Русская баня

[Константин Колышкин]

Всем привет!
Интересующимся банной «Печью В Кубе» посвящается!
В свое время, 2 года назад, я опубликовал на страницах своего блога цикл статей, посвященных банной Печи Игоря Васильевича Васильева – нашего соотечественника, проживающего в настоящее время в США, штат Пенсильвания.
Данная банная печь с легкой руки ее автора Игоря Васильева получила название «Печи В Кубе».
На основе материалов, находящихся в открытом доступе, мною была предпринята попытка разобраться с особенностями устройства и возможностями данной печи.
Цикл (начало которого находится ЗДЕСЬ) получился весьма информационно объемным и требующим существенных умственных и временных затрат для ознакомления с его содержанием.
Также мною не были сделаны обобщающие итоги проведенного исследования.
Настоящим постом я поставил перед собой цель кратко (в виде дайджеста) показать основные «фишки» данной печи, делающей ее такой неординарной среди других кирпичных банных печей, нашедших свою прописку среди широкого круга почитателей русской паровой бани.
Основные особенности «Печи В Кубе» уже перечислялись мною в одном из постов цикла.
И все же я посчитал целесообразным еще раз коснуться этого вопроса и более подробно осветить и акцентировать внимание на некоторых особенностях данной Печи.
К тому же из моего поля зрения при написании цикла выпал вопрос, относящийся к режимам климатической обстановки, которые можно создавать в парной с такой Печью. Этому вопросу будет посвящен специальный пост.
Итак, поехали…
1) Банная «Печь В Кубе» получила такое название потому, что с целью извлечения из сжигаемых в Печи дров максимально возможного количества тепловой энергии и максимально эффективного ее использования для нагрева каменки, массива печи и воды, весь процесс пиролиза древесины (температурного разложения древесины на составляющие ее компоненты - водород Н, кислород О, углерод С) и окисления продуктов этого пиролиза кислородом воздуха происходит в трех функциональных частях Печи – «Микротопке», Топке и Камере Дожига дымовых газов (или «Реакторе» ).
2) Устройство печи делает ее максимально эффективной в достижении стоящих перед банными печами задач – нагреть каменку до требуемых температур (в среднем по объему каменки до 500С, при нагреве низа каменки до 800-900С), изведя при этом минимальное количество дров и затратив на это минимальное время (при конкретных стартовых температурных условиях окружающей среды). Стенки Печи при этом успевают нагреться до Т=70-80С с тенденцией повышения своего нагрева до Т=90-100С во время выстаивания бани.
Эффективность сжигания в данной Печи дров столь высока, что позволяет практически полностью избежать остатков в Печи не прогоревших углей. Остающиеся в Печи количества золы и пепла не превышают 5 г на 1 кг сожженных дров. Печь чистится от их остатков 2 раза в год (при пользовании баней в среднем 1,5 раза в неделю).
Время топки Печи летом – до 1,5 часов при температуре воздуха не менее +18C.
Время топки Печи зимой – до 2,5 часов при температуре воздуха в бане -6С. Практики топки Печи при более низких температурах воздуха в холодной бани Игорь Васильев не приводит (в виду отсутствия соответствующего опыта).
Время топки Печи НЕ включает время на выстаивание и прогрев бани, которое может занимать от 1-го часа летом, до 2-х-3-х часов зимой (в зависимости от степени «промерзания» бани).
На приготовление бани (топка Печи + выстаивание парной, моечной) расходуется до 25 кг сухих дров летом и около 30 кг дров зимой. Данные показатели зависят от влажности сжигаемых в печи дров, их состава (сосна, дуб, береза и пр.), качества (трухлявые или нет) и температуры окружающего Печь воздуха.
Под выстаиванием бани подразумевается прогрев стен и потолка парной до 55 +/- 5С, моечной – до 30С. Помним, что речь идет о бане Игоря Васильева, о которой более подробно мы поговорим как-нибудь в будущем.
3) Печь имеет размеры в плане 5,5х4 «американских» кирпичей, эквивалентных ~4х3 «отечественным» кирпичам. Основной массив печи (Поддувало – «Микротопка», Топка и Камера дожига – «Реактор») содержит 19 рядов кирпичной кладки высотой ~ 130 cм (Рис.1). Высота Чела – 169 см.
Рис.1.
Все, что находится выше этой отметки, можно отнести к конвективной системе Печи. Массив кирпичной кладки конвективной системы на продолжительность топки Печи не влияет. При этом он активно участвует вместе с основным массивом Печи в настаивании парной и создании в ней требуемой климатической обстановки (создании и поддержании требуемого уровня инфракрасного теплового излучения).
4) Общая компоновка печи показана на Рис.2.
Рис.2.
Топка Печи представляет собой шамотный колпак, из которого удалены все теплопоглощающие элементы, мешающие процессу наиболее эффективного сжигания дров. В частности из Топки удалена непосредственно каменная засыпка, являющаяся массивным «холодным ядром».
В банных печах, где каменка расположена в верхней части топливника (банных печах с каменками фильтрующего типа), до момента ее нагрева до температур порядка 450-500С, никакого разговора об эффективности сжигания топлива речь идти не может. «Холодное ядро» снижает температуру дымовых газов и не дает им возможности составляющим эти газы углеводородам (С, СО, Н2) полностью окислится кислородом воздуха до конечных продуктов реакции горения – углекислого газа СО2 и паров воды Н2О. Сжигание дров до этого момента проходит в печи не оптимально.
Высота Топки «Печи В Кубе» (от колосника до перекрыши) составляет 65 см, а ее верх находится на уровне 13-го ряда кирпичной кладки или 90-93 см (Рис.3). Объем Топки ~ 130 литров.
Для инициации и протекания наиболее эффективно процесса горения дров в Топке-колпаке используется небольшой костерок из горящих лучин, помещенный в Поддувале – «Микротопке».
Недогоревшие в Топке дымовые газы догорают в «Реакторе» Печи.
Для полноты протекания химических реакций горящих дров в Печи предусмотрена подача «вторичного» (ВВ) и «третичного» (ТВ) воздуха. ВВ подается вниз и в верхнюю часть Топки (на Рис.2 не показан), а ТВ подается в среднюю и верхнюю часть Реактора (на Рис.2 показан частично).
Весь ВВ и большая часть ТВ поступает в предусмотренные ему места Печи предварительно подогретым через соответствующие калориферы.
Подача как и Регулиговки подачи в Печь ВВ и ТВ независимы друг от друга.
Оригинальное внутреннее устройство Печи позволило разместить в ней Каменку довольно низко.
Низ каменной засыпки находится на уровне 11 ряда Печи на высоте ~ 75-77 cм (Рис.3). Верх каменной засыпки при этом находится на уровне 16 ряда Печи на высоте ~ 112-114 cм (Рис.3).
Рис.3.
Низкое расположение Каменки позволяет максимально прогревать низ Печи. Это обстоятельство, в свою очередь, самым благоприятным образом сказывается на климатической обстановке в парной, на создании в парной минимального перепада температур воздуха (градиента температур ∆Т) по ее высоте. Градиент температур воздуха после окончании топки Печи и выстаивания бани составляет величины порядка ∆Т=4-6С на 1 метр высоты (в парной Игоря Васильева).
Другими словами, парная греется Печью, практически, с первых рядов ее кирпичной кладки.
Небольшой градиент температур воздуха в парной позволяет создать в ней обстановку, напоминающую обстановку в бане «по-черному». Эта обстановка характеризуется равномерным температурным полем по всему объему парной и доминирующим присутствием инфракрасной (ИК) составляющей в ее температурном балансе.
Напомню, в бане «по-черному» ИК-составляющая теплопереноса превалирует над конвективной составляющей. Это соотношение составляет пропорцию не менее 70/30, а то и больше.
Если уровень пола в парной выполнить выше уровня пола в комнате отдыха (Рис.2), то в этом случае находящиеся в парной стенки Печи по высоте будут нагреты практически равномерно.
Относительная равномерность нагрева всех элементов ограждающих конструкций парной (потолка, пола, стен) позволяет долго держать в ней пар и созданную под свои запросы температурно-влажностную обстановку.
5) Вес теплоаккумулирующей парообразующей объема каменки составляет более 300 кг (240 кг камней + металлическая защита стен каменки 35 кг + шамот стенок каменки 56 кг). Запасенной Каменкой энергии хватает на 2 дня парения. Каменка остается работоспособной после испарения на ней не менее 15 литров воды за банный сеанс.
За счет снижения (придерживаясь идеологии сжигания в Печи дров «С заботой») генерируемых Печью максимальных температур дымовых газов до значений ~ 1000-1100С (вместо ~1500С, имеющих место в банных печах типовой конструкции, когда каменка находится непосредственно над топливником) в «Печи В Кубе» срок службы камней базальтовых пород составляет порядка 2,5-3 лет (вместо 3-6 месяцев, характерных для температур ~1500С). Колосники Топки и Каменки, выполненные из арматуры (а не чугунные), остаются работоспособными в Печи более 10 лет.
6)Дверка каменки в Печи расположена горизонтально на высоте ~ 130 см (на 19-м ряду кладки). За счет подобного исполнения дверки каменки Печь приобретает ряд положительных пользовательских качеств (отсутствие «жесткого» инфракрасного излучения, направленного от нагретой металлической поверхности дверки в сторону парящихся, возможность получения в парной эффекта вращения пара в вертикальной и горизонтальной плоскостях, удобство пользования Каменкой как в процессе принятия банных процедур, так и при регламентном обслуживании ее и «Реактора» Печи).
Рис.4.
7) В виду высокой эффективности сжигания в данной Печи дров в ней практически полностью отсутствует образование сажи и ее отложений на элементах конвективного тракта (в Каменке, в Реакторе, в Топке, в дымовой трубе).
И последнее.
8 ) Печь обеспечивает возможность создания в парной паровых режимов широкого спектра в течение 2-х суток после окончания топки, а также режимов «мягкого» лучистого инфракрасного прогрева, с температурой воздуха до 60С спустя 3-е суток после перекрытия задвижки на трубе. Но об этом мы более подробно поговорим в следующий раз.
А на данном моменте разрешите откланяться.
Пока.

[MAGOL]

Давно Игоря Васильева тут не видно... Я в своё время был вынужден поставить аж два окошка над и под верхним полоком!
Прекрасный Мастер - специалист по печам и баням!

[Ramunas]

банная печь Васильева "в кубе" БЫЛА лучшей банной печкой до тех пор пока не появилась на свет линейка "печей Рамунаса", которые стали эволюционным продолжением печки "в кубе" - более безопасные, более удобные и более приятные условия создающие.

по этому БКПР (банная кирпичная печь Рамунаса) на сегодняшний день является лучшей банной кирпичной печкой.

вот что о бане с такой печкой говорит Николай Николаевич Петров

https://youtu.be/bCos6NYoV0E?t=128

[Андрей Захарович]

[Ramunas]

[Андрей Захарович]

[quote="Ramunas"][quote="Андрей Захарович"]

[Ramunas]

[quote="Андрей Захарович"][quote="Ramunas"]

[Константин Колышкин]

Всем привет!
Как и обещал в предыдущей статье на данную тему, в настоящем посте рассмотрим вопросы, касающиеся климатической обстановки, которую можно получить в парной с банной печью типа «Печи В Кубе».
Под климатической обстановкой в данном случае подразумевается та создаваемая человеком температурно-влажностная среда в парной и динамика ее изменения в процессе принятия человеком банных процедур.
Тщательное изучение данного вопроса лишний раз подтвердила мое мнение, что получение определенной климатической обстановки в парной зависит не только от конкретного типа банной печи. Климатическая обстановка во многом также определяется планировкой, устройством и геометрией конкретной парной, а также действиями парящегося по созданию такой обстановки.
Другими словами, тем любителям паровой бани, кто только планирует строительство таковой для себя, нужно не только озадачиваться вопросами выбора под себя конкретной кирпичной банной печи. Одновременно следует уделять пристальное внимание вопросу планирования будущей парной (ее размерам, высоте потолка, положению печи, расположению относительно печи полков, а также материалам, идущим на изготовление стен, потолка и пола парной).
Иными словами, ваши ощущения в будущей парной будут полностью зависеть от созданного вами тандема «банная печь-парная» и ваших действий при работе с паром.
Вся излагаемая далее в этом посте информация будет призвана показать истинность вышеизложенного на примере парной Игоря Васильева и его кирпичной банной «Печи В Кубе».
Итак, поехали…
Напомню, что «Печь В Кубе» (с размерами сторон в плане 4 на 3 кирпича и площадью 2-х боковых, выходящих в парную, стенок ~ 3 кв.м.) располагается у ее автора в парной объемом ~ 9 куб.м. Размеры парной ~ 1,8 х 2,5 м. Высота потолка в парной – 7 футов (2,1 м). (Рис.1).

Рис.1.
Желающим более подробно ознакомиться с устройством парной Игоря Васильева рекомендую заглянуть СЮДА.
Сразу замечу, что сам автор и хозяин парной признает, что, если бы строил баню заново, то увеличил бы основной (верхний) полок до размеров 85х200 см (но не более для себя). Сейчас размеры полка 60х180 см. И еще. Верхний полок располагается на уровне верха каменной засыпки, т.е. на высоте ~ 112-114 см.
Как видно из Рис.1 в нагреве парной принимают участие только 2 из 4-х стенок печи. Эффективность теплового нагрева парной одной боковой стенкой печи значительно снижена, поскольку данная стенка (хотя и утепленная снаружи) выведена в один уровень с внешней стеной бани (Рис.2).

Рис.2.
Почему так поступил автор печи, я затрудняюсь ответить. Сам Игорь Васильев признает, что, проектируя под себя парную в настоящий момент, он кое-что изменил бы в ее планировке. Но даже при таком техническом решении парной она позволяет ему получать те «фишки», о которых будет сказано далее.
А теперь перейдем к рассмотрению возможностей «Печи В Кубе» по созданию всех возможных вариантов климатической обстановки в парной.
«Печь В кубе» позволяет создавать в парной ЛЮБЫЕ популярные банные режимы с минимальными временными переходами между ними – от режимов, присущих бане «по-черному» и характеризующихся большим удельным весом инфракрасной составляющей (ИК) в суммарном температурном балансе парной, до режимов суховоздушной сауны с высокой температурой воздуха и низкой влажностью. Само собой разумеется, что паровые режимы русской бани также реализуются этой Печью и, причем, с легкостью.
А именно:
Без поддач, каменка ЗАКРЫТА – полноценный ИК-режим (температура воздуха Тв = 50-55С, температура стен Тс = 45С, относительная влажность φ=30-40%.)
Без поддач, каменка ОТКРЫТА – режим «Сауна» (суховоздушный вариант с Тв = 90С и более, влажность – φ < 15%)
С поддачами, (каменка открывается только на время самой поддачи), но без веников – русскую влажную, близкую к турецкому хамаму, щадящий вариант (Тв = 55-65С, влажность φ=50–90%).
С поддачей и вениками, плюс прорубь – русскую влажную нагрузочную баню.
Поскольку проветривание парной занимает от силы единицы минут (речь идет о парной Игоря Васильева), то, соответственно, переходы от режима к режиму не могут быть дольше РАЗУМНОГО времени ожидания (не долее 5-10 минутдля перехода в «Сауну», для прочих – практически СРАЗУ).
В основе такой оперативности лежит БОЛЬШОЙ (тонны) массив РАЗОГРЕТОГО кирпича, без которого подобной гибкости и разнообразия режимов НЕ получить ПРИНЦИПИАЛЬНО: для нормального ИК-режима следует иметь 3-4 квадратных метров излучающей поверхности печи с температурой стенок Тс = 65-90С.
Благодаря тому, что каменка в данной печи расположена достаточно низко (напомню, верх каменной засыпки расположен на высоте ~ 115 см от уровня пола), стенки вытопленной и выстоявшейся «Печи В Кубе» характеризуются обратным (отрицательным) перепадом температур (градиентом) по вертикали. Спустя 3-4 часа после окончания топки Печи распределение температур нагрева ее задней стенки составляет от Тс=110С внизу до Тс=80С вверху.
Данное обстоятельство позволяет греть пространство парной почти от самого пола. Это, в свою очередь, сказывается самым непосредственным образом на практически равномерном нагреве объема парной по высоте в процессе ее выстаивания. Температура стен выстоявшейся парной составляет Тс=52-55С, потолка Тпот=55-60С, пола Тпол=52-56С. Градиент температур воздуха по вертикали не превышает значений ∆Т=4-6С.
Равномерный прогрев всех элементов конструкции парной по высоте (пол, потолок, стены) позволяет создать в парной атмосферу близкую к атмосфере «бани по-черному», характеризуемую все заполняющим и все проникающим ИК – излучением с практически полным отсутствием конвекции воздуха.
Как пишет Игорь Васильев: «при Т употолочной 55С, Т пола = 56С, а стен = 50С и ПАДАЮЩЕЙ дельте (уменьшающемся градиенте ∆Т - перепаде температур) вы будете ощущать так же, как в подмосковье в конце августа в 3 часа пополудни на солнышке в безветренную погоду. Ласково так и душевно греет, пользовать можно часами без малейших намеков на ожоги, НО прогревает при том весьма и весьма».
Примечание. Красным курсивом здесь и далее по тексту выделены мои комментарии для лучшего понимания читателем и однозначного толкования слов автора Печи.
Равномерный прогрев всех элементов конструкции парной до температур порядка Т=55+/-5С позволяет парной после поддачи долго (до 10-15 мин) держать пар. Обусловлено это практически полным отсутствием конденсации пара на таких нагретых поверхностях. Исключение составляет сам парящийся, который исключительно ввиду своих физиологических особенностей не может нагреваться до таких температур, и служит «холодным» центром конденсации находящейся в атмосфере парной влаги.
Напомню, что одной из отличительных черт данной банной печи является тот факт, что дверка каменки располагается в горизонтальной (а не в вертикальной как у большинства кирпичных банных печей) плоскости (Рис.3).

Рис.3.
Данная особенность «Печи В Кубе» позволяет получить эффект адвекции (перемещения в ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ плоскости) вылетающего из-под дверки каменки пара. Соответственно, именно в этом направлении при поддачах будет осуществляться преимущественный перенос смеси воздуха с паром, ее температуры и влажности.
Отражаясь от приподнятой крышки каменки, порция пара направляется в сторону поддающего.
В зависимости от геометрии парной и месторасположения в ней Печи стены и потолок также могут принимать непосредственное участие в создании формы и заданной траектории движения струи пара.
В парной Игоря Васильева вылетающая из Печи струя пара отражаясь последовательно от крышки каменки, затем от левой, задней, правой стенок парной, а также от потолка (Рис.1), приобретает форму вращающегося в горизонтальной плоскости вихря с формой вертикального парового кокона. Игорь Васильев уподобил данный эффект мини-торнадо.
В центре вращающегося кокона-торнадо температура и влажность воздуха остается такой же, как и во всей парной до поддачи на каменку. На периферии этого же кокона, состоящего из влажного воздуха, температура и особенно влажность значительно выше.
Кокон-торнадо вращается по парной слева - направо по часовой стрелке и накрывает парящихся на полке 3-мя волнами жара, разными по своей «свирепости»: от самой яростной – до ласковой. Находясь внутри кокона-торнадо (центр которого располагается на расстоянии ~ 1 м от Печи), можно (сидя на полке) не напрягаясь свободно черпать веником порции пара и доставлять их к своей тушке. Что гораздо удобнее, в случае если паришься один. Нет необходимости вставать с полка и тянутся веником под потолок, чтобы достать оттуда свежую порцию пара. Пар кружится вокруг тебя на расстоянии вытянутой руки.
Однако, как отмечает Игорь Васильев, эффект автоматического вращения струи пара в форме мини-торнадо можно достичь в парной с невысокими потолками (высотой 2,1-2,2 м). В парных с более высоко расположенным потолком и большими размерами данный эффект будет выражен значительно слабее.
Небольшая по объему парная с банной «Печью В Кубе» наилучшим образом подойдет тем любителям русской бани, кто планирует в ней париться, в основном, один, и при этом не сильно напрягаться в вопросе добычи из Печи пара и доставки его к своей тушке при помощи подручных средств (веника, полотенца, простыни).
Далее я привожу тексты двух постов Игоря Васильева, размещенные в свое время на на этом ресурсе, поскольку считаю, что поведать об особенностях своей парной и печи лучше самого автора никто не смог бы.
Игорь Васильев:

[lerich]

Добрый день, Константин!
Делаю печь по Вашему проекту. Дошел до дымохода. В проекте кирпичная часть дымохода имеет внутреннее сечение 250х130мм перед выходом в трубу. Я немного изменил дымоход и сделал его 250х250мм. Можно было бы так пройти и через кровлю, но дымоход попадает в конек. Чтобы его обойти решил применить нержавеющую трубу-сэндвич. Возник вопрос: какой диаметр трубы брать? В проекте рекомендовано минимум 200мм, т.е., как я понимаю, 250мм будет несколько лучше. Но в силу ограниченности чердачного пространства, засунуть под стропила сэндвич с внешним диаметром 350мм затруднительно, но возможно.
Вопрос к Вам: Есть ли смысл ставить трубу 250мм или достаточно 200?
PS Размер хайла 260х114мм = 0,03м.кв.
Площадь сечения трубы 200мм также 0,03м.кв.

[Константин Колышкин]

Lerich, трубы с внутренним диаметром 200 мм на эту печь вполне достаточно.

[Константин Блинов]

Серьёзный агрегат.

[Константин Колышкин]

Констатин Блинов, могли бы вы подробнее пояснить, что в вашем понимании значит "серьезный агрегат"?

[lerich]

Печку достроил. Работает. После семи дней просушки, а по рекомендации нужно сушить 15 дней, увидел на термометре в реакторе 800 градусов максимум после второй закладки. Сажа на дверце и стенах топки исчезла. Каменка пока без камней.

[Константин Блинов]

Что-то ППР не весёлая у печи. Может ошибаюсь?

[Константин Колышкин]

Так Вы довольны предварительным результатом? Или как?

[lerich]

[Константин Колышкин]

Валерий, если можно, поделитесь внесенными Вами изменениями в конструкцию печи. Возможно, они более эргономичны, совершенны и заслужены внедрения.
С уважением

[lerich]

[lerich]

Да, еще. Канал подачи вторичного воздуха вдоль правой стенки топливника сделал в виде трех окон по аналогии с левой стороной, иначе в него проваливается узенькая заслонка. Вариант, который я предлагал ранее в письме, сделать фаску в блоке ШБ-6 правой стенки не понравился, площадь опирания блока, и без того маленькая, уменьшается до ширины 30мм.

[lerich]

В стенке между топкой и реактором, в ряду, где формируются окна, блок положил тычком. Мне показалось, что здесь нужно перевязать две стороны стенки из ШБ-5 и ШБ-6. Да и перегородку между окнами сделал одним элементом.