ПЕЧЬ НА… РЕССОРАХ

В России баня — это не только место помывки, «лечебница», место отдыха, но и часть культуры. Ну а про гараж и говорить не стоит — это отдельный мужской мир! А одна из главных вещей в таких сооружениях — печь! И очень важно, чтобы ею было удобно пользоваться и чтобы она давала побольше тепла.

Я видел много различных типов печей и котлов для бань и гаражей. Но мне ни разу не попадалась подобная той (простой и эффективной), которую я сделал лет десять назад. Поэтому хочу предложить её читателям «М-К», причём в нескольких вариантах исполнения.

А история изготовления печи такова. В недавно построенном гараже с наступлением холодной погоды потребовалось отопление. В наличии имелись: небольшой бак из листовой стали толщиной 4 мм, отрезки различного металлического уголка и довольно много листов от «уазовских» и «москвичовских» рессор, оставшихся после переборки и замены на автомобилях. «Уазовские» рессоры чуть шире — их поперечное сечение 50×5 мм, а у «москвичовских» — 40×5 мм.

Так как бак был неширокий, а печь планировалась с достаточно большим объёмом топки для сжигания различных обрезков пиломатериала, веток и т.п., пришлось его разрезать вдоль пополам. К тому же бак был изготовлен из относительно тонкой листовой стали — необходимо было как-то его защитить от быстрого прогорания, например, улучшением теплоотдачи — сталь разогревается «до красна» уже с 550 °С, металл начинает размягчаться и усиленно окисляться и, в конце концов, быстро прогорает.

Исходя из вышеизложенного и руководствуясь целью — увеличить и ускорить теплоотдачу, решил сделать, эффективную обогревающую печь.

Гаражная печь с основой из стального бака с 4-мм стенками, разрезанного вдоль пополам. Проёмы в крыше и задней стенке заделаны сплочёнными отрезками уголка № 5, уложенными «на полку». Остальные стенки «оребрены» рессорами от автомобиля УАЗ

Таже самая печь для гаража в «полуготовом» виде (для наглядности)

Конечно, используя промежуточный теплоноситель, можно равномернее обогреть помещение, как по площади, так и по объёму, но тут возникает несколько проблем. Во-первых, это довольно дорого и долго тянуть трубы для теплоносителя по периметру помещения. Во-вторых, сам по себе теплоноситель имеет ограниченную теплоёмкость, что увеличивает время нагрева помещения. И, в-третьих, нужно использовать незамерзающий теплоноситель, а в больших объёмах это довольно дорого. Мой знакомый, к примеру, имеющий в гараже водяное отопление, в конце концов, от него отказался.

Поэтому было решено — использовать в качестве теплоносителя воздух в помещении — он достаточно хорошо распределяет тепловую энергию при помощи конвекции. Однако следует учесть некоторые особенности, а конкретно: забор холодного воздуха лучше осуществлять от самого пола, то есть нагревающая поверхность должна находиться как можно ниже. Так в бане-сауне впоследствии, я переустанавливал печь так, что половина поддувала оказалась ниже уровня пола, для более равномерного прогрева. Ещё печь необходимо экранировать от легковоспламеняющихся деревянных стен.

Из теории: теплопередача зависит от разницы температур двух сред (нагретый металл и окружающий воздух) и площади соприкасаемых поверхностей. А так как температуру металлического листа печи, излучающего тепловую энергию, мы можем поднимать только где-то до 500 °С, тогда у нас остается одна возможность — увеличить площадь излучения тепловой энергии.

Первый способ — сделать большую печь. Но это нерационально. Второй -увеличить площадь теплопередающей поверхности печи. И вот тут пригодились автомобильные рессоры, только в совершенно неожиданном варианте применения. Они были приварены непрерывным швом к боковым стенкам печи (для лучшей теплопередачи). Листы рессоры устанавливались на такое расстояние друг от друга, чтобы электрод при сварке можно было держать под углом в 45 градусов — для образования «правильного» сварного шва. Если с одной, свободной, стороны приваривать рессору ничего не мешает, то с другой стороны находится другая, уже приваренная- высотой 50 мм (или 40 мм — «москвичовская»). Поэтому минимально «возможное» расстояние между рессорами в данном случае тоже около 50 мм и даже чуть больше.

Печь для бани в сборе (без дверок)

Рамка для укрепления проёма в стене между предбанником и парной

Бак для нагрева воды; устанавливается на печь. Труба в баке «оребряется» для увеличения и ускорения теплоотдачи

Банная печь с «оребрением» из отрезков уголка № 4, приваренными ребром к поверхности стенки (полки наклонены под углом 45° к поверхности листовой основы)

Боковая стенка печи имеет размеры 600×500 мм, значит её площадь равна 0,3 м². Площадь девяти рёбер (без учёта торцов) «уазовских рессор»: (0,05 + 0,05)х0,465х9 (шт.) = 0,42 (м²). В результате получим общую площадь, равную 0,72 м². И ещё — приваренная рессора служит ребром жёсткости и в случае сильного нагрева металлической стенки не позволяет ей коробиться.

После того как я разрезал бак и вставил чугунные рамки дверок в переднюю часть, в верхней и задней частях «бака» образовался проём, его необходимо было чем-то закрывать. Тогда пришла другая похожая идея: составить стенку из сплочённых и сваренных отрезков уголка размерами 40x40x5 мм (площади поверхности теплопередачи оказались одинаковыми — как и при «оребрении» рессорами).

В результате получилось, что при одинаковом количестве тепловой энергии от сгораемого топлива в такой печи можно увеличить теплопередачу (количество тепловой энергии в единицу времени) — и тогда скорость прогрева помещения тоже увеличится.

На заставке к статье — самый первый вариант печи в гараже. Печь установлена на большой кирпичный зольник, чтобы из него как можно реже и удобнее было выгребать золу. Поддувало расположено выше, над зольником, хотя это и нарушает общую концепцию — воздух желательно «поднимать» с пола. Для этого иногда открываю дверцу зольника, а поддувальную — закрываю. Пока же необходимости переделки печи не возникло. Но и в таком, не совсем «правильном» виде она обладает довольно приличными отопительными характеристиками: и после продолжительного перерыва гараж площадью около 80 м2 можно натопить часа за 2 — 3 до комнатной температуры даже в сорокоградусные морозы.

В дальнейшем, после постройки бани, возникла необходимость изготовить и для неё печь, только с баком, для нагрева воды. Эксплуатация печи в гараже показала правильность заложенной идеи, а потому решил использовать её и здесь. Необходимо было лишь «подкорректировать» основные размеры. Так различные виды топлива в печи располагаются весьма неравномерно. Например: дрова могут быть длиной от 40 см до 60 см, уголь же тоже засыпается по-разному (но желательно подальше от стенок печи). И тогда, прикинув, какую площадь могут занять четыре ведра угля (приблизительно из практики) для топки, определяются ширина и глубина печи (размеры следует взять с небольшим запасом). Высота топки может быть различной (в разумных пределах), в зависимости от имеющегося материала. На практике полностью уголь загружали, всего может быть пару раз за время эксплуатации, и то в большие морозы. В результате остановился на следующих размерах: сама печь 500x600x700 мм (ширинахглубинахвысота) и плюс подваренный с тыльной (задней) стенки печи карман для камней размерами 500x200x500 мм. Забегая вперёд, отмечу, что печь можно немного укоротить, а карман с камнями тоже уменьшить. Я им практически не пользуюсь (90 — 100 °С в парилке — рискованно для здоровья).

Теперь — о конструкции печи.

К этому времени у меня ещё имелся запас рессор, стальной лист толщиной 4 мм и прокатный уголок размерами 50x50x5 мм. Вот этот материал и использовал в деле. Из лис-та сварил основу, состоящую из стенок (пары боковых и задней), пола и крыши. Из такого же листа сварил бак для нагрева воды. Заднюю стенку «оребрил» рессорами и приварил карман для камней. Переднюю стенку выполнил с двумя проёмами (один над другим): для дверок топки и поддувала. К внутренним сторонам боковых стенок приварил продольные ложементы из уголка № 4, для последующей укладки на них колосниковой решётки. После этого «оребрил» рессорами и остальные стенки, а выходящий из топки патрубок дымовой трубы до крышки бака — стальными полосами такого же сечения. Для удобства сварки приходится делать расстояния между рёбрами немного более их высоты, при этом «антипрогарающие» свойства и жёсткость стенок топки, конечно же, снижаются. При топке дровами, это не страшно — мне ни разу так и не удалось нагреть печь с «оребрением» рессорами от «Москвича» хотя бы до бурого свечения. Но из курса химии известно, что при повышении температуры скорость химических процессов (окисление, и как следствие — прогорание стенок) увеличивается.

Печь с основой из листовой стали с «оребрением» из рессор от автомобиля «Москвич-412»

Довольно интересный вариант использования уголка на 40 мм или 50 мм «гармошкой», увеличивающий как внутреннюю так и наружную поверхности стенок. Для увеличения площади теплоотдачи стенок во внутренние углы «гармошки» можно вварить полосы шириной 40мм. Для ещё большей эффективности — приварить к наружным углам полосы шириной 30 мм. Обязательно попробую как-нибудь вот так сварить!

Использование профильных труб сеченим до 40×40 мм для стенок печи или котла

Применение круглых труб до 40 мм в диаметре для стенок печи или котла

Колосниковую решётку, как и дверки с рамками топки и поддувала, купил готовые. Эти детали чугунные. Решётку, правда, при монтаже пришлось подточить для подгонки по периметру «болгаркой».

Печь в бане спланировал расположить так, чтобы передняя стенка с дверками отапливала предбанник; левая стенка — мойку; а правая, верхняя и задние части — парилку.

Вот такая печь получилась с помощью рессор от автомобиля УАЗ и «Москвич-412». Взамен рессор можно, конечно же, использовать и металлическую полосу сечением 40×5 мм или 50×5 мм. Полосы, в отличие от рессор, которые имеют изгиб, подойдут даже для «оребрения» цилиндрических поверхностей.

Не у каждого, задумавшего сделать подобную печь, есть в наличии рессоры. Поэтому решил дать рисунок печи с «оребрением» недефицитным стальным уголком.

На рисунке показана именно такая банная печь, со сварной основой (стенками, крышей) из листовой 5-мм стали, которую потом «усиливал» или, точнее, «оребрял» уголком размерами 50x50x5 мм, приваренным ребром к основе (полки уголков при этом расположились под углом 45 градусов к основе — листу стенок или крыши).

Зольник печи (промежуток между полом и колосниковой решёткой) составляет около 1/3 объёма печи. Однако такой размер предпочтителен при сжигании в печи угля, для дров же зольник достаточно сделать и в 1/4 объёма (при горении угля золы получается больше, чем от дров). При наполнении зольника до определённых пределов тяга ухудшается, поэтому нельзя делать слишком маленький зольник и почаще его чистить.

Печь для бани изготавливал с приподнятым от пола дном (с ножками), для того чтобы под ним пропустить «вентиляцию» для помещения бани. Свежий сухой воздух, проходя под дном через своеобразное «окно», образованное между ножек печи, нагревается и проходит в парную, «проветривая» её.

Вариант изготовления каркаса печи из уголка и приварка к нему «усиливающих» элементов

Замечу. Устанавливая такую печь или котёл в гараж, ножки и даже дно лучше не делать (во избежание попадания под котёл чего-либо легковоспламеняющегося), а смонтировать отопительный прибор непосредственно на бетонное основание.

Дымоходом для такой печи служит стальная труба, с внутренним диаметром не меньше 120 мм (но и не более 150 м). Иначе, если сделать её меньше, она будет затягиваться сажей, а если большего диаметра — то образуется слишком мощная тяга и большая часть тепла будет вылетать в трубу. Интересно, что чем длиннее дымоход, тем больше его нужно прогревать и больше сажи образуется на холодной трубе. По различным источникам, на конце трубы-дымохода температура дыма не должна быть меньше 95 градусов. Раньше гаражная печь имела дымоходную трубу диаметром 107 мм, и с ней было немало проблем: она постоянно «закоксовывалась» сажей и её приходилось часто прочищать. Пробовал так же, дымоход утеплять — не помогло. В результате пришлось заменить и поставить трубу большего диаметра. Иногда по дымоходу происходит сход небольшого количества сажи по трубе вниз, и тем самым возможно перекрытие дымохода, что очень опасно из-за попадания угарного газа в баню! Поэтому нужно делать трубу прямой, без колен и выступов — это предотвратит перекрывание дымохода, при сходе сажа попадёт непосредственно в топку и сгорит. Ещё по этим же соображениям труба должна быть одинакового диаметра на всём протяжении.

Используя накопившийся опыт, считаю, что выпуск дымоходной трубы в топку делать тоже не следует, так как он будет служить экраном, рассеивающим тепловое излучение внутри топки и, постоянно нагреваясь докрасна, в конце концов, просто «сгорит». А ещё выпуск будет способствовать «выходу» дыма через дверку при разжигании топлива. Если дымоход сделан правильно, то дым, выходящий из трубы, в процессе горения топлива должен быть практически бесцветный или иметь слегка серовато-голубоватый оттенок. Это знак того, что топливо сгорает полностью.

Бак имеет объём около 170 л. Из опыта эксплуатации — меньший объём воды приводит к быстрому её закипанию, что увеличивает влажность в помещении, а так же очень неудобно набирать горячую, а порой даже кипящую воду из полупустого бака.

Нагревательным элементом воды в баке служит выходная часть дымовой трубы с толщиной стенки 10 мм. К трубе приварено десять стальных полос сечением 50×5 мм — они убыстряют нагрев воды, а с другой стороны, более равномерно распределяют теплоотдачу, что само по себе должно увеличивать срок службы трубы. Поясню: при соприкосновении с водой нелегированный нержавеющими присадками горячий металл очень быстро окисляется, и потому даже толстостенная труба служит недолго. Поэтому и проваривал стальными полосами снизу до верха бака. По истечении почти десяти лет постоянного использования эта труба пока в исправном состоянии, однако уже имеются признаки коррозии. В таком баке вода нагревается в зимнее время до температуры 80 — 90 °С примерно за два часа. Однако, имея в наличии нержавеющий металл, изготовить из него бак предпочтительней, так как он не окисляется.

Бак сместил так, что нагревательная труба оказалась в дальнем его углу. Наверное, нагрев воды в баке из-за этого происходит чуть медленнее, но зато удобнее к нему подходить (до печи ещё остаётся расстояние) и зачерпывать воду.

На баке имеется крышка, к нему она крепится двумя небольшими петлями и не позволяет воде испаряться. Крышка изготовлена из нержавеющей листовой стали толщиной 1,5 мм. Предыдущая крышка была сделана из оцинкованного 0,5-мм листа, но её года за два «съела» коррозия. Свойства у крышки особенные! Открытая -она преобразует сауну с сухим паром в русскую баню с высокой влажностью. Ручка крышки расположена сбоку, так как при её открывании из бака выходит горячий пар. На ручку натянут кусочек резинового шланга, для термоизоляции.

Бак устанавливается на печь на три точки опоры: одна из них — труба, проходящая через бак, две же другие подварены по бокам бака и упираются в край котла. А так как печь имеет «рёбра» жёсткости, то тяжёлый бак не влияет на пластичность стенок печи при высокой температуре.

Сама печь монтируется в специально выполненный проём стены между помещением бани и предбанником. В проём предварительно устанавливается укрепляющий портал, имеющий размеры ширины стены и «фасада» печи. Обращаю внимание на то, что уголок размерами 50х50×5 мм, из которого сварен портал, со стороны печи расположен так, чтобы в него можно было вставить печь.

Как-то родственники попросили сварить подобный котёл и им в баню. Тут я решил «прикинуть», каким ещё способом можно «усилить» котёл -этих вариантов оказалось множество.

Конечно же, проваривать из отдельных элементов ребристые поверхности — работа большая, однако это того стоит. Во-первых (уже из опыта эксплуатации), высока скорость прогрева помещения, что само по себе приятно при использовании. Во-вторых, печи ни в бане, ни в гараже за длительный промежуток времени использования не прогорели, стенки не «повело» от температуры, более того, очень редко часть стенок нагревается до бурого «свечения», а это легко устранить — уменьшить подачу воздуха в топку.

Ради интереса, топил как-то баню в мороз — 43 °С, и ничего, нагрелась! Совсем недавно поставил дополнительно, ради интереса, такой эксперимент: при холоде на улице всю неделю (минус 22 — 24 °С) всего за два часа топления углём, воздух в бане, так же как и вода в баке, нагрелись до температуры 90 °С. Для справки: наружные размеры бани — 4x5x2,4 м; толщина стены 0,3 м; (изготовлены из шлакобетона), на потолке утеплитель — котельный шлак слоем около 0,25 м. А уж летом баня нагревается очень быстро: меньше, чем за час.

СВОДНАЯ ТАБЛИЦА РАССЧИТАННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Считаю, что использование старых автомобильных рессор на стенках котла предпочтительнее из-за лучших «антипрогарающих» свойств, по сравнению с уголком на «ребро», строительной арматурой или стальной полосой к стальному листу. Дополнительным положительным моментом является и то, что различные рессоры или уголок сегодня можно легко найти или недорого приобрести, что само по себе сократит стоимость изготовления котла, а если использовать метод сварки уголка в ряд (а можно и по кругу), то экономится листовая сталь при сварке печи или котла. Необходимо также сказать, что котёл с «пятидесятым» уголком на ребро к листу получился менее удачным, здесь нужно было использовать уголок на ребро к листовой стали только до 40 мм, так, чтобы расстояние между вершинами «усилителя» было не более 50 мм. Можно «поубавить» и размеры самой печи до 600x600x500 мм, и «карман» под камни уменьшить до размеров 400x500x200 мм и спустить вниз. Ещё, из выявленных недостатков: чугунные дверки котла иногда от температуры лопаются, видимо, необходимо изготавливать и их из листовой стали с «усилителем», по той же технологии. А в следующий раз, как только появится такая необходимость, всё-таки сварю печь или котёл «уголковой конструкции».

Недавно, парясь в бане, отметил ещё одно полезное свойство печи: при топке в сухом режиме (а он используется у нас чаще всего) дерево, которым обшита баня внутри, не набухает от влаги, не коробится, не гниёт и даже — лучше сохраняется.

Хочу также напоследок пожелать всем читателям журнала лёгкого пара, не болеть и успехов в техническом творчестве — в тёплом гараже.

Д. СЛОНОВ, р.п. Родино, Алтайский край