Проемом топки (порталом) называют свободное отверстие топки, через которое выходит тепло, а в топку поступает воздух (или его часть), необходимый для процесса горения.

Проем каминов с открытой топкой нельзя выбирать по своему усмотрению, необходимо соблюдать определенные нормы. Размер и место проема зависит от размеров всего камина и от его строения. Сила пламени и теплоотдачи зависит от величины проема топки и ее пропорций. Низкий проем топки создает хорошую тягу и хорошие условия горения, с другой стороны, более высокий проем красивее. Размер проема топки зависит от мощности топки, от профиля трубы, и от тяги.

Обычно проем имеет прямоугольную форму, где высота меньше ширины, однако делают также арочные или полукруглые проемы. Суть состоит в том, что верхний край и наличник проема может быть не горизонтальным только в том случае, когда камин подсоединен к идеально работающему дымоходу, параметры которого превышают теоретические расчетные, даже если такая форма проема нравится вам гораздо больше обычной.

Они необходимы только для камина с закрытой топкой; дверцы могут быть изготовлены из стали, из чугуна – возможно с покрытием из цветного металла, они могут также быть застекленными или полностью изготовленными из стекла. Дверцы могут быть оснащены приспособлениями для регулирования подачи воздуха, необходимого для горения. Дверцы камина с закрытой топкой можно открыть, когда огонь разгорится, и тогда он будет производить такой же эффект, как камин с открытой топкой.

Топка – самая важная часть камина: это камера, расположенная за проемом и за дверцей топки, ее размеры должны соответствовать условиям обогрева данного помещения. Стенки топки должны быть смонтированы соответственно направлению теплового излучения. Под действием огня стенки топки прогреваются и излучают накопившуюся в них тепловую энергию в сторону находящегося напротив воздушного пространства. В случае, когда речь идет об открытом камине, две боковые параллельные стенки замыкаются задней, которая монтируется вертикально (иногда часть задней стенки имеет наклон под небольшим углом); либо две боковые стенки, расположенные под углом, замыкаются вертикально стоящей задней стенкой.

Топка – это та часть камина, где температура достигает максимального уровня, поверхность топки подвергается воздействию пламени и сильного излучения тепла, поэтому ее следует делать из огнеупорных материалов.

Поскольку стенка топки быстро нагревается, и под действием тепла детали расширяются, она не должна соприкасаться с облицовкой, с конструктивными опорными элементами и воздушно – техническим оборудованием. Между элементами топки или ее кирпичной стенкой и корпусом камина необходимо оставлять расширительный (дилатационный) зазор, причем он должен быть тщательно изолирован от попадания золы и отложений копоти. Рекомендуется заполнить зазор эластичным огнеупорным материалом.

Стенки топки аккумулируют тепло и дают направление тепловым лучам, а в случае обогрева воздуха – действуют как теплообменники. Если расчет стенок, т.е. их размеров (угол преломления между задней и боковой стенкой), произведены правильно, то это позволит полнее использовать образующееся тепло.

Что касается материалов, стены топки можно сложить из простого или огнеупорного кирпича, либо сделать их из бетона, и соорудить корпус из стального листа или чугуна.

В развитых странах, как правило, каминные топки делаются из чугуна. Материалом для них служит тонкое литье толщиной 4 – 6 мм, асбестовый уплотнитель и крепежные болты. На монтаж сборной топки, состоящей из 3 – 8 деталей, на месте потребуется не более 2 часов. Чугунная топка не ржавеет, даже если долго не эксплуатируется. Каминные вкладыши оснащены одно – или двустворчатыми дверцами, таким образом, камин будет работать как с открытой, так и с закрытой топкой.

Ни

жняя часть топки изготавливается из огнеупорного материала. Материалом для нее может быть песчаник, шамот или огнеупорный бетон. Через колосниковую решетку сюда ссыпается зола, а если решетки нет, тогда топливо можно укладывать прямо на днище. Днище обычно имеет ровную поверхность, но возможны и другие варианты. В том месте, где будет лежать топливо, кирпичи в основании (или фундаменте) камина рекомендуется укладывать с зазорами. Если камин строится на перекрытии, его конструкция должна быть независимой от конструкции перекрытия. В этом случае между опорной конструкцией и нижней частью кирпичной кладки необходимо обеспечить термоизоляцию, т.е. сделать продушину. Для основания потребуется сплошной, прочный кирпич толщиной не менее 12 см, либо бетонная конструкция (если это железобетон, то его толщина должна быть не менее 10 см). Днище камина может располагаться на плоскости пола данного помещения, но его можно и утопить в плоскость пола, чтобы высота основания до топки равнялась 1/3 или 1/2 высоты ее проема. И с эстетической, и с точки зрения улучшения теплоотдачи предпочтительно, чтобы днище топки находилось на высоте 20 – 50 см от плоскости пола. Особое внимание следует уделить подаче воздуха, необходимого для горения, и размещению воздушных каналов.

Для использования остаточного тепла, которое выделяется золой, желательно, чтобы вся зола собиралась в зольнике.

Пол помещения должен быть защищен от вылетающих искр плотным кирпичом, бетонной плиткой или полосой безопасности из металлического листа.

Зола – побочный продукт горения. Образование золы зависит от качества сожженного материала и от процесса сжигания. Золу можно собирать на днище топки, однако это требует частой очистки, это менее желательно с гигиенической точки зрения.

Оптимальный вариант – внутренний накопитель золы (зольник). Установив колосники на днище топки, под ними можно сделать защищенный от воздушного потока контейнер для золы. Если это камин с закрытой топкой, количество воздуха, необходимого для горения, целесообразно регулировать с помощью ящика для золы.

Дымовая камера обычно имеет форму перевернутой воронки (ее также называют «дымовым колоколом», а у каминов, открытых со всех сторон – «дымовым зонтиком»). Она начинается у верхнего края каминной топки, на одной высоте с дымовым карнизом, сужается кверху, и заканчивается горловиной.

Камера предназначена для отвода дыма (и паров) из топки. Вкладыши для дымовой камеры обычно делаются из стального листа, шамотного кирпича, сборных элементов из шамотного, огнеупорного бетона или чугуна. Их размер всегда зависит от формы задней стенки и от расположения дымохода. Если это свободный дымоход, сооружение камеры приобретает еще большее значение, чем в случаях с закрытой топкой.

Дымовая задвижка (шибер) регулирует выведение газов в трубу, а когда камин не топится, она обеспечивает герметичное закрытие топки. Обычно ее делают из стали или чугуна, а по форме это может быть круг или прямоугольник. Среди них различают заслонки, шиберы, которые устанавливаются в горловине трубы. Дымовые затворы должны герметично соединяться с дымовой камерой. Ими можно управлять с помощью поворотной ручки. Главное, чтобы положение затвора всегда можно было проверить снаружи, поэтому, когда им управляют с помощью поворотной ручки, рекомендуется обозначить положения затвора («открыт», «закрыт»).

Регулировкой затвора в средних положениях можно пользоваться только при закрытой топке. Для большей безопасности в камин можно встроить два регулятора, например, в горловину дымохода – откидную створку, а в трубу – задвижку. Во время розжига и прогрева камина следует открыть и верхнюю, и нижнюю задвижки, а когда он разгорится и происходит накаливание, открытым держат только верхний затвор.

Дымовой ворот, который размещается между дымовым затвором и дымоходом или свободной трубой, имеется не во всех типах каминов; их используют главным образом в каминах со свободной трубой. Одна из его задач состоит в том, чтобы собирать осыпающуюся с трубы сажу, чтобы она не попадала в топку. Вторая важная функция состоит в том, чтобы поворачивать поток поступающего в трубу холодного воздуха, чтобы тот вместе с горячим дымным газом снова поднимался вверх. В целях безопасности пристенные камины, даже если имеется отдельный дымоход, снабжают дымовой камерой, чтобы при неблагоприятных потоках воздуха (ветреная погода, резкая перемена погоды, похолодание) воспрепятствовать проникновению ветрового потока.

Задача дымохода или дымового канала заключается в том, чтобы выводить дымные газы в трубу. Осевая линия дымосборника (дымовая камера) в месте подсоединения к трубе должна иметь угол не менее 45° к горизонту. В последнее время в большинстве случаев дымоход делается из стального листа, с круглым или прямоугольным сечением, но он может быть изготовлен также из чугуна, огнеупорного бетона, либо выложен из кирпича вместе с металической трубой (при этом он должен быть снабжен отдельным уловителем сажи и иметь дверцу для очистки).

Хорошая труба – одно из важнейших условий работы камина. Она предназначена для отвода дымовых газов, образующихся в топке. Если вы намерены воспользоваться уже имеющейся трубой, то прежде чем приступать к строительству камина, желательно проконсультироваться со специалистом по отопительной технике и лишь потом решать, какой выбирать камин – с открытой или с закрытой топкой.

Для создания идеальных условий горения в топке и чтобы пламя было красивым, целесообразно укладывать дрова над днищем топки. Для этого необходимы каминные козлы, решетчатая подставка для дров или колосниковая решетка. Эти детали могут быть изготовлены из кованого железа или чугуна. На двух козлах укладывают поленья. Решетка – это решетчатая подставка на ножках. Колосниковая решетка встроена в днище топки. Она предназначена для того, чтобы сквозь нее выпадали небольшие угольки, мусор, остатки брикета или торфа; желательно, чтобы она была изготовлена из чугуна.

Для сжигания топлива необходим воздух, т.е. кислород. Система подачи воздуха должна отвечать следующим требованиям: подавать воздух, необходимый для горения, дополнительный воздух (избыток воздуха), необходимый для полной отдачи выделившегося тепла; необходимого для надежной работы дымохода. Воздух, необходимый для горения, камин забирает из отапливаемого помещения. Полное сгорание можно получить лишь при условии идеального и равномерного снабжения воздухом. При индивидуальном отоплении для горения ежечасно потребляется количество воздуха, в 5 – 10 раз превышающее объем отапливаемого помещения. Целесообразно и экономично решение, при котором необходимый для горения воздух поступает через специальный канал, который всегда выходит на улицу, при этом внешний воздухозаборник необходимо защитить от осадков решеткой или сеткой от насекомых. Через этот канал, проложенный в стене, под полом или через крышу, необходимый для горения воздух подается непосредственно в топку или к проему топки, таким образом удается избежать сквозняков. Для экономичного отопления, воздух, подаваемый с улицы, должен поступать в топку слегка подогретым. Незначительная часть поступающего в топку подогретого воздуха необходима для горения, а большая его часть – для обогрева дымохода, затем вместе с дымными газами он выводится через трубу. Осуществлять забор воздуха, необходимого для горения, можно также из неиспользуемых (не имеющих запаха) подвалов, через старые или неиспользуемые дымоходы – как снизу, так и сверху. В последнем случае вам понадобится всасывающий вентилятор. Вентиляционный проем не должен находиться ближе, чем на три метра от действующей трубы.

Через трубу выводятся дымные газы, образующиеся в отопительном оборудовании отапливаемого здания (помещения), она же – через воздушный канал – затягивает в топку воздух, необходимый для горения.

Сила тяги зависит:

• от высоты вытяжной трубы;
• от сопротивления вытяжной трубы;
• от разницы между температурой воздуха и дымных газов;
• от направления атмосферных потоков;
• от атмосферного давления.

Высоту вытяжной трубы и ее сечение определяют с помощью теплотехнических расчетов, с учетом необходимой мощности отопительного оборудования.

Требования:

• труба должна соответствовать требованиям действующих стандартов;
• нельзя сужать вытяжную трубу, в сечении трубы нельзя монтировать закрывающие (снижающие), сужающие или иные конструкции;
• труба должна быть хорошо доступной для чистки;
• высота части трубы над крышей определяется таким образом, чтобы вылетающие из нее искры, пепел и дым не угрожали окружению;
• высота капители трубы должна быть такой, чтобы закрепленная на ней по вертикальной оси крышка с углом вершины 60 гр. Находилась на расстоянии не менее 70 см. от любого сооружения (или от кроны деревьев).

В любом случае высота верхней части трубы, возвышающаяся над плоскостью крыши должна быть не менее 50 см.

Кирпичные трубы

Кирпичные трубы, проложенные в стенах зданий и строений, выкладываются из сплошного кирпича одновременно с кладкой стен и имеют квадратное или прямоугольное сечение.

Трубы с квадратным сечением строятся легко и быстро. Однако их недостаток заключается в том, что эффективность тяги у нее ниже чем у круглых.

Целесообразно размещать кирпичные трубы во внутренних стенах здания. Если дымоход сделан во внешней стене, дым быстро остывает, сила тяги снижается, пар конденсируется.

Из-за разницы между низкой внешней температурой и высокой внутренней температурой дымных газов во внешних трубах с тонкими стенками часто образуются вертикальные трещины. Коэффициент полезного действия треснувших труб снижается, они быстро разрушаются и становятся непригодными к использованию. При возведении труб во внешних стенах всегда следует учитывать толщину стены, но она никогда не должна быть меньше 25 см. и всегда строится из сплошного кирпича.

Преимущество этих труб по сравнению с кирпичными вытяжными трубами состоит в том, что быстрее строятся и более экономичны в эксплуатации, то есть у них выше коэффициент полезного действия и они обеспечивают более полное горение.

Сборные трубы имеют различное внутреннее сечение, снаружи – в плане у них форма квадрата, двойные стенки. Собираются из готовых элементов, прежде всего, применяются в таких зданиях, где нет кирпичной стены. Существуют особые правила подсоединения таких труб, при их сборке необходимо точно разместить, поэтому собирать их можно только под наблюдением специалиста.

Среди различных типов сборных вытяжных труб выделяется система “Шидель” которая отвечает всем требованиям, предъявляемым к хорошей вытяжной трубе, независимо от того, подсоединяют ли ее к камину или другому отопительному оборудованию.

Их делают из нержавеющей стали, алюминиевых сплавов, красной меди и бронзы. Металлические вытяжные трубы устанавливают как внутри здания, так и снаружи. Металлические вытяжки делаются с двойными стенками, с прокладкой негорючей изоляции между стенками. Внутренняя стенка вытяжной трубы всегда изготавливается из супержаропрочного металлического листа (стального или алюминиевого сплава), а внешняя стенка - как для внутренних помещений, так и для улицы – из любого из вышеперечисленных металлических листов.

Проект хорошего камина начинается с трубы. Имеющуюся в доме трубу необходимо проверить с помощью расчетов и проверкой давления дыма. Если строится новая труба, рекомендуется учесть размеры вытяжной трубы, необходимые для камина с желаемой мощностью. Сечение вытяжной трубы составляет 1/8 – 1/15 часть размера проема топки открытого камина, минимальная высота – 5,00 м.

Часть трубы, находящуюся на крыше, или вне здания называют внешней, а ее верхний край – оголовком. Это органичная часть массы здания, их расположение в значительной степени влияет на внешний вид здания, его фасада, поэтому их подбор, разумеется, с учетом подсоединения внутри квартиры – очень важный вопрос.

Материал из которого делается внешняя часть трубы, и ее облицовка по возможности должны быть одинаковыми с материалом здания и облицовкой его фасада. Обычно их не штукатурят, по возможности это должен быть морозостойкий материал.

На кирпичную трубу сверху обычно укладывают бетонную или каменную насадку, на которой обязательно делается сток для воды, который снижает опасность промерзания трубы. Внешний колпак вытяжной трубы делается либо вместе с оголовком, либо изготавливается из металлического листа отдельно, и его закрепляют на оголовке на завершающем этапе работ. При отделке оголовка и установке колпака необходимо учитывать преимущественное направление ветра.

Можно придумать массу вариантов камина и его окружения. Самое главное при проектировании – создать гармонию между помещением и камином. В процессе проектирования главным моментом является формирование интерьера, камин должен соответствовать пропорциям помещения и квартиры, ее элементам и материалам. Однако при проектировании камина следует помнить о требованиях, связанных с отоплением, с понятием о потребностях в тепле, о видах труб и принципах их действия. Изучив имеющиеся условия и возможности, можно приступать к выбору наиболее подходящего камина, а затем – к расчетам и составлению проекта, к определению форм, материалов и прочих деталей.

Размещенные в таблице размеры взяты из книги Колеватова (см. список литературы) и рекомендованы К.Престорфом (ГДР). Однако сечения дымохода там великоваты и не всегда удобны для выкладывания из кирпича из-за некратности размеров трубы размерам самого кирпича. Поэтому в последней графе приведены испытанные на практике и более подходящие размеры.

Параметр "З" - высота дымосборника, особого влияния на тягу не оказывает и зависит лишь от разности в ширинах топки и дымохода. Важно только обеспечить отсутствие резкой ступеньки при переходе пространства над газовым порогом в собственно дымоход.

Площадь помещения	проем портала		топка (очаг)			Ширина щели из очага в дымоход	Расст. от верха портала до газ. порога	Сечение канала дымохода по Престорфу		Сечение к.д. "по Крюкову"
	ширина	высота	глубина*	шир.задней стенки**	высота задней стенки***			при высоте трубы до 5 м	при высоте  трубы 5-10 м	высота трубы- любая
м. кв.	А	Б	В	Г	Д	Е	Ж
20	600	500	300	400	300	120	130	250х250	200х200	140х270
30	700	550	300	450	300	120	130	250х250	200х200	140х390
40	800	600	350	550	300	120	130	250х300	200х200	270х270
50	900	700	400	600	300	120	130	300х300	250х250	270х390
60	1000	750	450	700	300	120	150	350х350	300х300	270х390

Примечания:

* Разумеется, не стоит подрубать кирпич точно под эти размеры. При глубине мене 400 мм просто делайте в полтора кирпича.
** Эти размеры действительны только при точном соблюдении предыдущих. На самом деле важно обеспечить угол от линии задней стенки топки, равный 90+ 22-23 град., ширина задней стенки будет такая, какая получится при соблюдении этого условия.
*** Сделать из кирпича точно 300 мм практически невозможно, при использовании обычного кирпича делайте 4 ряда кладки, при толщине швов в 5 мм. получится 280мм..
140х270 - кирпич на полкирпича с вертикальными швами по 1 см.
140х390 - полкирпича на полтора
270х270 - кирпич на кирпич
270х 390 - кирпич на полтора. Все размеры в мм ВНУТРИ трубы.

Топливом называют материалы, которые можно сжигать, которые при этом быстром сгорании выделяют тепловую энергию. Эти материалы в больших количествах встречаются в природе.

Топливо может быть твердым, жидким и газообразным. Состав каждого вида зависит от количества углерода, водорода, кислорода, азота, серы, золы и влаги. Количество топлива определяется их составом, а также количеством тепловой энергии, выделяемой при сгорании.

Как правило, камины отапливают сухими дровами. Сухие дрова лучше горят, и камин работает с большей эффективностью. Каждый вид дров обладает своими горючими свойствами. Для отопления обычно используются твердые породы дерева (бук, дуб, акация, ясень, ольха и все породы фруктовых деревьев), а также клен, каштан и вяз. Мягкие породы дерева (береза, липа, сосна, осина и тополь) сгорают быстрее, чем твердые, от них образуется много золы, и угли быстро остывают.

Твердые породы выделяют меньше запахов и до последней фазы образования золы они горят открытым пламенем.

Смолистые хвойные породы горят ярким, быстрым пламенем и из-за кристаллов смолы часто потрескивают, шипят, в процессе горения от них часто отскакивают искры. При топке сосновыми дровами необходимо проявлять особую осторожность и ставить перед топкой искровой заслон или каминную решетку.

Горение – это химический процесс, в котором сгорающие частицы топлива в процессе образования тепла соединяются с кислородом воздуха. Если этот химический процесс сопровождается явлениями свечения (пламя, раскаленность), тогда можно говорить о быстром горении, если он проходит без этих явлений, мы говорим о медленном горении. Для быстрого горения необходимо соответствующее количество кислорода и соответствующая температура. В процессе горения химические процессы проходя в соответствии со строгими закономерностями, поэтому можно определить количество кислорода, необходимого для горения.

Общеизвестно, что в процессе полного горения освобождается определенное количество газов, загрязняющих атмосферу, самый опасный среди них – окись углерода (СО) (угарный газ). Однако при полном горении повышается эффективность, а содержание СО снижается до минимума.

Поэтому для обеспечения оптимального действия необходимо, чтобы помимо первичного горения, возникало вторичное, благодаря которому еще поддающиеся сжиганию газы, содержащие СО, снова воспламеняются. Таким образом, в результате догорания получается чистое пламя, более высокая температура, чище будут и выбрасываемые в атмосферу вещества.

Прежде чем выбрать тип отопления и построить отопительное оборудование, необходимо провести расчеты. При этом необходимо определить следующее:

• потребность помещения или помещений в тепле;
• мощность выбранного отопительного оборудования;
• топливо, необходимое для эксплуатации оборудования (мягкая древесина, твердая древесина, уголь и т. д.);
• размер и качество трубы;
• способ подачи воздуха, необходимого для горения.

Проведение расчетов – это задача специалиста по техническому оборудованию или задача архитектора, поскольку они требуют большого внимания и специальных знаний, но целесообразно и нам познакомиться с понятиями, составляющими основу расчетов.