Теплотехника

Температурно – влажностный режим русской бани характеризуется средними параметрами температуры и влажности воздуха в парной, в сравнении с финской и турецкой банями. В соответствии с приведенной хомотермальной таблицей* русской баней считается парилка, в которой температура воздуха находится в пределах 60 – 70 гр.С, а относительная влажность 39 – 26 процентов. Возможны и другие определения, расширяющие эти пределы.

*Ю.Хошев «Сауна. Гигиеническая баня» М. 2004г.

В русских паровых банях кратковременно повышаются абсолютная влажность и температура в парной при подаче воды на раскаленные камни. Собственно подача воды на раскаленные камни, при температуре в парной 60-70 гр.С , нарушая на некоторое время термодинамическое равновесие в парной, и создает тем самым эффект русской бани.

Применяемые для нагрева камней в общественных банях печи на газу - это печи периодического действия. И, поэтому, как правило, являются массивными инерционными сооружениями, призванными аккумулировать в камнях и стенах печи достаточное количество тепла, при достаточной температуре на весь период банных процедур (обычно с 8 до 20 часов, т. е. в течение 12 часов).

Естественно, что в различные моменты такого длительного периода, температуры стен печи и камней различны. В утренние часы температура стен печи обычно превышает 90 гр.С, может быть и выше 100. Камни сильно раскалены и при открывании паровой дверки интенсивно излучают тепло в парную.

Инфракрасное излучение стен печи и камней создает мощный тепловой поток, который нагревает стены и потолок парилки утром до температуры выше 100 гр.С , при которой на них уже невозможна конденсация пара. А в сочетании с конвективным нагревом воздуха от стен печи, в утренние часы будет реализовываться режим сауны, а не русской бани.

В вечерние же часы  температура стен печи и камней может оказаться недостаточной для поддержания режима русской паровой бани.

В идеале, чтобы обеспечить в парилке температуру русской паровой бани 60-70 гр.С., печь должна иметь температуру наружной поверхности стены по возможности постоянную и не выше 90гр.С.(чтобы не перегревать парную) и при том не снизить температуру нагрева камней, которая должна быть примерно 500 -600 гр.С.(чтобы сохранялось интенсивное парообразование).

Для обеспечения  умеренной температуры наружной поверхности печи при сохранении достаточного количества аккумулированного тепла печь состоит из  двух контуров: внутреннего высокотемпературного рабочего и наружного низкотемпературного  ограждающего, с соответствующей изоляцией между ними.

Внутренний контур, состоящий из топки и тепловой камеры с насадкой и каменной засыпкой, выполняется из огнеупорного шамотного кирпича. Наружный контур из красного кирпича. Между контурами от низа печи до тепловой камеры воздушный зазор, который предохраняет наружные стены печи от перегрева и, тем самым, снижает жесткость их теплового излучения. С помощью воздушного зазора обеспечивается естественная циркуляция, просушивание и нагрев воздуха в парной.

Степенью открывания циркуляционных дверок, расположенных по периметру печи, регулируются температура наружной поверхности печи и температура воздуха, что (в совокупности с парообразованием) позволяет обеспечивать требуемый температурно – влажностный режим в парной.

 Зазор на уровне тепловой камеры и выше заполняется тепловой изоляцией, препятствующей теплопередаче от камней. Такой «термос» должен сохранить тепло, аккумулированное камнями, в течение всего сеанса.

Количество камней определяется на основе теплотехнических расчетов, с составлением теплового баланса парильного отделения.

Устройство двухконтурной печи по сравнению с одноконтурной толстостенной уменьшит количество аккумулируемого стенами печи тепла.

 Чтобы сохранить, а может и увеличить общее количество тепла, аккумулированного печкой, увеличиваем количество тепла, аккумулируемого камнями. Увеличиваем не повышением температуры камней (что нецелесообразно, т.к. увеличивается при этом

температура дыма, т.е. потери тепла), а повышением равномерности прогрева каменной засыпки.

Для увеличения равномерности прогрева каменной засыпки и экономичности работы печи применяем, наряду с обычно принятым для банных печей прямоточным выходом дымовых газов элементы     колпакового (вольного) их движения.

В колпаковом режиме прогрев камней происходит быстрее,  равномерней и с меньшими потерями тепла с отходящими дымовыми газами; имеется возможность для внешней рециркуляции дымовых газов. Работа в таком режиме примерно на четверть снижает время прогрева печи, расход газа, температуру дымовых газов.

Экономичность работы печи повышается также путем устройства ее топки, по своим размерам, соответствующей тепловому режиму с максимальным тепловым напряжением топочного объема. Обычно же размеры топки определяются размерами опирающейся на перекрытие топки тепловой камеры и поэтому существенно превышают необходимые, из–за чего процесс горения происходит не оптимально.

Конструктивно задачу устройства топки оптимальных размеров решаем путем устройства раздельных топочных арок и несущих насадку арок тепловой камеры.

  В результате размеры топки должны соответствовать  расчетному тепловому напряжению, при котором обеспечится совершенство процесса горения и устойчивость горения факела при малых расходах газа. Это позволит предохранить несущие арки тепловой камеры от перегрева и размывания струей факела. Позволит ремонтировать топку печи, не разбирая всю печь.

Сама топка выполняется без связи со стенами тепловой камеры, в которой находится каменная засыпка, что уменьшает вероятность образования трещин от термических напряжений.

Для пользователей экстремалов, в конструкции печи предусмотрена возможность регулируемого нагрева парной до температуры более 100 гр.С., т.е. выход на режим близкий к режиму сауны.

Это достигается двумя способами.

 Первый, медленный - путем открытия дверки ремонтного окна, через которое открывается доступ к топочной части печи. Через это окно, при открытой дверке, раскаленная задняя стенка топки излучает тепло непосредственно в парную, что позволяет поднять в ней температуру более высокую, чем это происходит от нагретых наружных стенок печи.

Второй, быстрый – путем открытия на несколько минут дверки для подачи воды и открытия из помещения парной воздушных задвижек, перекрывающих доступ воздуха от уровня пола парной в топку, и задвижку , перекрывающую доступ воздуха из приточного воздушного канала (дверка канала в топочную должна быть закрыта, а в парную открыта). В этом случае воздух из парной,циркулируя через печь, будет интенсивно прогреваться до необходимой температуры.

 Таким образом, в конструкции печи заложена возможность нагревать парную, не перегревая при этом наружную поверхность стен печи, что важно для создания стабильного нормального   тепло – влажностного режима русской бани.