Как увеличить тепловую отдачу обычной буржуйки

Буржуйка

Всё началось с того, что я приобрёл дровяную чугунную печь от известной норвежской фирмы Jotul, история которой насчитывает 160 лет. Модель F602, созданная в 30-х годах прошлого века, уже стала классикой. Недостатков этого прибора за два сезона эксплуатации я пока не обнаружил. Весит он 68 кг, а его номинальная мощность — 7,0 кВт. В паспорте сказано, что дымовые газы на выходе из печи имеют температуру 319ºС. Но это во многом зависит от режима топки.


Печь Jotul F602 и тепловой щиток рядом

Возведение теплонакопительного щитка

От распространённых схем щитков пришлось отказаться. Трёхканальная конструкция с двумя оборотами, показалась мне слишком огромной. Во втором же варианте дымовые газы от печи поднимаются вверх, у перекрыши охлаждаются, и в этом же канале опускаются вниз, где и выходят в трубу. В общем, тоже не внушает доверия.

В итоге появилась идея сделать всего один канал, в котором дымовые газы будут двигаться вниз. Теплоотдача при таком направлении потока должна быть выше, чем при естественном движении вверх. А для разогрева трубы во время растопки предусмотрена задвижка. Если её открыть — дым пойдёт, минуя щиток, сразу в трубу, и тут же — в её утеплённую часть.

Я закупил 120 штук печного кирпича производства Гжельского завода, чугунную задвижку финской фирмы SVT, два небольших мешка печной смеси (производимой в Костроме). Все затраты на строительство щитка не превысили тогда 6000 руб. Не очень дорого — можно и поэкспериментировать!

Основание щитка

Своё сооружение решил делать на фундаменте дома. Ленточный малозаглублённый фундамент лёгкого деревянного дома зимой «гуляет»: поднимается под воздействием сил морозного пучения грунта, причём неравномерно. Для опоры балок пола и для повышения жёсткости фундамент включает поперечную железобетонную ленту. Вот на ней — самое место для небольшого отопительного щитка. Он не будет «гулять» относительно дома, а только вместе с ним! 

Чтобы тепло не уходило из помещения в бетон фундамента, я сделал подставку из обрезков бруса, пропитанного антисептиком, которую установил на гидроизоляцию фундамента и усилил металлическими уголками. 


Основание щитка опирается на фундаментную ленту

Кладка щитка

Первые четыре ряда кирпича выложил сплошными, с использованием «четвертушек». Вертикальность кладки контролировал натянутым по отвесу в одном углу шнуром, а горизонтальность — уровнем.


Положены первые 4 ряда

Затем располагается канал для выхода дымовых газов. Выше него идёт обычная кладка вчетверик, в центре — квадратный канал в полкирпича. Швы старался делать не толстые, примерно 5 мм — такая кладка прочнее. 




Щиток становился все выше

Над каналом, где будет подключена печь, размещается задвижка. Она имеет возможность теплового расширения благодаря зазору, который уплотнён базальтовым волокном. 


Установка задвижки

Затем — снова канал для подключения дымохода. И наконец — два завершающих ряда перекрыши. В углы прямоугольных входов для подключения дымоходов установлены на растворе вкладыши для придания отверстиям восьмиугольной формы.


Внизу и вверху — отверстия для дымохода

Всю работу я сделал в течение двух рабочих дней. До этого день ушёл на подготовку основания. 

Дымоход

Рядом со щитком располагается дымоход. Он начинается одностенным участком. Нужно добиться совмещения каналов в щитке и патрубков дымохода. Зазор уплотнил специальным термостойким шнуром, чтобы обеспечить герметичность стыков дымохода и щитка. Стальной дымоход при нагреве удлиняется! В моём случае нагрев не столь значителен, и предусмотрен уплотнённый зазор.

Одностенный дымоход включает следующие элементы: конденсатоотводчик (под ним ёмкость для сбора конденсата), тройник, прямой участок длиной 1 метр, снова тройник и шибер. 

Сняв воронку-конденсатоотводчик, можно выполнять чистку щитка через тройник. Не хотелось делать прочистную дверцу в кладке, проще изобрести какую-нибудь хитрую лопатку и перископ для осмотра со стороны дымохода.

Выше идёт «сэндвич» — двустенная утеплённая труба. Потолочный проходной узел выполнен из минерита и заполнен базальтовой ватой, предназначенной специально для этого. 
Минерит легко режется обычными деревообрабатывающими инструментами, и отверстие под трубу-«сэндвич» я выпилил лобзиком.

Утеплённый участок состоит из пяти однометровых труб. Стыки труб должны располагаться вне проходов через строительные конструкции. Сборный дымоход прикреплён к балке перекрытия и стропильной ферме с использованием хомутов. 


Вертикальный участок дымохода на чердаке

Завершается прямой участок «зонтиком». На его внутренней поверхности имеется конус, по которому конденсат будет стекать внутрь трубы, а не на трубу и крышу. 


«Зонтик» на дымоходе

Основное назначение утеплителя — препятствовать образованию конденсата, так как в дымовых газах содержатся пары воды и газы, являющиеся причиной образования кислот.
От щитка до «зонтика» использован дымоход «Вулкан». От печи до щитка — дымоход Bofil, так как у этой фирмы имелись элементы диаметром 125 мм, который соответствовал внешнему диаметру патрубка печи. 
Полностью отопительная установка (включая печь) обошлась мне примерно в 60000 руб. 

«Тандем» в работе

Перед растопкой я открываю задвижку щитка, и дымовые газы идут по кратчайшему пути от печи до «сэндвича», быстро разогревая его. Как только печь разгорится и труба нагреется, закрываю задвижку щитка — теперь дым идёт вниз, через щиток.

Далее выставляю режим, когда интенсивность горения — чуть ниже средней. Чугунный корпус печи и конфорка вскоре нагреваются выше 100ºС. Щиток при этом остаётся комнатной температуры. В первый час топки никаких признаков нагрева кирпичной кладки не наблюдается.

Когда первая закладка дров прогорает, добавляю поленьев. Открывать дверцу лучше при открытой задвижке щитка — так дым гарантированно не пойдёт в комнату.

В режиме медленного горения (или близком к нему) печь работает несколько часов. Все специалисты в один голос утверждают: в этом режиме щиток не нагреется, и будут реки конденсата от его использования. В моём случае температура поверхности конструкции начинает расти к четвёртому–пятому часу. Что касается конденсата, то его почти нет.

Одинарный дымоход, выходящий из щитка, — не горячий, просто приятно тёплый. Его можно обхватить руками. А наружная поверхность «сэндвича» — холодная. Видно, что приспособление справляется со своей задачей — утилизацией тепла. 

Так нужен ли щиток?

Очевидно, что описываемое изделие слишком толстостенное, хотелось бы конструкцию в два–три раза легче. Но, увы, нельзя. Кладка стенки толщиной меньше, чем в полкирпича, должна выполняться только в металлическом кожухе. 

Вреда от щитка нет точно — чрезмерного охлаждения дымовых газов незаметно, как и рек конденсата из-за этого. Пожарная безопасность системы в целом улучшилась — в «сэндвич» входят дымовые газы невысокой температуры. А вот эффект накопления тепла проявляется только при длительной топке. За короткое время щиток не нагреть ни в каком режиме! Зато за несколько часов он нагревается примерно до 50ºС или чуть выше практически при любой интенсивности горения.

Щиток долго остывает, и печь, как ни странно, тоже — до позднего вечера. У меня же после 23-00 снова наступает время работы электроконвекторов. 

Вот чему щиток не помешает, так это банным печам. Топят их, как правило, довольно интенсивно. Например, температура углей явно больше 500ºС, некоторые замеры пирометром показывали и 800ºС. А на входе в «сэндвич» высокая температура недопустима. Щиток в этом случае заберёт лишнее тепло, накопит его и поможет просушить парилку после процедур. Пожарная безопасность с ним явно повысится.

Выводы

Однозначно сказать, что щиток для металлической печи необходим, нельзя. По-моему, это зависит от типа самой печи и режима топки. Так, банные печи топят в более интенсивном режиме, чем отопительные. На выходе из печи температура газов высокая. Пройдя короткий одинарный дымоход, дымовые газы устремляются в «сэндвич», не рассчитанный на такую тепловую нагрузку. Тут бы щиток и помог отобрать лишнее тепло. Для себя я точно определился — буду делать щиток для банной печи.

Есть отопительные печи с низким КПД, также имеющие высокотемпературные дымовые газы на выходе — в этом случае щиток поможет утилизировать лишнее тепло.

Нужна ли такая конструкция для дорогих современных печей, однозначно ответить сложно. Например, моя Jotul — младшая модель в многочисленном семействе печей этой фирмы. А есть устройства с очень высоким КПД и точной регулировкой горения, оборудованные различными техническими новшествами. Они, скорее всего, и без щитка обойдутся. 

Точно определить или теоретически рассчитать количество накопленного тепла вряд ли получится. По опыту могу сказать, что на четвертом-пятом часу топки та часть щитка, где проходит дымоход, нагревается примерно до 40–50ºС. Но чтобы греть помещение всю ночь, этого тепла недостаточно.

В итоге я пришёл к выводу, что самый эффективный и самый доступный для «периодического» дачника способ обогрева загородного дома — комбинированный, с использованием печи и конвекторов. При хорошем утеплении дома затраты на обогрев невелики и сопоставимы с взносами в СНТ.

Что касается теплового щитка, то если вы приехали на один–два дня, то эффект от него окажется небольшим. Он может быть более ощутимым, когда вы приезжаете на несколько дней зимой. При двухразовой топке колебания температуры в помещении уменьшаются.

Текст и фото: И. Калинин