Перш, ніж ми почнемо розбиратися з класифікацією і пристроєм камінів, внесемо ясність в застосування терміна «портал». Під ним слід розуміти всю лицьову частину каміна від підлоги до столу включно; вікно каміна, як складова частина порталу, є основним елементом каміна. Розміри цього вікна мають відправна значення і характеризують камін в цілому: від його величини залежать всі інші параметри каміна. Ось терміни, які зазвичай застосовуються для його позначення: «вікно порталу», «вікно каміна», «чоло каміна», «зів каміна». Іноді в рівноцінне значення застосовується і слово «портал». Їм і будемо користуватися.
До цього додамо, що камінні портали (в первісному значенні) можуть бути і покупними, декоративними. Зазвичай такими виробами доповнюють цегляні каміни для створення «образу» каміна. У покупних порталах розміри вікна можуть перевищувати дійсні габарити вікна каміна. У тих випадках, коли потрібно застосувати цей термін до позначення порталу-вироби, то це буде обговорюватися окремо.
Класичний камін представлений на рис. 2.1, пояснимо його. Топливник каміна визначається трьома розмірами: шириною (вона ж є шириною порталу) - розмір А, висота порталу - розмір В; глибина топливника - розмір С. Про інших розмірах (G, L, М), представлених на малюнку, буде сказано в інших розділах.
Рис.2.1. Пристрій каміна:
а) поперечний розріз, в) фасад, с) внутрішній контур, прихований за фасадом каміна; 1 - труба, 2 - димозбірник, 3 - топливник, 4 - під, 5 - зуб і похила стінка, 6 - бічні стінки топливника, 7 - камінний стіл, 8 - металева кошик для дров.
Висота труби Нтр і висота димосборніка Нд становить ефективну висоту труби: НЕФ = Нтр + Нд. НЕФ враховується в розрахунках камінів. В орієнтовних розрахунках використовується умовна висота труби Ну, рівна висоті від рівня поду до кінця оголовка труби над дахом будинку. Якщо ж висота підстави (від підлоги до пода паливника носно) невелика (до 30 см), то нею в орієнтовних розрахунках нехтують.
Верхня частина камінного зуба (рис. 2.1 а) зображена похилій на відміну від загальноприйнятої горизонтальної. Відповідно до англійськими джерелами така форма зуба є кращою, тому що вона створює менше завихрень (зменшується і опір тязі, яке необхідно подолати) при формуванні потоку газів в трубі. Однак і горизонтальне положення верхньої частини зуба не відкидається.
На рис. 2.1 топливник каміна зображений з задньої похилій стінкою, що переходить в зуб каміна, бічні стінки топливника поставлені під кутом до фасаду каміна. Таке конструктивне рішення дозволяє краще відображати тепло з топливника в приміщення і підвищує тепловіддачу каміна в цілому.
У деяких спрощених конструкціях камінів, в залежності від тих чи інших міркувань (наприклад, для полегшення кладки каміна), цими рішеннями нехтують. У таких камінах відсутня камінний зуб, топливник каміна набуває прямокутну форму (в поперечному перерізі), що переходить безпосередньо в димозбірник. Зауважимо, що і димозбірник часто роблять спрощеними, з прямокутними (внутрішніми і зовнішніми) формами.
Висота димосборніка Нд на рис. 2.1 обмежена висотою камінного столу, що не є обов'язковою умовою для класичного каміна. В окремих конструкціях камінів димозбірник (у вигляді піраміди) може значно підніматися над камінною полицею.
Чим же характерний класичний камін?
- Розташуванням труби над каміном, причому положення труби над серединою топливника найбільш бажано.
- Мінімальною глибиною топливника (розмір С). Збільшення глибини топливника зменшує тепловіддачу каміна. Зазвичай розмір С залежить від величини каміна і лежить в межах 25 - 50 см. Для великих каменів розмір С може бути і більше.
- Відкритим порталом каміна (портал не закрите дверцятами).
- Наявністю елементів, про які говорилося вище (похила задня стінка, камінний зуб, кутове положення бічних стінок топливника). Їх відсутність говорить про спрощену різновиди каміна. Спрощені каміни не мають відношення до класичних камінів. Але вони існують і можуть успішно (без димлення) експлуатуватися.
Розміри порталу (розміри А і В) впливають на габарити всього каміна, його корпусу. Вони диктують і відповідний підбір параметрів труби (перетин труби і її висоту Н). Твір розмірів А х В (розмірів порталу) і параметрів труби каміна знаходяться в прямій залежності. Це означає, що збільшення порталу каміна (відповідно і його корпусу), вимагає збільшення і перетину труби. Це пояснюється тим, що збільшувати висоту труби часто неможливо (висота труби задається конструкцією будівлі).
Більшою мірою на розмір порталу, відповідно і корпусу каміна, впливає розмір А, який може бути 50 і більше см. Зауважимо, що його нижня межа (50 см, довжина двох цеглин) встановлюється з суб'єктивних міркувань (можливий і менший варіант, наприклад, А = 38 см, але яке буде відчуття від каміна при малому порталі?). А в верхню межу закладаються міркування чисто практичні, в тому числі економічні, також враховуються розміри і об'єм приміщення, в якому буде встановлений камін.
У старовинних замках Західної Європи мають місце каміни з шириною порталу (розмір А) 2-3 і більше метрів з трубами, в каналах яких може пролізти людина. У нас такі каміни є великою рідкістю. Переваги великих каменів над меншими очевидні: при їх роботі з'являється відчуття, як від справжнього багаття. Таке відчуття неможливо отримати від роботи малого каміна.
Завдяки здатності, що відображає стінок топливника (особливо задній), вони володіють і більшою тепловіддачею.
На рис. 2.2 дан приклад спрощеного варіанту - камін Рязанкін, в якому гранично спрощені і топливник каміна, і димозбірник.
Трубу каміна можна встановити і поруч з каміном. Такий варіант характерний для камінів фінського і естонського типів (рис. 2.3). Підкреслимо, що назви, як і в першому випадку (англійський камін), є умовними. На малюнку видно, що камінні труби розташовані за задньою стінкою каміна.
Таке розташування труби створює додатковий опір тязі в трубі в порівнянні з класичними камінами. Однак воно ж створює і ряд переваг при експлуатації каміна, наприклад, для чищення труб і збору залишків горіння в трубі, які в камін при чищенні труби, практично, не потрапляють.
Але найважливішим гідністю цих каменів є зручність використання окремо розташованих капітальних труб (корінних труб) або трубних каналів (які часто закладаються в стіни капітальних будинків). Це дозволяє не тільки скорочувати витрати на будівництво камінів, а й дає можливість на будь-якому етапі і в будь-який час без істотних витрат і перебудов оновлювати камін. Практика показує, що такі проблеми в процесі експлуатації камінів рано чи пізно виникають.
Мал. 2.3.
Підключення камінів до корінної трубі (схема): а - фінський камін; в - естонський камін.
У рішенні задач по виготовленню камінів цього типу слід дотримуватися тих же принципів, що і в класичних камінах:
- Труба і задня стінка топливника каміна повинні бути на мінімально можливій відстані один від одного.
- Глибина топливника не повинна бути великою.
- Наявність елементів: похила задня стінка, камінний зуб, кутове положення бічних стінок - бажані для підвищення ефективності роботи каміна.
По суті, такий камін буде мало чим відрізнятися від свого аналога - класичного каміна.
Вище вже говорилося про закритих камінах , Про те, що вони по суті своїй є камінними печами і лише по деякому непорозуміння вони отримали свою назву. Тому можна також вважати умовним припущенням і розгляд камінних печей в розділі, призначеному для камінів.
В даний час виробництво закритих камінів налагоджено багатьма європейськими виробниками, присутніми на ринку камінів. Однією з провідних фірм є французька «Supra». Тому при розгляді пристрої цього виду камінів будемо спиратися на моделі згаданої фірми.
Чавунна камінна топка (топливник) зі скляною дверкою нагадує добре всім відому грубку «буржуйку». Звернемо увагу читача на простоту такого пристрою.
Необхідність застосування прийомів підвищення тепловіддачі, використовуваних у відкритих камінах (мінімальна глибина топки, похила задня стінка, кутове положення бічних стінок), відпадає. Пояснюється це просто: пристрою, який володіє і без того високих, пічним ККД, це зовсім і не потрібно. Збереження ж таких особливостей в конструкції топливника нічого корисного йому не додало б. Від поняття відкритого каміна залишаються лише розміри порталу (розміри А і В), що закривається дверцятами, і наявність димосборніка і патрубка для приєднання труби, що має перетин, яке повинно задовольняти роботу топки при відкритих дверцятах. Режим роботи таких топок з відкритою дверкою повністю відповідає режиму роботи відкритих камінів.
Можна вважати, що саме в закритих камінах найбільш ефективно вирішується питання підвищення тепловіддачі камінів. Для відкритих камінів така тепловіддача недосяжна. І різниця пояснюється просто: установка дверки в камін перетворює його в піч.
Конструкція і принципи роботи чавунних топок показані на рис. 2.7, 2.8 і 2.9. Фірма пропонує камінні топки в 2-х основних варіантах:
- Топка в звичайному виконанні призначена для розміщення в ретельно ізольованою базальтовими плитами камері, звідки тепле повітря через спеціальні вікна - отвори надходить в приміщення за рахунок невеликої тяги (перепад входу холодного повітря і виходу теплого - 2-2,5 м), в т.ч . руху теплого повітря вгору;
- Топка забезпечується додатковою металевою сорочкою, забезпеченою 1-2 патрубками для під'єднання трубопроводів для відведення тепла. Можлива продування простору між паливником і сорочкою за допомогою електровентилятора. В такому випадку гаряче повітря через труби можна подавати в будь-яке місце, в тому числі в приміщення верхнього поверху (рис. 2.8 і 2.9).
Мал. 2.7.
Паливники (касети) для закритих камінів фірми «SUPRA»:
а) скляна дверка може забиратися вгору або відкриватися в сторону;
б) скляна дверка відкривається в сторону (справа наліво)
Мал. 2.8.
Пристрій закритого каміна:
1 - камінна топка, 2 - дверцята, 3 - труба, 4 - корпус каміна, 5 - короб декоративний, 6 - теплова труба, 7 - вікно для виходу нагрітого повітря, 8 - плита, що ізолює стелю приміщення)
Мал. 2.9.
Принцип роботи чавунної камінної топки, укладеної в металеву сорочку)
За даними фірми, економія палива в таких конструкціях, в порівнянні з відкритими камінами, становить до 3-х разів на першому варіанті, а в другому варіанті і більше. ККД таких камінів не поступається ККД печей і досягає 70 і в деяких випадках навіть 80%.
Для зручності експлуатації камінів з такими топками дверки можуть відкриватися в сторону або забиратися вгору під короб, який огороджує металеву трубу над каміном. Такі каміни можуть працювати як в режимі відкритого каміна, так і закритого (пічного), більш економічного варіанту.
Управління заслінкою в цих камінах виведено на передню панель, збір золи здійснюється в металевий ящик. На передній панелі топливника встановлюються жалюзі для регулювання кількості подаваного в топку повітря. Температура повітря, що надходить в приміщення через гнучкі труби, може досягати 100 і більше градусів Цельсія. Декоративний короб над камінною полицею виконується з гіпсокартонних плит, що закріплюються на металевому каркасі. Для теплоізоляції стінки короба і корпусу каміна зсередини обклеюються базальтовими теплоізоляційними плитами.
Залежно від величини топкового простору потужність таких камінних топок становить від 8 до 12 КВт. Для порівняння: батареї центрального опалення (радіатори) підбираються з орієнтовного розрахунку 60-120 Вт на один квадратний метр опалювальної площі приміщення (норми залежать також від теплоізоляції зовнішніх стін, від висоти приміщення і кліматичного поясу). Для обігріву приміщення 40 м2 досить використання радіаторів на 4 КВт. Таким чином, теоретично потужності камінних топок вистачило б для обігріву площі від 80 до 120 м2.
Сказане вище можна порівняти з відкритими камінами підвищеної тепловіддачі і ще раз звернемо увагу на їх невисоку тепловіддачу і бажане підвищення ККД. Однак при виборі каменів для використання їх при опаленні будинку слід враховувати, що, на відміну від пічного опалення, теплова енергія камінів практично не акумулюється. Тому для дотримання теплового режиму в приміщенні потрібно постійно підтримувати вогонь в каміні хоча б на мінімальному рівні, наприклад, в тліючому режимі. Слід визнати, що в умовах клімату більшості районів Росії, опалюватися відкритими камінами неможливо, тому оптимальним слід вважати поєднання центрального або пічного опалення з камінним.
Однак інше ставлення має бути і до закритих камінів, треба не забувати, що вони є камінними печами і працюють в режимі печі без акумулювання тепла, простіше кажучи, в режимі печі - «буржуйки».
На рис. 2.12 показана нова система розподілу тепла, розроблена фірмою «PIAZZETTA».
Мал. 2.12.
Система рівномірного розподілу тепла фірми PIAZZETTA
Можливий і менший варіант, наприклад, А = 38 см, але яке буде відчуття від каміна при малому порталі?
