Для иллюстрации изложенного материала авторы предлагают произвести расчеты применительно к одноэтажному дому, планировка которого представлена на рис. 1.
Рис. 1.Планировка дома
Дом имеет следующую характеристику:
Размеры (по внутреннему обмеру) составляют 11x8 м.
Высота помещений — 2,7 м. Полы и потолки деревянные, утепленные. Наружные стены — в два кирпича, оштукатуренные с двух сторон. В доме имеются четыре жилые комнаты — 1, 2, 3, 4 и кухня-столовая — 5, к которой примыкают ванная комната 5а, туалет 5б и небольшой коридорчик 5в, образующие блок санузла. В кухне-столовой (пом. 5) имеется одна наружная дверь площадью 1,8 м2 и одно окно площадью 2 м2. В каждой из комнат имеется окно площадью 2 м2. Перегородки, выделяющие блок санузла, выполнены в 1/2 кирпича и оштукатурены с двух сторон, остальные перегородки — деревянные. Комнаты 1, 2, 4 — угловые, площадью 12 м2 (3x4 м). Комната 2 — не угловая, той же площади. Кухня-столовая угловая площадью 28,5 м2.
Отопительные печи должны компенсировать теплопотери жилого дома через ограждающие конструкции, выходящие на внешнюю сторону: стены, окна, двери, полы, потолки, не допуская их превышения или уменьшения более чем на 15 %.
За среднюю температуру наиболее холодной пятидневки принимаем температуру минус 24–25 °C, что приблизительно соответствует климатическим условиям Москвы.
Удельные теплопотери для основных охлаждающихся поверхностей в жилых зданиях представлены в таблице 1.
Расчет теплопотерь комнат 1, 2, 4.
Площади ограждений:
1. Наружные стены 2,7∙(3 + 4) — 2 = 16,9 м2
2. Окно 2,0
3. Потолок 3x4 = 12
4. Пол 3x4 = 12
Теплопотери каждой из комнат:
1. Через наружные стены 16,9х78 = 1318 ккал/ч.
2. Через окно 2х100 = 200 ккал/ч.
3. Через потолок 12x26 = 312 ккал/ч.
4. Через пол 12x19 = 228 ккал/ч.
Всего 2058 ккал/ч.
Расчет теплопотерь комнаты 3
Площади ограждений:
1. Наружные стены 2,7x4 — 2 = 8,8 м2
2. Окно 2,0
3. Потолок 3x4 = 12
4. Пол 3x4 = 12
Теплопотери комнаты:
1. Через наружные стены 8,8 х 78 = 686 ккал/ч.
2. Через окно 2x100 = 200 ккал/ч.
3. Через потолок 12x26 = 312 ккал/ч.
4. Через пол 12x19 = 228 ккал/ч.
Всего 1420 ккал/час
Предполагается отопление комнат 1 и 2 производить печью № 1, а комнат 3 и 4 — печью № 2. Лицевая сторона печей выходит в комнату 5, из которой они и топятся. Предполагалось для этой цели использовать печь ОПТ-11 теплопроизводительностью 4900 Вт. Ввиду того, что теплопотери подсчитывались в ккал/ч, производим пересчет теплопроизводительности печи. 1 ккал/ч. = 1,16 Вт.
4900/1,16 = 4224 ккал/ч.
Конструкция печи представлена на рис. 2, 3.
Рис. 2.Печь ОПТ-11. Вертикальные разрезы
Рис. 3.Печь ОПТ-11. Порядовки
Согласно рис. 2, периметр печи составляет 460 см, из которых лицевая сторона, выходящая в кухню-столовую, будет равна 64 см, что уменьшает площадь нагретых панелей печи, выходящих в комнаты 1 и 2, на 14 %, или на 549 ккал/ч и составит 3675 ккал/ч.
Теплопотери комнат 1 и 2, согласно ранее сделанному расчету, составят 2х2058 = 4116 ккал/ч. Как было сказано выше, теплоотдача печи при двух топках в сутки может быть на 15 % больше или меньше теплопотерь помещения, следовательно, теплоотдача печи не может быть менее 3498 ккал/ч. Из сравнения теплопотерь помещения с учетом 15 %, равному 3498 ккал/ч и теплоотдачи печи, равной 3675 ккал/ч приходим к выводу, что предлагаемая печь пригодна для использования. В комнатах 1 и 2 она должна быть установлена так, чтобы площади нагретых поверхностей печи были пропорциональны теилопотерям помещений, в данном случае теплопотери комнат 1 и 2 равны и печь должна быть установлена посередине, как это показано на рис. 1.
Печь ОПТ-11 также может использоваться при обогреве комнат 2 и 4 с учетом того, что теплопотери комнаты 4 больше теплопотерь комнаты 3 в 1,45 раза (так как 2058:1420 = 1,45).
Весь периметр печи составляет 460 см из которых 64 см выходит в помещение 5, следовательно, в комнату 3 должно выходить (460 — 64)/2,45 = 1,61 см. Длина печи составляет 166 см. Следовательно, в комнату 3 должна выхолить только одна боковая стенка, как это показано на рис. 1.
Расчет теплопотерь кухни-столовой 5.
Площади ограждений:
1. Наружные стены 2,7∙(5 + 8) — 2–1,8 = 31,3 м2
2. Окно 2
3. Наружная дверь 1,8
4. Потолок 5x8 = 40
5. Пол 5x8 = 40
Теплопотери кухни-столовой (ком. 5):
1. Через наружные стены 31,3х78 = 2441,4 ккал/ч.
2. Через окно 2x100 = 200 ккал/ч.
3. Через наружную дверь 1,8x175 = 315 ккал/ч.
4. Через потолок 40х26 = 1040 ккал/ч.
5. Через пол 40х19 = 760 ккал/ч.
Всего 4756,4 ккал/ч.
В помещение кухни-столовой выходят лицевые панели печей № 1 и 2, снабжающие теплом кухню-столовую: 549x2 = 1098 ккал/ч.
Установка в помещении отопительно-варочной печи конструкции Потапова с теплоотдачей при двух топках — 3900 ккал/ч (рис. 4, 5) достаточна для отопления кухни-столовой 3900 + 1098 = 4998 ккал/ч.
4998 ккал/ч > 4756,4 ккал/ч.
Рис. 4.Отопительно-варочная печь конструкции Потапова:
1 — поддувало; 2 — топливник; 3 — варочная камера; 4 — верхняя задвижка; 5 — нижняя задвижка; 6 — водогрейная коробка; 7 — духовка. 8 — чистка; 9 — вентиляционное отверстие; 10 — полосовая сталь
Рис. 5.Отопительно-варочная печь конструкции Потапова. Порядовки
Отопительно-варочная печь конструкции Потапова служит как для обогрева помещения, так и для приготовления пищи. Она имеет летние и зимние ходы, варочную камеру с вентиляционным каналом, духовой шкаф и водогрейную коробку. Варочную камеру закрывают дверцей из двух половинок. Наличие в печи двух ходов позволяет в летнее время не нагревать помещение кухни-столовой.
Камин, установленный в кухне-столовой, не предназначен для отопления помещения, а выполняет декоративную роль и его топят только в моменты отдыха. В таблице 2 приводятся размеры частей камина, в зависимости от его величины, а на рис. 6 приведена схема построения камина по данным таблицы 2.
Рис. 6.Типичный встроенный камин:
1 — декоративное обрамление; 2 — топочное отверстие; 3 — противопожарный настил; 4 — днище очага; 5 — задняя стенка; 6 — боковая стенка; 7 — дымовой зуб; 8 — дымовая труба; 9 — дымовая коробка; 10 — топочное пространство
Учитывая, что камин не служит для отопления, а выполняет только декоративную роль, предполагается установить небольшой камин с топочным отверстием шириной 60 см и высотой 50 см.
Камин и отопительная печь должны иметь больший фундамент и общую дымовую трубу. Общий фундамент обеспечит равномерную осадку печи и камина и исключит возможность образования трещин.
В соответствии с противопожарными нормами наименьшее расстояние от перекрытий печи с периодической топкой до потолка, не защищенного от возгорания, должно быть не менее 350 мм, защищенного — не менее 250 мм.
Для защиты стен, перегородок, потолка и пола, выполненных из горючих материалов, следует применять защитное покрытие в виде штукатурки толщиной 25 мм по металлической сетке или кровельной сталью по асбестовому картону толщиной 10 мм, при этом размеры защитного покрытия должны превышать размеры печи не менее чем на 150 мм. Перекрытие печи должно составлять не менее трех рядов кирпича. Пространство между перекрытием толстостенной печи и потолком из горючих материалов допускается закрывать со всех сторон кирпичными стенками, но толщину перекрытия печи следует увеличить до четырех рядов, при этом требования к расстоянию между перекрытием печи и полом сохраняются. В стенках закрытого пространства над печью, для его проветривания, следует предусмотреть два отверстия на разном уровне с решетками, имеющими площадь живого сечения не менее 150 см2 каждая (рис. 7).
Рис. 7.Закрытое пространство над печью:
1 — перекрытие печи; 2 — потолок; 3 — теплоизоляционный слой; 4 — решетки для вентиляции
Сооружение общей трубы печи 2 с камином производится в следующей последовательности:
До 30-го ряда кладка печи производится согласно рис. 2. До 30-го ряда выполняется и кладка камина. Ввиду того, что кладка камина и печи выполняется на одном фундаменте и из одинакового кирпича, швы по высоте должны совпадать. Далее кладка ведется с перевязкой и образованием двухканальной трубы. Вертикальные разделки выполняются на всю высоту печи в пределах помещения толщиной не менее толщины примыкающей стены или перегородки. Перевязка вертикальных разделок с кладкой печи для дымового канала не допускается, так как может вызвать образование трещин при осадке. Устройство вертикальной разделки отопительных печей, расположенных в проемах сгораемых стен, приведено на рис. 8.
Рис. 8.Устройство вертикальной разделки:
1 — печь; 2 — вертикальная разделка; 3 — сгораемая конструкция; 4 — теплоизоляция
При пересечении дымовыми каналами конструкций перекрытий из горючих материалов необходимо устраивать горизонтальные разделки (рис. 9) путем утолщения стенок дымового канала.
Рис. 9.Устройство горизонтальной разделки:
1 — дымовой канал; 2 — теплоизоляция; 3 — сгораемая балка; 4 — негорючая засыпка
При кирпичной кладке утолщение выполняется не более чем в 1/4 кирпича в каждом ряду кладки. Размеры разделок, с учетом толщины стенок трубы, следует принимать равными 500 мм до конструкций, не защищенных от возгорания, и 380 мм — до защищенных, как это показано на рис. 7. Горизонтальные разделки перевязываются с кладкой печи. Для независимой осадки здания и печи между разделкой и строительной конструкцией оставляется зазор 15 мм, который заполняется негорючим материалом (глиняный раствор с добавлением асбестовой крошки). Высоту разделки следует принимать бо