Як підібрати піч
Про тепловіддачі і потужності печей.
У багатьох печей не підрахували загальна тепловіддача і тепловіддача кожного боку печі. Це пояснюється відсутністю часу, так як вся робота виконується однією людиною. При необхідності, ця робота може бути виконана багатьма фахівцями. Для приблизних розрахунків можна прийняти, що кожен квадратний метр поверхні печі віддає кожну годину, протягом доби, 500 Вт-ч, при двох топках на добу. Наприклад: піч з розмірами в плані 1х1 метр і заввишки 2 метри дає з кожного боку, кожну годину протягом доби, по 1000 Вт-ч і загальна среднечасовая тепловіддача буде дорівнює 4000 Вт-ч, або 4 кВт-год. Тобто тепловіддача печі становить в середньому кожну годину протягом доби 4 кВт-год, при двох топках на добу. При одноразової топці тепловіддачу печей можна приймати з К = 0.6-0.7.
Розрахункові втрати теплоти в тепловому контурі повинні компенсуватися тепловою потужністю печі, виходячи з її топки два рази на добу. Для Російських умов максимальна потреба в опалювальній потужності виникає протягом короткого часу найбільш холодних пятідневок. Піч в цей період топиться два рази на добу, з максимальним ККД. Тривалість часу, протягом якого потрібно половинна потужність, приблизно 1 / 3-1 / 4 опалювального періоду. В цей час піч топиться один раз на добу, з максимальним ККД. Велика частина часу і палива доводиться на роботу печі з потужністю рівної 1/4 від максимальної. У цей період здійснюється топка дровами або електрикою для підтримки температури.
Зараз у нас йдуть замовлення на виконання печей з різних країн, у тому числі США, Канади, Франції, Німеччини, Голландії, Швеції, Іспанії і т.д. Часто запитують, чому у нас така маленька «потужність» печі. Наприклад, теплова вставка KEDDY 520 має потужність 14 кВт, а у нас піч, наприклад 1х1х2 м має приблизно 4 кВт. Виходить, що наша піч слабкіше KEDDY 520 в 3,5 рази? Це не правильна думка.
Спробуємо розібратися з цим питанням. У багатьох книгах це питання тлумачиться по-різному, в тому числі і за кордоном:
У І.І. Ковалевського, Грубні роботи, Москва 1977 р, стр.13-14, йдеться, що "За нормальну тепловіддачу печі приймають середня кількість тепла, яке виділяється піччю протягом 1 години при двох топках на добу", без вказівки розмірності тепла. Наводиться також середній коефіцієнт тепловіддачі ккал / м2-год, (помноженому на годину) тобто годинне тепловиділення.
У І.І. Ковалевського мова йде про тепловіддачі, що діє протягом деякого часу, а це вже енергія або среднечасовая тепловіддача, що правильно відображає здатність печі виділяти енергію протягом доби. Це і є критерій оцінки тепловіддачі печі (енергії) в Росії кВт-год, МДж, ккал.
Співвідношення між перерахованими вище одиницями виміру наступні:
1 кВт-год = 3,6 МДж = 860 ккал; 1000 ккал = 1,163 кВт-год; 1 МДж = 0,278 кВт-год = 239 ккал.
1ккал = 0,0012кВт-ч = 0,0042МДж; 1кДж = 0,239 ккал; 1 ккал = 4,18 кДж.
Металеві теплові касети і топки, що випускаються на Заході - це опалювачі одноразової закладки розрахункової маси дров, використовуються в якості другої допоміжної системи, яку топлять тільки в найбільш холодний період. Використовувати таку касету в якості основної системи опалення, значить стати її рабом. Не зовсім зручно вставати вночі і підкидати дрова, а вдень, коли людина перебуває на роботі 10-12 годин (з дорогою) питання з опаленням не наважується зовсім. Її можна використовувати тільки в місцях тимчасового перебування людей, наприклад в садових будиночках, робочих приміщеннях і т.п. Сам по собі показник потужності касети не може служити критерієм оцінки здатності опалити ту чи іншу площу. На мій погляд, вказівка в паспорті касети на площу, яку може опалити вона, неправильна, це хитрощі продавців. Теплова енергія може бути отримана тільки при роботі касети, а розмір площі, яку може опалити піч, залежить від тепловтрат приміщення. На мій погляд, в паспорті вказують встановлену потужність (номінальну / макс.) В кВт, топки або теплової вставки, не прив'язаної до часу дії, і максимальна тривалість горіння однієї закладки дров. Тобто вказують теплопродуктивність топливника (Вт) Qт = В? Qд? Nт /3.6, це кількість теплоти Qт, що виділяється при спалюванні розрахункової маси В дров в топковому об'ємі протягом 1 години. Qд, теплота згоряння (кДж / кг), це кількість теплоти, що виділилася при повному згорянні 1 кг дров. Nт, це ККД.
Вказується також можливість використання топки або теплової вставки в режимі максимальної потужності і режимі тліючого горіння. Цим і пояснюється показ двох потужностей. В цьому випадку не ясно як пов'язати середньогодинні втрати тепла протягом доби зі середньогодинної надходженням тепла від обігрівача протягом доби.
Стосовно до Російським методам підрахунку тепловіддачі, наша піч, зазначена вище, може забезпечити тепловіддачу за добу, при двох разової топці 24х4 = 96 кВт-год. При цьому не прив'язується до кількості спаленого палива та потужності горіння. Це як би усереднений показник печі при правильній її конструкції і експлуатації. У цьому випадку легко погоджуються среднечасовая тепловіддача печі зі середньогодинної втратами тепла протягом доби.
Потужність в підручниках з фізики визначається роботою, виконаною за одиницю часу в кВт. Розмірність в кВт, пояснюється з визначення: «кВт, - це одиниця потужності, що дорівнює енергії, що виділилася за годину», тобто це енергія, що виділилася за 1 годину роботи обігрівача в кВт-год. Потужність - це здатність системи виконати роботу в одиницю часу. За вказаною встановленої потужності системи (кВт) нічого не можна сказати про її теплової потужності, не сказавши про час її дії, відмінного від одиниці. Наприклад, електричний обігрівач має потужність 2 кВт. Це говорить про його здатність виділити 2 кВт • год теплової енергії при роботі його протягом години. При роботі протягом півгодини, енергії виділиться 1 кВт-год, а при роботі 12 годин виділиться 24 кВт-год. На відміну від електричного, дров'яної обігрівач, це обігрівач одноразової закладки дров і він не може працювати, наприклад 24 години, без підкладання дров. Він віддає енергію, поки горить одноразова закладка дров.
У К. Мякеля, Печі і каміни, Москва, Стройиздат 1987 р, на стор.14 йдеться про потребу в опалювальній потужності житлового будинку, корисної площі 100-120 кв. м. складової 3-4 кВт, яка повинна рівномірно впливати протягом тривалого часу. Тобто йде розмова про середню тепловіддачі печі протягом години в кВт, яка повинна діяти протягом часу відмінного від одиниці. Загальна теплова енергія залежить від потужності і часу (відмінного від одиниці) дії цієї потужності (кВт помноженої на годину).
Побудова креслень в вище зазначеній програмі здійснювалося по сітці рівній ширині цегли зі швом (цеглини можуть мати різні розміри, а так само відрізнятися від ГОСТу Росії.). Додатково, кожна клітинка сітки розділена на чотири частини. Всі розміри в плані цегли або їх частин, розміри отворів, відстаней між стінками, розміри пічних приладів і т.п. кратні 1/4 розміру сітки (1/4 половини цегли). На кресленнях розміри читаються і приймаються за масштабом наступним чином: 1/8 цегли, 1/4 (2/8 або чверть цегли), 3/8 цегли, 1/2 (4/8 або половина цегли), 5/8 цегли, 3/4 (6/8 або 0.75 цегли), 7/8 цегли, 1 (8/8 або 1 цегла). Це дає можливість будувати наші печі в різних країнах, в яких розміри цегли відрізняються від російських цегли в межах 10-15% в різні боки.
Для Російських умов в кресленнях розмір цегли умовно прийнятий за основній сітці 13х13 см розміром 26х13 см з швом і висотою 7 см з швом (6.5 + 0.5). Допоміжна сітка дорівнює 3,25 см. Тому при розкладці цегли в печі фактичний розмір сторін печі буде трохи менше.
При показі розрізу печі в аксонометрии (3-D), в ньому пропадають деякі цеглини, що пов'язано з особливостями програми ArchiCAD 5.0. Кожна цеглина будується як стіна з необхідними розмірами (кратно 1/4 половини цегли) по сітці 13х13 см. Жирна лінія на грані цегли позначають осьову лінію в цегляній стіні. Ці жирні лінії не повинні стосуватися на кресленні кінцями один одного, інакше на об'ємному зображенні 3-D йдуть непередбачувані спотворення. Крім того, якщо розріз по цеглині спрямований від жирної лінії, то цей цегла на розрізі стає непомітний. Мені доводиться дуже викручуватися, що б усунути ці недоліки, що не завжди вдається, і на що йде багато часу. На жаль у мене немає можливості внести зміни в програму ArchiCAD 5.0 щоб усунути ці недоліки. Це мій головний біль.
Для зовнішньої кладки прийнятий цегла глиняна звичайна розміром 250х120х65 мм, марки не нижче М150. Для внутрішньої вогнетривкої кладки прийнятий шамотна цегла ШБ-8, розміром 250х123х65 мм і Ш-5, розміром 230х114х40 мм. Ширина шва зовнішньої кладки 5 мм. Витрата цегли на піч (без фундаменту і труби) можна вважати приблизно так: вважають кількість цегли покладених в першому ряду і множать на кількість рядів в печі, з коефіцієнтом заповнення, К = 0.8. Такої кількості цегли вистачає на піч з урахуванням бою і вибракування. Додатково для труби треба замовити цегла з розрахунку 4/5/6 шт. в ряду з урахуванням висоти труби. Вогнетривку цеглу можна порахувати поштучно за кресленнями.
Висота ряду зі швом товщиною 5 мм зовнішньої кладки прийнята (і виходить фактично) 70 мм або 7 см. При покупці шамотного цегли необхідно обов'язково просити на нього сертифікат, а при застосуванні цегли неясного походження треба бути обережним. Кислотостойкий цегла важко на вигляд відрізнити від шамотної цегли, проте він зовсім не тримає високу температуру і руйнується (при нагріванні його куточка паяльною лампою він руйнується).
Деякі печі виконані повністю з глиняної цегли. Щоб підвищити термін служби печі, цегла треба брати марки М-150 і вище. Таку піч зазвичай роблять в саду і експлуатують періодично. Варіантів печей, виконаних повністю з червоної цегли багато. У глибинці Росії не знають, що таке вогнетривку цеглу і не застосовують його. Вогнетривку цеглу має коефіцієнти теплопровідності і лінійного розширення більше, ніж у глиняної цегли. Застосовувати його разом з глиняним цеглою можна, так як порушується цілісність кладки. У багатьох книгах показано їх спільне застосування. Я вважаю це неправильним, і ми цього, як правило, не робимо.