Подовая печь для бани: особенности топки и возведение своими руками

Тепловой режим печи для бани или сауны подразумевает сильный (400–700 градусов) нагрев камней, расположенных внутри металлической емкости (каменке), которые затем греют воздух в парилке и создают пар. При этом температура их наружных поверхностей не должна превышать 100–150 градусов, иначе это создаст дискомфорт для всех, кто захочет попариться, а также может сильно обжечь человека.

Требования к банным печам

Требования к банным печам (БП) напрямую зависят от того, какой тип бани или сауны вы выбираете. В финской сауне, которую справедливо называют сухой, требуется нагрев воздуха до температуры 100–110 градусов при минимальном количестве пара, при этом в хаммаме (турецкой бане) температуру редко поднимают выше отметки 45 градусов, а уровень влажности достигает 95%.

Поэтому каждый режим использования парной предъявляет БП свои требования. Более подробно обо всем этом читайте тут.

Способы топки бани/сауны

Существует 3 способа топки всех бань или саун, отличающихся только по способу вывода дыма из помещения, то есть по:

1. Черному.
2. Серому.
3. Белому.

В банях, которые топят «по-черному», дым проходит через каменку, поднимается к потолку, затем выходит через предусмотренные для этого отверстия (душники). В банях «по-серому» используют приставной дымоход, который подводят к каменке для отведения дыма.

Чтобы истопить «по-белому», строят полноценную печь с кирпичным или сэндвич дымоходом, поэтому дым уходит сразу на улицу, не наполняя помещение. Более подробное описание этих способов протапливания бани, а также свойственных им преимуществ и недостатков, вы найдете тут.

Варианты нагрева воздуха внутри парной

Существует 5 способов нагрева парной:

1. Открытой каменкой.
2. Закрытой каменкой с вентиляцией.
3. Стеной из кирпича.
4. Металлической стенкой печки.
5. Калорифером.

Открытая каменка – это металлическая корзина, внутри которой лежат специальные, стойкие к жару и перепаду температур, банные камни, а по центру проходит дымовая труба, при этом сама корзина расположена на топке (топочной камере, топливнике) печи.

Подобный способ нагрева хорошо подходит для финской сауны, ведь он максимально поднимает температуру воздуха за счет постоянной циркуляции последнего через укладку камней, однако из-за низкой температуры последних добиться легкого пара сложно.

Закрытая каменка отличается от открытой тем, что несколько ее наружных стен закрыты теплоизолирующими панелями, поэтому температура содержимого гораздо выше, чем в открытой, благодаря чему пар получается более легким.

Однако влияние этого способа на температуру воздуха в парной минимально, что исправляют с помощью вентиляционных отверстий, открыв которые, обеспечивают циркуляцию воздуха через камни.

Кирпичная стена с одной стороны является наиболее эффективным способом нагрева воздуха благодаря большой площади контакта, а с другой нагрев наружной поверхности стены до температуры свыше 90 градусов разрушает связь кирпичей с кладочным раствором.

Металлическая стенка БП нередко раскаляется до температуры 300–500 градусов, создавая сильное инфракрасное излучение, вызывающее нагрев всех поверхностей внутри парилки, а также нагревая воздух при прямом контакте. Плюсом такого способа является быстрый рост температуры, минусом же высокая пожарная опасность, а также риск получить сильный ожог.

Проходя через трубки, воздух нагревается, что обеспечивает быстрый прогрев парной. Часто калорифер используют совместно с закрытой каменкой.

Встречаются калориферы в кирпичных печах, а основные варианты их реализации вы найдете тут:

1. Варочная печь Малютка.
2. Порядовка Малютки.
3. Печь Малютка — описание и устройство.

Чем отличаются колосниковая и подовая топки?

Несмотря на то, что в обоих топочных камерах проходят одинаковые процессы:

• под воздействием высокой температуры древесина разлагается на пиролизные газы (пиролизный газ и его применение) и золу;
• пиролизные газы смешиваются с кислородом воздуха, входящие в их состав углерод и водород окисляются до угарного/углекислого газа, а также образуют различные сложные вещества;
• по мере движения по топочной камере и каналам печи дым, несгоревшие пиролизные газы и воздух постоянно перемешиваются, что приводит к дожигу части оставшегося углерода;
• несгоревший углерод сажей оседает на стенках каналов или улетает вместе с дымом на улицу.

Отличие между этими топочными камерами в том, что в колосниковой воздух поступает снизу и проходит через всю укладку дров, окисляя молекулы углерода и обеспечивая выделение дополнительного тепла в зоне пиролиза, что важно на начальном этапе протапливания печи, когда дрова только разгораются.

Кроме того, проходя через укладку дров, воздух нагревается и, смешиваясь с пиролизными и дымовыми газами, меньше снижает их температуру, благодаря чему процесс окисления идет более интенсивно, что важно в первой половине времени протапливания печи.

В обычной подовой топочной камере воздух поступает одним из двух путей, то есть через:

• отверстия в нижней части дверцы;
• приоткрытую дверцу.

В обоих случаях, меняя количество поступающего воздуха, регулируют режим горения топлива, что в колосниковой печи делают с помощью поддувальной дверцы. Поступая в топливник, холодный воздух сразу же опускается к поду, минимально участвуя в окислении пиролизных газов, и двигается вверх только после нагрева от стенок топочной камеры и горящих поленьев.

Из-за этого он менее эффективно смешивается с пиролизными и дымовыми газами, а значит при одинаковом поступлении кислорода в реакции окисления участвует меньше углерода, то есть дымовые газы оказываются менее горячими.

Увеличение подачи воздуха, с одной стороны, приводит к более интенсивному окислению углерода с ростом температуры дымовых газов, а с другой, поступающий вместе с кислородом азот, которого в воздухе почти 80%, охлаждает поток дымовых газов. По этой из двух одинаковых по размеру и устройству печей, отличающихся только типом топливника, более эффективным всегда будет колосниковый вариант.

Тем не менее, применяя разнообразные технические решения, повышающие эффективность перемешивания углерода и кислорода в топке и первом канале печи, можно заметно поднять эффективность работы топочной камеры подового типа.

Отличия печей из различных материалов

Основными материалами для изготовления БП являются:

1. Конструкционная и нержавеющая сталь.
2. Чугун.
3. Кирпич.
4. Камень.

Конструкции из стали быстро нагреваются и также быстро остывают, поэтому единственным аккумулятором тепла в них является содержимое каменки, а срок службы таких изделий при использовании раз в неделю без перетопов составляет 5–10 лет, а также они являются наиболее легкими.

Чугунные модели заметно более тяжелые, а срок их службы составляет 10–20 лет, при этом по эксплуатационным свойствам они полностью идентичны стальным аналогам.

Кирпичные БП являются самыми тяжелыми и крупногабаритными, однако после протопки они держат жар несколько часов, а срок службы правильно сложенных и используемых печей нередко превышает 50 лет, хотя ошибки в кладке и эксплуатации могут вывести их из строя за 1–3 года.

Встречаются также комбинации из чугунной/стальной печи и кирпичного отопительного щитка, такие гибриды сочетают в себе достоинства обоих вариантов, но гораздо более чувствительны к перетопу. Каменные БП чаще всего применяют там, где востребована топка «по-черному» или «по-серому», а их преимущества и недостатки полностью идентичны тем, что свойственны кирпичным аналогам.

Какую печь выбрать в тех или иных условиях?

Наиболее важное отличие между металлическими и кирпичными/каменными печами заключается в их размерах и массе, поэтому вам предстоит решить, что же является более важным – долгий жар без постоянного подкладывания дров или минимальные размеры.

Вторым важным параметром является желаемый тепловой и влажностный режим — чем выше необходимая температура и ниже влажность, тем жарче необходимо нагреть воздух в помещении, но тем меньше можно греть содержимое каменки.

Для русской бани или хаммама, наоборот, лучше подходят кирпичные печи или их металлические аналоги с закрытой каменкой и калорифером, ведь главной задачей таких устройств является выработка легкого пара, а значит нужна максимальная температура камней.

В теории можно взять печь, оптимальную для русской бани и поставить ее в сауну, но она будет работать в неоптимальном температурном режиме, а значит срок ее службы заметно сократится. Печь же, идеально подходящая для сауны, будет неэффективна в бане, ведь слишком высокая температура при повышенной влажности приведет к ожогам, а недостаточно нагретые камни выделят тяжелый пар.

Как построить банную печь из кирпича?

Чтобы построить хорошую кирпичную банную печь, определите, какими параметрами она должна обладать и какой тепловой режим создавать.

Кирпичные конструкции с открытой каменкой малоэффективны, ведь тепло хорошо создает отопительный щиток, а печи с открытой каменкой бывают двух видов:

• без прохода пламени через камни;
• с проходом пламени через камни.

В первом случае каменка представляет собой закрытую емкость, расположенную над огнем и отделенную от стен БП слоем теплоизолирующего материала, чаще всего базальтовой ваты. Ее главным преимуществом является простота возведения, ведь даже начинающий сварщик сможет сварить подходящий ящик из металла толщиной 3–10 мм, однако температура камней в ней невысока и редко превышает 500 градусов.

Во втором случае возможен нагрев камней до температуры 600–800 градусов, однако придется делать закрываемый доступ к ним, чтобы поливать их водой, чаще всего для этого либо врезают в кладку чугунную дверцу, либо сверху ставят откидную/съемную крышку. В обоих случаях необходимо обеспечить максимальную герметичность в закрытом состоянии и возможность открыть доступ без риска получить ожог.

Порядовка

На порядовке вы найдете кирпичную банную печь с закрытой каменкой и откидной крышкой, причем крышку можно снимать вручную или поднимать с помощью электрической или ручной лебедки (не показана на схеме). Такую конструкцию размещают в стенном проеме, соблюдая все требования противопожарной безопасности, поэтому передняя часть обогревает предбанник или комнату отдыха, а задняя греет парилку.

Основу модели составляет футерованная и закрытая теплоизоляцией топка, соединенная через каменку с дымовыми каналами, поэтому раскаленные газы сначала нагревают камни в каменке, затем поступают в каналы и нагревают отопительный щиток.

Такая конфигурация позволяет нагревать камни до температуры 650–800 градусов без перегрева щитка и тела печи. Не слишком большая каменка вмещает в себя 80–120 кг каменей из жадеита или других пород.

В базовом варианте печь предназначена для нагрева парной объемом 8–15 м³ с высотой потолков 2,5 м. Если же вы хотите повысить ее мощность, то увеличьте выступ каменки в парилку, а также добавьте необходимое количество рядов. Помните, чем больше объем каменки, тем дольше придется топить эту БП, чтобы получить легкий пар.

Каналы отопительного щитка сделаны с постоянным уменьшением сечения, что обеспечивает их равномерный прогрев. Поскольку каменка является одним из каналов, то обязательно герметизируйте крышку асбестовым шнуром или любым другим подходящим материалом, а также предусмотрите способ ее полного или частичного открытия без риска получить ожог.

Изображенное на схеме шамотное ядро, то есть футеровка топки и горизонтального канала, сложено из лещадки от боровичского комбината огнеупоров размером 230х115х25 (длина, высота, толщина) мм. Благодаря большой толщине теплоизолятора (40 мм) тело печи не перегревается даже при топке в течение трех часов, а его наружная температура в районе топки и каменки не превышает 60 градусов.

Если же заменить лещадку на полноразмерный шамотный кирпич, уменьшив толщину теплоизолятора, то тело печи будет сильней нагреваться и максимальная температура может превысить 100 градусов, что необходимо для режима финской сауны.

Если вы выберете этот вариант, то обязательно армируйте и закройте всю нижнюю часть БП жестяным кожухом, чтобы предотвратить прорыв дымовых газов в парилку или комнату отдыха.

Кладка

Кладка такой печи ничем не отличается от возведения любой другой аналогичной конструкции. Чтобы БП получилась максимально надежной, используйте только качественные материалы.

При кладке шамотного ядра определите, какой порядок действий лично для вас является более комфортным – сначала ставить утеплитель, затем укладывать шамот, или наоборот. Между печниками до сих пор нет единого мнения по этому вопросу, поэтому решайте самостоятельно.

Эта БП не предназначена для установки на нее полноценной кирпичной дымовой трубы, поэтому используйте сэндвич-дымоходы внутренним диаметром 130–160 мм, а также монтажную площадку для установки на трубу «четверик».

Помните, у подовых печей нет колосниковой решетки, воздух поступает через шибер дверцы, поэтому выбирайте соответствующие печные приборы, например, вот такую дверцу. Если же сможете найти подходящую по размеру дверцу, у которой шиберы расположены сверху и снизу, то сможете обеспечить эффективное сжигание дров с получением максимального количества тепла.

Порядовка подовой печи для бани

В этом разделе вы увидите порядовку подовой печи для бани, созданную автором этой статьи. Данная порядовка будет вам полезна для составления проекта, подходящего под ваши конкретные условия.

Видео по теме

В данном видео ролике рассказывается о кирпичных подовых печах для бани, принципе их работы и особенностях топки:

Заключение

Подовые печи, если они правильно сконструированы и сложены, лишь незначительно уступают колосниковым печам в соотношении сожженного топлива к полученному теплу и пару, поэтому хорошо подходят для любых бань и саун.

Они эффективно, при этом достаточно долго (1–3 часа после протапливания) вырабатывают качественный пар, благодаря чему посещение такой бани полезно для здоровья и весьма приятно, поэтому кирпичные подовые БП будут востребованы еще многие десятки, а может быть и сотни лет.