Эксплуатационные свойства печей, плит и каминов во многом определяются качеством кладки, которое, в свою очередь, зависит от качества выполнения работы, применяемых материалов, соблюдения размеров и порядка выкладки кирпичей (порядовок), чистоты дымовых каналов.
Материалы
Для кладки печей необходимы следующие материалы:
- кирпич (красный, тугоплавкий, огнеупорный)
- глина и глиняный раствор
- песок
- проволока
- известь
- печные приборы
Кирпич
Красный кирпич должен быть нормально обожжен, иметь правильную форму, плоскую постель, плоские боковые грани, прямые кромки и острые углы. Такие кирпичи при простукивании издают чистый звук; они допускают кладку с толщиной швов 4-5 мм, что обеспечивает высокую прочность кладки, и выдерживают длительное вымачивание в воде, необходимое при их выкладке. Недожженный кирпич применять для печных работ нежелательно. Печная кладка из такого кирпича имеет толстые швы – до 10 мм и более, она недолговечна.
При вымачивании недожженный кирпич рассыпается, поэтому перед кладкой его приходится лишь ополаскивать водой, а этого явно недостаточно для прочного сцепления кирпича с раствором. Пережженный кирпич пригоден лишь для фундамента. При кладке печи, помимо красного кирпича, применяют тугоплавкий кирпич, изготовляемый из глин повышенной огнестойкости и прочности (выдерживает температуру 900-1000 °С), а также огнеупорный шамотный кирпич, изготовляемый из обожженной и размолотой огнеупорной глины (выдерживает температуру до 1600 °С).
Глиняный раствор
Для приготовления глиняного раствора применяют красную или обыкновенную глину; огнеупорную глину используют только при кладке огнеупорного кирпича.
В состав глиняного раствора в качестве заполнителя входит мелкий песок с зернами размером не более 1 мм. Песок должен быть чистым, без примесей (ила, извести и т. п.). Загрязненный песок промывают. Лучшим песком считается горный, зерна которого имеют шероховатую поверхность. Речной песок менее пригоден для глиняного раствора, т. к. его песчинки округлы и плохо сцепляются с глиной.
Глиняный раствор должен иметь определенную жирность, или пластичность. Тощие растворы, где мало глины, но много песка, непрочны, швы из него часто разрушаются, а кладка расстраивается. Жирный раствор с большим содержанием глины при недостаточном количестве песка хорош для работы, но, высыхая, трескается и дает большую усадку.
Через трещины в швах холодный воздух с избытком попадает в печь и охлаждает дымоходы, отчего заметно снижается теплоотдача печи.
Наиболее благоприятной для приготовления раствора считается дождевая или речная вода. В воде не должно быть кислот и щелочей; содержание солей – минимальное. Приготовление раствора…
Кладку из тугоплавкого или огнеупорного кирпича выполняют на растворе из огнеупорной глины и шамота (шамот – огнеупорная глина, обожженная при температуре 1300-1400 °С (с последующим измельчением). Обычно на 1 часть огнеупорной глины берут 1 часть шамота.
Известь
Ее применяют для приготовления растворов, употребляемых при кладке фундаментов под печи и оголовок труб, расположенных выше крыши.
При кладке печей, помимо кирпича, глины и извести, используются кровельная листовая сталь, стальная проволока, строительный войлок, асбест и толь (или рубероид).
Кровельная листовая сталь (черная или оцинкованная, толщиной 0,3-0,6 мм) используется при сооружении кухонных плит и легких печей непосредственно на полу, а также для изготовления предтопочных листов.
Стальной проволокой крепят печные приборы и изразцы; она должна быть мягкой (для этого ее отжигают), толщиной 2-3 мм.
Строительный войлок практически не горит, а тлеет, издавая специфический запах. Перед использованием войлок вымачивают в глиняном растворе, который предохраняет войлок от моли и улучшает его теплоизоляционные свойства. Вымоченным в глиняном растворе войлоком изолируют разделки у печей и труб, обертывают концы деревянных балок, проходящих вблизи дымовых каналов и разделок, а также кладут под предтопочные листы.
Асбест – минеральный несгораемый теплоизоляционный материал – применяется в виде листов толщиной 3-5 мм. Используется вместо войлока и особенно для прокладки между рамками печных приборов и кирпичной кладкой.
Толь и рубероид применяют как гидроизоляционные материалы при сооружении фундамента под печь, предохраняя ее от грунтовой воды.
Печные приборы обычно покупают готовые либо делают сами из мягкой листовой стали нужной толщины. К печным приборам относятся: дверцы (топочные, поддувальные, прочистные, духовочные, вьюшечные), а также различные полудверки;
колосниковые (поддувальные) решетки из чугуна или стали; задвижки и вьюшки из чугуна; духовые шкафы; заслонки из чугуна или кровельной стали; плиты целые – с одной или двумя конфорками, либо составные – с конфорками или без них.
Печные приборы надо подбирать с учетом конструкции печи.
Кладка печи
Печная кладка должна иметь тонкие швы, вертикальные углы, горизонтальные ряды, гладкую поверхность. Печь возводят на прочном фундаменте. Если ее приходится класть на фундаменте от старой печи, то его при необходимости предварительно ремонтируют и меняют гидроизоляционную прокладку. Размеры фундаментов в плане могут быть равными размерам печи или несколько больше. Если печь устанавливают около стены дома, то между фундаментом печи и стеной оставляют промежуток не менее 30-50 мм, заполняемый песком. Подошва фундамента заглубляется в грунт на 500-600 мм, причем выемку делают несколько большей, чем фундамент. Дно выемки выравнивают и уплотняют тяжелой трамбовкой, после чего закладывают подошву фундамента, или первый ряд его кладки. Фундамент можно делать из камня, бетона и хорошо обожженного кирпича, например железняка. Каменную кладку нужно вести с хорошей перевязкой швов, от этого зависит качество кладки, ее прочность. Между камнями не должно быть пустот, которые могут привести к неодинаковой осадке и перекосу печи. Если сооружают монолитный фундамент, то в выемке ставят опалубку и заливают ее бетоном. Для большей прочности желательно в бетон вставить куски арматурной стали. Кладку любого фундамента заканчивают на два ряда кирпичей (130-150 мм) ниже уровня чистого пола. Поверхность фундамента должна быть точно горизонтальной. Если фундамент отлит из бетона, то его выдерживают 2–3 недели, прежде чем приступить к кладке печи.
На подготовленный фундамент как можно ровнее укладывают один ряд кирпичей и покрывают его двумя слоями толя или рубероида для гидроизоляции от почвенных вод. На толь кладут 2-й ряд кирпичей, который должен находиться на одном уровне с полом, выше начинается собственно печная кладка.
Для фундамента лучше всего подойдет цементный раствор, состоящий из 1 части цемента (марки 400) и 5 или 6 частей песка, или цементно-известковый раствор, в котором на 1 часть цемента приходится 0,7 части известкового теста и 6,5 частей песка.
На выполненной кладке при помощи угольника, рейки или правила, метра или шпагата размечают форму будущей печи. Затем насухо раскладывают кирпичи, проверяют, соблюдается ли перевязка швов и какова их толщина. После этого укладывают весь 1-й ряд на растворе и снова проверяют его по уровню. Толщина швов должна составлять 4-5мм для кладки из обыкновенного кирпича и 3 мм – для кладки из тугоплавкого и огнеупорного кирпича.
Горизонтальные и вертикальные швы должны быть полностью заполнены раствором – через толстые незаполненные швы легко вылетают искры, что может привести к пожару. Кроме того, даже в заполненных толстых швах часто образуются трещины, сквозь которые в печь или дымовые каналы проникает холодный воздух.
Он нарушает тягу и создает дымление. В процессе работы печную кладку надо периодически проверять по горизонтали, вертикали и боковым сторонам. Так как на это затрачивается довольно много времени, кладку печи лучше выполнять в направляющих стойках или в передвижной опалубке – ящике без дна, который движется по стойкам, установленным и закрепленным строго вертикально. Как только опалубка заполняется кирпичной кладкой, ее поднимают на нужную высоту и вновь закрепляют.
По ходу кладки внутренние и наружные поверхности очищают от излишков выдавленного раствора (руками или кельмой), а внутренние поверхности топливников и дымоходов, кроме того, швабрят или протирают мокрой тряпкой. Нельзя обмазывать глиняным раствором топливники и дымоходы, т. к. высохший раствор быстро отваливается и засоряет их. Дымовые каналы, топливники, внутренние поверхности труб следует делать как можно более гладкими, без неровностей, которые препятствуют хорошему движению газов и ухудшают работу печи. Все повороты и углы в каналах надо обязательно закруглять, а сужения или расширения делать плавными, чтобы улучшить тягу.
Колосниковые решетки располагают ниже топочного отверстия на 1-2 ряда кладки (70-140 см) с зазором между решеткой и кладкой не менее 10 мм по всему периметру. Если этого не сделать, то расширяющийся металл решетки расстроит кладку. Чугунные плиты или чугунный настил укладывают на тонкий слой глиняного раствора строго горизонтально.
Предназначенные для кладки печи кирпичи предварительно сортируют. Самые хорошие кирпичи, с плоскими гранями, без трещин и сколов используют для кладки топливников и дымовых каналов. Кирпичи подбирают одинаковой толщины, в противном случае получить ровные тонкие швы практически невозможно.
Дымовые каналы, топливники и другие части печи, подверженные воздействию высокой температуры, рекомендуется складывать из целых кирпичей, т.к. сколотые и отесанные кирпичи менее прочны и быстро разрушаются. Обычно печи кладут в 1/2 кирпича, но бывают печи и в 1/4 кирпича, и в 3/4 кирпича, и в 1 кирпич. В процессе кладки кирпичи приходится выкладывать по-разному: плашмя (в 1/2 кирпича), на ребро (в 1/4 кирпича), стоймя. Для перевязки швов в зависимости от размера печи применяют целый кирпич или его части четвертки, половинки, трехчетвертки. Хорошей считается такая перевязка, когда перекрываемый шов оказывается под серединой кирпича, удовлетворительной – при перекрытии 1/4 кирпича и неудовлетворительной – при перекрытии менее 1/4 кирпича. Каждый ряд кладки проверяют, неточности исправляют.
При кладке печи часто приходится уменьшать размер кирпичей или же изменять их форму. Для этого кирпичи колят и отесывают с помощью печного молотка или кирочки. При раскалывании кирпич берут поперек левой рукой, а правой наносят молотком по заранее сделанной на кирпиче насечке достаточно сильный удар. Чтобы было удобнее работать и получалась красивая кладка, кирпичи предварительно отбирают и раскладывают по ряду с таким расчетом, чтобы шов между ними был 4-5 мм. Подобранные кирпичи снимают и укладывают в определенном порядке, а затем по одному, смочив в воде, кладут на глиняном растворе на место. Если кирпичи нормально обожженные, то их опускают в воду для вымачивания на несколько минут, пока из них не перестанут выделяться пузырьки воздуха. Если кирпичи недожженные, алые, то их не вымачивают, а только ополаскивают водой.
Раствор накладывают на кирпич кельмой или рукой и размазывают ровным слоем нужной толщины по постели кирпича, уже уложенного в кладку. Вынутый из воды кирпич сразу же укладывают на место, предварительно намазав его вертикальную грань небольшим количеством раствора для образования вертикального шва. Уложенный на место кирпич сильно прижимают одной или обеими руками и притирают к раствору, двигая его взад и вперед, добиваясь тем самым получения возможно более тонкого шва. Иногда раствор наносят не на уложенный слой кирпичей, а на укладываемый кирпич, только что вынутый из воды. Если кирпичи выдерживают вымачивание, то лучше всего опускать в воду сразу целый ряд кирпичей, а затем по одному вынимать и класть на место. Кирпичи и раствор надо укладывать быстро и точно, так как обезвоженный кирпичом раствор быстро густеет и его нельзя будет тонко разравнять. Не следует применять очень густой раствор, так как выдавить его излишки и получить тонкий шов будет очень трудно; раствор должен быть достаточно жидким, чтобы при незначительном нажиме на кирпич во время кладки его излишки легко выдавливались из швов.
Печи, сложенные из вымоченного кирпича, требуют длительной сушки. Если естественная сушка в течение 7-10 дней невозможна, то надо 2-3 раза в сутки протопить ее, используя небольшие порции топлива (15-25% от нормального количества), при полностью открытых дверцах, задвижках, вьюшках. Сушка считается законченной, когда на поверхности печи перестанут появляться сырые пятна, а на задвижке или вьюшке следы влаги (конденсата).
Приборы (дверцы, задвижки, чистки и др.) необходимо ставить как можно прочнее. Крепление проволокой не всегда надежно, т. к. часто она быстро перегорает. Поэтому рекомендуется крепить их на лапках – стальных полосках, одним концом приклепанных или привинченных к прибору, а другим – заделанных в кладку. Устанавливать приборы вплотную к кладке нельзя, так как металл, расширяясь, может расстроить кладку. Поэтому с каждой стороны прибора надо оставлять зазор не менее 5 мм, который заполняют шнуровым асбестом. Можно зазор заполнить и листовым асбестом, но укладка его труднее и не всегда он плотно укладывается. Во всех печах обязательно устраивают чистки, через которые удаляют сажу из каналов. Если чистка закрывается дверцей, то после постановки чистка закладывается кирпичом, поставленным на ребро и скрепленным с кладкой глиняным раствором. Делается это для противопожарной безопасности и для того, чтобы в чистке не было сквозных щелей, через которые в каналы может проникать холодный воздух, охлаждающий печь. Для удаления сажи кирпич вынимают, а затем снова ставят на место. Если дверок у чисток нет, то их закрывают половинками кирпича на, растворе, но так, чтобы эти половинки выступали за лицевую сторону кладки на 5-10 мм; это укажет местонахождение чистки и поможет вынуть кирпич из отверстия. Иногда вместо дверок ставят чистки-коробочки из кровельной стали, такого же размера, как и прочистные дверцы.
Чистка-коробочка – это рамка, в которую входит коробочка, заполненная куском кирпича на глиняном растворе (толщина кирпича должна быть равна толщине стенки печи). Можно обойтись коробочкой без рамки, вставив ее в отверстие кладки и обмазав глиняным раствором. Коробочки легко изготовить из кровельной стали. При установке задвижек необходимо проверить легкость их хода и отсутствие больших зазоров в закрытом состоянии (это рекомендуется сделать при покупке).
Образование конденсата и борьба с ним
Некоторые печи имеют существенный недостаток – они конденсируют влагу, которая образуется в результате выделения на остывших стенках дымовой трубы водяных паров и паров смолистых веществ, образующихся при сгорании топлива. Со временем конденсат насквозь пропитывает печную кладку, она становится сырой, снижается тяга, а кладка быстро разрушается. Конденсат имеет специфический запах.
О появлении конденсата, помимо сильного запаха, свидетельствуют также пятна и полосы черного цвета, которые появляются местами на поверхности печи, иногда и большая часть поверхности печи становится черной. Чтобы удалить пятна с наружной стороны печи, лучше всего такие места срубить и оштукатурить цементным раствором, но иногда проще заменить всю кладку. Это не так сложно, поскольку конденсат сначала проявляется у верха печи и нижней части трубы, то есть там, где кончается собственно печь, в чердачном или междуэтажном перекрытии.
Чтобы влага, содержащаяся в горячих (дымовых) газах, не конденсировалась на стенках трубы, температура газов должна быть повышенной. Установлено, что нормальная температура отходящих из печи газов перед выходом в трубу должна быть не ниже 120-140 'С, а при выходе из трубы в атмосферу – 100 °С.
Если дымовые газы при выходе в трубу, то есть у вьюшки, имеют температуру около 250 °С, то конденсата никогда не бывает, тяга – хорошая, а печи быстрее нагреваются при малом расходе топлива.
Температуру выходящих газов можно примерно определить, воспользовавшись сухой лучиной, которую кладут поперек отверстия вьюшки во время топки. Через 30-40 мин лучину вынимают и очищают от копоти. Если цвет древесины не изменился, это значит, что температура не превышала 150 °С; если лучина пожелтела (до цвета корки белого хлеба), значит температура достигла 200 °С; коричневой (цвета корки ржаного хлеба) лучина становится при температуре 250 °С; при температуре 400 °С лучина превращается в уголь. В теплое время года конденсат либо совсем не образуется, либо образуется в небольшом количестве и не может повредить печи.
В образовании конденсата большую роль играют размеры колосниковой решетки, размеры дымового канала, толщина стенок, длина и высота дымовой трубы, температура ее нагрева, влажность топлива, температура выходящих из трубы газов и избыточное количество дымоходов в печи.
Высота дымовой трубы должна быть не менее 5-6 м, считая от уровня зольниковой камеры. Толщину кладки стенок трубы следует выполнять в полкирпича (130 мм). Более тонкие стенки трубы быстрее нагреваются и быстрее остывают, что приводит к образованию конденсата. Такие трубы необходимо утеплять теплоизоляционными материалами (шлаковатой,стекловатой и др.). Различные трещины в трубе и печи, сквозь которые проникает холодный воздух, также способствуют охлаждению горячих газов, остыванию трубы и образованию конденсата. Если сечение канала трубы больше требуемого для данной печи, то дымовые газы поднимаются по ней очень медленно и холодный наружный воздух охлаждает их в трубе- Иногда для улучшения печной тяги трубу приходится перекладывать, уменьшая размеры дымоходов, уменьшая или увеличивая высоту трубы, до тех пор, пока не будет получен удовлетворительный результат.
Чтобы уменьшить влияние ветра на тягу, лучше всего накрыть трубу металлическим колпаком-зонтом со скошенными вниз плоскостями. Ударяясь о поверхность зонта, ветер меняет направление и не задувает в трубу. Кроме того, колпак предохраняет верх трубы и ее стенки от намокания и размывания при дожде и от снега; в сырых трубах тяга очень слабая.
Большое значение для нормальной работы печи имеет сам процесс горения топлива. Дерево воспламеняется при температуре не ниже 300 “С, каменный уголь – при 600 °С. В процессе горения развивается более высокая температура: для дерева – 800-900 °С, для каменного угля – 900-1200 °С. Нормальное непрерывное горение обеспечивается при условии, что воздух (кислород) поступает в топливник без перерыва и в нужном количестве. Если он подается с избытком, то топливник охлаждается и горение ухудшается. Поэтому не следует топить печь при открытой дверце топливника. При полном сгорании топлива цвет пламени соломенно-желтый, а дым белый или почти прозрачный. В этом случае сажа почти не оседает на стенках каналов печи и трубы. При недостаточной подаче воздуха в печь топливо сгорает не полностью, дрова тлеют или горят темно-красным пламенем, а из трубы идет черный дым, который несет с собой мель- чайшие несгоревшие частицы топлива (сажу), которые оседают на стенках каналов печи и в трубе, быстро засоряя их. Кроме того, сажа может загореться и стать причиной пожара.
При сжигании сухих осиновых дров сажа практически отсутствует, а если и выпадает, то в очень малых количествах. Поэтому рекомендуется периодически топить печи сухими осиновыми дровами хотя бы раз в неделю, хорошо – два, а три – отлично. “Сажа при такой топке постепенно выгорает, и дымоходы очищаются естественным образом. Печи, сложенные с соблюдением всех указанных требований, служат надежно в течение 50-70 лет.
