Предыдущая   На главную   Содержание   Следующая
 
Соколов М. А. к.т.н. (Москва) Соображения по устройству больших банных печей на примере печи 'каменка' на газу для общественной бани
 
Статья получена от автора 17.05.2005
Устройство печи.


Печь имеет два контура: рабочий и ограждающий, раздельные топочные и несущие арки, прямоточный и колпаковый выходы дымовых газов, систему естественной циркуляции и рециркуляции воздуха в парной.
Наличие у печи двух контуров позволяет улучшить теплотехнические параметры печи (см. раздел теплотехника) и устанавливать металлический каркас, воспринимающий тепловые напряжения, на внутренний корпус, что более приемлемо для парной.
Устройство отдельно топочных арок и отдельно несущих весовую нагрузку камней арок тепловой камеры позволяет сделать топку компактной с заданным расчетным напряжением топочного объема (см. раздел теплотехника); разделить тепловые и весовые нагрузки и, тем самым, увеличить срок службы печи.
Наличие прямоточного и колпакового хода дымовых газов существенно расширяет возможности оптимальной эксплуатации печи (см. раздел теплотехника).
 
  
 





Предусматривается устройство каркаса на внутреннем контуре печи и армирование кладки наружного контура печи.
Эта мера, наряду с разделением тепловой и весовой нагрузок на арки, позволит уменьшить вероятность образования трещин от термических напряжений при нагреве и остывании печи, существенно увеличить продолжительность эксплуатации печи без ремонта. 2
С помощью печи частично решается и приточная вентиляция парной.
Под печкой предусмотрен приточный воздушный канал, соединяющий топочную с парилкой.
Этот канал так же соединен с топкой печи (что в газовой печи возможно), через которую воздух во время пользования парилкой может попасть в печь и, нагревшись там, выйти через паровое окно в парилку. Эта возможность может быть реализована при необходимости кратковременно поднять температуру в парной.
Пространство высотой примерно 70мм. между верхом топочных арок и низом арок тепловой камеры имеет выход в вертикальный дымоход, соединяющий начало топочной камеры с дымовой трубой. Тем самым, обеспечивается прямой (минуя тепловую камеру) выход дымовых газов (или газа) в трубу при малых расходах газа во время розжига горелки, обеспечивается внутренняя и частично внешняя рециркуляция дымовых газов, инжектируемых горелкой при ее работе.
В результате снижается вероятность 'хлопка' при розжиге холодной печи, повышаются равномерность прогрева камней и экономичность работы печи.
Во время пользования парной (при закрытых шиберах) обеспечивается циркуляция горячего воздуха в тепловой камере, благодаря чему ускоряется конвективная теплопередача от нижней части насадки к каменной засыпке, восстанавливающая ее температуру.


Теплотехника.


Температурно - влажностный режим русской бани характеризуется средними параметрами температуры и влажности воздуха в парной, в сравнении с финской и турецкой банями. В соответствии с приведенной хомотермальной таблицей* русской баней считается парилка, в которой температура воздуха находится в пределах 60 - 70 гр.С, а относительная влажность 39 - 26 процентов. Возможны и другие определения, расширяющие эти пределы.
 
  
 

Повтор текста таблички (из-за плохой видимости)
Температура, гр. С 40 50 60 70 80 90 100 150
Относительная влажность воздуха, соответствующая фиксированной абсолютной влажности 0,05кг/м3,. % 100 62 39 26 17 12 9 2
Условное название типа бани по климатическим параметрам турецкая Русская Финская
*Ю.Хошев 'Сауна. Гигиеническая баня' М. 2004г.
В русских паровых банях кратковременно повышаются абсолютная влажность и температура в парной при подаче воды на раскаленные камни. Собственно подача воды на раскаленные камни, при температуре в парной 60-70 гр.С , нарушая на некоторое время термодинамическое равновесие в парной, и создает тем самым эффект русской бани.
Применяемые для нагрева камней в общественных банях печи на газу - это печи периодического действия. И, поэтому, как правило, являются массивными инерционными сооружениями, призванными аккумулировать в камнях и стенах печи достаточное количество тепла, при достаточной температуре на весь период банных процедур (обычно с 8 до 20 часов, т. е. в течение 12 часов).
Естественно, что в различные моменты такого длительного периода, температуры стен печи и камней различны. В утренние часы температура стен печи обычно превышает 90 гр.С, может быть и выше 100. Камни сильно раскалены и при открывании паровой дверки интенсивно излучают тепло в парную.
Инфракрасное излучение стен печи и камней создает мощный тепловой поток, который нагревает стены и потолок парилки утром до температуры выше 100 гр.С ; при которой на них уже невозможна конденсация пара. А в сочетании с конвективным нагревом воздуха от стен печи, в утренние часы будет реализовываться режим сауны, а не русской бани.
В вечерние же часы температура стен печи и камней может оказаться недостаточной для поддержания режима русской паровой бани.
В идеале, чтобы обеспечить в парилке температуру русской паровой бани 60-70 гр.С., печь должна иметь температуру наружной поверхности стены по возможности постоянную и не выше 90гр.С.(чтобы не перегревать парную) и при том не снизить температуру нагрева камней, которая должна быть примерно 500 -600 гр.С.(чтобы сохранялось интенсивное парообразование).

Для обеспечения умеренной температуры наружной поверхности печи при сохранении достаточного количества аккумулированного тепла печь состоит из двух контуров: внутреннего высокотемпературного рабочего и наружного низкотемпературного ограждающего, с соответствующей изоляцией между ними.
Внутренний контур, состоящий из топки и тепловой камеры с каменной засыпкой, выполняется из огнеупорного шамотного кирпича. Наружный контур из красного кирпича. Между контурами от низа печи до тепловой камеры воздушный зазор, который предохраняет наружные стены печи от перегрева и, тем самым, снижает жесткость их теплового излучения. С помощью воздушного зазора обеспечивается естественная циркуляция, просушивание и нагрев воздуха в парной.
Степенью открывания циркуляционных дверок, расположенных по периметру печи, регулируются температура наружной поверхности печи и температура воздуха, что (в совокупности с парообразованием) позволяет обеспечивать требуемый температурно - влажностный режим в парной.

Зазор на уровне тепловой камеры и выше заполняется тепловой изоляцией, препятствующей теплопередаче от каменной засыпки. Такой 'термос' должен сохранить тепло, аккумулированное камнями, в течение всего сеанса.
Количество камней определяется на основе теплотехнических расчетов, с составлением теплового баланса парильного отделения.
Устройство двухконтурной печи по сравнению с одноконтурной толстостенной уменьшит количество аккумулируемого стенами печи тепла.
Чтобы сохранить, а может и увеличить общее количество тепла, аккумулированного печкой, увеличиваем количество тепла, аккумулируемого камнями. Увеличиваем не повышением температуры камней (что нецелесообразно, т.к. увеличивается при этом температура дыма, т.е. потери тепла), а повышением равномерности прогрева каменной засыпки.
Для увеличения равномерности прогрева каменной засыпки и экономичности работы печи применяем, наряду с обычно принятым для банных печей прямоточным выходом дымовых газов элементы колпакового (вольного) их движения.
В колпаковом режиме прогрев камней происходит быстрее, равномерней и с меньшими потерями тепла с отходящими дымовыми газами; имеется возможность для внешней рециркуляции дымовых газов. Работа в таком режиме примерно на четверть снижает время прогрева печи, расход газа, температуру дымовых газов.

Экономичность работы печи повышается также путем устройства ее топки, по своим размерам, соответствующей тепловому режиму с максимальным тепловым напряжением топочного объема. Обычно же размеры топки определяются размерами опирающейся на перекрытие топки тепловой камеры и поэтому существенно превышают необходимые, из-за чего процесс горения происходит не оптимально.
Конструктивно задачу устройства топки оптимальных размеров решаем путем устройства раздельных топочных арок и несущих насадку арок тепловой камеры.
В результате размеры топки должны соответствовать расчетному тепловому напряжению, при котором обеспечится совершенство процесса горения и устойчивость горения факела при малых расходах газа. Это позволит предохранить несущие арки тепловой камеры от перегрева и размывания струей факела. Позволит ремонтировать топку печи, не разбирая всю печь.
Сама топка выполняется без связи со стенами тепловой камеры, в которой находится каменная засыпка, что уменьшает вероятность образования трещин от термических напряжений.

Для пользователей экстремалов, в конструкции печи предусмотрена возможность регулируемого нагрева парной до температуры более 100 гр.С., т.е. выход на режим близкий к режиму сауны.
Это достигается двумя способами.
Первый, медленный - путем открытия дверки ремонтного окна, через которое открывается доступ к топочной части печи. Через это окно, при открытой дверке, раскаленная задняя стенка топки излучает тепло непосредственно в парную, что позволяет поднять в ней температуру более высокую, чем это происходит от нагретых наружных стенок печи.
Второй, быстрый - путем открытия на несколько минут дверки для подачи воды и открытия из помещения парной воздушных задвижек, перекрывающих доступ воздуха от уровня пола парной в топку, и задвижку , перекрывающую доступ воздуха из приточного воздушного канала (дверка канала в топочную должна быть закрыта, а в парную открыта). В этом случае воздух из парной,
циркулируя через печь, будет интенсивно прогреваться до необходимой температуры.
Таким образом, в конструкции печи заложена возможность нагревать парную, не перегревая при этом наружную поверхность стен печи, что важно для создания стабильного нормального тепло - влажностного режима русской бани.

Управление, безопасность.


Печь оборудована системами автоматического розжига горелки, регулирования температуры, газовой безопасности, приборами КИПиА.
Система розжига горелки и регулирования температуры обеспечивает:
- управление по заданной программе автоматическим розжигом горелки и контроль наличия пламени;
- регулирование температуры в топке и тепловой камере.
-
На печи производится контроль следующих параметров:
- температура в топке и тепловой камере,
- давление газа перед печью и горелкой,
- давление воздуха перед горелкой,
- контроль пламени горелки,
- разрежение в дымоходе.
-
Для обеспечения газовой безопасности предусмотрена отсечка газа в следующих случаях:
- отклонение давления газа выше или ниже допустимого,
- отклонение давления воздуха ниже допустимого,
- отсутствие пламени горелки,
- полное закрытие дымового шибера,
- отключение электроэнергии.

Эксплуатация и ремонт.


Нагрев печи производится в ночное время при отсутствии посетителей.
При этом дверки для циркуляции воздуха закрыты, и воздушный зазор между внутренним и наружным контурами выполняет роль тепловой изоляции, благодаря чему ускоряется нагрев камней в печи Основной нагрев производится при работе печи в колпаковом режиме.
Требуемая температура в парной достигается путем открывания циркуляционных дверок, в результате чего воздух от пола парной будет засасываться в зазор между контурами, нагреваться там и выходить обратно в парилку через эти дверки.
Кроме того, имеется возможность дополнительного нагрева помещения парной с помощью нагрева воздуха в нижней части печи, а также путем открывания ремонтной дверки.
Предусмотрено раздельное по конструктивным элементам выполнение капитального ремонта печи:
- отдельно топку через ремонтное окно,
- отдельно тепловую камеру через паровое окно.
ктн Соколов М.А. 255-59-73
www.pechi-project.narod.ru
pechnik@inbox.ru


Примечание администратора сайта: К сожалению автор не затронул вопрос о нормативном обеспечении возможности испоиспользования газа, как топлива, в колпаковых печах.
 
be number one Рейтинг@Mail.ru
Translate.Ru PROMT©