Расчет печи для бани

Как рассчитать объем топки

Рассчитать печь для бани, которую планируется делать самостоятельно с питанием от электросети, достаточно просто. Нужно получить конечные требования к мощности и затем вычислить необходимое количество ТЭНов по их характеристикам и возможностям проводки.

Однако у владельцев бань часто возникают трудности с определением параметров дровяных печей. Здесь также нет ничего сложного. Достаточно высчитать объем топки, отсека, где будет гореть топливо. Формула расчета проста:

• объем вычисляется путем деления показателя требуемой мощности на 0.6 для печи, установленной непосредственно в парилке;
• литраж топки равен двукратному значению рассчитанной мощности, если печь стоит в смежном помещении.

Полученная цифра измеряется в литрах. Чтобы примерно оценить габариты топки, из нее нужно извлечь кубический корень и разделить результат на 1000. Так можно получить значение в линейных метрах. Однако это приблизительная оценка. Она покажет сторону кубика без учета вписывания геометрии топки в существующее помещение.

Количество камня, которое размещено на печи, важно рассчитывать, в первую очередь, для русской бани. Именно энергия, накопленная булыжниками, будет использоваться для генерации горячего водяного пара

По некоторым алгоритмам расчета, для 5 пользователей бани потребуется забутить целых 250 кг булыжника

Такая цифра неприемлема для большинства владельцев самодельных парилок. Поэтому следует воспользоваться очень старым советом. Он гласит:

По некоторым алгоритмам расчета, для 5 пользователей бани потребуется забутить целых 250 кг булыжника. Такая цифра неприемлема для большинства владельцев самодельных парилок. Поэтому следует воспользоваться очень старым советом. Он гласит:

• на 6 л испаряемой жидкости нужно выбирать 8 кг камня;
• на каждый кубометр парилки (с учетом потерь на окна, двери, кирпич) дополнительно добавляется 1.5 кг булыжника.

По среднестатистической оценке, один человек за час в парилке расходует от 0.5 до 0.8 литров воды. Таким образом, для парной на 5 посетителей потребуется испарять 4 литра жидкости ежечасно. Даже если рассчитывать помещение на непрерывное пользование в течение 4-6 часов, суммарные требования по количеству воды нужно уменьшать на треть, так как парная будет проветриваться, а ее посетители делать паузы.

В итоге получается, что камни в бане рационально рассчитывать на испарение около 19 литров воды. Это примерно 40 кг булыжника. Добавив требуемую массу на объем помещения, можно получить достаточно приемлемое количество камня, которое без труда разместится в любой бане.

Принцип выбора: чем проще, тем лучше

Очень хорошо, если устройство печи в бане предусматривает её оперативное изменение в зависимости от условий работы (вариант «В», см. описание в тексте)

Для начала определимся с видами печей, которые могут попасть в ваше поле зрения.

Видов довольно много, часто в вариантах для бань они называются каменками:

• Во-первых, кирпичная дровяная печь – для бань нас здесь интересует её более простой и не такой массивный вариант, который строится в жилье; такую печь строят самостоятельно;
• Во-вторых, металлическая печь на дровах; разработано множество промышленных вариантов таких печей, но можно попытаться изготовить и своими руками, зная устройство и технологию сварки;
• В-третьих, электрокаменки – очень популярный вариант для саун, которые уже выбираются из имеющихся предложений на рынке;
• В-четвёртых, печь, в которой источником тепла является газ; такие печи привлекают дешёвым источником энергии, но требуют профессиональных знаний в области обращения с газовыми приборами.

Какими бы печи не были – из какого материала бы они не изготавливались и какой бы не использовали источник энергии, принципы работы и устройство всех очень похоже. Рассмотрим устройство на примере металлической каменки.

Базовый вариант

Хороший базовый вариант каменки представляет собой образец, представленный на рисунке «В».

Его составными элементами являются:

• A – хомут, надеваемый на верхнюю часть трубы;
• B – шибер, как средство защиты от обратной тяги;
• C – труба;
• D – свод;
• E – каменка – место расположения камней для создания основного жара в бане;
• F – корпус;
• G – место установки бака с водой, если необходима ещё и горячая вода;
• H – дверь топки;
• I – дверь поддувала;
• J – колосниковая площадка;
• K – колосник.

Схема воздушных потоков

Очень важной составляющей расчёта и анализа конструкции печи является понимание и создание схемы внутренних воздушных потоков. Такая схема может иметь следующий вид:

Такая схема может иметь следующий вид:

• A – поступление холодного воздуха;
• B – выход пара;

Строительство печи для бани должно сопровождаться созданием схемы внутренних воздушных потоков, это поможет понять – почему плохая тяга в печи бани, которую вам помогла создать инструкция + своими руками (схема “D”)

• C – выход горячего воздуха, вторичный канал;
• D – горящие дрова;
• E – выход дыма.

На схеме “E” представлена более простое устройство печи, а отсюда и более простая схема воздушных потоков, хотя идея остаётся неизменной – существуют два воздушных канала, основной и дополнительный:

• вход для холодного воздуха (1);
• поток теплого воздуха (2);

Расчет печи для бани гораздо проще, если использовать такой одноканальный вариант воздушного потока (схема “E”)

• поток горячего воздуха (4);
• выход пара через отдельный канал (5).

Схема дымохода

Организация успешной работы печи немыслима без заботы о хорошей тяге, а значит без надёжного устройства дымохода бани.

На рисунке «H»подробно представлена конструкция дымохода:

A – кровля и
B – стропила, как конструктивные элементы крыши;
C – высокотемпературный герметик – обратите внимание на необходимость надёжного оформления стыка конструкции печи с элементами кровли;
D – колпак от осадков;
E – оцинкованный металлический лист;

Ограждение всех элементов печи очень важно по всему пути дымохода (рисунок «H», см. описание в тексте)

• F – теплоизоляция;
• G – теплоизоляция, здесь часто используют и керамзит;
• H – дымовая труба;
• I – термоизоляция;
• J – потолок парной;
• K – защитная труба основной трубы печи;
• L – дымовая труба;
• M – цементно-стружечная плита или любой другой устойчивый к температуре уплотнительный материал.

Расчеты для русской бани

Русская баня всегда подразумевает использование большого количества горячего пара

В таком режиме важно учесть каждый из факторов циркуляции и преобразования тепловой энергии. В бане нужно обеспечить равномерные условия прогрева, как на уровне пола, так и на верхних полках

Расчет мощности печи для русской бани учитывает не только базовый выход энергии для прогрева объема помещения, но и факторы теплопотерь, существующие в парилке. Чтобы определить требуемые показатели устройства нагрева, необходимо:

1. Посчитать общий объем парной. Чтобы определить его для помещения с прямоугольным полом, достаточно перемножить ширину, высоту, длину комнаты. Если же парная имеет сложную форму, ее объем нужно разделить на отдельные параллелепипеды и суммировать их показатели.
2. Если в помещении есть кирпичные стены, нужно учесть добавочную мощность для прогрева данного теплоемкого материала. Для этого высчитывают площадь кладки и принимают дополнительный объем в кубометр на каждый кв. м.

Дальше начинаются сложные процессы расчета теплопотерь. Для окон с одинарным стеклом нужно добавить 3 кубометра к общему объему отопления на каждый квадратный метр его площади. В случае двойного остекления этот показатель составляет 1.5 куб.м на квадрат. Далее считается прирост объема отопления для дверей. Для этого прибавляют 1.2 куба на квадрат их площади.

Следующим шагом идет поправка на общее утепление. Если баня строилась по основным рекомендациям, с обязательной гидроизоляцией стен, проклейкой стыков отделки — можно не вносить изменения в уже рассчитанный объем для отопления. В случае, когда под парную выделена простая комната без специального утепления — следует прибавить от 20 до 30% в итоговый кубометраж.

Последний допуск учитывает характер отопления. Если печь расположена в смежном помещении, требуется дать прирост еще в 10% к конечной цифре рассчитанного объема. Полученное значение является минимально приемлемым показателем.

Совет! В общем случае рассчитать мощность печи для бани очень просто. Достаточно принять, что для прогрева одного кубометра объема требуется 1 кВт тепловой энергии. Это верно для бани русского типа.

Расчет печи для бани: необходимая мощность и объем топки

Ни у кого не вызывает сомнения то, что размеры печи для бани как-то зависят от мощности — чем она больше, тем больше топлива нужно сжечь, тем больше должен быть размер топки или количество нагревательных элементов. Справедливо и то, что мощность является производной от размеров помещения, которое предстоит обогревать. Следовательно, чем больше помещение, тем больше печь.

Поэтому первое, что следует сделать правильно — это рассчитать мощность агрегата, способного зимой и летом вывести вашу печь на нужный режим в разумные сроки.ВАЖНО! В принципе, если очень долго топить даже маломощную печурку, она все же сможет нагреть помещение, но этот вариант не рассматривается, так как сроки явно будут «неразумными». Итак, что такое «разумные сроки»? Кирпичная печь топится долго, меньше 4 часов на нее точно не уйдет

А металлическая может справиться за полчаса-час (в зависимости от времени года и температуры окружающей среды). Вот где-то так и будем считать.

Для начала же установим, что имеет значение при нагреве:

• наличие теплоизоляции на стенах;
• температура за окном.

Поэтому для голого сруба без теплоизоляции и даже без отделки вагонкой придется добавлять увеличивающие коэффициенты. А зимой баня всегда топится дольше, чем летом — при той же мощности. Для начального расчета можно оттолкнуться и от объема помещения. Поделите его на два — получите весьма условное количество киловатт, требуемых от печки. Далее только умножение, ведь нужно нагреть еще и сам агрегат, камни в нем, кому-то надо согреть воду для моечной, а еще часть произведенного тепла обязательно улетит в трубу. Поэтому смело умножаем полученные киловатты на 2,5-3. И это будет цифра, которая верна для хоть как-то теплоизолированной парилки, не совмещенной с моечной. Другая информация о печах для парной представлена в соответствующей статье.

В том случае, если теплоизоляции нет, только голый сруб, еще раз умножаем итог — теперь на 1,5.

Если же вашей печке предстоит греть не только парилку, но и соседние помещения, то пропускаем последний шаг, возвращаемся к данным предпоследнего умножения и множим его на 2. Этой мощности должно хватить и на смежные.

Внимание! К сожалению, стоит признать, что большинство расчетов такого уровня крайне приблизительны. Тем не менее, не располагая более точными коэффициентами, мы продолжим

Наша задача — вычислить объем топки дровяной печи, который бы соответствовал требуемой мощности. В принципе, вычислить требуемое количество ТЭНов вы сможете сами — это намного проще, ведь известна мощность каждого нагревательного элемента

Тем не менее, не располагая более точными коэффициентами, мы продолжим. Наша задача — вычислить объем топки дровяной печи, который бы соответствовал требуемой мощности. В принципе, вычислить требуемое количество ТЭНов вы сможете сами — это намного проще, ведь известна мощность каждого нагревательного элемента.

Так вот, объем топки находится в следующей зависимости от мощности агрегата:

Как видите, грубо можно прикинуть литраж топки как в два раза больший, чем требуемая мощность.

Остается только извлечь кубический корень, чтобы получить представление о линейных размерах топки. После этого уже можно представить себе размер печи для бани (сообразно выбранной конструкции).

Кстати! Не стоит думать, что подобная информация нужна только тем, кто самостоятельно изготовляет банную печь. Она пригодится и в том случае, если указать данные в паспорте агрегата, и тогда, когда вы просто хотите проверить рекламу приглянувшейся печурки.

Что ж, пора переходить к конкретике. Давайте рассмотрим линейные параметры наиболее интересных моделей, которые уже упоминались в наших рейтингах.

Делаем печь своими руками (пошаговая инструкция)

Для того, чтобы самостоятельно сделать печь вам понадобится стальной прокат. Для постройки печи подойдет самая доступная сталь, которая имеет малое содержание углерода.

Все марки стали, с высоким содержанием углерода (35 или 45) при воздействии на них высоких температур становятся более хрупкими.

Вам понадобится:

1. отрезок трубы примерно 1,6м с диаметром от 520 до 700 мм. Цельная труба будет более долговечная, чем сварная. Заготовка не должна быть толще чем 10 мм.
2. Для дымохода возьмите трубу диаметром до 120 мм и толщиной не более 5 мм.
3. Прут и листовой отрез 2,2х1 м.
4. Щеколда для дверок, дверки.
5. Решетка заводского производства.
6. Шаровой кран либо вентиль.
7. Ножницы по металлу.
8. Электросварка.
9. Болгарка.

Расчет камней для бани

В разных источниках рекомендуется различное количество камней из расчета на 1 м3 парной при парении 15 человек одновременно в течение 5 часов. Возьмем по-минимуму: 30кг. Следовательно, для нашего примера понадобится 30кг*24,85м3=745,5кг Если парную рассчитывать не для 15 ,а для 5 человек,то,соответственно, нужно сократить объем камней в 3 раза: 745,5 кг/3=248,5 кг. Что-то уж слишком многовато для печи мощностью 25кВт и весов не более 200кг (чугунные)….Да и каких размеров должна быть металлическая печь,чтобы в нее влезло столько камней? В другой «древней»книжке рекомендуется на каждые 6 литров поддаваемой воды-8кг булыжника и 1,5кг -на 1 м3 объема парной. В час 5 человек выливают на камни горячей воды не более 4 литров,поэтому в течение 5 часов беспрерывного парения они потратят пусть 20 литров(что навряд ли). Все-таки, уменьшим количество воды на 30% ,учитывая паузы на проветривание и отдых.Получается,что нужно всего 18,7кг. Сделаем также расчет количества камней для бани с учетом объема парной: 1,5кг*24,85 м3=37,5 кг. Все суммируем и получаем :37,5кг+18,7кг=53,2 кг булыжника. Вот это уже приемлемая цифра для обычной простой бани. Можно сделать более сложный расчет камней для бани , определяя требуемое количества тепла по испарению и нагреву… Но..,задача этой статьи определить необходимую мощность печи для бани. Поэтому,прикинем сколько нужно кВт,чтобы нагреть 53,2 кг камней в течение 15 минут (приблизительное время,отведенное на паузу между парениями) до температуры 500 градусов:

• 1кг камней с температуры 500 градусов,остывая до 200 градусов(разница 350 град),отдадут 294 кДж (0,84 кДж/кг*С х 1 кг х 350С).
• 53,2 кг отдадут 294 кДж*53,2кг=15640,8 кДж. Сколько тепла отдадут при остывании,столько же нужно и восполнить.
• 1 кВт=3600 кДж/час
• переводим кДж в кВт,получим 4,35кВт за час
• пересчитываем на 15 минут: 4,35*4=17,40 кВт

Вывод: мощность печи в 20 кВт будет обеспечивать нагрев до 500 градусов 53,2 кг камней каждые 15 минут. Добавим еще 5 кВт в расчет мощности печи бани для учета потерь тепла через конструкции и холодные поверхности. Итак,для парной размерами 3х2х2,2м нужна печь мощностью 25кВт,исходя из двух различных расчетов:

• по объему парной и холодным поверхностям
• по количеству камней

При меньшем расходе поддаваемой воды,например при парении не пяти человек,а двух, в течение не пяти часов,а всего пары-тройки,можно выбрать печь с меньшей мощностью(20кВт).

Размеры парилки

Какими должны быть комфортные размеры парилки?

Оптимальный размер парной

Размеры парной будут зависеть в первую очередь от ваших личных предпочтений, а потом уже от размера и конструкции полков. Кроме того, на габариты бани будет влиять мощность печи, поскольку сидеть слишком близко от нее не очень приятно. Также немаловажен размер печи. Впрочем, при дефиците места можно использовать экран из минерита, который позволит находиться даже на расстоянии в 15-20 см от печи и не чувствовать дискомфорта. А все благодаря тому, что этот материал не нагревается более чем до 100-150 °С.

Но прежде чем покупать печь, следует обратить внимание на функции, которые парилка будет выполнять. Если говорить о приблизительных размерах, то высота потолка помещения должна быть около 2,2-2,4 м

А вот ширину нужно рассчитывать в зависимости от предполагаемого количества мест в парной. Лучше делать ее в виде прямоугольника, а не квадрата.

Простые сельские или дачные бани состоят из парной-мыльни и предбанника. Печку обычно устанавливают в парилке, при этом предбанник обогревается теплом, которое проходит через смежную стену при открытых дверях в парную. Нередко в предбаннике ставят для отопления другую печь, как правило, металлическую – “буржуйку”.

Чтобы можно было попариться лёжа, в парилке устанавливают полки. Устройство полка должны быть таким, чтобы при желании на него можно было бы и сесть. Таким образом, высота потолка обязана обеспечивать комфортность размещения человек на полке.

Более комфортабельные бани строят с таким расчетом, чтобы ими одновременно могли пользоваться сразу несколько человек. Бани для всей семьи обычно состоят из парной, предбанника, то есть комнаты для раздевания, и прихожей. Размеры парилки должны быть такими, чтобы в помещении располагались полки, убираемые скамьи, бак с водой, печь. Необходимо, чтобы ширина полков была не менее метра. Расстояние от полка до печи – также не менее метра. От печи до стены – около 50 см. В помещении должно остаться свободное пространство, чтобы человеку было комфортно здесь находиться. Кроме того, необходимо выделить место под тазы и вёдра. На стене следует разместить несколько полочек, чтобы поставить на них шампуни, положить мочалки и прочие аксессуары.

Совет от мастера!

Оптимальный расчёт провести нетрудно. Для того чтобы лучше представить, какие размеры должны быть у парной, можно сделать чертёж на листе бумаги с использованием масштаба. На чертеже парилки разместить необходимые предметы и посмотреть, насколько комфортное помещение получается.

Изготовление печи из металла своими руками

При выборе чертежа для выполнения печи своими руками учитывается ряд факторов:

• площадь помещения — от нее зависят габариты устройства;
• наличие желаемых функций — нагрев воздуха, воды;
• присутствие каменки открытого или закрытого типа;
• теплоемкость — защитное экранирование.

Расположение устройства в помещении также играет существенную роль. Если требуется компактная печь для маленькой парной, подойдет расположение в углу. В этом случае лучше выбрать модель с выносной топкой или вертикальную. При расположении в центре парной печь больших размеров может быть горизонтальной и массивной для качественного прогрева помещения.

Материалы

При изготовлении печи самому предпочтение отдается листовой стали. Ее удобно разрезать, сгибать, сам материал отличается устойчивостью к прогоранию.

Для долговечности самодельной печи требуется довольно толстый слой стали, но чересчур большая ширина слоя (например, 1 см) может привести к длительному разогреву устройства, снижению его КПД.

Поэтому оптимальным выбором будет сталь толщиной 5—7 мм для топки и 3—4 мм для корпуса.

Остальные детали — дверцы, петли к ним, задвижки, кран для бака с водой, решетки для зольника и каменки рекомендуется купить в специализированных строительных магазинах. Дымоход изготавливается из кусков трубы подходящего диаметра (не менее 10 см), ножки — из металлических обрезков достаточной толщины, чтобы выдержать вес печи, а также сетки с камнями. Для наполнения каменки подойдут речные валуны округлой формы и подходящего размера.

Инструменты

Для выполнения всех этапов работы понадобятся следующие инструменты:

• сварочный аппарат;
• болгарка с отрезным диском по железу;
• емкость для замешивания раствора;
• печной молоток-кирка;
• мастерок;
• правило.

Чтобы работа проходила безопасно, требуется приобрести средства защиты: специальную маску и перчатки. Понадобятся различные измерительные приборы: рулетка, строительный уровень.

Этапы постройки. Как правильно сварить конструкцию?

Первым делом под печь подготавливается место, закладывается фундамент. Большинство металлических устройств компактны, поэтому не требуют бетонной заливки, достаточно выложить основание из двух рядов кирпича. В случае если решено выкладывать тяжелый кирпичный экран, целесообразнее позаботиться о полноценном фундаменте:

1. Разбирается пол в месте установки печи, вырывается котлован глубиной в полметра.
2. На дно насыпается дренажная подушка: слой мокрого песка, второй пласт битого щебня или специального гранулированного керамзита.
3. На дренаж ставится опалубка из дерева, заливается бетонной смесью.
4. После просушки фундамента на него кладется двухслойная гидроизоляция (рубероид).

После подготовки фундамента обеспечивается термоизоляция будущего места для прибора. Стены и потолок зашиваются огнестойким материалом, само устройство устанавливается так, чтобы до стен оставался зазор не менее 30 см.

Затем приступают к сварке деталей конструкции:

1. По чертежу при помощи болгарки нарезают куски листовой стали для корпуса, внутренних камер.
2. Свариваются боковые стенки, днище корпуса. В лицевой части вырезаются отверстия для топочной камеры и зольника. Внутри к стенкам корпуса привариваются металлические уголки для крепления отсеков.
3. Свариваются и устанавливаются топочная камера и зольник с разделяющей их решеткой.
4. Проводится сварка и последующее размещение внутренней каменки и бака для воды (при наличии в проекте).
5. Приваривается труба дымохода и ножки корпуса.

После установки печи выкладывают кирпичный экран с расчетом отступа в 3—5 см от стенок устройства. Ширина кладки обычно берется в половину кирпича, в нижней части оставляют небольшие окошки для циркуляции воздуха.

Возможные сложности в установке

При самостоятельной работе над изготовлением устройства встречаются следующие ошибки:

• несоответствие размеров прибора и парной — приводит либо к быстрому перегреву воздуха, либо к невозможности создать комфортную температуру;
• недостаточно тщательная изоляция дымохода — из-за постоянного соприкосновения с раскаленным воздухом дымоход чаще всего становится причиной возникновения пожароопасных ситуаций;
• неправильное расположение экрана печи, чересчур близко к стенкам корпуса — это приводит к перегреву стали, сокращает срок эксплуатации.

Внимание! Для того чтобы избежать основных ошибок, следует перед началом работы создать точный чертеж аппарата и посоветоваться с опытным мастером

Материалы для изготовления печей

Изготовление печи для бани — это процесс, требующий тщательного подхода к выбору материалов. При изготовлении печи следует учитывать несколько факторов, включая теплопроводность, прочность и устойчивость к высоким температурам. Ниже представлены некоторые из наиболее распространенных материалов для изготовления печей для бани.

Кирпич

Кирпич — один из наиболее популярных материалов для изготовления печей для бани. Он имеет высокую теплопроводность и прочность, что позволяет создавать эффективные и долговечные печи. Кирпичи для печей обычно производятся из огнеупорных материалов, таких как шамот или керамика. При выборе кирпича для печи следует учитывать его теплопроводность, прочность и размеры.

Металл

Металлические печи обычно изготавливают из стали или чугуна. Металлические печи могут быть эффективными и легкими в установке, но требуют более частого обслуживания и могут иметь более короткий срок службы по сравнению с кирпичными печами. При выборе металла для изготовления печи следует учитывать его прочность и теплопроводность.

Натуральный камень

Натуральный камень — это еще один популярный материал для изготовления печей для бани. Каменные печи могут иметь высокую теплопроводность и прочность, что позволяет создавать долговечные и эффективные печи.

Однако каменные печи могут быть тяжелыми и требуют более сложной установки и обслуживания. При выборе камня для печи следует учитывать его теплопроводность, прочность и внешний вид.

• Определенный выбор материала для печи зависит от ваших личных предпочтений, бюджета и конкретных требований, которые вы предъявляете к печи.
• Каждый материал имеет свои преимущества и недостатки, и вам следует выбирать материал, который лучше всего подходит для ваших потребностей.
• В любом случае, перед выбором материала для печи, необходимо провести тщательный анализ конкретной ситуации и учесть все факторы.

Независимо от того, какой материал вы выберете для изготовления печи, важно помнить о безопасности. Печь для бани должна быть установлена и обслуживаться квалифицированным специалистом, а все материалы должны соответствовать стандартам безопасности и экологической чистоты