Печь для бани
Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский
Источник: И.С. Подгородников. Печь для бани. «Сельское строительство», №7, 1978 г.
Предлагаем печь оригинальной конструкции, которая была разработана в 1932 году. В бане с такой печью будет тепло от пола.
Для равномерного прогрева и получения большего полезного действия печи топливник помещается не под каменной насадкой, а сбоку и отгорожен от нее не доходящей до свода перегородкой. С дымовой же трубой сообщается пространство под каменной насадкой, в для усиления тяги в трубе последняя соединена каналом непосредственно с топливником. Дли согревания воды под сводом печи помещаются водогрейные трубы, сообщающиеся с баком, в котором установлен щит с мелкими отверстиями для раздробления вытекающей струи пара.
На чертеже; 1—1, 2—2, 3— 3 —вертикальные разрезы в местах, указанных на горизонтальном разрезе 4—4, 5—5 — вертикальный разрез, указанный на горизонтальном разрезе 6—6.
Печь имеет топку а, расположенную сбоку не доходящей до свода перегородки, часть топки занята насадкой из камня, лежащего на кирпичных балочках б (разрезы 1 и 3), которые опираются на столбики в. Сбоку печи находится дымовая труба г, на которой размещена задвижка д (разрезы 3, 5). Каналом е (разрезы 5, 6), закрываемым задвижкой ж, топка соединена непосредственно с дымовой трубой. Под сводом печи устроены трубы 8 (разрезы 1, 2, 5), которые патрубками и и к (разрезы 1, 2) соединены с резервуаром л для горячей воды, установленным на чердаке. Горячие газы из топки поднимаются под свод печи и омывают трубы с водой. Так как под сводом газы имеют наибольшую температуру, то интенсивность парообразования в трубах з увеличивается. Такая конструкция позволяет использовать трубы небольшого диаметра. Образующийся в них пар поднимается в бак по патрубку и, над выходным отверстием которого установлен щит м с рядом мелких отверстий, благодаря чему пар разбивается на мелкие струйки и конденсация улучшается. В трубу з вода протекает по патрубку к, таким образом вода циркулирует и подогревается. Отдав часть своего тепла трубам, газы, проходя далее через камни, остывают, тяжелеют и падают до самого низа печи, затем отсасываются дымовой трубой г. Таким образом равномерно прогревается каменная насадка. Камни — хороший аккумулятор тепла. Класть их надо не очень плотно, чтобы сопротивление прохождения дымовых газов было небольшим. При растопке, печь может дымить. Это вызвано тем, что газы, проходя через холодные камни, сильно охлаждаются. Температура в дымовой трубе еще слишком мала и не дает необходимого разрежения в печи. Чтобы этого избежать, предусмотрен канал е с задвижкой ж. Через него часть горячих газов может удаляться непосредственно в трубу г. тогда повысится температура дымовых газов, усилится тяга и создастся необходимое разрежение в печи. По мере прогревания каменной насадки и повышения температуры отходящих газов в дымовой трубе задвижку закрывают. Когда каменная насадка прогреется настолько, что газы, прошедшие через нее будут иметь достаточную температуру для создания необходимого разряжения, задвижку закрывают. Степень регулировки задвижкой ж зависит от появления через небольшое отверстие в стенке печи под сводом.
Такое устройство печи обеспечивает равномерный прогрев каменной кладки и высокий коэффициент полезного действия благодаря низкой температуре газов в дымовой трубе.
Биография
Подгородников И.С., 1940 г.
Реальное училище, Могилев, 1900 г.
Перед уходом на Украину 1919 гг.
Помощь соседям в постройке печи, 1953 г.
Последние годы жизни.
Проанализировав обстановку, и поняв, что делать ему здесь больше нечего Подгородников в 1919 г. отправился на Украину, чтобы может быть добраться до Крыма, а оттуда на пароходе попасть в Европу, где могли бы пригодиться его знания. Дорога оказалась трудной, приходилось подрабатывать пастухом, лесорубом, печником. В Новгородской губернии он нанялся к богатому мужику убирать урожай. Прошлое казалось обрезанным, Россия убита и вряд ли встанет на ноги, а значит его жизнь, хорошего знающего инженера лишается смысла. Зачем оставаться в стране, которая не ценит своих людей? Около Елизаветграда его остановил красноармейский патруль, заподозрив в нем деникинского шпиона.
Только случайно он не погиб, один из патрульных, что постарше просто вывел его на дорогу и отпустил. Не веря своему освобождению, он направился уже не в Крым, а к Елизаветграду, где жили его белорусские знакомые. Там встретил свою будущую жену, а через некоторое время после свадьбы молодожены вернулись в Белоруссию, в Шклов.
Там И. С. Подгородников устроился работать теплотехником на бумажную фабрику. Столкнувшись сначала в своих скитаниях, а потом и в быту с неважной работой кирпичных отопительных печей, которые плохо прогревались, быстро остывали, и не прогревали низа помещения он, наблюдательный и склонный к анализу человек, стал думать об их усовершенствовании. И с 1926 г. вплотную занялся усовершенствованием печей. Своими наблюдениями и сомнениями И. С. делиться с проф. В. Е. Грум-Гржимайло, выдающимся инженером- металлургом, автором гидравлической теории движения газов. Ведет с ним переписку, строит в Шклове его печи, и ездит в Москву. В 1928 г. Подгородников получает приглашение перейти на работу в Московский проектный институт «Стальпроект» с предоставлением квартиры в доме сотрудников института.
Основной работой И.С. было проектирование металлургических печей, а свободное время он вместе с В. Е. Грум-Гржимайло посвящал разработке, усовершенствованию и кладке комнатных печей. В основу была положена одноколпаковая печь В. Е. Грум-Гржимайло (впоследствии оказавшаяся нежизненной). Недостатки учитывались, конструкции менялись, но принцип оставался одноколпаковым. После смерти В. Е. Грум-Гржимайло в конце 1928 г. Подгородников продолжал заниматься металлургическими печами, а бытовые конструировал в нерабочее время дома. О том, насколько интересовала его эта деятельность, говорит тот факт, что на выделенном их семье дачном участке было построено несколько экспериментальных печей, в сарае и на улице. Поиски, раздумья и исследования привели его к мысли о необходимости делать печи не с одним, а с двумя колпаками. Как оказалось впоследствии, это была революция в конструировании отопительных печей.
Так 1950-55 гг. в г. Семипалатинске по инициативе председателя Горплана Лурье почти во всех общественных зданиях (школах, больницах, детсадах и т. д.) отопительные печи были заменены новыми, двухколпаковыми. Причем они имели герметичные дверки и металлические кожухи. Результат экономии топлива был потрясающий, расходы на печное отопление значительно сократились.
Одной из целей изобретателя было усовершенствование широко распространенной русской печи. Такие попытки предпринимались и ранее, но оказались безуспешными. Только применение теории вольного движения газов позволило решить задачу, и в 1929-30 г. была создана русская печь, прогревающаяся от пола до потолка, названная «Крестьянская Теплушка», и завоевавшая огромное признание в народе.
В конце войны, в командировке по восстановлению металлургических печей в Запорожье, он тяжело заболел, а после ее окончания перешел на работу в Академию Коммунального Хозяйства им. Памфилова К. Ю. Здесь в качестве старшего научного сотрудника 1946-48 г.г. принимал участие в исследованиях сборных печей, а также занимался работой по созданию рациональной отопительной печи длительного горения на твердом топливе, результатом которых стало появление кафельной печи АКХ-9, поставленной на массовое производство на заводе КЗПСМ в Катуаре.
Собрав материалы исследований, Подгородников в 1950 г. защищает в АКХ кандидатскую диссертацию на тему «Конструирование отопительных печей и связанный с ними тепловой режим помещения», итог 24-х летней работы автора. Исследование печей проводились с помощью гидравлических моделей, методом, предложенным акад. М. В. Кирпичевым. Результаты подтвердили правильность теоретических предпосылок при проектировании печей на основании теории вольного движения газов. Показателен также последний абзац диссертации: «Своей работой я укрепил национальное начало в конструкции бытовых печей, развил и углубил новый принцип, вложенный проф. В. Е. Грум-Гржимайло в конструкцию комнатной печи – вольное движение газов, основоположником которого является М. В. Ломоносов».
К сожалению не все идеи были доведены до реальных конструкций, не был написан задуманный им учебник по печному делу. 17 января 1958 И. С. Подгородников скончался. Кроме ряда модификаций русской печи «Теплушка» в жизнь вошли печи другого назначения – отопительные (двухъярусный колпак), отопительно-варочные (ИП-1, ИП-2), кухонный очаг колпаковый, печь длительного горения. Лучшей проверкой рациональности конструкций были сотни писем (в первых изданиях своих книг он указывал адрес), получаемых им от печников и граждан, построивших эти печи в разных районах СССР. Это были выражения благодарности, просьбы выслать чертежи, вопросы по кладке.
При жизни автора было издано несколько книг с чертежами печей и их описанием. Было получено 19 авторских свидетельств на печи различных конструкций, хотя в 1940-е годы Госкомтехника отклонила заявку Подгородникова И.С. на изобретение «Двухэтажного колпака», противопоставив похожую печь, опубликованную в 1939 г. Причины этого объяснены в его диссертации. К сожалению, замечательные печи, разработанные автором, так и не вошли ни в один из альбомов рекомендуемых к строительству печей Госстроя СССР, кроме одной из моделей Теплушки (она имела Госстроевскую индексацию ПР-4500Н). Официальными органы воспринимали его как кустаря – одиночку.
А. И. Подгородникова «О характере отца».
Отец был интересным человеком, его контактность привлекала всех, с кем он был знаком. Очень наблюдательный, отзывчивый, он умел анализировать, выделяя главное. Неравнодушие, желание улучшить, ликвидировать недостатки всегда приводило его к помощи другим людям. Так, во время эвакуации в г. Орске Оренбургской области, в местной пекарне хлеб выпекался сырой, непропеченный. Отец предложил свою помощь в наладке печи. В результате появился хорошо выпеченный вкусный хлеб. А он в награду получил мешок проса, который надо было еще ободрать до пшена.
Так действовал отец, и это осталось хорошим уроком для нас на всю жизнь. В трудные времена нельзя терять волю и упорство, необходимо действовать.
Библиография
Принцип работы бесканальных (колпаковых) печей.
Хошев Юрий Михайлович
Родился в 1945 г., окончил МИФИ. Доктор физико-математических наук, специалист в области высокотемпературных процессов и технологий. Выйдя на пенсию, в порядке хобби занялся изучением физических процессов в русских паровых банях и газодинамики бытовых печей. Опубликовал ряд книг и более двух десятков статей в специализированных периодических изданиях по этим темам. Является почетным членом Московской Гильдии Печников. e-mail: kho45 (а) mail.ru
Рис. 1. Движение газов в колпаке.
Работа бесканальных КС основана на т. н. вольном движении газов. (Этот термин ввел М. В. Ломоносов, при исследовании движения воздуха в шахтах рудников.) Основная идея очень проста (Рис. 1) – струйка горячего газа в окружении холодного, как более легкая поднимается, а струйка холодного газа в окружении горячего опускается. Очень наглядно это можно увидеть, если пустить дым от папиросы в перевернутый вверх дном стакан. Дым будет подниматься вверх, а достигнув дна, станет охлаждаясь опускаться вдоль стенок стакана. Характерно, что хотя в системе нет никаких каналов, дым омывает все возможные внутренние поверхности. Другим замечательным свойством колпаков является то, что холодный газ не может продуть нагретый колпак. В канальных системах газы любой температуры протягиваются через все дымообороты. Т. е. колпаковые печи как бы имеют автоматическую газовую задвижку, и менее чувствительны к неаккуратной эксплуатации. И, наконец, колпаковые печи обладают очень небольшим газовым сопротивлением, что позволяет делать печи с невысокими трубами.
Двухколпаковые печи
Рис. 2. Двухколпаковая печь.
Устройство русских печей и их эволюция
Рис. 3. Схема Русской печи.
Следующим этапом в развитии русских печей явилось прибавление к печи отдельной топки. Появилась т. н. русская печь с подтопком. Обычно эта топка располагается под шестком, а сам шесток перекрыт варочной плитой. Горячие газы из подтопка направляются в дымообороты, расположенные по одной или нескольким стенкам печи. Фактически, такая печь представляет собой две печи, объединенные в один массив. В результате ситуация с отоплением улучшилась. Но теперь, если требовалось приготовить пищу в горниле, приходилось топить и горнило и подтопок. При топке одного только подтопка горнило не нагревалось, точно также и при топке горнила, низ печи оставался холодным. Это представляло значительные неудобства.
Улучшенная русская печь Крестьянская Теплушка
Попыток усовершенствования русской печи было множество. В 1927 году Наркомзем СССР даже объявил конкурс на улучшенную русскую печь. Первые призовые места заняли печь, разработанная во Всесоюзном теплотехническом институте им. Дзержинского, а также печь конструкции Грум-Гржимайло и Подгородникова, которая послужила прототипом печи «Крестьянская Теплушка». Существенное ее достоинство в том, что одновременно с прогревом варочной камеры нагревается и нижняя часть печи.
Рис. 4. Разрезы печи Теплушка.
При топке печи устье печи закрыто заслонкой. Вентиляционная задвижка тоже закрыта. Дрова сжигаются в топливнике, на колоснике. Горячие газы из топливника направляются под свод, омывают его и через отверстия, расположенные по периметру пода, попадают в нижнюю отопительную камеру. Остывая, газы опускаются ко дну печи, откуда отсасываются дымовой трубой. Печь можно также топить и как обычную русскую. Это целесообразно делать в теплое время года, когда, например, планируется выпечка хлеба. В этом случае через устье можно любоваться открытым огнем. При топке по-русски печную задвижку закрывают, а вентиляционную открывают. Дрова сжигают на поду.
Таким образом, сохраняя все достоинства русских печей, Теплушка имеет в 2.5 раза большую поверхность нагрева, быстрее вытапливается, т. к. топливник снабжен колосником, прогревает низ помещения. Кроме того, варочная камера Теплушки остывает медленнее, чем у русской печи, потому что под также подогревается и снизу. При регулярной двухчасовой топке раз в сутки температура в горниле не падает ниже 90 град, что позволяет готовить пищу в течение длительного времени после топки. Без преувеличения можно сказать, что на сегодняшний день Теплушка – лучшая печь для сельского быта.
Отзывы
В первых изданиях книг автор указывал свой домашний адрес, приходили сотни писем с благодарностями, просьбами выслать чертежи и пр. Приведем два из них.
Бухгалтер Брагин Е. Г. 62-х летнего возраста из совхоза им. Энгельса Пензенского округа, построивший у себя Теплушку, в письме от 20 апреля 1930 г. пишет: «Дровами топим при закрытой дверке три с половиной месяца – с 12 декабря по 1 апреля. Израсходовано всего дров 3 куб. м. тогда как в других помещениях такого же размера и в таком же доме при наличии обыкновенной русской печи и голландки израсходовано дров по 8 куб. м. И в результате в моей квартире было всегда равное одинаковое тепло, а у моих соседей на полу чуть не замерзала вода. В моей квартире пол всегда был теплый, ходить по нему босыми ногами доставляло удовольствие, как летом. Мое заключение: печь во всех отношениях удобна и не дорогая; сбережет топлива наполовину, что составит большие миллионы для нашего Союза. Необходимо, не откладывая в долгий ящик, в порядке постановления правительства, сразу построить во всех крестьянских домах Союза такие печи, хотя бы пришлось идти на помощь крестьянам, выдавая им ссуды, а беднякам безвозвратно, для чего выпустить государственный заем «Крестьянская теплушка». Медлить нельзя. Топливный кризис все увеличивается».
Отрывок из акта от 12 июня 1945 г. комиссии Академии коммунального хозяйства и Управления по делам архитектуры при С. М. РСФСР, обследовавшей работу «Теплушки». Марфа Ивановна Пугачева сообщила: «Печь Подгородникова она построила в 1929 г. И та прекрасно у нее работала до 1939 г. Затем деревенский печник убедил ее заменить русскую печь Подгородникова (1.3 на 1.7 м.) на более компактную шведку. Построенная шведка эта ее не устраивала ни по величине теплоотдачи, ни по пищеварительным своим свойствам, поэтому в 1944 г. Она ее сломала и поставила русскую печь с плитой в шестке, конструкции местного печника, что она вынуждена была сделать ввиду смерти печника, сложившего ей печь т. Подгородникова и ввиду отсутствия у нее чертежей «Теплушки».
В настоящее время ей ясно видно, что лучшей печью была печь Подгородникова – ее топили не только дровами, но и антрацитом. Топили всегда только раз в сутки; в доме было тепло: она приписывала это теплым конструкциям стен; теперь видит, что дело было в печи. Шведку приходилось топить два раза в сутки. Управление задвижками было очень простое; летом часто она топила печь как обычную русскую, т. е. огонь разводила прямо на поду печи, а не в топке. Последней пользовались зимой и при больших готовках. Если бы у нее была возможность, она с радостью заменила бы существующую печь опять на печь Подгородникова».