Общая характеристика каминов

Исторически камины первыми пришли на смену открытому очагу и переняли от него некоторые достоинства и недостатки. К несомненным достоинствам камина относится, конечно же, доступный для наблюдения огонь, украшающий интерьер помещения, особенно в вечерние часы. Так как камин обладает малой теплоемкостью, растопить его можно довольно быстро, поэтому он обычно используется в качестве средства отопления в периодически посещаемых помещениях гостиниц, турбаз, комнатах отдыха в банях и саунах, а также в садовых домиках.

Среди недостатков камина необходимо назвать следующие: во‑первых, он быстро остывает, как только в нем полностью сгорает топливо; во‑вторых, в случае необходимости длительного обогрева камин приходится топить непрерывно, а это очень неудобно. К тому же даже во время топки он обогревает только видимую зону, поэтому у сидящего рядом человека обращенные к камину части тела подвергаются перегреву, а расположенные с теневой стороны не обогреваются совсем.

Попытки усовершенствования конструкции камина с целью повышения его теплоотдачи предпринимались еще в XVII веке, когда в России был создан камин со встроенным в топливник вентиляционным калорифером (рис. 80, в) . Он представлял собой глухую коробку (1), снабженную патрубками для входа холодного (2) и выхода нагретого (3) воздуха. В результате нагрева приточного воздуха часть вырабатываемой таким камином теплоты утилизировалась, что способствовало некоторому повышению теплового КПД.

Рис. 80. Камины и каминопечи: а – камин: 1 – дымовая труба; 2 – под; б – камин с чугунной решеткой: 1 – дымовая труба; 2 – решетка; 3 – таган; 4 – под; в – камин с воздушным калорифером: 1 – коробка; 2, 3 – входной и выходной воздушные патрубки; г – камин с трубой: 1 – душник; 2 – дымовая труба; 3 – воздушный канал; д – печь‑камин: 1 – подъемный газоход; 2 – топочная дверка; 3 – опускной газоход; 4 – душник

Позднее камины начали оснащать дымооборотами, превратив их тем самым в каминопечи (рис. 80, г) , которые первоначально снабжали дымооборотами, изготовленными из металлических насадных труб. Насадная дымовая труба (2) проходила внутри воздушного канала (3). Циркулировавший наружный или комнатный воздух, поднимаясь вдоль раскаленной трубы, нагревался и через жаровой душник (1) попадал в помещение. Такая конструкция имела два недостатка: насадная труба обладала малой теплоемкостью, а в результате сильного ее разогрева при топке печи воздушная пыль пригорала на ее поверхности.

На рис. 80, д изображена печь‑камин с кирпичными дымооборотами. Продукты сгорания в ней проходят сначала через подъемный (1), потом через опускной (2) газоход (разрез 1–1), а затем направляются в дымовую трубу. Газоходы со всех сторон окружены каналами с циркулирующим воздухом (3). В нижнюю часть этих каналов (разрез 2–2) поступает холодный, а через душник (4) выходит нагретый воздух. Стенки каналов (3), заключенные в стальные футляры, выкладываются в четверть кирпича. Дальнейшие модернизации каминопечей еще более приблизили их конструкцию к печной.

Основным отличием камина от печи является большое сечение топочного отверстия, что с технической точки зрения имеет следующие недостатки: во‑первых, в топливник проникает большое количество избыточного воздуха; во‑вторых, иногда из‑за каких‑либо случайных причин происходит временное опрокидывание тяги.

Для того чтобы устранить недостатки, камины начали оснащать двойными дверками (рис. 80, д) , которые перекрывали все сечение камина, причем наружная дверка выполняла декоративную функцию, а внутренняя, снабженная поддувальными отверстиями, была рабочей. Топка, как правило, производилась при открытой наружной и закрытой внутренней дверке. Камин также можно было топить и с двумя открытыми дверками.

Таким образом, в результате длительного усовершенствования конструкции каминов к настоящему времени определились три основные их разновидности:

– закрытые или встроенные в капитальные стены;

– полуоткрытые или пристроенные к стене;

– открытые или свободно стоящие.

Конструкция закрытого камина показана на рис. 81, а . Топочное пространство такого камина, так же как и дымоход, утоплено в массиве стены. Закрытый камин удобен тем, что он не занимает полезной площади помещения.

Рис. 81. Конструкции каминов: а – закрытый; б – полуоткрытый; в – открытый

На рис. 81, б изображены полуоткрытые камины, пристроенные к стене. Дымоходы от этих каминов могут быть проложены внутри стены или пристроены к ней, но не связаны с ее конструкцией.

Наиболее выразительными в эстетическом отношении являются полностью открытые камины (рис. 81, в) . К тому же они сравнительно просты в исполнении. В отличие от встроенного в стену камина теплота от открытых каминов распространяется во все стороны.

Однако, наряду с несомненными достоинствами, следует назвать также и ряд недостатков открытого расположения каминов. По сравнению с другими типами открытый камин занимает гораздо большую площадь в помещении. К тому же тем, кто решил построить такой камин в своем загородном доме, придется предпринять дополнительные меры противопожарной без опасности.

При выборе конструкции камина следует также правильно подобрать его размер в соответствии с площадью помещения (табл. 3 и 4) .

Таблица 3. Размеры каминов (мм) в зависимости от площади помещения

Таблица 4. Конструктивные размеры (см) закрытых и полуоткрытых каминов при высоте дымовой трубы 10 м

В зависимости от способа подачи тепла в помещение все камины можно подразделить на камины с чистым излучением (старогерманский) (рис. 82) и с излучением и дополнительным конвективным подогревом воздуха (рис. 83) .

Рис. 82. Камин с чистым излучением (старогерманский): 1 – зольник; 2 – золовой канал; 3 – решетка топливника; 4 – заслонка; 5 – отверстие для чистки газохода

Рис. 83. Камины с подогревом воздуха: а – с калорифером: 1 – выход нагретого воздуха; 2 – дымовая заслонка; 3 – решетка; 4 – вход холодного воздуха; б – с каналом для нагрева приточного воздуха: 1 – выход нагретого воздуха; 2 – вход холодного воздуха

В каминах первого типа эффект излучения усиливается за счет установки задней и боковых стенок под наклоном. Кроме того, чтобы увеличить излучение, применяют так называемые зеркальные отражатели – листы нержавеющей стали, которыми закрывают наклонные стенки.

В каминах второго типа боковые и задняя стенки выполняются двойными. Воздух в них нагревается за счет естественной циркуляции (конвекции) во внутреннем кожухе.

С целью повышения обогревательной способности разработаны комбинированные конструкции, состоящие из обычного радиационного камина и отопительной печи. Возможно также сочетание камина с водяным отоплением. Для этого на задней стенке топки устанавливают водяные нагревательные элементы (радиаторы), по которым циркулирует вода из системы отопления. Такая конструкция предусматривает наличие в топке камина колосниковой решетки, на которой сжигается топливо.

Как уже указывалось выше, камины с чистым излучением обладают небольшим тепловым КПД. Для повышения теплопроизводительности камина были разработаны конструкции с дополнительным нагревом приточного воздуха. В таком камине задняя и боковая стенки топочного пространства окружены полостью, которая на уровне пола комнаты имеет закрывающиеся жалюзи – отверстия для забора воздуха. Входящий в них воздух направляется в наиболее нагретые участки топочного пространства, откуда, уже теплый, поступает в помещение через выпускное отверстие, устроенное в верхней части кожуха. Эту полость рекомендуется изготавливать в виде короба из стального листа с присоединительными элементами для входного и выходного воздушных отверстий (рис. 83, б) .

Однако описанная конструкция имеет серьезный недостаток: при соприкосновении нагреваемого воздуха с раскаленной кладкой содержащаяся в нем пыль пригорает к ее поверхности. Поэтому отопление лучше проводить не циркуляционным, а приточным атмосферным воздухом.

В Великобритании, где широкое распространение получили камины с воздушным обогревом, специалисты провели исследования по сравнению эффективности каминов обычной конструкции и с дополнительным воздушным подогревом. В ходе исследований было установлено, что в обычных каминах используется всего лишь 15–18 % теплоты, выделяемой сожженным топливом, а в каминах с воздушным подогревом этот показатель увеличивается в среднем в 2 раза и достигает 36 %, причем примерно третья часть от этого количества передается за счет циркуляции воздуха.

В конструкциях с воздушным подогревом нередко отсутствует дымовой карниз, а топочное пространство пирамидально уменьшено до соединения с расположенной над ним дымовой трубой. При этом создается некоторая опасность задувания топочных газов в помещение.

На рис. 84 изображены камины с боковым расположением дымового канала, при котором уменьшается опасность опрокидывания тяги в камине и задувания газов в отапливаемое помещение (рис. 84, б) .

Рис. 84. Камины с боковым расположением дымового канала: а – угольный: 1 – перекидной клапан; 2 – выход нагретого воздуха; 3 – вход холодного воздуха; б – дровяной: 1 – камин; 2 – соединительный газоход; 3 – дымоход

Помимо обычного камина, который отапливается дровами, в Англии распространены камины для сжигания угля (рис. 84, а) . Глубина топочного пространства такого камина составляет 25 см, ширина – 45 см, а высота – 70 см. Уголь сжигается в футерованной топке на колосниковой решетке, под которой находится коробка для золы. Ночью камин может работать на малом огне, с закрытой заслонкой приточного воздуха. Для уменьшения сквозняков конструкция камина предусматривает подачу в камин наружного атмосферного воздуха по каналу, проложенному под полом. Одна часть приточного воздуха через колосниковую решетку попадает в топочное пространство, а другая – в воздухонагревательные каналы. Поступление в камин воздушных потоков регулируется специальными жалюзи.