Надежность, долговечность, экономичность, прочность, герметичность, способность аккумулировать тепло и противостоять разрушающим факторам в экстремальных условиях (горение топлива в топке, разница температур снаружи и внутри дымохода и т.п.) — таковы требования к устройству под названием «очаг». И то, насколько полноценно они будут реализованы в печи или камине, во многом зависит от использованных материалов, правильный выбор которых определяет уют, комфортабельность и безопасность жилища, а также избавляет от необходимости перекладывания неудачной печи.
Кирпич
© Harvey Indusries, Inc
© Ortner
Элементы из шамота помогают печи лучше и равномернее накапливать тепло
© Печной центр «КАМИ»
Выбор кирпича – очень ответственный и важный этап возведения печи
© Ortner
Способность печи Ortner эффективно накапливать тепло достигается за счет облицовки шамотными плитами и дымооборота из того же материала
Этот материал может быть получен двумя способами: с помощью пластического формования и полусухим прессованием. При пластическом формовании предварительно подготовленную массу, состоящую из глины и различных добавок, механически продавливают через специальное устройство, придающее ей форму длинного бруска с нормированным сечением. Затем брусок разрезают (в соответствии с заданным размерным модулем) на части, которые после обжига собственно и становятся кирпичом. В результате обжига (8–15 часов при температуре 900–1150°С) кирпич приобретает прочность, матовую поверхность, розовый цвет и становится водостойким.
Во втором случае используются глина и примеси в виде порошка с добавлением минимального количества воды. Эта смесь подвергается прессованию, после которого она приобретает форму кирпича и в таком виде отправляется на обжиг.
Производители кирпича кроме основного модуля-кирпича выпускают и множество фасонных деталей, позволяющих выполнить кладку печи любой формы, конструкции и стиля. Во внешних частях каминов и печей, не подверженных воздействию высоких температур, применяют облицовочный кирпич.
Согласно мнению специалистов, для устройства элементов печей и каминов предпочтителен полнотелый кирпич пластического формования, поскольку он лучше держит температуру. Что касается самой топки, то ее рекомендуется выполнять из огнеупорного или шамотного кирпича, который при этом должен быть полномерным, хорошо обожженным, без трещин, плотным, с плоскими гранями и прямыми углами.
Друзья огня
Проект выполнен печниками А.Бацулиным и Marcus Flynn/Pyromasse. Возводя кладочную кирпичную печь, мастер должен правильно организовать лабиринт для дымовых газов, чтобы обеспечить оптимальный уровень прогрева корпуса конструкции...
© Проект выполнен печниками А.Бацулиным и Marcus Flynn/Pyromasse. ...Также нужно повысить эффективность утилизации тепла, сведя к минимуму его потери через дымоход
© Lisac's Fireplaces & Stoves
Помимо утилитарных свойств теплоемкие отделочные материалы обладают эстетическими качествами, гармонично сочетающимися с любым стилем
Футеровка топки шамотом защищает её от воздействия высоких температур
Огнеупорный кирпич используют при температуре 1200°С и выше, которую обычный кирпич не выдерживает (в таких условиях он рассыпается). Кроме того, огнеупорный кирпич хорошо аккумулирует и отдает тепло, что очень важно для материала, идущего на изготовление очага.
Шамотный кирпич, маркируемый буквой «Ш», имеет в своем составе порошок-шамот и также относится к огнеупорным материалам. Его используют, как правило, в местах непосредственного контакта с огнем. Он хорошо реагирует на резкие перепады температуры. Если шамотный кирпич при обжиге передержать, то он превратится в «железняк» — покроется стекловидной пленкой и станет непригодным к использованию в камине из-за хрупкости такого покрытия. Недообожженные же образцы активно впитывают влагу, из-за чего практически перестают быть огнеупорными.
Наружная же часть печи может быть выложена и красным керамическим полнотелым кирпичом марки М-150 и выше. Он также должен быть хорошо обожжен и иметь правильную геометрию, без трещин и инородных включений.
Дымовую трубу можно выложить красным строительным кирпичом, поскольку температура здесь ниже, чем в топке. Этот вид кирпича более порист, чем печной, а следовательно, обладает меньшей теплопроводностью, что важно для предотвращения остывания трубы и создания условий, препятствующих выпадению конденсата. Кирпич, применяемый для выкладки дымоходов, тоже должен иметь высокую морозостойкость, так как именно здесь наиболее сильно проявляется воздействие агрессивных факторов внешней среды. Морозостойкость означает способность материала, насыщенного водой, выдерживать многократные циклы замораживания-оттаивания без повреждений и ухудшения свойств. Для обозначения этого параметра в маркировку вводится буква «F» в сочетании с цифрами.
Шамот
© Анатолий Смирнов
Печь-камин с прозрачной дверцей топки – распространенный вид домашнего очага
© Angel David Stock. XCHNG
Вне зависимости от того, из какого материала сделан и чем облицован открытый камин, его основным недостатком остается низкая способность накапливать тепло
Данный огнеупорный материал получают высокотемпературным обжигом глины до потери ею пластичности и удаления связанной воды. Чтобы этого добиться, температуру в обжиговых печах поднимают до 1500°С. Затем шамот измельчают в порошок мелкозернистого или грубозернистого помола. Его смешивание с различными видами глины в определенных пропорциях позволяет получить шамотные керамические огнеупорные материалы с заданными свойствами.
Особенности эксплуатации топки требуют от шамота огнестойкости, позволяющей работать в непосредственном контакте с пламенем. Сам материал должен выдерживать нагрев до 1200°С (реальная температура в топке может составлять 750–1000°С). Немаловажна и устойчивость шамота к термическим перепадам, поскольку сам процесс растопки печи и отбора тепла сопровождается чередующимися повышениями и понижениями температуры. Для тестирования пригодности шамота к использованию в составе топки производители устраивают ему 30 циклов нагрева до 1000°С с последующим охлаждением холодной водой, причем раствор для соединения шамотных плит в единое изделие тоже должен соответствовать указанному требованию, — это гарантирует, что в будущем здесь не появятся трещины.
Основой ассортимента шамотных изделий для очага, предлагаемых рынком, выступают блоки для кладки печей, модули для дымовых труб и огнеупорной изоляции металлических кассетных топок.
Дымовые трубы из шамота в полной мере сохраняют все свойства этого материала, включая устойчивость к перепаду температур и влагостойкость. Они также сертифицированы в соответствии с европейскими стандартами. Кстати, использование шамота позволяет организовать конструкцию по модульному принципу, что упрощает монтаж очага, одновременно ничуть не ограничивая полет фантазии дизайнеров и оставляя им простор для творчества, вплоть до создания авторских проектов. Детали могут иметь размеры от 13,5x13,5 до 100x75 см и при изготовлении подбираются исходя из специфики конкретного проекта — от элементов для камина с большим стеклом до фасонных изделий, предназначенных для сборки компактных печей. Таким образом, любой образец продукции в модельных рядах различных производителей имеет свой набор деталей.
На российском рынке предлагаются также шамотные плиты для открытых каминов, которые могут быть облицованы любым из известных материалов. Применяемые при этом фасонные камни для сборки топливников оснащены профилями для соединения друг с другом «в замок» по принципу ответных частей. Для удобства кладки в комплект кроме целых модулей включаются и половинные, а также угловые камни. Ну а защита стен дома, примыкающих к топке, обеспечивается при помощи пустотелых шамотных кирпичей, которые пригодны для использования и в других местах с небольшим перепадом температур.
Комментарии специалистов
«Подбор кирпича для строительства очага важен как для мастера, так и для владельца. От правильного подбора зависит очень многое: прочность очага, длительность его безопасной эксплуатации, эстетичность внешнего вида, экономичность и т.д.
В распоряжении мастера имеются самые разные виды кирпича: рядовой, керамический, огнеупорный, печной, для наружных работ. Химически агрессивная среда в топочном пространстве и высокая температура (700–1000°С) предъявляют особые требования к кирпичу, идущему на кладку топки. Красный полнотелый керамический кирпич, если он не предназначен для этой цели, начинает со временем отслаиваться пластами по 3–7 мм. В топке можно использовать керамические образцы только с водопоглощением ниже 10%.
В отличие от керамического красного кирпича, огнеупорные аналоги делаются на основе кварцевого песка, поэтому при температуре 580°С внутри них образуется расплав — стекловидная масса, препятствующая проникновению газообразных химических соединений. Однако при нарушении правил эксплуатации очага шамотный кирпич тоже может подвергнуться разрушению, ведь стекло, появляющееся в его теле в процессе обжига, является, как известно, хрупким материалом, не выдерживающим резких охлаждений.
Таким образом, в топке открытого камина может быть применен и шамотный, и обычный керамический кирпич. Нанесение различных покрытий с последующим обжигом, а также пропитка «жидким стеклом» снижают газопроницаемость материала и способствуют увеличению срока его службы. В топках бытовых печей нецелесообразно использовать керамический кирпич, а если это по каким-либо причинам невозможно, то в любом случае способность материала накапливать (поглощать) воду не должна превышать 10%. Заказчику же во избежание преждевременного разрушения конструкции стоит обзавестись подробной письменной инструкцией по правилам эксплуатации очага».
«Вместе с каминами Brunner в Россию поставляются изделия из шамота от компании Ortner, которая в числе прочей продукции производит надежные, жаростойкие, эффективные и долговечные модульные системы KMS, предназначенные для длительной аккумуляции тепла.
Масса такой конструкции зависит от объема дров, сжигаемых в топке, и рассчитана на достижение максимальной эффективности горения и теплоотдачи. Удельный вес используемого материала составляет свыше 2,7 т/м, что позволяет поддерживать необходимую температуру в обогреваемом помещении на протяжении суток после угасания пламени в печи, а по надежности и долговечности он заметно превосходит и кирпич, и натуральный камень. К тому же внутри организованных здесь дымовых каналов нет прямых углов, что усиливает и стабилизирует тягу, а также предотвращает накапливание сажи».
«Я давно и охотно использую шамот в качестве материала, который прекрасно аккумулирует тепло. Его, безусловно, нужно применять в теплоаккумулирующих печах. Летом этого года я закончил один объект, где внешней облицовкой каминной топки выступали шамотные плиты, а сверху камин был отделан кафелем. Тепло от сгоревших в камине дров накапливается конструкцией, которая продолжает обогревать помещение в течение 6 ч. после угасания огня, что сокращает расходы на топливо.
Монтаж плит большого формата происходит довольно быстро. Важное значение имеет также использование соответствующей смеси, рекомендованной производителем. В данном случае я применил шамот компании Wolfshоher Tonwerke со смесью марки ХКМ, которая обладает тем же коэффициентом линейного расширения, не содержит цемента, хорошо схватывается и позволяет мастеру работать без применения защитных перчаток».
«Печной кирпич, используемый при кладке каминов, печей и дымоходов, подразделяется на несколько видов. Красный полнотелый кирпич М-200 может использоваться во всей конструкции печи, чего не скажешь о более высоких марках, которые находят свое место в холодных зонах печей и каминов: так, М-300 и М-500 в основном служат для облицовки этих сооружений.
Шамотный кирпич (из огнеупорной глины) является универсальным. Такой материал не только долго служит, демонстрируя прекрасные характеристики, но и придает печам и каминам эстетичный вид. Шамотный кирпич марок ША и ШБ выдерживает температуры до 1690°С, и его можно применять в печах с максимальной температурой до 1400°С, для футеровки топливников и при строительстве банных печей. Кирпич ручной формовки (от М-300 до М-700) в основном используется для облицовки каминов. Благодаря высочайшей прочности и хорошей теплоемкости эти строительные материалы не только обеспечивают многолетнюю работу печей и каминов, но и помогают длительное время сохранять тепло в протопленном помещении. Таким образом, правильно определиться с выбором печного материала означает существенно снизить затраты на отопление дачи или загородного дома».
