Теплоакумулюючі каміни і печі

Тепло від каміна або печі поширюється двома способами – конвекцією і випромінюванням. У першому випадку енергія передасться потоком повітря, що обтікає нагріту поверхню, у другому – за допомогою електромагнітних хвиль інфрачервоного спектра. Як правило, в обігрівачі передбачено комбінування цих двох способів.

Звичайний камін із закритою топкою здійснює нагрів повітря, а також випромінює тепло безпосередньо від полум’я, через скло. Такий прилад здатний швидко нагріти приміщення, але після прогорання дров віддача тепла також досить скоро припиниться.

Закриті каміни можуть працювати в режимі тривалого горіння (при обмеженому надходженні повітря в топку), але це призводить до зниження продуктивності і можливо тільки в не дуже холодні періоди або за підтримки інших джерел тепла. Крім того, подібна експлуатація викликає забруднення оглядового скла (якщо немає спеціальної захисту) і всього газового тракту продуктами неповного згорання деревини. Так що для продовження часу між закладками дров і рівномірного підтримки температури в опалювальному приміщенні незалежно від циклічності горіння бажано передбачити акумулювання тепла.

Запасати тепло про запас можна за рахунок використання досить масивної камінною печі, повністю або частково (наприклад, в облицюванні) виконаної з теплоємність матеріалу, оснащення каміна вбудованими накопичувачами, комбінування його з додатковими теплоємними конструкціями, нагріву води з передачею тепла в накопичувальний бак системи опалення. Всі ці способи знаходять втілення в домашніх твердопаливних обігрівачах.

Відзначимо, що акумулювати енергію в конструкції каміна можна з передачею тепла облицювальної матеріалу або без цього. У другому випадку кожух, в який поміщається камінна тонка, роблять теплоізоляційним, а накопичене конструкцією тепло віддається циркулюючому повітрю. Такий спосіб буває кращий в певних умовах. Але нагрів облицювальний матеріал забезпечує надходження в приміщення променевого тепла – куди більш м’якого, ніж від полум’я палаючих в топці дров, і без конвективних потоків, які можуть переносити пил і сприйматися як протяг.

З курсу матеріалознавства

Матеріали, з яких виготовляються теплоакумулювальні каміни і печі, повинні володіти рядом спеціальних властивостей. Крім міцності і стійкості високій температурі основними значущими характеристиками є теплоємність, теплопровідність, коефіцієнт теплового розширення, непроникність для води і газів.

Теплоємність – здатність матеріалу або конструкції «вміщати» в собі ту чи іншу кількість енергії. У перерахунку на масу відмінність в питомої теплоємності основних матеріалів, що застосовуються в пічному справі, не така велика: 0,8-1,0 кДж / кг ° С. Але, наприклад, щільність повнотілої цегли складає 1,6-1,9, теплоємність шамоту – близько 2.4, а талькомагнезита – майже 3,0 кг / дм ?. Тобто в одному і тому ж обсязі цегли вміщається приблизно в 2,5 рази менше тепла, ніж в останньому з перерахованих матеріалів.

Хороша теплопровідність виключає ситуацію, коли піч доводиться довго топити, перш ніж вона почне віддавати тепло в приміщення, а потім після вашого від’їзду із заміського будинку залишається пристойний запас вже не потрібного тепла. При однаковій конструкції обігрівач з матеріалу з високою теплопровідністю віддасть енергію більш своєчасно. Правда, огороджувальні елементи теплонакопичувачів не повинні бути і надто проникні для тепла, інакше акумулятор розрядиться занадто швидко. Коефіцієнт теплопровідності цегли становить близько 0,64, теплоємність шамоту – 0,82, талькомагнезита – 6,4 Вт / (м х? C).

Щодо коефіцієнта теплового розширення можна сказати наступне: чим менше цей показник, тим нижча ймовірність, що з часом, після багаторазових циклів нагрівання і охолоджування, матеріал і побудована з нього конструкція почнуть руйнуватися.

Не всі теплоакумулювальні конструкції припускають контакт з продуктами горіння і вплив на матеріал високої температури. Так, це не відбувається, якщо накопичення тепла йде в облицюванні каміна. Для їх виробництва широко застосовуються не тільки вогнетривкий талькомагнезит а й інші види натьного каменю – граніт, базальт, мармур і т.д. За своїми теплофізичних властивостях, не кажучи вже про естетичні, гірські породи досить добре відповідають такому використанню. Наприклад, щільність граніт 2,8 кг / дм? питома теплоємність – 0,88 кДж / кг? ° С, теплопровідність – 3,49 Вт / (м? ° C).

Ефективні та облицювання зі спеціальних бетонів. За своїми властивостями штучний камінь нс поступається натьному. Навіть простий бетон з гравійним наповнювачем порівняємо за характеристиками з природним матеріалом. Що вже говорити про модифікованих композитах. Адже, наприклад, компанія Sordpies (Норвегія) додає в облицювальний бетою два десятка інгредієнтів і армує його подрібненою металевим дротом. Чи не менше «чаклують» над своїми композитами і інші виробники.

Хороші дані для служби в теплоаккумулюючих обігрівачах мають метали. Так, чавун характеризується питомою теплоємністю приблизно 0,54 кДж / кг? ° C, щільністю близько 7,5 кг / дм? і середньої теплопровідністю в 50-60 Вт / (м? ° С).

Безумовно, варто підкреслити особливо універсальний матеріал: спеціальний пічної шамот може бути використаний в будь-якій частині каміна або печі. Його унікальність полягає не тільки у високій теплопровідності – шамот об’єднує в собі хорошу оброблюваність і дуже високу механічну міцність, з нього можна зробити плиту навіть товщиною всього 10 мм. Завдяки високій пористості матеріалу досягається тривала і рівномірна тепловіддача. Водяна пара, що виділяються при згоранні дров в початковій фазі, поглинаються шамотом без нею ушкодження.

Саме так можна назвати комбінацію теплоаккумулирующей облицювання із закритою камінної топкою фабричного виробництва. З огляду на вищесказане про облицювальних матеріалах і те, що маса такого комплекту може доходити до декількох сотень кілограмів (з точки зору акумулювання тепла велику вагу є гідністю), до даного рішення варто придивитися в першу чергу.

Ссылка на основную публикацию