Русская баня

[Игорь Васильев]

Обсуждения темы http://forum.rusbani.ru/viewtopic.php?t=3081
*****************************************************

Хочу начать тему, определяющую суть всего банного комплекса – конечно, как вы верно уже догадались, речь пойдет о сердце русской бани – печке.
Эти заметки начал впервые, где-то в середине 90-х прошлого тысячелетия (!!!) – не суть, главное: в них я попытался отразить ход рассуждений, позволяющий подойти к идее проектирования с осмысленным лицом.
Возможно и, скорее всего, часть рассуждений покажется устарелой, другая – наивной, во всех случаях мне искренне хотелось донести главную мысль: печь, как и любой объект во вселенной не есть некий сакральный объект – табу, а вполне ничего себе предмет, по силам каждому, кто даст себе труд внимательно разобраться в деталях.
Здесь и далее будем говорить о небольших семейных банях – общественные имеют ряд очевидных особенностей, которые, в свою очередь, предъявляют совершенно другие требования ко всем основным элементам бани: высота парной, вентиляции, как готовить пар, и т.п. Что позволяет уверенно говорить о двух принципиально разных вариантах бань: семейной и общественной.

Для сомневающихся предлагаю совершить небольшое исследование на предмет: различия семейных и общественных бань.

Основное. В семейной разом могут париться 2-4 человека, а если народу больше, тогда – по-очереди. Отсюда: размеры парной могут быть весьма скромными – меньше 10 кубов. Чего никак нельзя сказать об общественых: 10 человек, если и не норма, то практика (норма по ТУ 11м2 на чел.). Соответственно и размеры – 100 и более кубов. Разница на порядок! Небольшое строение не в пример дешевле крупного, причём не в пропорции: что вполне может сгодится для маленького домика (например, легкий фундамент), для большого требует принципиально других решений.

Давайте поддадим два раза ковшиком по 250мл в каждой парной. 500мл воды – это 850 литров пара! Для восьмикубовой парной – это десятая часть всего объёма, значит, десятая часть выйдет наружу, а спустя какое-то время вернётся свежим воздухом обратно: небольшая парная дышит! И если проект сделан грамотно, то будете иметь прекрасный воздухообмен. Совсем другой расклад для большой – там это меьше 1% и этот чудный механизм, увы, не работает...

Вы зашли в парную – поменялся 2 куба воздуха (присоединенный объём воздуха дверью): для маленькой – 25%, для большой – 2%! Безусловный плюс - каждый сам собой толкает около куба. Таким образом за один полный цикл (зашли-вышли в парную, один заход обычно подкидывют раза четыре) имеем примерно 2+2+1+1+4х0.45=7.8 кубов воздуха поменялось – 97.5%! Для общественной это могло бы быть около 7.8%, но на практике нет и этого – не позволяют плотно подогнанные двери. Из сказанного однозначно вытекает отсутствие проблем с вентиляцией в семейной бане и невозможность дышать без специальных мер в общественной.

Далее, высота парной. Если подсчитать необходимый минимум по высоте для банной печки с учётом кубатуры парной (детали позже) и предположить, что баню строят в один уровень, то получим, что каменная засыпка в обшественной находиться на уровне 1.6-2.7 метра от пола, откуда и высота потолков – 4 метра. Для семейной это обычно 1.2-1.8 метра, что позволяет обойтись высотой в 2.5-3 метра. А если взять в качестве образца лучшие решения, то вполне можно иметь всего около 2 метров – но об этом тоже далее.

Расхожее мнение о банных кирпичных печах на дровах: всем хороши, НО надо долго топить.
На популярных печных сайтах (parilka, stovemaster, stroiteli) настойчиво проводится мысль: печку в бане может и должен делать только специалист (читай – они сами), и, разумеется, лучшими решениями обладают только они же. Попробуем вместе поискать новые решения, а заодно рассмотрим, в чём проблемы традиционнных.

Аксиомы: требования к банной печке.

1. Без колосников хорошую топку не создашь: колосники повышают КПД в несколько раз и необходимый минимум - 20см на колосниковую решётку и сам зольник.
2. Вероятно, хотите иметь высокий КПД? (Меньше тратить времени и дров). Тогда в топке не должно быть ничего, снижающего температуру горения, ибо чем выше градус в топке – тем качественнее используется топливо. Это относится в первую очередь к нагреваемым камням – самой большой и весьма инертной массе в печи. Для полного догорания топлива важно обеспечить порядка 1 метра между верхним поленом и нижними камнями, иначе - неизбежно остывание газов и снижение эффективности всей системы.
3. Каменная засыпка определяется размерами парной и с достаточной точностью может быть прикинута из расчёта 20-30 кГ камней на метр кубический. Если остановиться на варианте 8 кубов, то для 250 кГ камней высота засыпки будет примерно 60см.
4. Печка должна прогревать предбанник тоже, а это значит – должна греться с первого кирпича от пола. Самая теплоемкая часть печи будет в районе расположения камней. Отсюда настоятельное желание опустить камни как можно ниже.
5. Крайне не желательно допускать соседство горячей кладки и холодной: неизбежны трещины, и, как следствие – частые ремонты (а то и много хуже..)
6. В самой камере не должно быть ничего железного в качестве несущих конструкций, только кирпич и раствор: всякую железяку начнет рано или поздно «крутить» - в итоге бооольшая головная боль по замене и ремонту: Боже упаси - в эпицентре температура может быть под 1500С!

Пора подбивать бабки по самому минимуму – на какой высоте могут оказаться камни, идём снизу наверх: 20см (зольник) + 20см (сами дрова) + 100см (топка-см. №2) = 140см от пола. Плюс засыпка – ещё 60см и получили верх каменки на 200см! И это не считая размеров перекрытий – ещё 5-15см. Напомню, подсчёт вели с позиций идеальной точки зрения - для возможно полного использования потенциала дров.

Понятное дело, так никто не строит – все идут на компромисс и легко видеть, за счёт чего: конечно же топки - меньше по высоте не сделать ни зольник, ни каменку. Отсюда вытекает печальный результат: протопить баню – целое дело на 5-7 часов: топливо горит, увы, далеко не лучшим образом...
В лоб не получается, поробуем несколько иначе.
А случиться оное, похоже, в следующий раз, до скорого, с уважением, Игорь.

[Игорь Васильев]

Не прошло и 3-х лет, как мы продолжим, однако...
О пользе не терять надежду до последнего – если кто помнит, у меня накрылся хард со всем архивом: так я его (архив) выцарапал таки обратно! – не так страшен черт...

Конечно, 2 метра высоты для каменки семейной бани – нонсенс. Лучшие решения дают верх каменки не более метра с кепкой и как это конкретно выглядит в масштабе (рост чела на картинках - 174) смотри ниже.


На первой картинке показана топка и часть каменки, размер по высоте топки 95cm, а НИЗ каменки располагается 29.75 в дюймах, что в сантиметрах примерно = 76.
На второй – верх каменки (50 дюймов = 127см), но, поскольку объем ее заполнен не полностью, то сами камни по высоте 45 дюймов = 114см

УвеличитьУвеличить

Прежде, чем начнем конкретно разбирать технические аспекты решений поставленных выше задач, думаю, очень уместным будет прежде того заняться общей философией ПЕЧИ.

Действительно, а КАК правильно (эффективно) спланировать собственно печь: ГДЕ дОлжно установить каменку (плиту, котел), и КУДА направить тепловой поток в ПЕРВУЮ очередь, а куда – во вторую?
Ответы целиком находятся в области упомянутой «философии печи», в каковой среди широких слоев трудящихся на сегодня абсолютно доминирует и как я условно называю этот сюжет - «НА ХАПОК».
Его суть насколько незамысловата, настолько же и «эффективна»: появилось тепло – НАДО БРАТЬ!!! Причем, по версии этого случая, само собой: НЕМЕДЛЕННО! И чем НЕМЕДЛЕННЕЙ – тем «лучшее».
«Лучше» оказывается весьма далеко от просто «ХОРОШО», увы.
В качестве достойных иллюстраций означенного направления вполне сгодятся многочисленные порядовки печей, широко представленные в массовой литературе, так или иначе имеющей отношение к обогреву чего-либо.
Следует отдать должное - лучшие представители рассматриваемого движения воспринимают положение вещей адекватно, а некоторые, наиболее продвинутые, даже «вываливаются» в отдельный подраздел, назвать каковой было бы правильно «КВАЗИ ХАПОК», а на «великом и могучем» - «ХАПОК с мелкой придурью».
Да, в этот непростой момент на сцене появляются такие интересные персонажи, как, например, «Сухой Шов». Суть происходящего они не столько меняют, сколько затушевывают, но даже в таком качестве это производит оглушительное впечатление: настолько МАЛЫЙ шажок к УХОДУ от корней «ХАПКА» сказывается на общей эффективности.

Хочу обратить особое внимание: последователи «ХАПКА» панически бояться увеличения Т в точке сгорания, поскольку там же (вот беда!) присутствует НАГРУЗКА и которая вовсе не приспособлена к реально БОЛЬШИМ Т (тысяча и более С). Именно отсюда вытекает стремление прикрыть заслонки и всячески УРЕЗАТЬ поступление воздуха, дабы сердешная не «приказала долго жить»...

Вот несколько иллюстраций, из «неспетого»:
"Еще один крайне важный момент, ставящий конструкцию «ХАПКА» под окончательное сомнение: а для ЧЕГО, собственно, нагрузка подвергается действию САМЫХ ВЫСОКИХ в системе температур?
Чтобы потекло железо или камень, и потом с печалью, как это делал Евгений Колчин
ЗДЕСЬ: http://www.stovemaster.ru/viewtopic.php?p=8085#8085
писать, указывая на куски перекрученного металла –
то творит БИК??

Или:

[Игорь Васильев]

Кратенько коснусь истории вопроса: я не то чтобы фанат от бани, но без неё, родимой, набиралось едва ли пару месяцев за всю сознательную. Поскольку меняю шестой десяток, то согласитесь, любителем таковой назвать, вероятно, можно.
И когда уже здесь встал во весь унылый рост «А когда же будет баня?», единственным приемлемым ответом оказалось «Только строить!» - до ближайшей и сомнительного качества, набиралось поболе 250 верст.
Как известно, ПРАВИЛЬНО поставленная задача содержит в себе до 50% решения, а как оно получилось - смотрим ниже:
Увеличить
Помогла счастливая случайность: на глаза попалась статья о сокровенном устройстве Земли с разбором гипотетических ситуаций относительно оного. А дело было - 90-й годик, ты ж поди - почти 20 лет назад...
Одна из мелькавших там мыслей заключалась: раскаленное ядро позволяет поддерживать на Земле СТАБИЛЬНУЮ среднюю Т в течение огромных отрезков времени.
В моем же случае идея отлилась в этакую незамысловатость:
за возможно КОРОТКОЕ время нагреть внутренность печи до МАКСИМАЛЬНОЙ возможной Т.

Рассмотрим подробнее каждое положение.
1. за возможно КОРОТКОЕ время – для исключения ПЕРЕГРЕВА самой парной – предельная Т которой, как установилось ранее из опыта жизни, не должна превышать 65С (в конечном режиме, а на момент прихода в парную и в самом начале – не более 40\47С).
2. нагреть внутренность печи до МАКСИМАЛЬНОЙ возможной Т – здесь то, как раз все очевидно: чем выше Т внутренних причиндалов, тем дольше в парилке сохраняется выбранный режим. А последний зависит, в конечном счете, ТОЛЬКО от продолжительности топки и количество-качественного состава дров. При обязательном условии: ВЕРНОМ решении деталей ВНУТРЕННЕГО устройства печи.

Само собой, утепление и т.п. вопросы должны быть решены на должной высоте, потому обсуждению на этом этапе им отказано по определению.
Тем временем вернемся к НЕнашему «Хапку», связи с чем хочу напомнить из более раннего:
...
«Очень вовремя - коснемся слегка подробнее тандема ТОПЛИВО – ВОЗДУХ.
В общем случае, не будет большой ошибкой считать: количество выделившегося тепла пропорционально массам прореагировавших кислорода и топлива.
Иными словами, воздух – такой же равноправный элемент этой парочки, как дрова или там - газ. С той подробностью, что он БЕСПЛАТЕН!
Поэтому выбор из: ограничить ли подачу халявного ВОЗДУХА или убрать-добавить ИЗЛИШЕК дров, на мой взгляд, совершенно очевиден – воздух ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно использовать по максимуму, получая необходимый баланс всегда и только за счет ДРОВ!
Кстати, сведя их вес к возможному минимуму.»

Последний пассаж вступает в очевидное противоречие с многочисленным вроде:
http://rusbani.ru/files/pechi_exp.html
«...
Тяга в печи не должна быть излишней. Когда дрова разгорятся, дымовую заслонку постепенно прикрывают, уменьшая силу тяги, но надо следить за тем, чтобы дым не попадал в помещение. Ослепительно-белый свет пламени свидетельствует об избытке тяги, а темно-красный - о ее недостатке.»

Итак, имея в виду соблазнительную доступность бесплатного (пока) воздуха, дополним нашу максиму следующим соображением:
за возможно КОРОТКОЕ время нагреть внутренность печи до МАКСИМАЛЬНОЙ возможной Т при минимально возможном количестве дров (предполагая по умолчанию – при максимально усердной подачи воздуха).

Попутно хочу отметить одну великую странность любителей «Хапка»: в так мешающий балласт (по их версии), попадает 79% воздуха!! (азот со товарищи) и не менее 20-30% , а то и все 40%! веса дров (и это еще в лучшем случае!) – госпожа вода, понимаешЬ...
Т.е. памятуя о том, что дрова САМИ по себе топливом никак не являются, а становятся таковым ТОЛЬКО в СОЕДИНЕНИИ с воздухом, то не менее половины исходных ингредиентов записывается ими во враги человечества, с каковыми и ведут борьбу не на живот, а насмерть.
Согласитесь, нарисовался какой-то пугающий пейзаж (ну что за процесс, где большая часть исходных – ни к черту??) и, похоже: по заветам уже классиков - надо, надо "менять, наконец что-то в консерватории"...

Прервемся на чуток, дабы поискать здоровую альтернативу «ХАПКУ».
До скорого, с уважением, Игорь.

Обсуждения темы http://forum.rusbani.ru/viewtopic.php?t=3081
******************************************************

[Игорь Васильев]

В качестве кандидата в таковые рассмотрим сюжет с условным названием «ЗАБОТА»: конечно, не в плане «геморрой» с головной болью в придачу, а буквально – заботой о нашем топливе, которое выразим, как стремление создать ВСЕ необходимые условия для ПОЛНОЦЕННОЙ и ЗАКОНЧЕННОЙ «самореализации» сжигания дров. И только отдав «сыновний долг», направим полученное тепло в нагрузку.
Следующий шаг неизбежно приводит к рассмотрению процесса горения дров – в самом деле, не разобравшись в деталях самого сжигания – как можно быть уверенным в правильности выбранного проекта?

Начинали, если кто помнит, с попытки УБАВИТЬ высоту топки, которая требует для полного догорания около метра живого пространства. Связано это со скоростью протекания реакции окисления, то бишь – горения: нужно банальное время, дабы реагенты успели прореагировать. Легко видеть, значительно увеличив скорость взаимодействия, можно рассчитывать в той же степени сократить потребное время и, как прямое следствие - саму высоту.

Значительно, НО не быстрее определенного порога – если продукты реакции (в первую очередь – тепло) не успевают удаляться из зоны реакции, происходит лавинообразное ускорение процессов и в результате: ВЗРЫВ!

Итак, ускорит процесс, в первую очередь, конечно, лучшее перемешивание ингредиентов: в равной степени, касается ли это теста, бетона или же пламени. У нас горят газы, применительно к котором дает искомый и прекрасный результат госпожа ТУРБУЛЕНТНОСТЬ.
Ну а следующая составляющая легко обнаруживается в самой постановке задачи – мы хотим убыстрить протекание реакции, где ключевое слово – скорость. Радикально увеличить которую поможет поднятие Т в зоне горения, и чем выше – тем лучше!

Подведем промежуточный итог. Для наиболее полного соединения летучих дров с кислородом воздуха очень способствуют следующие действа:
А. Перемешать – и как следует! – ингредиенты предстоящего соития, всячески поощряя развитие турбулентности в топке.
Б. Увеличить скорость сжигаемых частиц, всемерно повышая Т там же.

Подробнее по каждому условию.
Турбулентность, например, можно создать:
1. - увеличив число Рейнольдса (увеличить линейную скорость или угловую скорость вращения потока, размер обтекаемого тела, уменьшить первый или второй коэффициент молекулярной вязкости, увеличить плотность среды)
2. - и/или число Релея (нагреть среду) и/или увеличить число Прандтля (уменьшить вязкость).
3. - и/или задать очень сложный вид внешней силы (например, сделать ее хаотичной, например удар). Течение может не иметь фрактальных свойств.
4. - и/или создать сложные граничные и/или начальные условия. Например, с помощью изменения формы границ. Например, если они представлены случайной функцией. Например: течение при взрыве сосуда с газом.
5. - И/или создать квантовое состояние. Данное условие применимо только к гелию. Все остальные вещества замерзают, оставаясь в нормальном, не квантовом состоянии.
6. - облучить среду звуком высокой интенсивности.
7. - с помощью химических реакций, например горения. Форма пламени, как и вид водопада может быть хаотичной.

Как нетрудно заметить, условие Б). никоим образом не противоречит условию А), более того, органически входит в оптимальные кондиции создания оного (например, см. №7). Т.о. оба условия слились почти в экстазе: будем искать параметры создания турбулентности, каковая должна удовлетворить наше сокровенное.
Чем и займемся в следующий раз – до скорого, пока.
С уважением, Игорь.

Обсуждения темы http://forum.rusbani.ru/viewtopic.php?t=3081
*************************************************

[Игорь Васильев]

Но прежде всего, зададимся вопросом – а по какой схеме кроено большинство кирпичных банных печей, представленных на нынешнем российском рынке?
Заглянув в порядовки массовых изданий, с удовлетворением убеждаемся: с подавляющим преимуществом доминируют прямоточки. Правда, с некоторыми вкраплениями некоего класса печей, позиционирующих себя явно иначе и называющих себя при том «колпаковыми».
Давайте вместе посмотрим подробнее, а в чем разница между ними да и есть ли она?

Прямоточка выпестована по классическим лекалам почитателей «Хапка» с его единственным, но воистину необоримым достоинством: абсолютной наглядностью и простотой, не требующей никакой зауми: появилось тепло – хватай!!!
Недостатков, само собой, масса – и они, к сожалению, куда как менее очевидны.
И все же, главный и самый тяжкий из которых: чем выше Т газов, тем больше их скорость и, следовательно, тем быстрее они покинут печь, не успев отдать сыновний долг – вернуть тепло пользователю.

Правильно – ежели покидают быстро, то надо увеличить путь (расстояние): и - появляются дымообороты...
Ага, точно, вот оно: удлиняются дымообороты - растет сопротивление, (насчет сопротивления - это СЮДА: http://forum.rusbani.ru/viewtopic.php?p=8881#8881)
тогда каналы начинают паралеллить и прочая и прочая...
В общем, такая вот несчастливая история бесконечной и, главное - бессмысленной борьбы с неправильно же заложенными исходными концепциями – да-да, уважаемые «хапковцы», вам сюда...

С колпаком не все так просто – ему приписывают целый ряд нешуточных достоинств (как то - прекрасная аккумуляция тепла, большие скорости газов при простоте конструкции), «забывая» при том даже упомянуть один, но чрезвычайно неприятный нюанс: колпак может быть хорош всем (если – стаканом, то гонять чаи до седьмого пота, если шляпой – то оберегать от дождя и перегрева голову), но вот ГОРЕТЬ что-либо в нем без специальных мер НИЧЕГО не может!

И в чем удостовериться легче легкого: накройте горящую свечу тем же стаканом и понаблюдайте секунд 5-10. Печально, но факт: свеча гаснет и гаснет намертво.
Тут очень кстати будет вспомнить аналогичный опыт Подгородника ( http://forum.rusbani.ru/viewtopic.php?p=9419#9419 )
– он совсем не случайно использовал папиросу, а никак не свечу для иллюстрации работы колпака, каковой им рассматривался ТОЛЬКО как аккумулятор тепла.

В этом смысле заявка Кузнецова на патент оказалась воистину новаторской: объединить топку и колпак в одно целое. Осталось только посмотреть и убедиться: а был ли мальчик (то бишь – колпак именно колпаком)?
Я уже писал ранее, ( http://forum.rusbani.ru/viewtopic.php?p=13835#13835 ) Кузнецов предложил обычную прямоточку с поперечной щелью (вот-вот: тот самый «Сухой Шов»), соединяющую каналы. Предполагалось при том, что холодные газы пойдут низом, оберегая верх от охлаждения и, как прямое следствие – потерь.

Действительность шустро внесла свои коррективы, показав несколько другую картинку, и оказалось, что наибольшие минусы предложенной методы – затаскивание не до конца прогоревших газов в дымовой канал. Последнее напрямую связано с величиной тяги: чем она сильнее, тем более растут и потери.
Разумеется, в этот момент важным оказывается аспект «самости» собственно печи: скажем, имеет ли она нагрузку (банная, котел), или же просто аккумулирует тепло в собственный массив и последующей отдачей наружу.

В последнем, обогревательном классе потери (газы проходящие низом печи и вольно невольно нагревающие этот самый низ) можно подать, как достоинство, что, кстати, «кузнецисты» успешно и делают.
Что же до нагрузочных печей (банных), то потери от СШ становятся настолько существенными, что приходится принимать специальные меры для ограничения тяги, при прямом следствии – снижении общей эффективности печи.
Последний аспект «кузнецисты» тщательно затушевывают, но оценочно эти потери в случае семейных каменок (БИК 1-3) можно определить в 100%, т.е. потребитель тратит примерно вдвое больше дров и, соответственно - времени сверх необходимого.
Справедливости ради следует отметить: даже при таком уровне потерь печи Кузнецова выглядят заметно лучше среднего – настолько в этом классе печей невысока планка эффективности в целом.

Подробнее о моем виденье системы Кузнецова можно посмотреть при желании тут http://forum.rusbani.ru/viewtopic.php?t=2924&start=0, я же пока хотел констатировать факт: колпак в его системе величина скорее виртуальная и может считаться таковым с целым рядом предварительных условий, оговорок и прочего, но даже и так – весьма условно...


Как мы только что убедились, колпака в ЧИСТОМ его виде на маркете не шибко наблюдается, а имеющееся не слишком отличается друг от друга.
Так может оно и к лучшему: вроде, он и не нужен никому?
Конечно, резонно, но уж больно хочется попробовать его главные достоинства: простоту и безлимитную скорость газов.
Если в попытках ответа поиграться с колпаком (он же стакан по совместительству), то довольно скоро обнаруживается по крайней мере 2 варианта работоспособности его.

1. В колпаке из алюминиевой банки делаем отверстие в донышке, то уже 3мм хватает для уверенного горения свечи.
2. Вдувая (слегка) через соломинку воздух в колпак, свеча будет продолжать здравствовать.
Увы, счастье в этом лучшем из миров – всегда компромисс...

Для 1-ого случая ограничение очевидно – увеличивая отверстие в куполе для роста общей эффективности, мы все более будем приближаться к прямотоку, пока (в пределе) не сольемся с ним.
А из упомянутой дыры горохом посыплются вопросы, включая такие неудобные: а что делать с пропущенными сквозь купол газами – с ними уже что? – все в порядке?

Для 2-ого с наскока противопоказаний вроде как не видно, кроме: а кто (или что) будет этот самый воздух качать, подавать и прочая...
И, наконец, как быть с общей болью колпаковых печей: перегревом перекрытия купола?

Пытливый читатель вправе спросить: а тут что? - медом намазано? – кроме колпака и прямоточки так уж ничего более и нет?
И, как всегда, окажется глубоко прав.
Вспомнив на минуточку, что просторы 1\8 суши ровно в 8 раз меньше целого, то обнаруживается и совсем неподалеку одна массовая и весьма любопытная конструкция под названием «противоток».
Правда, это уже совсем другая, хотя и познавательная история, каковой и займемся в следующий раз.
Пока.
С уважением, Игорь.

Обсуждения темы http://forum.rusbani.ru/viewtopic.php?t=3081
*************************************************