WarmFires.ru

Ранее мы молчаливо предполагали, что вводимое в баню тепло тут же потребляется всей баней целиком, и вследствие этого все элементы бани нагреваются равномерно. Но ведь ясно, что ведро с водой закипит на плите через один час, а ведро с водой на полу (или даже на банном полке у потолка) не закипит никогда. То есть одни элементы бани прогреваются быстро и, может быть, чрезмерно, а другие - крайне недостаточно.

Картину распределения тепла в бане определяет в первую очередь сама система отопления. Напомним, что системы отопления в самом общем случае состоят из следующих конструктивных элементов:

- теплового источника (теплонагревателя, печи, котла и т. п.);

- теплопроводов, перемещающих тепло, в том числе с помощью теплоносителей (дымовых газов, воздуха, воды, лучистого тепла и т. п.) от теплового источника к отопительным приборам;

- отопительных приборов (теплообменников), передающих тепло в помещение (в воздух, в стены, в воду и т. п.).

Если все три конструктивных элемента отопительной системы расположены в пределах одного помещения (комнаты), то такая отопительная система называется местной. Если тепловой источник обслуживает группу помещений, то отопительная система называется центральной, а тепловой источник - тепловым центром (тепловым пунктом, тепловой станцией, ТЭЦ). Если центральная система обслуживает группу зданий, то она называется районной (городской, зональной, магистральной, квартальной, заводской и т. п.). Наиболее перспективны центральные системы отопления. Современные модели таких систем могут обеспечивать помимо отопления и работу стандартных ванных и душевых комнат. Однако, к сожалению, далеко не каждая центральная система способна обеспечить по температурным параметрам работу внутридомового (квартирного) банного помещения, и это несомненно является главным неблагоприятным фактором для развития квартирного банного дела.

Рис. 65. Типы отопительных узлов: а - кирпичная печь с открытой каменкой, б - дымный открытый очаг-каменка, в - очаг с металлической жаровней, г -очаг (жаровня), обложенный валунами, д - кирпичная печь («голландка»), в том числе в вариантах: с варочной плитой («шведка»), с каменной засыпкой в дымовом канале («каменка»), с дымовыми каналами, переключаемыми на калориферный режим, е - отопительно-ва-рочная плита, ж - цельнометаллическая печь («буржуйка»), з -цельнометаллическая печь экранированная (калориферная), и - подвальная печь в термах и хаммамах («гипокауст»), к - пароводяная или электрокабельная система нагрева пола и стен, л - радиационные панели (инфракрасные обогреватели), м - электровоздухонагреватель. Двойными стрелками связаны узлы, имеющие аналогии. Прямые стрелки - конвективные потоки тепла, волнистые стрелки - потоки лучистой энергии, спиральные стрелки - потоки пара при поддачах.

До сих пор в дачных банях используются исключительно местные системы отопления, чаще всего печи на твёрдом топливе или электрические. Наиболее дешёвый вариант - локальный, совмещающий в одной пространственной точке и нагрев воздуха, и воды, и теплоаккумулирующего устройства. В этом случае равномерного и одновременного прогрева всех элементов бани ожидать не приходится.

Для наглядного анализа используем чисто иллюстративную схему модельных отопительных узлов (рис. 65). За исходную точку условно примем цельнокирпичную отопительную печь произвольной конструкции (рис. 65д). При вводе тепла в такую печь (например, за счёт сжигания топлива или нагрева токоведущих элементов) сначала прогревается кирпичная кладка и только после этого от тёплых стенок печи начинает прогреваться воздух, а затем тёплый воздух сможет нагреть стены бани. Предположим, что в печи сжигается 10 кг дров в час, и в топке при этом выделяется 20 кВт тепла (при коэффициенте полезного действия 50%). Тогда печь массой 1000 кг, требующая для своего прогрева 60 кВтхчас тепла (см. раздел 5.2), нагреется за 3 часа. Только после этого печь станет греть воздух, но кирпичная кладка может пропустить через себя лишь ограниченный тепловой поток. Так, если внутренние стенки топливника нагреваются до максимально возможного уровня (до температуры пламени 900°С), то тепловой поток через стенки полностью прогретого топливника составит Ц=(900°С-20°С)/11=ЗкВт/м2, где Ы=(1/а)+(5Л) - термическое сопротивление, а=10 Вт/м2-град - коэффициент теплоотдачи от внешних стенок топливника в воздух помещения, 5=0,12 м - толщина стенки топливника, А=0,6Вт/м-град - коэффициент теплопроводности кирпича. Внешние стенки топливника нагреваются при этом до расчётного (но недопустимого) уровня 300°С. Это значит, что при площади поверхности топливника порядка 1 м2, печь сможет отдать в воздух лишь до 3 кВт из выделяющихся 20 кВт, а остальные 17 кВт будут вылетать из топливника и греть дымообороты и дымовую трубу, а когда нагреются и они, то тепло будет вылетать через дымовую трубу в атмосферу, снижая КПД печи и уже никак не влияя на баню. В реальности же, теплопередача печи (тепловые потоки через кирпичную кладку) ещё меньше и не превышают 1 кВт/м2 даже при использовании огнеупорного шамотного кирпича, а в среднем по всей поверхности печи составляет обычно 0,3-0,5 кВт/м2 при температуре наружной поверхности печи 90-120°С. Это означает, что мощность кирпичной печи (скорость выделения тепла в топливнике, равная, к примеру, 20 кВт) весьма условно связана с теплоотдачей печи (скоростью отвода тепла через кирпичные стенки в воздух бани, равной, к примеру, 2 кВт при площади внешних стенок печи 4-5 м2), причём мощность кирпичной печи всегда намного больше теплоотдачи печи.