ПЕЧЬ БАННАЯ

Полезная модель относится к нагревательным устройствам на твердом топливе, а именно к печам с подовой системой топки, и может быть использована для прогрева парильных помещений (бань, саун).
Известна печь банная, содержащая топку с дверцей, колосниковую решетку, зольник, каменку, размещенную над сводом, бак для нагрева воды, две газовые камеры, примыкающие к днищу бака для нагрева воды и к своду топки, соответственно, имеющие отверстия, закрытые заслонками (RU 2359174, опубл. 20.06.2009). Камеры соединены между собой двумя вертикальными газоходными каналами, разнесенными к разным сторонам. К двум сторонам корпуса топки примыкает котел водяного отопления, имеющий в топке трубчатый теплообменник. В топке расположен трубчатый парогенератор. В своде топки под главным вертикальным газоходным каналом расположен жиклер, перекрываемый биметаллическим термостатом. Свод топки имеет дожиговое устройство с вертикальным каналом подогрева вторичного воздуха. В газоходной камере бака под вертикальным газоходным каналом бака закреплен биметаллический термостат, расположенный над вспомогательным вертикальным газоходным каналом.
Известна печь для бани, содержащая корпус с каменкой, между которыми образованы дымоходы, связывающие топку с дымовой трубой вдоль всех боковых сторон каменки 6 и с верхней ее стороны (RU 2598274 опубл. 20.09.2016). Каменка снабжена нишей, на дне которой установлена воронка с капельницей и патрубком, конец которого введен в каменку. Снаружи корпус покрыт с зазором утепленным кожухом, образующим конвектор для нагрева воздуха между стенками корпуса и стенками кожуха. В кожухе выполнены приточные отверстия для теплового обмена нагретым воздухом с окружающей средой. Полость конвектора соединена через поворотное колено, зольник и колосниковую решетку с полостью топки.
К недостаткам вышеперечисленных печей с колосниковой системой топки, относятся низкая экономичность, малая эффективность и сложность конструкции и, соответственно, эксплуатации. Так колосник и зольник обуславливают большие (по сравнению с бесколосниковыми печами) общие габариты печи при меньшем объеме топки, что приводит к необходимости чаще добавлять дрова. Кроме того, дрова в топке сгорают неполностью: мелкие дрова и угли просыпаются сквозь колосниковую решетку в зольник, который требует регулярной очистки. Это усложняет обслуживание печи и также повышает расход топлива. Меньшие размеры топки определяют меньшую площадь нагреваемых стенок печи, а значит и меньшую эффективность прогрева каменки и помещения.
Наиболее близкой по технической сущности является банная печь по патенту RU 2719684, опубл. 21.04.2020. Печь содержит корпус, топку, расположенную внутри корпуса, воздушник, колосниковую решетку, установленную на колосниковой рамке, портал с дверцей, установленный с фронтальной стороны корпуса, металлическое ложе для камней (каменка), размещенное над топкой, стартовую трубу, пламегаситель. Каменка имеет выступы в виде усеченных конусов на своей нижней стороне для увеличения полезной площади контакта топочных газов и ускорения нагрева металлического ложа для камней и выступы в виде усеченных конусов на своей верхней стороне для увеличения площади соприкосновения с камнями, уложенными на металлическом ложе для камней, ускорения и усиливания их нагрева и для увеличения поверхности для испарения воды и получения пара. Из открытой задвижки дверцы осуществляется подача воздуха по воздушнику в верхнюю часть топки.
Однако известное техническое решение, выбранное в качестве прототипа, имеет малую эффективность (низкий КПД). Это обусловлено тем, что размеры топки значительно меньше относительно общих габаритов печи, т.е. площадь нагреваемых стенок топки очень мала, в результате чего общий нагрев печи незначителен. При этом воздушник для подачи холодного воздуха выполнен на задней стенке топки, что еще в большей степени ограничивает общий нагрев печи за счет охлаждения задней стенки топки холодными стенками воздушника. Кроме того, подаваемый воздушником в верхнюю часть топки (в пространство под каменкой) холодный воздух ускоряет выход горячих газов в дымоход, расположенный в верхней части корпуса, не позволяя им догореть полностью с получением в результате этого дополнительной теплоты, также снижая тем самым общий нагрев печи и не позволяя в достаточной степени прогреться каменке и, соответственно, находящейся в ней теплоаккумулирующей загрузке. Печь-прототип характеризуется также низкой экономичностью и сложностью эксплуатации, поскольку мелкие дрова и угли, которые могут быть использованы для горения, просыпаются сквозь колосниковую решетку в зольник, требующий регулярной очистки.
Технической проблемой является создание простой, экономичной и эффективной печи.
Технический результат заключается в повышении температуры нагрева печи.
Технический результат достигается тем, что печь, включающая корпус, топку, каменку и дымоход, согласно полезной модели, содержит колпак, расположенный между топкой и каменкой, колпак снабжен воздуховодом подачи вторичного воздуха, а отверстие дымохода расположено в колпаке ниже уровня дна каменки.
В частном варианте реализации полезной модели печь содержит теплообменник, установленный внутри колпака.
Снабжение печи колпаком в совокупности с расположением в нем отверстия дымохода ниже уровня дна каменки позволяет горячим газам скапливаться и задерживаться в нем (в колпаке) на некоторое время до момента выноса в дымоход для прогрева каменки и стенок колпака. Оснащение колпака воздуховодом подачи вторичного воздуха обеспечивает дожиг указанных накопившихся горячих газов с получением дополнительной теплоты и, соответственно, еще большим прогревом каменки и стенок колпака. Таким образом, заявленные конструктивные особенности выполнения печи обеспечивают эффективный нагрев печи (высокий КПД), т.е. получение наибольшего тепла при максимальном сгорании топлива.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид печи (красные стрелки - горячий воздух, синие стрелки - холодный воздух), на фиг. 2 - вид А (увеличенное изображение части печи, включающей воздуховод), на фиг. 3 - взрыв-схема печи.
Печь содержит корпус, состоящий из двух боковых 1, передней 2 и задней 3 вертикальных стенок и горизонтального основания-поддона 4 с ножками 5. Передняя стенка 2 корпуса снабжена порталом 6 с дверцей 7. Дверца 7 представляет собой сборную раму с термостойким стеклом. В нижней части дверцы 7 выполнено поддувало 8 с задвижкой для подачи воздуха в топку и улучшения тяги, а в верхней - вентиляционные каналы 9 для обдува стекла в целях предотвращения закопчения его дымом (поступающий через них воздух не дает скапливаться дыму в верхней части портала 6 в районе дверцы).
Внутреннее пространство корпуса содержит топку и расположенный над ней колпак, разделенные пламегасителем 10. Пламегаситель 10 может быть выполнен сборным из нескольких частей, например, как на фиг. 1 из трех частей для возможности его замены без разборки печи, или цельным.
В верхней части корпуса (также верхняя часть колпака) установлена каменка 11 для теплоаккумулирующей загрузкой (на фиг. не показана). Каменка 11 представляет собой емкость в форме усеченной пирамиды, во внутренней полости которой выполнены выступы 12 для максимальной передачи тепла теплоаккумулирующей загрузке. Каменка 11 может быть выполнена в любой другой форме, обеспечивающей наиболее оптимальную конфигурацию для полностороннего нагрева горячими газами (например, в форме усеченного конуса, в виде полусферы).
В качестве теплоаккумулирующей загрузки могут быть использованы камни, чугунные ядра.
В каменке 11 выполнено отверстие, в котором установлен дымоход 13 таким образом, что его отверстие расположено в колпаке ниже уровня дна каменки 11.
В колпаке размещен воздуховод 14 подачи вторичного воздуха, который может быть выполнен один на любой из стенок корпуса или в зависимости от эксплуатационных требований несколько, например, два, выполняемых в углах печи (фиг. 3), т.е. между боковыми и задней стенками. Воздуховод выполнен из деталей, герметично соединенных между собой (например, с помощью печного герметика) с формированием полости для подачи вторичного воздуха в колпак.
На внешней поверхности корпуса выполнены ребра, увеличивающие площадь отдающей тепло поверхности, и, следовательно, повышающие теплоотдачу печи.
Печь может быть выполнена из любого металла с высокой теплопроводностью, например, из чугуна.
Печь может быть снабжена теплообменником для нагрева воды, представляющим собой сосуд из жаростойкой нержавеющей стали. Теплообменник установлен внутри печи, в колпаке, и посредством двух штуцеров, выходящих наружу корпуса печи через отверстия в стенке печи, соединен с внешней системой циркуляции воды, расположенной вне печи. Расположение теплообменника в колпаке позволяет осуществлять быстрый нагрев проходящей через него воды.
Печь работает следующим образом.
В каменку укладывают теплоаккумулирующую загрузку (камни). Через дверцу в топке размещают топливо (дрова), которые поджигают. Для интенсивного горения в топке открывают задвижку поддувала дверцы. Пламегаситель ограничивает распространение пламени вверх, в колпак. Продукты горения топлива (горячие газы) поднимаются из топки в колпак, где скапливаются в верхней его части, непосредственно под дном каменки и вокруг ее стенок (вокруг ее боковых граней), нагревая ее и стенки колпака (а также теплообменник, в случае снабжения им печи). Указанные газы дожигаются при помощи подачи по воздуховоду дополнительного воздуха в колпак, что обеспечивает получение дополнительной теплоты и еще больший прогрев каменки и стенок колпака. Несколько охладившись газы вытесняются в нижнюю часть колпака вновь поступающими из топки более горячими газами, откуда попадают в дымоход и выводятся из печи. Вновь поступившие горячие газы продолжают нагревать каменку, также дожигаются и выводятся аналогично в дымоход. Нагретая каменка передает тепло камням, а нагретые стенки корпуса печи - окружающему пространству. Для получения пара на камни подается вода. Расход топлива в процессе эксплуатации такой печи очень мал, а образование золы практически исключается.
Таким образом, заявленная полезная модель обеспечивает создание простой, экономичной и эффективной печи за счет повышения температуры нагрева печи.