БАННАЯ ПЕЧЬ С ГАЗОГЕНЕРАТОРНОЙ НАСАДКОЙ И ПАРОВАЯ БАНЯ ДЛЯ НЕЕ

Описание
Полезная модель относится к теплотехнике, более конкретно к устройству паровых бань и печей к ним и может найти применение в строительстве семейных и общественных бань и саун.
Уровень техники
Известна банная печь (каменка) [1], содержащая фундамент, очаг с задней стенкой, дымоходы и печь с топкой, дымосборник камина с дымовой трубой расположен внутри дымовой трубы печки. Дымоход печки выполнен зигзагообразным при виде сбоку, рамочным при виде сверху, то есть стенки дымохода цилиндрические с зигзагообразной образующей.
Недостатком печи является низкий КПД за счет неполного сгорания топлива и низкий коэффициент теплоотдачи печи к аккумулирующим тепло элементам (неравномерное распределение тепла к камням и т.п.).
Вышеуказанных недостатков лишены банные печи на основе газогенерации, в частности банная печь JLT V6, разработанная фирмой «James Larkin Technologies» [2], являющаяся наиболее близким аналогом к заявленной полезной модели и взятая авторами за прототип. Принцип газогенерации позволяет использовать большое количество теплообменных труб малого диаметра, в которых происходит турбулентность. Турбулентные завихрения - это спиралеобразное движение газа вдоль внутренней поверхности трубы. Таким образом тепло передается в стенки труб, а не уходит в атмосферу. Это позволяет достигнуть высокого теплообмена между огнем и камнями, (см. фиг.1). Соответственно, равномерно нагревается большой объем камней, что позволяет получать в русской парной, в течении длительного времени, достаточное количество легкого пара. Однако данная печь также не лишена недостатков Конструкция печи усложнена за счет подачи вторичного воздуха через топочную камеру вследствие чего трубы подачи воздуха подвержены прогоранию (см. фиг.2). Труднодоступность газогенерирующих труб и затруднительная очистка их от продуктов горения (нагара, сажи), а также значительный вес металлоконструкции печи.
Известны также паровые бани, например русская парная баня Курина [3], содержащая пол, печь, напротив которой расположены три яруса полков, внутреннюю деревянную облицовку помещения парной бани, между которой и каркасом здания размещены три воздухоограничивающие оболочки, при этом полки изготовлены в виде сплошного настила, кроме того, в полу проделаны отверстия для выхода воздуха из помещения парной бани в подполье. В наружной стене здания парной бани проделано сквозное отверстие, соединенное коробом, снабженным заслонкой, с воздуховодом, проходящим под подовой поверхностью печи внутрь помещения парной бани. Недостатком данной парной является не эффективное использования пространства парной за счет закрытых полок, а также вентиляция из под пола самой печи и парильного отделения, большой объем печи и долгое приготовление печи до нужной кондиции, а также деревянные полы в парной.
Техническим эффектом данного изобретения является принудительная циркуляция воздуха за счет подачи вторичного воздуха в газогенерирующие трубы с внешней стороны корпуса через специальные отверстия, повышение коэффициента полезного действия, повышение теплопроизводительности печи, повышение массогабаритных показателей и улучшенная циркуляция воздуха через камни и равномерное распределение температуры по всему объему парной.
Раскрытие
Заявленная полезная модель направлена на устранение вышеупомянутых недостатков. Это достигается тем, что банная печь с газогенераторной насадкой состоит корпуса, топочной камеры с колосником и зольным ящиком, борова с заслонкой, емкости для аккумулирующих тепло элементов и печной трубы, при этом газогенераторная насадка выполнена из металлических труб в форме незамкнутого овала, входом соединенных с верхней частью топочной камеры, а выходом с верхней поверхностью борова, расположенного непосредственно на верхней части топочной камеры, причем входы и выходы труб расположены в шахматном порядке по всей длине печи и снабжены сквозными отверстиями на входе, а между корпусом и топочной камерой выполнен зазор для подачи вторичного воздуха от пола к отверстиям, что также способствует вентиляции и циркуляции воздуха в парной. Конструкция печи сделана разборной и состоит из трех элементов - топочной камеры, газогенераторной насадки и внешнего ограничительного корпуса, служащего также для загрузки аккумулирующих тепло элементов, при этом корпус в области загрузки камней выполнен двойным из листа металла и расположенного с зазором листа пожароизоляционного материала (например финский «minerit»), а во внешней и внутренней поверхности корпуса проделан ряд сквозных отверстий снизу и сверху для циркуляции воздуха.
В одном из вариантов топочная камера выполнена с вынесенной топкой и снабжена дверцей из жаропрочного стекла. Аккумулирующие тепло элементы представляют собой камни для банных печей - вулканит и/или жадеит и/или и/или габбро-диабаз.
Банная печь также может быть снабжена навесной плоской емкостью для воды, расположенной на внутренней поверхности ограничительного корпуса в области расположения камней и сообщаемой с накопительным баком, расположенным вне парной.
Также предложен вариант исполнения паровой бани с использованием вышеупомянутой печи. Паровая баня содержит парильное отделение, состоящее из каркаса, утеплителя и фольги, внутренняя поверхность бани сделана из вагонки благородных пород дерева (кедр, липа, осина, абаши и др.), полок, системы вентиляции и банной печи, при этом, утеплитель дополнительно обшит жестким каркасом, например фанерой, поверх которой плотно закреплена фольга, а внутренняя облицовка из благородных пород дерева выполнена с небольшим зазором от стен, потолка и пола, зазор от пола к облицовке и пол выложен плиткой, дверь в парильное отделение плотно закрываема, полок открытый, а вентиляционное отверстие находится на небольшом расстоянии от пола с выходом на улицу. Также вентиляционное отверстие снабжено лепестковой диафрагмой.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 Банная печь JLT V6, разработанная фирмой «James Larkin Technologies»;
Фиг.2 - Система подачи вторичного воздуха для дожига дымовых газов в печках фирмы «James Larkin Technologies»;
Фиг.3 Банная печь с газогенераторной насадкой;
Фиг.4 Паровая баня.
Позиции на чертежах
1. Топочное отделение;
2. Колосник;
3. Зольный ящик (поддувало);
4. Топочная дверь;
5. Подача вторичного воздуха;
6. Ограничительная полоса железа;
7. Циркуляция топочных газов;
8. Боров;
9. Заслонка;
10. Приемная труба для вывода газов (дымоход);
11. Аккумулирующие тепло элементы, (камни);
12. Газогенерирующие трубы для дожига и отвода газов со вторичным воздухом;
13. Внешний ограничительный корпус, (обечайка);
14. Банная печь в облицовке;
15. Водяной накопитель;
16. Водогрейная емкость;
17 Вынесенная топка;
18 Пол (керамическая плитка);
19. Вагонка из благородных пород дерева;
20. Внешняя стена с утеплителем;
21. Фанерный каркас обшитый фольгой;
22. Открытый полок;
23 Вентиляция с диафрагмой;
24. Зазор для циркуляции воздуха;
Осуществление
Банная печь работает следующим образом. Сначала загружают дрова через топочную дверь 4 (поленья размером ≈50 см) в топочное отделение 1. Во время их розжига с помощью специальной жидкости, открывают заслонку 9 для создания прямой тяги через поддувало 3 и колосник 2. После того, как добиваются активного горения, закрывают заслонку 9. Топочные газы, накапливаясь в верхней части топочной камеры 1 (нижней части газогенераторной насадки) направляются через газогенерирующие трубы 12, где смешиваются со вторичным воздухом 5, поступающим от пола к специальным отверстиям на входе этих труб с внешней стороны топочной камеры. В результате созданной тяги и дополнительного насыщения кислородом, за счет циркуляции 5 происходит эффективное дожигание топочных газов 7 в газогенерирующих трубах 12. Остатки газов также эффективно дожигаются и в борове 8, расположенном непосредственно на верхней поверхности топочной камеры 1 и имеющим высокую температуру. Газогенерирующие трубы выполнены в форме незамкнутого овала, имеют плавную закругленную форму для уменьшения сопротивления газам и лучшей теплоотдачи в результате завихрений по внутренней поверхности труб. Длина газогенераторных труб может варьироваться в широких пределах в зависимости от мощности топочного отделения и количества загрузки теплоаккумулирующих элементов (на фиг.3 трубы показаны схематично). Газогенерирующие трубы расположены по всей длине топочного отделения в шахматном порядке (например с одной стороны 3 трубы, а с другой 4). Приемное кольцо дымохода 10 может быть расположено в любой части на поверхности борова 8, причем одна из газогенерирующих труб непосредственно вварена в приемное кольцо для придания дополнительной жесткости и избежания проседания дымохода в следствии нагрева. Заявленная печь имеет неоспоримое преимущество перед аналогами за счет циркуляции воздуха вдоль внутренних стенок внешнего корпуса и проветривания емкости с камнями. Внешний ограничительный корпус 13 выполнен двойным с воздушным зазором в области загрузки камней 11 и одинарным в области печи. За счет того, что в парильном отделении имеется всего одно вентиляционное отверстие 23 непосредственно с улицы, поступающий холодный воздух эффективно перемешивается с горячим воздухом проходя в зазоре между топкой печи 1 и внешним корпусом 13, а также через камни, в результате чего в парной происходит саморегуляция потоков воздуха и практически отсутствует градиент температур между полом 18 и потолком. Полок 22 для увеличения полезного пространства делается открытым. Банная печь облицовывается пожароизоляционным материалом (минеритом) который расположен с воздушным зазором относительно внутренней поверхности облицовки. Во внешней поверхности двойного каркаса в области расположения камней выполнены сквозные отверстия снизу и сверху для циркуляции воздуха. Заявленная печь 14 также снабжена плоской емкостью для воды 16 (≈10 л), расположенной в верхней части печи в области загрузки камней, соединенной с накопительной емкостью 15, расположенной вне парной. За счет разности температур вода из водогрейной емкости самотеком поступает в накопительный бак, разогревая его до комфортной температуры. Топочное отделение 1 печи может быть выполнено в виде вынесенной топки 17, выведенной в предбанник и снабженной жаропрочной стеклянной дверцей (камин в предбаннике). Парное отделение обшивается изнутри ценными породами дерева 19 (кедр, липа, осина, абаши и др.), с воздушным зазором 24 относительно фанерного каркаса 21, обшитого фольгой. Кроме того, банное отделение обшито утеплителем между стеной 20 и фанерным каркасом 21. Пол и зазор между полом и вагонкой выложен керамической плиткой в целях гигиены. Дверь в банное отделение при наличие единственного вентиляционного отверстия с улицы должна быть плотно закрыта для эффективной циркуляции.
Предложенная конструкция парной и печи позволят добиться комфортного парения уже через 1 час после начала топки.
Конструкция печи по сравнению с прототипам является более легкой и технологичной. При установки печи сначала ставится топочное отделение, выполненное из тонкого металла. Затем футеруется внутренняя часть топочного отделения жаропрочным материалом (шамотный кирпич или базальт), после чего ставится газогенераторная насадка на ограничительную полосу железа 6, расположенную по бокам топочной камеры (сверху), фиксируется внешний корпус, навешивается водогрейная емкость и загружаются камни. Печь также может быть укомплектована верхней крышкой для сохранения тепла камней в период когда парилка не используется. Внешняя поверхность печи облицовывается любым подходящим декоративным материалом,
3
Изготовлен опытный образец банной печи, которая показала неплохие характеристики. Нагрев камней (порядка 200 кг) до температуры 400С° за 45-60 мин, при этом температура бани размером около 15 м достигла температуры 70-80С° с образованием легкого пара при влажности снаружи помещения. При температуре камней порядка 400с° температура дымохода в средней части была примерно 200С°, что говорит о высоком КПД предложенной конструкции печи.
Полезная модель может быть с успехом применена при производстве печей для русской бани.
Список литературы
1. «Камин-печь И.Г.Мухина» Патент RU 2097659 С1, опубл. 27.11.1997
2. Печь для парной JLT V6, «Джеймс Ларкин Технолоджи», http://www.superspa.ru/gallery/349/ (прототип);
3. Курин С.Ф. Русская парная баня Курина и банная печь с воздуховодом под подовой поверхностью. Патент RU 2291999 С1, F24B 1/24 (2006.01), 20.01.2007, (прототип).