Печное отопление: классификация печей, системы дымооборота в печах, уравнение теплового баланса печи при топке ее два раза в сутки.

Отопление зданий комнатными печами наряду с поквартирными системами отопления находит применение в одно- и двухэтажных зданиях любого назначения, особенно во вновь строящихся одноэтажных жилых домах в сельской местности.

Достоинство печного отопления – это возможность сжигания любых видов топлива, незначительный расход металла на устройство печей и простота эксплуатации. Его недостатки: пожарная опасность, загрязнение помещений вносимым топливом и удаляемой золой, необходимость наличия площадей для хранения топлива, суточные колебания температуры воздуха в помещениях, плохой прогрев низа помещений, опасность отравления окисью углерода при неправильном уходе за печью; печи громоздки и занимают полезную площадь помещения.

Отопительные печи делят на 2 группы: печи нетеплоемкие и теплоемкие.

Нетеплоемкие – это печи металлические, используемые в основном как времянки.

Теплоемкими называют печи, активный, т.е. аккумулирующий тепло, объем которых составляет 0,2 м³ и более.

Кроме теплоемких печей, находят применение печи повышенного прогрева. Это печи значительно меньшей массы и габаритов, на отдельных участках поверхности которых допускается кратковременное повышение температуры до 120°С, при средней температуре всей поверхности печи не выше 90°С.

Такие недостатки печей, как неравномерность теплоотдачи во времени и необходимость в значительных массивах для аккумуляции тепла приводят к созданию печей длительного и непрерывного горения. У первых загруженная порция топлива сгорает в течение 6-8 ч, а у вторых устраивается загрузочная шахта, вмещающая запас топлива, рассчитанный на сгорание в течение 20-25 ч. Такие печи имеют небольшие объемы, но широкого распространения они не находят, т.к. их работа полностью зависит от качества топлива.

Основными элементами печи являются топливник с колосниковой решеткой и зольником (поддувалом), дымовые каналы с развитой поверхностью и дымовая труба. Топливник и дымовые каналы выкладывают из кирпича (или формуют из жаростойкого бетона при заводском изготовлении печей), который является массивом, обеспечивающим способность печи аккумулировать тепло в период топки и отдавать его помещению в период между топками. Дымовые каналы могут соединяться последовательно, параллельно. Находят применение печи бесканальные и печи с нижним обогревом, у которых дымовые каналы проходят ниже топливника.

Различают печи тонкостенные (толщина стенки топливника до 12 см, а прочих до 7 см) и толстостенные (толщина стенок 12 см и более).

Системы дымооборотов в печах:

а – последовательные дымообороты

б – параллельные дымообороты

в – печь с нижним обогревом

г – бесканальная печь

д – бесканальная печь с нижним обогревом

е – печь с воздухонагревательными камерами

 

Конструкция печи должна быть такой, чтобы при топке ее два раза в сутки соблюдалось следующее уравнение теплового баланса:

 - средняя часовая теплоотдача наружными поверхностями печи в пределах ее активной высоты, Вт

α – средний коэффициент теплоотдачи наружной поверхности печи, Вт/м²; α=450…700 Вт/м²

F – теплоотдающая поверхность печи, м²

 - среднечасовой тепловой поток, воспринимаемый внутренними поверхностями печи, которые смываются дымовыми газами (поверхности топливника и газоходов), Вт

 - продолжительность топки (зависит от вида топлива и тепловой мощности печи), ч

  – активная масса печи, участвующая в аккумуляции тепла, кг

 – удельная теплоемкость материала активной массы печи, Дж/(кг·К)

 - перепад температуры массива в максимально разогретом состоянии и к началу следующей топки, °С, для толстостенных печей