Главная Статьи о бане Ю.М. Хошев Как правильно топить баню

Как правильно топить баню

Вам дрова нужны? Сколько надо тепла, чтобы протопить баню?

Прежде чем приступить к выбору конкретных технических решений по конструкции бани и печи, приведем для ориентировки результаты оценочных расчётов параметров предельно большой для рядового садовода бани (с совмещёнными парной и мойкой) длиной 4,0 м, шириной 2,5 м и высотой 3,0 м. Площадь такой бани - 10 м*. объём — 30 м., площадь ограждающих конструкции (стен, потолка и пола) - 60 м.
Предположим, что мы топим эту баню зимой при температуре наружного воздуха - 20 градусов С, а температуру в бане доводим до +100°С. То есть климатические параметры закладываем предельно жёсткие, но многие реальные для современных саун. Что же надо предусмотреть, чтобы такая баня была работоспособной? И к тому же не просто работоспособной, а быстро прогреваемой, экономной и дешёвой.
Оценим теплопотери через ограждающие конструкции наружу бани, полностью протопленной в стационарном режиме. То есть в том гипотетическом случае, когда внутренние поверхности стен, пола и потолка бани изо дня в день поддерживаются при температуре +100°С (как, например, жилой дом, правда, при иной температуре).

Результаты расчёта теплопотерь ограждающих конструкций различных типов выглядят следующим образом:

• брус толщиной 150 мм - 6 кВт;
• утеплите/tb 40 мм плюс вагонка 20 мм - 6 кВт;
• утеплитель 40 мм плюс стальной лист 0,7 мм    - 7 кВт;
• кирпич 500 мм плюс вагонка 20 мм    - 6 кВт.

Под утеплителем мы здесь будем понимать минеральную вату (стекловату, шлаковату, базальтовую вату), войлок, мягкие древесноволокнистые плиты, пенопласт, то есть материалы, имеющие близкие коэффициенты теплопроводности. При этом подразумеваем, что утеплитель уложен изнутри по стенам, изготовленным из любого материала (брус, кирпич, сталь, доски и т.п.). Из приведённых цифр видно, что дешёвая лёгкая стенка с утеплителем обеспечивает те же теплосохраняющие характеристики, что и массивные стены.
Уровень теплопотерь 6 кВт весьма велик. Например, обычные кирпичные печи имеют теплоотдачу в помещение от 4 кВт до 6 кВт (хотя мощность тепловыделения от горящих дров может достигать и сотен кВт). То есть для поддержания высокой температуры в бане требуются кирпичные монстры типа известной банной печи Суздальцева массой 2500 кг, продолжительность топки которой составляет 12 часов при потреблении дров 14 кг в час. Ясно, что кирпичные печи для нашей садовой бани не годятся из-за недостаточной теплоотдачи с внешних поверхностей. Подчеркну, что для нагрева воздуха до 100°С температура стенок печи должна быть больше 100°С. причём намного больше. А кирпичные печи снаружи прогреваются по строительным нормам и правилам лишь до 90°С, максимум до 120°С.
Таким образом, за основу мы должны принять концепцию современной финской сауны, то есть бани с металлической печью. Ведь нам не надо держать высокую температуру в парной сутками. Haм нужно быстро баню нагреть (протопить), а потом пусть она относительно быстро охладится. Для такой задачи нам подойдут металлические печи, которые всё тепло, выделяющееся от сжигания дров, тотчас выделяют в воздух, а не в кирпичную кладку печи.
Очевидно, что для быстрого нагрева бани важно не только значение сопротивления теплопередачи стен, но и теплоёмкость материала стен.

Оценим, сколько же тепла надо, чтобы протопить холодную баню (вернее, её ограждающие конструкции) от - 20°С до +100°С (у потолка):

• брус толщиной 150 мм - 120 кВт/час,
• утеплитель 40 мм - 1 кВт/час,
• утеплитель 40 мм плюс стальной лист толщиной 0,7 мм - 3,5 кВт/час,
• утеплитель 40 мм плюс вагонка 20 мм - 30 кВт/час,
• утеплитель 40 мм плюс вагонка 10 мм - 15 кВт/час,
• кирпич 500 мм плюс вагонка 20 мм    - 440 кВт/час.

Таким образом, чтобы протопить холодную кирпичную баню до заданной температуры, необходимо истратить столько же тепла (и дров соответственно), сколько его хватило бы на поддержание тепла в уже прогретой бане в течение 3 суток.
Приведенные выше расчёты свидетельствуют, что не только кирпичные печи, но и кирпичные бани (даже обшитые вагонкой) для нас совершенно не пригодны. Не подходят даже бревенчатые бани (брусовые): их в обязательном порядке (так же как и каменные бани) надо утеплять изнутри эффективными утеплителями типа минеральной ваты. Без утеплителя бревенчатую баню нам придётся топить даже металлической печью несколько часов.
Толстая вагонка в качестве внутреннего обшивочного ма-териала, который прикрывает утеплитель, тоже не вполне подходит — слишком теплоёмка. Наиболее удовлетворительными характеристиками обладают широко применяемые в промышленно-складском строительстве панели утеплитель-сталь (сэндвич). Но для высокотемпературных бань сталь не подходит: «обжигает» при соприкосновении - необходимы ограждения.
Остановимся немного на эффекте «обжигания» металлической поверхностью. С первого взгляда это удивительно, поскольку в быту считается, что металл — материал холодный (как говорят, «холодит»). Многие даже считают, что если тёплый деревянный пол застелить листовым металлом, то дом станет холодней.
Конечно, это не так. Металлическая поверхность имеет ту же температуру, что и пол в помещении. А рука (или нога) чествует не температуру пола, а температуру своей кожи. Металлы имеют очень большой коэффициент теплопроводности. Если приложить руку к поверхности металла, то он начинает интенсивно отводить тепло с кожи, если температуре металла ниже температуры кожи. И наоборот, металл будет интенсивно нагревать кожу, если температура его выше. А так как для кожи темпера тура ниже 15°С уже представляется как лютый холод, а температура выше 55°С - как обжигающий жар, то металл с температурой ниже 15°С воспринимается как ледяной, а с температурой выше 55°С — как раскалённый. Само же наличие металла в помещении не приводит ни к снижению, ни к повышению температуры в нём.
Чтобы убедиться, что рука чувствует температуру кожи, а не температуру окружающей среды, достаточно (даже на очень сильном морозе) приложить руху к листу холодного пенопласта (или ещё лучше погрузить руку в сухой перлитовый песок). Вы сразу почувствуете, что пенопласт (даже с температурой -30°С) - очень «тёплый». Это происходит потому. что пенопласт очень плохо проводит тепло (имеет низкий коэффициент теплопроводности) и медленно отводит тепло от руки. Кожа ладони начинает нагреваться потоками крови по кровеносным сосудам от своей обычной температуры 22-26°С до 36°С, что воспринимается как явное тепло.
Свойство эффективного отвода тепла листовым металлом в стороны широко используется. В частности, перед дверцей печи на полу всегда настилают стальной лист. Если из печки упадёт головешка, то тепло от неё сразу распределится по всей площади листа и не сможет привести к вос¬пламенению находящегося под листом деревянного пола. Ведь воспламенение дерева всегда происходит в какой-нибудь одной точке, и если теплоотвод из этой точки велик, то воспламенение затрудняется. Металлические листы ис¬пользуются также для отвода тепла из труднодоступных (в том числе и для воздуха) мест (например, из зон примыкания кладки печей и труб к деревянным конструкциям).
Однако вернёмся к результатам расчёта. Они весьма убедительно говорят, что для нашей бани подходят только варианты ограждающей конструкции с утеплителем и обшивкой тонким слоем дерева или металла. При этом для того, чтобы нагреть внутренние поверхности стен до заданной температуры за 1 час, минимальная мощность металлической печи должна быть где-то в пределах 15-20 кВт. Нагреть надо также саму печь и воду для мытья.

Оценим, сколько же для этого нам надо тепла:

Кирпичная печь (300 шт. кирпича)

• до 400°С внутри, до 50°С-снаружи    - 50 кВт/час;
• металлическая печь (25 кг) до 400°С - 1,5 кВт/час;

Металлическая печь (25 кг) плюс каменная

• засыпка (100 кг) до 400°С    - 8 кВт/час;
• воздух в бане до 10С°С - 1,4 кВт/час;
• 10 л воды до 100°С - 1,2 кВт/час;
• 200 л воды до 40°С - 9 кВт-час.

Приведённые цифры свидетельствуют, что кирпичная печь — слишком теплоёмкая: фактически она не в состоянии нагреть ни баню, ни саму себя. При мощности тепловыделения от горящих дров 15-20 кВт только на прогрев печи понадобится около 3 часов (что слишком много). А ведь только после этого она сможет начать нагрев помещений.
Следует заметить, что кирпичная печь, запасая при протопке 50 кВт-час тепла, охладится не ранее чем через 10 часов. То есть и на следующий день будет ещё теплой. Но нам этого вовсе не нужно. Это просто растранжиривание дров: баня высохнет и за 2 часа от тепла 15 кВт. час, запасённого стенами (если к тому же предотвратить излишнее намокание полоd).
То же самое относится и к каменной засыпке — на её нагрев тоже нужно много энергии. Но оставим этот вопрос решать любителю бани: если кто-то хочет париться путём «поддачи», пусть на полчаса дольше топит печь, только и всего.
Что же касается воды, то достаточнее количество «пятка на мойку в шайке составляет 10 л (одно ведро) на одного моющегося. Это требует затрат небольшого количества энергии (порядка 1,2 кВт-час), то есть эквивалентно работе стандартного электрокипятильника или электроплитки мощностью 1,3 кВт (6А, 220 В) в течение 1 часа. Нагрев воды для ванны (200 л при температуре 40°С) потребует в 7-8 раз большей энергии.

О минимальных энергозатратах. Суммируя приведённые выше соображения, определим значения минимальных энергозатрат для «запуска» бани с утеплёнными и обшитыми ееровагонкой стенами, с металлической печью без каменки и объёмом нагреваемой воды 20 л (на двух человек) при различных температурах снаружи (табл. 1).

Таблица 1.

Таким образом, чтобы натопить баню зимой за 1 час. требуется металлическая печь мощностью порядка 20 кВт. В нижней строчке таблицы 1 приведены данные о необходимом количестве сухих дров калорийностью 3300 ккал/кг (3,8 кВт-час/кг) для обеспечения суммарных энергозатрат на нагрев бани при коэффициенте полезного действия печи 50%.
Что ещё следует из таблицы? Во-первых, такие уровни энергоподачи с помощью электропечей доступной для садоводов мощности реализовать невозможно. Что же касается дровяных печей, то цифры вполне реальные для любой крупной «буржуйки», которая легко может сжёчь в час десяток килограммов дров и натопить за это же время рассмотренную нами баню предельных размеров до 100°С.
Бо-вторых. удивительно, как много всё-таки тепла идёт на нагрев воздуха. А ведь мы привели результаты расчёта без воздухообмена, который необходим и даже неизбежен в бане.

Так вот, если в бане - 6-кратный воздухообмен (то есть в течение часа воздух 6 раз заменится свежим с улицы), то на нагрев воздуха может потребоваться больше энергии, чем на возмещение теллопотерь через стены бани. А значит, надо по возможности реже открывать двери.
В-третих неожиданным результатом является слабая зависимость энергозатрат от наружной температуры. Казалось бы, зима (-20°С) сильно отличается от лета (+20°С). Однако чтобы протапливать баню в лютый мороз, надо лишь в 1,5 раза больше дров, нежели тёплым летом. Объясняется это тем, что мы приняли температуру в бане очень высокую - 100°С. Ну а как всё будет выглядеть при температуре бани 40°С?
Посмотрим на результаты, приведённые в табл. 2.

Таблица 2.

Минимальные энергозатраты на прогрев бани до 40°С

Из табл. 2 видно, что энергозатраты зимой в 2 раза больше, чем летом, а без учёта нагрева воды — в 3 раза больше. Сравнив таблицы 1 и 2, также нетрудно заметить, что летом для протолки бани до +40°С требуется в три раза меньше дров, нежели чтобы натопить парную до 100°С. а без учёта воды (которую можно нагреть на газу или электрокипятильником) — в четыре раза.

Невольно задумаешься, какая баня больше подходит садоводу: «турецкая» при 40°С или финская» при 100°С? Ведь чтобы попариться летом «по-турецки», надо истратить всего лишь около 3 кг дров, причём баня будет готова всего через 15-20 минут.

Ю.М. Хошев 

Похожие материалы:

Подробнее