербургский горный инженер, изобретатель В.М. Колеватов, хорошо известный печникам и застройщикам своими книгами о печах и каминах. К этому времени конструкции сборно-блочных печей 30-60-х годов уже морально устарели.
 
  
 
Нужны были новые решения. Поэтому проблему индустриальных печей он стал решать, используя запатентованную им прямоточную конвективную систему. Как горный инженер, оценил достоинства и преимущества природного камня типа талькохлорит, из которого финны делают печи уже более ста лет, и которые уже появились на российском рынке. Соединив идеальный для печей камень с уни-кальной конвективной системой, Вадим Михайлович получил новую оригинальную конструкцию печи, пригодную для индустриального производства. Но это только начало. Он изготавливает из гипсовых деталей макет печи и на нем отрабатывает многие конструктивные и технологические вопросы. Разрабатывает полный комплект рабочей конструкторской и технологической документации. И это все без всякой государственной или другой поддерж-ки. Едет в Карелию с надеждой организовать изготовление хотя бы опытного образца. С большим трудом (из-за отсутствия необходимого оборудования) удается добыть только несколько блоков талькохлорита. Находит производство, где из этих блоков нарезают детали, но материала на изготовление всей печи не хватает. На этом работы по созданию но-вой печи застопорились. Все что мог сделать один человек в таком сложном вопросе, он сделал.
Вадим Михайлович обязательно довел бы свои печи до серийного производства, если бы нашлись заинтересованные лица, обладающие необходимыми финансовыми и техническими ресурсами и готовые вложить их в это дело. Хотелось бы пожелать Вадиму Михайловичу удачи в этом деле.


На фотографии: В.М. Колеватов за работой. Февраль 2002г.

Администратор сайта www.mirkis.sitecity.ru Миркис С.М.


"Камень, замечательный материал природы,
на котором строились и будут строиться и
техника, и прикладное искусство с одушеств-
ляющей его творческой мыслью, является
неотъемлемым элементом общей культуры
человечества".

Академик А.Е. Ферсман



КАМЕНЬ И ТЕПЛО
(или печи нового поколения).


Исторически сложилось так, что основным материалом для строительства печей служит керамический кирпич, уложенный на глинопесчаном растворе. Кирпич - это искусственный камень, он прекрасно служит человечеству не одно тысячелетие. Сырой массе легче было придать нужную форму, а после сушки и обжига получить достаточно прочный материал, позволяющий создавать надежные конструкции. В печном деле, как и в строительстве, методом поштучной раскладки кирпича создают конструктивные элементы печи - топочное устройство и конвективную систему, служащую для отбора тепла от дымовых газов и аккумулирования его в массиве печи. Таким образом, теплоаккумулирующим элементом печей служит керамический кир-пич, а теплоаккумулирующая способность которого, как известно, довольно низкая. Коэффициент теплоемкости керамического кирпича равен 0,879 кДж/кг град. Для сравнения, коэффициент теплоемкости влажной земли равен 2,01 кДж/кг град. (З.В.Нащекин. Техническая термодинамика. М., Высшая школа.1975, с.3I9). И по другим теплотехническим параметрам керамиче-ский кирпич уступает природному камню. "Но привязанность к привычному, особенно в жилищном строительстве, по-видимому, имеет в своей основе не столько технические, сколько психологические регламенты". (В.3.Черняк. Уроки старых мастеров. М.,Стройиздат.1989.с.213).
Процесс кладки печей трудоемкий, требует затрат ручного труда высококвалифицированных исполнителей. Рабочие параметры печей и их внешний вид зависят от профессионализма, способностей и прилежания исполнителей. Печное дело отличается от других ремесел. В изделиях плотника, столяра, каменщика по наружному виду можно определить конструктивное решение, оценить качество работы. Конструкция законченной печи совершенно недоступна обозрению - допущенные ошибки остаются скрытыми. Поэтому давно назрел вопрос производства отопительных и отопительно-варочных печей индустриальным способом-с заданными параметрами и проработанным дизайном. Фирма "Туликиви", например, имеет три завода по производству печей из природного камня, два из них в Финляндии, один в штате Вирджиния /США/. В качестве материала используют горшечный камень - талькокарбонат (талькохлорит). Это почти идеальный камень для изготовления печей - термостойкий, теплоемкий, не плавится, не выгорает, не дает микротрещин при перепаде температур. Коэффициент теплоемкости у него гораздо больше, чем у керамического кирпича, что позволяет создавать отопительные и отопи-тельно-варочные печи большой теплоемкости, но небольших размеров в сравнении с кирпичными очагами такой же теплоемкости. Камень хорошо обрабатывается - возможность конструирования и дизайна безграничны.
В области обработки камня для украшения интерьера сегодня мы имеем достижения колоссальные. Создано оборудование и инструмент, позволяющие резать и обрабатывать камни любой твердости, изготавливать детали любого размера и конфигурации. Но на основе приме-нения существующих систем дымооборотов достичь прогресса в печном деле невозможно.
Ни одну из отраслей производства, которая столь необходима для жизни человека, не обошла стороной инженерная мысль так, как печное дело. И удивительно то, что всем и всегда хотелось жить в тепле, есть хорошо приготовленную пищу, но печное дело никогда не считалось престижным. Оно развивалось и совершенствовалось фактически на основе многовековой практики народных умельцев. Можно перечислить по пальцам имена ученых и инженеров, по-святивших свою жизнь развитию и совершенствованию печного отопления. Вклад, внесенный этой горсткой ученых и инженеров, дал ощутимые результаты - была внедрена колосниковая решетка, в результате чего усовершенствована топочная камера, были разработаны новые более эффективные системы дымооборотов. Но физические закономерности передачи тепла от газо-образного теплоносителя тепловоспринимающим поверхностям в печном деле до настоящих дней используются не в полную меру, несмотря на то, что все это давно известно и в теплоэнергетических установках широко применяется. Поэтому нецелесообразно копировать существующие, даже лучшие, кирпичные печи - они далеки от совершенства. К тому же известные системы дымооборотов не дают возможности использовать унифицированные детали. В кир-пичном исполнении без применения металла невозможно выполнить топочную камеру, обеспечивающую оптимальные условия для процесса горения топлива. В камне сегодня это возможно. Поэтому производство печей нового поколения надо создавать на базе достигнутого прогресса в обработке камня с применением нового способа отбора и аккумулирования тепла и нового подхода к созданию топочной камеры.
Не обидела природа-мать Россию - есть и у нас камень, способный аккумулировать и длительное время сохранять тепло, не плавиться, не выгорать и не растрескиваться от перепадов температур. Есть и технические решения (запатентованные автором), дающие возможность наладить производство отопительных и отопительно-варочных печей из этого камня на поточной линии с применением модульных систем и унифицированных деталей, производство печей с заданными параметрами и проработанным дизайном.
 
  
 

Камень - это не только украшение интерьера, камень - это тепло и уют при современном подходе к печному делу. Как пример возможностей конструирования печей из камня можно привести техническую характеристику малогабаритной отопительно-варочной печи под условным названием 'Даша':
размер в плане 350x400 мм, высота - 1100 мм, масса - 370 кг, площадь варочной поверхности 280x500 мм. Основной вид топлива - дрова. Теплоотдача при двух топках в сутки - 2000 Вт.
Печь выполняется из природного камня с высокой теплоемкостью. В конструкции печи нет никаких металлических деталей. Все печные приборы: топочная дверка, колосниковая решетка, настил и выходной дымовой патрубок изготавливаются из этого же материала.
Топочная дверка нестандартная - шиберного типа с вертикальным ходом и роликовым уплотнителем, который одновременно выполняет функцию тормоза при опускании дверки. Возможно применение топочной дверки из жаропрочного стекла. Конструкцией предусмотрена замена ее без разбора печи.
Поддувальная дверка отсутствует - ее роль выполняет зольная коробка, которая сво-бодно вдвигается в зольную камеру и выдвигается из нее, регулируя приток воздуха. Наличие зольной коробки облегчает эксплуатацию печи.
Это - печь нового поколения. В ее конструкцию заложены запатентованные техниче-ские решения, не имеющие мировых аналогов, обеспечивающие высокую эффективность работы и минимальные габариты. Максимальное использование теплотворной способности топлива достигается за счет применения двухкамерного топливника с подачей вторичного подогретого воздуха, в результате чего расход топлива снижается почти в два раза. Печь работает при коэффициенте избытка воздуха близком к единице. Двухкамерный топливник с подачей вторичного подогретого воздуха обеспечивает полное сгорание топлива - дымовые газы не загрязняют ок-ружающую среду.
Печь не имеет дымооборотов, в ней нет каналов с нисходящим движением дымовых газов. Применен новый высокоэффективный способ отбора тепла от дымовых газов, основан-ный на изменении режима движения газового потока, отличающийся тем, что при их восходящем движении максимальный отбор тепла начинается снизу - в результате чего интенсивнее прогревается нижняя часть конвективной системы, а естественное движение дымовых газов вверх не требует силы тяги.
Теплоаккумулирующее отопительное устройство печей выполняется в виде системы модулей. Каждый модуль состоит из двух унифицированных элементов. Теплоемкость печи можно менять - увеличивая или уменьшая, количество модулей.
Применение природного камня с высоким коэффициентом теплоемкости и нового способа отбора и аккумулирования тепла позволило создать отопительно-варочную печь мини-мальных размеров, способную заменить кирпичную в 2,5 раза, большего размера.
Подтопочную часть печи в интересах экономичности и дизайна можно выполнять из любого природного камня - мрамора, известняка, гранита и т.п.
Модель 'Даша' - базовая, на ее основе создается более 10-ти модификаций печей этой серии, возможности дизайна; как палитра камня, безграничны.
На рисунке дан чертеж базовой модели.
 
  
 
Работа печи с такой топочной камерой и конвективной системой опробирована в кирпичном исполнении. Они хорошо зарекомендовали себя (выполненные автором) в Ленинградской области и Карелии. Даже в кирпичном исполнении конвективная система выполняется модульной кладкой.
Для производства в камне разработан полный комплект рабочих чертежей.
Первый этап проработки технологии производства и отработки конструкции -печи проведен при изготовлении макета. Макет печи (базовая модель) выполнен из гипса в масштабе 1:5. Каждая деталь изготавливалась по рабочему чертежу с точностью до 0,1 мм.
Попытка изготовления опытных образцов из природного камня не увенчалась успехом из-за отсутствия необходимого количества материалов. Фирма, заинтересованная в производстве печей, не имела оборудования для добычи природного камня. Из имеющегося в наличии материала удалось изготовить треть деталей. Но проведенные работы показали, что на началь-ном этапе производства печей этой конструкции можно обойтись небольшим количеством камнеобрабатывающего оборудования и ручного электроинструмента. Оснастку и приспособления можно изготовить с минимальными затратами.
Основная проблема - это добыча блоков и нарезка их на заготовки. Блоки нельзя добывать с помощью буровзрывных работ, так как при таком способе добычи в них образуются микротрещины, которые проявляют себя при первом же нагреве. Нарезку заготовок следует вести с учетом напластования - для этого необходим соответствующий инструмент контроля. В мировой практике все эти вопросы решены. Поэтому для налаживания производства печей данной конструкции необходимы капиталовложения, которые не только окупятся, но и дадут колоссальную прибыль. Примером тому может служить фирма 'Туликиви'.

В.М. Колеватов (С.-Петербург, 1997-2002г.г.) #BF
 
be number one Рейтинг@Mail.ru
Translate.Ru PROMT©