Классический камин создает в комнате особый уют и позволяет любоваться игрой открытого пламени. Традиционная печь, напротив, — предмет преимущественно утилитарный, предназначенный для обогрева помещений и приготовления пищи. Но далеко не у всех владельцев жилья есть возможность установить в доме сразу оба эти устройства. Поэтому были придуманы универсальные отопительные приборы, работающие по принципу «два в одном» и названные печами-каминами.
Каминные печи отличаются высоким КПД и прекрасно отапливают жилье, к тому же их оснащают дверцами со стеклом большой площади, что позволяет любоваться игрой живого огня. Что же именно позаимствовали такие гибридные модели у своих специализированных предшественников — обычных печек и каминов?
Лучшее — от прототипов
Принцип работы традиционной отопительной печи следующий. Дрова, уголь или пеллеты загружают в топку и поджигают. В процессе их горения выделяется тепло. Воздух, нагреваясь, начинает двигаться вверх по системе труб, создавая в топливнике зону низкого давления и тем самым заставляя поступать туда прохладный воздух из помещения. Возникает так называемая естественная тяга. Прежде чем выйти на улицу через наружное отверстие трубы, горячие газообразные продукты сгорания проходят замысловатый путь по каналам-дымооборотам внутри печи, что обеспечивает максимальную эффективность обогрева помещения. Способность печи накапливать тепло зависит от толщины ее стенок и от того, насколько хороши аккумулирующие свойства материала, из которого они сделаны или которым облицованы. К теплоемким материалам, например, относятся талькомагнезит, а также керамика различных видов (кафель, изразцы и т.п.). Нагревшись во время сжигания топлива, они постепенно излучают «запасенное» тепло в комнату. Но при этом присутствует и конвекция (циркуляция) воздуха: он нагревается от поверхностей печи и вытесняется вверх, поскольку с повышением температуры становится легче. На его место поступают более тяжелые прохладные слои из нижней части помещения, с которыми затем происходит то же самое. Постепенно вся движущаяся в потоке воздушная масса прогревается.
В зависимости от соотношения излучающей и конвекционной составляющих отопительные печи принято подразделять на накопительные и, соответственно, конвекционные. Если у первых, более массивных, обе указанные характеристики почти равнозначны (с небольшим перевесом излучения), то у вторых, которые существенно легче, аккумулирующая способность намного меньше (на ее долю приходится лишь около 30%). Вообще, чем тоньше стенки, тем быстрее печь нагревается, однако и ее тепловая «разрядка» тоже происходит быстрее, следовательно, топить ее требуется чаще. Как правило, теплоемкие модели могут обогревать только то помещение, в котором они установлены. Конвекционные же способны отапливать и смежные комнаты. Сегодня проектировщики и производители предлагают такие печи, которые не только создают естественный поток теплого воздуха вдоль своих наружных стенок, но и обладают целым рядом дополнительных функций, оптимизирующих процесс отопления дома.
Что касается каминов, то выделяют два их типа: открытые и закрытые. В первых огонь разводят в нише, образованной кладкой из кирпича или камня. Дверцы в данном случае не предусматриваются, обычно перед топливным отверстием устанавливают лишь отдельный защитный экран. Но за возможность любоваться непосредственно живым огнем приходится платить: тепло не задерживается в помещении надолго — большая часть горячего воздуха довольно быстро улетает в трубу. КПД таких моделей всего 15–20%, поэтому для постоянного обогрева жилья использовать их нерационально. КПД каминов с закрытой топкой существенно выше — он достигает 60–75%, к тому же конструкция современных топок позволяет управлять процессом горения за счет регулировки количества воздуха, поступающего для горения. Чем меньше его приток, тем более продолжительное время горит топливо: на одной закладке дров закрытый камин способен работать в 4–5 раз дольше, чем открытый. А если к тому же его дверца является панорамной, то есть имеет большие габариты (а иногда и выпуклую форму) и выполнена из прозрачного огнеупорного материала, то за игрой пламени можно наблюдать без всяких помех. Чтобы этому процессу ничто не мешало, современные топки оснащают системой, препятствующей образованию копоти на стекле. Существуют и другие полезные опции, превращающие камин в высокотехнологичный тепловой прибор: функция вторичного дожига, минимизирующего эмиссию и еще больше увеличивающего КПД; автоматическая регулировка заслонок; удобный подъем стекла; поддержка постоянного пламени при разных мощностях. Каминные топки футеруют шамотом, жаростойкой керамикой или вермикулитом — это улучшает теплоаккумулирующие свойства камина, способствует более полному сгоранию топлива и продлевает срок службы топки, защищая ее стенки от прогорания.
Современные печи-камины объединяют главные функции своих «родителей» с лучшими конструкционными решениями. Но будет справедливо сказать, что каминная печь — уже давно самостоятельный и во многом незаменимый отопительный прибор.
Металл как основа
Важными достоинствами металлических печей-каминов являются их мобильность и компактность. Кроме того, они отличаются оптимальным соотношением скорости нагрева и длительности теплоотдачи. Хотя надо заметить, что модели из стали прогревают помещение оперативнее чугунных, правда, и остывают они тоже быстрее. Эти особенности нужно учитывать при выборе печи-камина, сопоставляя их со своими потребностями. Кроме того, коэффициент теплового расширения у стали выше, чем у чугуна, поэтому и геометрия топки при нагреве больше подвержена изменениям. Кстати, данный факт обязательно принимается во внимание производителями при выборе облицовочных материалов и конструкций. Что касается времени горения топлива, то, по утверждению специалистов, оно зависит не от материала, из которого изготовлена топка, а от ее конструктивных свойств, плотности стыковки деталей, эффективности дозирования подаваемого воздуха, наличия системы вторичного дожига. Ну а добиться одновременного функционирования домашнего теплогенератора в роли и печи, и камина можно несколькими способами.
У современных печей-каминов предусмотрена полезная функция управления подачей в топку воздуха, необходимого для поддержания горения. Такая регулировка осуществляется непосредственно пользователем либо автоматически (в этом случае прибор сам распознает и сигнализирует, когда топка прогревается, нужно ли подложить в нее дрова и т.п.). Систему можно отключить и перейти на ручной режим.
Сберечь тепло
Можно существенно повысить теплоаккумулирующие свойства каминной печи, облицевав ее теплоемким материалом: камнем (например, талькомагнезитом, серпентинитом или песчаником) или керамикой (плиткой, панелями, толстостенными фаянсовыми изразцами). Такое отделочное покрытие корпуса способно превратить в накопительную каминную печь практически любую модель. Изразцы от остальных видов отделки отличаются наличием особых встроенных крепежных приспособлений на задней стороне. С лицевой же стороны они обычно украшены рельефом, росписью в виде узоров или жанровых рисунков. Как правило, производители облицовочных материалов предлагают продукцию сериями. В каждую входят детали нескольких размеров и форм: прямые, угловые, карнизные, бордюрные и т.п. Чтобы согласовать разное тепловое расширение металла и керамики (или камня), а также обеспечить связь плиток со стенками топки, применяют монтажные конструкции, включающие специальные прутья, рамки, каркасы.
У керамики масса достоинств: она выдерживает высокие температуры, не выделяя при нагреве вредных веществ, не подвержена изменению цвета под воздействием солнечного излучения. К тому же ее поверхность остается не слишком горячей, но приятно теплой. Многие современные компании изготовляют керамику для облицовки печей по старинке, вручную. Ее украшают традиционными орнаментами или, черпая вдохновение в творчестве известных художников, воспроизводят на плитке фрагменты произведений Климта или Мондриана.
Особняком стоит талькомагнезит: одно из его названий — «печной камень». Этот минерал отличается оптимальным соотношением аккумулирующих свойств и теплопроводности: накопив тепло, он долго и эффективно отдает его (как и керамика — в виде излучения). К тому же талькомагнезит очень красив и приятен на ощупь.
Таким образом, облицовка металлических топок продлевает время прогрева печи-камина и последующей теплоотдачи, но вместе с тем снижает частоту закладки дров и их расход. Благодаря ей очень легко превратить каминную печь в произведение искусства.
Другой способ
Множество компаний-производителей дополняют каминные печи теплоаккумулирующими блоками — как в базовых моделях, так и опционально. Благодаря наличию задвижек прибор либо работает в режиме камина, либо выполняет функцию отопительной печи. В первом случае горячие дымовые газы сразу уходят в трубу, а во втором — сначала пропускаются через систему дымооборотов, выполненных из теплоемкого материала, например шамота. В итоге удается накопить достаточно тепла для того, чтобы помещение прогревалось и после сгорания топлива (обычному камину такое не под силу). При этом возможность созерцать живое пламя остается.
Выпускаемые производителями модули теплонакопительных блоков позволяют быстро монтировать дымовые каналы нужной длины и любой сложности и подсоединять их к выходному патрубку металлической топки. Из них, например, можно изготовить теплую лежанку или сконструировать отводы в соседние помещения. Порой по художественности облика такие сооружения не уступают скульптурным произведениям — и тогда домашний очаг становится композиционным центром всего интерьера. Поскольку основную аккумуляционную работу выполняет дополнительный блок, для самой топки теплоемкая облицовка не требуется. Ее отделка носит чисто декоративный характер и обычно не влияет на технические свойства теплогенератора.
Рассматриваемая конструкция печи-камина хороша тем, что каждая ее составляющая остается «сама собой». Однако в собранном виде подобное сооружение может оказаться очень габаритным. Чтобы немного уменьшить размеры прибора, металлическую топку не стыкуют с накопительным блоком, а полностью вставляют в него. Сам теплоаккумулятор при этом выглядит как небольшой шкаф из шамота, внутренние перегородки которого образуют лабиринт дымохода.
Некоторые компании выпускают дополнительные теплонакопительные блоки в виде панелей, выполненных из специальной керамики и крепящихся непосредственно на корпус топки с боковых сторон и сзади. Весьма популярна такая модель, как кольца (из шамота, оливина и других материалов), устанавливаемые над топкой и словно обнимающие дымоход. Такие конструкции не занимают дополнительной площади, что весьма удобно, если печь нужно разместить в небольшом помещении или комнате сложной конфигурации.
В воздушных потоках
Другая важная функция современной каминной печи — возможность отапливать прилегающие помещения. Для этого печь должна быть оснащена конвекционным вентилятором. Каналы для движения воздуха прокладываются в зазоре между наружной поверхностью топки и покрывающим ее кожухом или облицовкой. В качестве основы для такой конструкции может быть использована любая топка закрытого типа. Часто кожух образует вместе с ней неразъемную конструкцию — так называемый моноблок.
В нижней части подобных печей-каминов имеются специальные отверстия, через которые затягивается холодный воздух. Постепенно нагреваясь, он поднимается по системе каналов и затем через верхние отверстия отопительного прибора выходит в помещения. Повысить КПД агрегата помогает подогрев его основания, благодаря которому температура воздуха в начале конвекционного пути быстрее повышается.
Каналы, предназначенные для транспортировки тепла в соседние помещения, не должны быть слишком длинными и извилистыми, иначе воздух будет остывать прямо в них, не доходя до цели. Когда смежные отапливаемые помещения располагаются на том же этаже, что и комната с печью-камином, отверстия, через которые нагретый поток попадает в них, выводят под потолком. Если же они находятся этажом выше — на расстоянии не более 0,5 м от пола. По мнению специалистов, оптимальная длина воздуховодов при использовании воздушно-каминной системы отопления за счет естественной конвекции — 2–3 м. Но тем не менее на рынок уже выведены запатентованные системы подачи горячего воздуха из каминной печи на расстояние до 16 м. При этом современными системами подобного рода можно управлять с помощью пультов ДУ, задавая желаемую температуру. Конвекционные печи-камины очень эффективны в домах сезонного проживания (в которых зимой хозяева бывают лишь наездами), поскольку они начинают отдавать тепло практически сразу после растопки и могут очень быстро прогреть выстуженные помещения. Кстати, в этом случае удобны системы не только естественной, но и принудительной конвекции, оснащенные вентиляторами, позволяющими существенно увеличить радиус действия системы.
Вода и огонь
И наконец, еще один вариант печей-каминов — модели с водяным контуром, весьма востребованные в Европе, но только набирающие популярность в России. Тепловым агентом в них выступает не воздух, как у моделей, описанных выше, а вода. По принципу действия они схожи с обычными каминами, имеющими закрытую металлическую топку. Только в данном случае в ней (в области выходного патрубка) дополнительно смонтирована металлическая емкость-«рубашка» с водой, которая отбирает тепло у газов, поступающих в дымоотвод. Это дает возможность подсоединять к камину радиаторы отопления, установленные в комнатах. При работе простых моделей данного типа осуществляется естественная циркуляция теплоносителя в контуре, при функционировании более сложных — принудительная (к системе подключают насос). Обычно внутри «рубашки» имеются еще и ребра-пластины, позволяющие более эффективно отбирать тепло. Вода хорошо аккумулирует энергию и остается теплой даже спустя 10 ч после угасания огня в топке.
Такие печи-камины чаще всего являются резервным источником тепла, используемым в дополнение к уже существующей системе отопления. Они могут применяться вместе с электрическими или иными котлами, солнечными коллекторами, успешно помогая в решении задач отопления и горячего водоснабжения. Например, нередко эти модели взаимодействуют с накопительными емкостями (бойлерами), работающими по принципу непрямого подогрева: циркулирующая в отопительном контуре вода проходит через теплообменник бойлера и нагревает влагу, находящуюся в нем.
Кстати, специалисты не рекомендуют эксплуатировать термокамины в режиме медленного горения, поскольку это понижает температуру в топке и может привести к образованию конденсата на «рубашке» и в дымоходе. Как правило, водяные модели разрешается использовать и без подсоединения к системе обогрева: теплообменник не испортится. Однако его износ ускорится. Подключенную к радиаторам, но не заполненную влагой каминную печь топить нельзя: пострадают элементы отопления. Не следует запускать ее и при слишком малом количестве воды в емкости (менее 50 л), поскольку та закипит.
