ОТКРЫТЫЙ КАМИН С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ДЫМОВЫМ КАНАЛОМ
OPEN FIRE-PLACE WITH PARALLEL WASTE-GAS FLUE

Предлагаемое устройство относится к бытовым отопительным печам и каминам и предназначено для отопления жилых помещений, преимущественно индивидуальных жилых и дачных домов.
Известны камины по патентам РФ №2097659, №2027115, №2045711, заявкам №94001693, №98108187, в которых представлены различные конструкции каминов, не имеющие лежанок.
Известен также отопительно-варочный комплекс по заявке №2004107563, где указывается на наличие массива лежанки или лежанок, но при этом комплекс не работает в режиме камина.
Известен камин-печь В.Неверова, представленный на сайте http://mirplanet.narod.ru/simple.html.
Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности устройства как камина, т.е. нагрев лежанки возможен только при работе в режиме печи, когда топка этого камина-печи закрыта металлической заслонкой, при этом огня не видно и устройство перестает быть камином с точки зрения пользователя, кроме того, отсутствует регулировка нагревом лежанки.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является камин с лежанкой по патенту РФ 84511, принятый за прототип.
На фиг.1 представлена схема камина-прототипа, где обозначено:
1 - каминная топка со стеклянной дверцей; 2 - портал топки; 4 - труба дымохода; 4.1 - шибер дымохода камина; 5 - дымоход лежанки; 5.1 - шибер дымохода лежанки;
6 - массив лежанки; 9 - массив камина.
Предлагаемый камин с лежанкой содержит массив камина 9 с топкой 1 и трубой дымохода 4, снабженным шибером 4.1. От трубы дымохода 4 ответвляется «петля» дымохода лежанки 5, снабженная шибером 5.1 и расположенная под массивом лежанки 6. Дымоход лежанки 5 сверху перекрыт плитами из камня, обладающего высокой теплоемкостью, например талько-хлорита или жадеита, которые сохраняют тепло долгое время. Портал 2 топки камина 1 снабжен стеклянной дверцей, сквозь которую виден огонь в камине. Дверца удобна тем, что ее не нужно приставлять и вынимать, она находится у топки 1 и может быть выполнена просто из стекла на петлях или опускающимся стеклом, а также в рамке. При этом стекло используется термостойкое.
В зависимости от интерьерных особенностей помещения, в котором сооружен камин с лежанкой, массив лежанки 6 может быть расположен по отношению к порталу 2 камина как сбоку (слева или справа), так и сзади, а также над массивом камина 9.
Функционирование предлагаемого устройства происходит следующим образом.
Растапливают топку 1 камина при открытом шибере 4.1. После прогрева каминной топки 1 можно перекрывать этот шибер 4.1 до положения, не допускающего выхода дыма из топки 1 в помещение. Шибер дымохода лежанки 5.1 при этом полностью открыт. Шибер 5.1 нужен для дозирования нагрева лежанки 6. В закрытом положении шибера 5.1 тепло от дымовых газов в дымоход лежанки 5 не поступает. Кроме того, используется дополнительный подогрев лежанки 6 конвективными потоками горячего воздуха, нагретого внешней поверхностью каминной топки 1, которые направлены внутри массива камина 9 с лежанкой 6 в сторону последней.
Каминная топка 1, закрытая стеклом, оставляет присутствие (вид) огня для потребителя, что соответствует общепринятому понятию камина, при этом происходит нагрев лежанки 6 за счет «петли» дымохода лежанки 5 и его регулирование при помощи шибера 5.1 с дополнительным подогревом лежанки конвективными потоками горячего воздуха от внешней поверхности каминной топки.
Недостатком камина-прототипа является закрытая стеклом топка, т.к. закрытый огонь, пусть даже прозрачным стеклом, не дает возможности реализации насущных, требуемых в определенных условиях, архитектурно-дизайнерских и эстетических задач: открытый огонь в камине в совокупности с дополнительными теплотворными функциями, например нагревом лежанки.
Задача - расширение функциональных возможностей открытого камина за счет отбора тепла от уходящего в трубу дыма от топки для обогрева частей камина при сохранении его эксплуатационных характеристик.
Открытый камин - это простой очаг, к которому в современной жизни требования только эстетические. Поэтому о теплотворных качествах камина никто не заботится. Единственное требование к нему, чтобы он не дымил, т.е. чтобы не было от него дыма в помещении. Такая работа камина считается нормальной. Это достигается определенными размерами и соотношениями размеров портала, топочной части, дымосборника и трубы. Так, труба камина должна быть необходимого пропускного для дыма сечения прямой и вертикальной с незначительными отклонениями. Регулировать интенсивность горения открытого камина невозможно с помощью каких-либо задвижек, т.к. приток воздуха в топку определяется размером портала, а портал, как известно, большой, т.е. воздуха в топку через портал попадает намного больше, чем требуется для горения топлива. Интенсивность горения определяется качеством и количеством топлива.
На фиг.1 представлена схема камина-прототипа; на фиг.2 и 3 - схемы вариантов предлагаемого открытого камина с различным подключением параллельного дымового канала.
Для решения поставленной задачи в открытом камине с параллельным дымовым каналом, содержащем портал, топку, трубу дымохода с шибером и параллельный дымовой канал, снабженный шибером, на котором расположена лежанка, причем конец параллельного дымового канала подсоединен к трубе дымохода, согласно изобретению, труба дымохода в месте соединения, по крайней мере, с одним параллельным дымовым каналом имеет сужение, а начало, по крайней мере, одного параллельного дымового канала соединено с дымосборником дымохода или с топкой.
На фиг.2 представлена схема предлагаемого камина с параллельным дымовым каналом, подключенным своим началом к дымосборнику (первый вариант), где обозначено:
1 - каминная топка; 2 -портал топки; 3 - дымосборник; 4 - труба дымохода; 4.1 - шибер трубы дымохода; 4.2 - сужение трубы дымохода; 5 - параллельный дымовой канал; 5.1 - шибер параллельного дымового канала; 6, 7 - лежанки.
На фиг.3 представлена схема предлагаемого камина с параллельным дымовым каналом, подключенным своим началом к топке (второй вариант), где обозначено: 1-5.1 - как на фиг.1; 8 - низкая лежанка.
Предлагаемый открытый камин содержит топку 1, портал топки 2, сообщающийся с дымосборником 3 и трубой дымохода 4 с шибером 4.1, имеющей сужение 4.2. Параллельно основному направлению движения дыма: портал 2, топка 1, дымосборник 3, труба дымохода 4 (при этом дымосборник 3 и труба дымохода 4 образуют основной дымоход камина) устроен параллельный дымовой канал 5, имеющий шибер 5.1 и предназначенный для отбора тепла для обогрева дополнительных частей камина, например лежанки 6 (лежанок 6 и 7) или духовки (на фиг.2 не показана). При этом начало параллельного дымового канала 5 встроено в дымосборник 3, а его конец - в сужение 4.2 трубы 4. Причем параллельных дымовых каналов 5 может быть и два, по обеим сторонам портала 2 камина или с любой его стороны, если камин установлен на расстоянии от стены здания или за стеной.
Работает предлагаемый камин следующим образом.
Нормальная работа открытого камина - когда нет задымления в помещении. Это обусловлено размерами и формами дымохода (дымосборника 3 с трубой 4) и геометрическими параметрами топки 1 камина, которая связана через портал 2 камина с окружающим пространством (Ю.П.Соснин, Е.Н.Бухаркин «Бытовые печи, камины и водонагреватели», Москва, Стройиздат, 1990, стр.20-47.).
Смесь воздуха, поступающего в топку камина 1 через портал 2, и продуктов сгорания попадает в дымосборник 3, где этот поток уже устойчив и практически не подвержен влиянию окружающей среды, поэтому наличие параллельного канала 5 на нормальной работе камина не отразится, т.е. дыма в основном дымоходе будет не больше, чем в отсутствии канала 5, потому что часть дыма попадает в параллельный канал 5. Таким образом, нормальная работа камина не нарушается, а использование отведенного в параллельный дымовой канал 5 тепла может быть различное. В частности, для обогрева лежанок 6 и/или 7 достаточно около 50°С.
В суженном месте 4.2 трубы дымохода 4 скорость движения дыма увеличивается, и по закону Бернулли статическое давление дыма уменьшается. В трубу 4 будет всасываться дым из параллельного дымового канала 5. Явление понижения давления при увеличении скорости потока лежит в основе различного рода расходомеров, например труба Вентури, водо-, пароструйных насосов.
Для увеличения потока дыма в параллельном канале 5 отбор туда дыма из основного дымохода лучше устроить там, где находится область повышенного давления, где скорость потока меньше, т.е. из расширенной части дымохода - дымосборника 3.
Таким образом, организуется устойчивое движение дыма по параллельному дымовому каналу 5, что позволяет направить этот канал в нужную сторону и нагреть, например, лежанку 6, которую можно устроить сзади камина с противоположной стороны от портала 2 или спереди 7 над порталом 2. Если отбирать дым из дымосборника 3 сбоку, то лежанку можно разместить справа или слева от камина. Угодить можно различным требованиям дизайна и архитектуры.
Кроме того, отбор дыма в параллельный канал 5 можно осуществлять из топки 1 камина (фиг.3), где под влиянием пламени находится область еще более высокого давления. Чтобы избежать вредного воздействия на газодинамические процессы в портальной части топки 1 и не нарушить нормальную работу камина, отбор дыма нужно производить через отверстие в задней стенке топки 1. Низкое расположение начала параллельного дымохода 5 позволяет скомпоновать низкую, более удобную лежанку 8. Большая температура дыма, попадающего из топки 1 в параллельный канал 5, позволяет прогреть даже духовой шкаф для готовки пищи (на фиг.3 не показан).
Таким образом, предлагаемый открытый камин с параллельным дымовым каналом, подсоединенным к основному дымоходу в соответствии с условиями закона Бернулли, позволяет использовать тепло от дыма для обогрева, например, лежанок или духовок, как в прототипе, но при этом сохраняет все свойства открытого камина: позволяет решать архитектурные, дизайнерские и эстетические задачи.