Высокие показатели прочности и плотности, отменные характеристики теплопроводности и теплоемкости, выразительность текстуры, благородство оттенков и экологическая чистота — столь ценный набор качеств обеспечивает природному минералу талькомагнезиту особое место в ряду материалов, используемых для изготовления печей и каминов.
История подарила талькомагнезиту немало образных названий, которые так или иначе отражают его необычные свойства. Например, благодаря высокой плотности, податливости в обработке и экологической чистоте он пригоден для изготовления посуды, и потому издавна талькомагнезит именуют горшечным камнем. Из-за особенных тактильных ощущений, возникающих при контакте с влажным минералом, англичане зовут его мыльным камнем (по англ. — soapstone).
Во многих описаниях, предлагаемых российской аудитории, в качестве синонимов к слову «талькомагнезит» звучат термины «талькохлорит» и «талькокарбонат». Правда, некоторые специалисты по печам и каминам против того, чтобы уравнивать эти понятия. Попробуем разобраться, в чем здесь причина.
Баланс компонентов
В геологии все перечисленные выше названия используются для обозначения горной породы одного и того же типа, иными словами, с позиций науки рассматриваемые понятия считаются сходными. Однако производителей печей и каминов данный природный минерал интересует с точки зрения конкретных физических свойств. А вот они-то как раз могут существенно разниться даже в рамках одной породы. Талькомагнезит относится к так называемым полиминеральным породам, то есть он образован несколькими минералами (в отличие от мономинеральных агрегатов). Основными его составляющими являются тальк, магнезит и хлорит, и свойства камня сильно зависят от их количественного соотношения.
Наилучшие механические и теплофизические свойства демонстрирует материал с преимущественным содержанием талька и магнезита (когда на долю каждого из них приходится не менее 40–50%) и минимальной долей хлорита (до 5–8%). Магнезит придает ему прочность и долговечность. Тальк же, который известен как самый мягкий минерал, обеспечивает податливость, удобство в обработке. Материал, характеризующийся таким соотношением компонентов, зарекомендовал себя как лучший натуральный камень для изготовления печей и каминов.
Всего в мире насчитывается порядка сотни месторождений талькомагнезита. Самые крупные и известные из них находятся на территории Финляндии. Есть месторождения этой замечательной породы и на территории нашей страны (в Карелии и на Урале), но по качеству сырья они различны. К примеру, в камне из карельских месторождений доля магнезита невелика (5–10%, реже — 20–25%), тогда как содержание хлорита достигает 30–35%, и лишь тальк представлен в желательном долевом отношении (41–46%). Минерал с таким составом не годится для производства печей и каминов, поскольку не обладает необходимой прочностью и огнестойкостью.
Изготавливать внутренние (топочные) конструкции подобных изделий можно только из очень качественного камня. Важно, чтобы материал был плотным и однородным, без микротрещин и включений других пород. В противном случае под воздействием высоких температур он может разрушиться. Недаром производители, применяющие талькомагнезит для кладки печей и каминов, подвергают партии этого природного сырья спектральному анализу. Лучшие сорта минерала отличаются исключительно крепким соединением породообразующих компонентов: тальковые чешуйки прочно вросли в магнезит, образуя цельную каменную структуру.
Мягкое тепло
Замечательны и теплофизические свойства талькомагнезита. Камень быстро разогревается, а затем долго отдает свою энергию в помещение. К примеру, всего за 2–3 ч сжигания дров аккумулирующая печь из талькомагнезита успевает накопить количество тепла, достаточное для последующей отдачи в течение суток. Но и сутки не предел. В зависимости от массы каменной конструкции излучение может продолжаться до 36 ч после того, как в топке погас огонь. Причем тепло это будет очень мягким, комфортным для человека, сродни солнечному. Обжечься о нагретый талькомагнезит невозможно.
Привлекательным качеством для производителей печей и каминов является и исключительная огнеупорность данного минерала. Результатами испытаний подтверждено, что он выдерживает практически бесконечное число циклов нагревания до 1200°С без механических повреждений и изменений структуры (плавиться порода начинает лишь при 1600°С, а то и выше). Такая огнестойкость камня позволяет поддерживать в топках из него высокую температуру, благодаря чему эффективность сгорания топлива достигает 87–90% (самый высокий КПД среди печей и каминов, работающих на древесном сырье).
Исключительна и химическая стойкость материала. Его не разъедают даже сильные кислоты (правда, от попадания высококонцентрированных щелочей на поверхности могут остаться следы). Свидетельством долговечности минерала являются печи, исправно работающие веками (такие удивительные примеры есть на территории Финляндии и Карелии).
Внутри и снаружи
Из-за особенностей структуры теплопроводность талькомагнезита в разных направлениях может существенно отличаться. Данное свойство давно замечено и используется производителями для оптимизации соотношения теплонакопления и теплоотдачи в работе печей. Внутренние элементы изделий выкладывают из камня, напиленного так, чтобы слоистые участки породы располагались горизонтально. В результате тепло от топки к наружным стенкам передается быстрее. При создании внешнего каменного контура, напротив, придерживаются вертикальной ориентации слоев, и конструкция медленнее остывает. Поверхность печей при этом никогда не нагревается слишком сильно (ее температура не превышает 90°С).
Разные изготовители неодинаково оценивают целесообразность применения талькомагнезита во внутренних конструкциях печей и каминов. Одни считают, что изготовление стенок топок из материалов с высокой теплоемкостью является неоправданной роскошью. Ведь в данном случае существенно снижается температура в топке, что может приводить к неполному сгоранию топлива, повышению содержания твердых продуктов в дымовых газах, оседанию сажи на стенках дымохода и прочим неприятным последствиям, вплоть до возгораний дымохода. Недаром ряд фирм, работающих с талькомагнезитом, по принципиальным соображениям используют его лишь для изготовления наружных конструкций (внешнего контура печей, облицовки каминов), а топки делают чугунными или шамотными.
Принципиально противоположная точка зрения на данный вопрос состоит в том, что только изделие, полностью выполненное из талькомагнезита, является по-настоящему аккумулирующим, ведь именно массой камня, из которого оно сложено, определяются способность печи или камина накапливать тепло и затем долго его выделять. Производители, придерживающиеся такого мнения, не сбрасывают со счетов описанную выше проблему поддержания высокой температуры в топке. Они разрабатывают специальные технические решения, суть которых в том, чтобы путем продуманной подачи воздуха оптимизировать параметры горения и добиться максимальной отдачи от сгорания топлива. Например, компания «Туликиви» запатентовала особую технологию вихревой топки, а фирма NunnaUuni — эксклюзивную систему под названием «Золотой огонь».
Эстетика благородства
Цветовая гамма талькомагнезита сдержанна и в то же время довольно разнообразна (от светло-серого до почти черного, зеленоватого и даже красноватого оттенков — в зависимости от состава примесей). Наряду с выдающейся долговечностью и удивительной прочностью камень обладает достаточной мягкостью, податливостью в обработке. За счет этого ему легко придавать самые разные формы и фактуры. Поверхность можно сделать гладкой, матовой, слегка шероховатой, а при желании и «рваной», с имитацией естественных сколов, бороздок, выступов и т.п. Над отдельными эксклюзивными дизайнерскими образцами работают мастера-скульпторы, и в результате печь или камин превращается в настоящее произведение искусства.
Кстати, из талькомагнезита издавна создают не только элементы печей и каминов, но и другие изделия. Его активно применяют для изготовления посуды, напольной плитки, мозаики. Каменная облицовка часто используется для отделки стен и пола вокруг отопительных приборов в жилых комнатах и банных помещениях (защитные огнеупорные фартуки), в системах теплого пола и просто в качестве декоративного покрытия. Талькомагнезит не скользит, хорошо моется и интересно смотрится в интерьере.
Комментарии специалистов
«Использование талькомагнезита для изготовления отопительных приборов обусловлено двумя его свойствами — быстро проводить и долго аккумулировать тепло, медленно и мягко излучая его в помещение. Печи из такого камня можно топить всего раз в сутки. Рекомендуемое количество дров для однократного сжигания — не более 1% массы изделия.
Не следует путать полностью сделанные из талькомагнезита и лишь облицованные им печи и камины. Приборы этих двух типов существенно различаются, прежде всего способностью накапливать тепло. При выборе аккумулирующей модели нужно обращать внимание на массу агрегата: чем она больше, тем дольше печь будет излучать тепло. Продолжительность теплоотдачи тоже показательна. Обычно производители указывают время, необходимое для выхода печи на полную мощность, и время, через которое ее мощность падает до 25% номинального значения. Еще один параметр — количество аккумулированной энергии. Он помогает понять, сколько тепла печь способна отдать.
В 2006 году Tulikivi запатентовала систему вихревой топки. Суть ноу-хау — в специальной организации подачи воздуха с помощью кордиеритовых пластин, располагаемых в топочном пространстве. Система позволяет оптимизировать процесс сжигания дров и повысить температуру в топке. Недаром экологические показатели печей компании превышают самые строгие европейские нормы, а КПД достигает 87%. Так, для модели TU1450 массой 1340 кг количество аккумулированной энергии составляет 45 кВт·ч при сжигании всего 11,7 кг дров. Талькомагнезит легок в обработке и красив. Модели из коллекции компании Tulikivi в полной мере демонстрируют его декоративные возможности. При создании печей и каминов специалисты используют различные приемы их обработки поверхности (матовое шлифование, создание рельефов, выделение текстуры с помощью щеточной обработки и др.), применяют минерал разных оттенков (Tulikivi Blue, Tulikivi Sky). Кроме того, мастера-скульпторы выполняют из камня эксклюзивные модели ручной работы».
«Нет материала, более подходящего для изготовления печей, чем талькомагнезит. Камины и печи из него отличаются мягким, необычайно приятным тепловым излучением, схожим с теплом солнечных лучей. Данный минерал разогревается в 10 раз быстрее печного кирпича, сохраняет в 2,5 раза больше тепла, а остывает в два раза дольше. Высокая теплопроводность и теплоемкость природного камня объясняются его монолитной структурой и высокой плотностью (он в 2,5 раза тяжелее кирпича). К тому же талькомагнезит чрезвычайно долговечен: печи из него способны служить веками. В минералогии он известен еще и как талькохлорит, талькокарбонат, гилштеин, спекшейт, стеатит. В старину в Европе эту породу звали горшечным и мыльным камнем, а у финнов и сегодня бытуют такие имена камня, как «мамонтов» и «огненный».
К лучшим сортам талькохлорита специалисты относят финский талькомагнезит: большое количество магнезита и минимальное содержание хлоритов придают ему прочность и жаростойкость. Долговечность и продолжительная теплоотдача каминных печей компании NunnaUuni обусловлена именно свойствами материала, выбираемого для их производства. Это один из лучших сортов талькомагнезита, добываемый близ города Ёэнсуу (Нуннанлахти, Финляндия). Минерал залегает на глубине от 50 до 200 м и не содержит примесей других пород (в отличие от талькохлорита из открытых карьеров). Чтобы не обмануться внешней схожестью и обезопасить себя от приобретения подделок, рекомендуется запрашивать у продавцов сертификат качества использованного камня».
«Талькомагнезит, присутствующий в печах-каминах марки Contura, производимых нашей компанией, выполняет две функции: во-первых, служит в качестве красивой натуральной облицовки, во-вторых, увеличивает теплонакопительный ресурс и повышает инерцию теплоотдачи агрегатов. Лет 20–25 назад концерн Nibe применял аккумулирующие материалы для футеровки топочных камер печей-каминов, но отказался от этой практики. Дело в том, что накопление тепла вызывает понижение температуры горения топлива, между тем очень важно сохранять ее высокой. За тот короткий путь, что воздух проходит сквозь топочную камеру, он должен успеть максимально очиститься от первичных продуктов горения, чтобы не создавать риска скопления сажи на стенках дымохода.
Минимум, необходимый для сгорания угарного газа (СО), составляет 650°С, следовательно, температура в топке должна быть выше. Именно поэтому мы применяем во внутренних конструкциях не теплоаккумулирующие, а теплоотражающие материалы — такие, как всем известный вермикулит и Termotte® (разработка наших специалистов). В итоге в камере горения печей-каминов Contura температура достигает 700–900°C, а на выходе из дымохода мы имеем чистый и охлажденный до 200–300°С дым (топливо сгорает практически полностью, и в составе отработанных газов присутствуют вода, СО2 и ничтожно малое количество примесей). Специалисты концерна Nibe, дочерним предприятием которого является наша компания, постоянно совершенствуют конструкции своих печей-каминов. Один из путей такой оптимизации — применение для их облицовки натурального талькомагнезита, существенно продлевающего время остывания отопительного прибора».
«Экологически чистый финский талькомагнезит, из которого изготовлены печи NunnaUuni, нередко называют еще и Mammutti Kivi, как и само месторождение (в переводе — «мамонтов камень»). Минерал имеет интересное строение. Кристаллы талька четко ориентированы в одном направлении, что обеспечивает материалу высокую теплопроводность, причем «по ходу» включений талька тепло передается быстрей. Структура магнезита, напротив, мелкозерниста, и это позволяет камню выдерживать постоянное воздействие экстремальных температур и долго сохранять аккумулированное тепло. На протяжении веков проблемами при традиционном сжигании дров были излишняя газация топлива и сложность поддержания правильного соотношения газов в топке в процессе горения.
Специалисты компании NunnaUuni предложили оригинальное решение — запатентованную технологию сжигания дров в режиме газогенерации «Золотой огонь» (ЕР 1008808). Она основывается на точной подаче воздуха, в результате чего обеспечивается газификационное горение дров при 800–1200°С. Равномерно высокая температура повышает эффективность процесса выработки тепловой энергии, а также гарантирует чистоту дымовых газов».
«В печах-каминах нашей компании талькомагнезит применяется для наружной облицовки. Минерал, с которым мы работаем, добывается на Урале. По химическому составу он идентичен импортным аналогам и не уступает им по своим прочностным характеристикам и теплоемкости. Топочные камеры печей-каминов компании «Тёплый Камень» изготовлены из печного шамота немецкой фирмы Wolfshoher Tonwerke.
Использование двух теплоемких материалов высокого качества обеспечивает такие свойства изделий, как мягкое и комфортное тепловое излучение, продолжительная теплоотдача (15–24 ч) и практически неограниченный срок службы при правильной эксплуатации. КПД наших аккумуляционных печей составляет 80–85%. Это обусловлено высокими показателями теплоемкости талькомагнезита и шамота, а также применением особого технического решения, благодаря которому дым не сразу поступает из топки в дымоход, а сначала проходит сложный путь по внутренним каналам, успевая отдать оболочке печи максимум тепла. Компания «Тёплый Камень» использует свойства талькомагнезита не только в аккумуляционных конструкциях, но и в агрегатах конвекционного и смешанного (аккумуляционно-конвекционного) типа.
Производством печей-каминов, способных давать «быстрое» тепло, мы стали заниматься, учитывая запросы отечественного рынка. Дело в том, что зимой многие люди приезжают в свои загородные дома лишь на несколько дней, поэтому им нужно, чтобы печь в короткий срок могла прогреть большой объем. Кроме того, наша компания изготавливает в облицовке из талькомагнезита банные печи, которые обеспечивают режим парения в лучших традициях русской бани (максимальное увлажнение воздуха, легкий мелкодисперсный пар, стабильное лучистое тепло)».
