Современные технологии позволяют извлекать тепло буквально из воздуха и земли. Конструкторы и изготовители энергоэффективных приборов бьются за каждый процент их КПД. Поэтому возможность просто затопить камин или печку, понаблюдать за игрой живого огня, услышать потрескивание горящих дров, уловить аромат печного дыма, выйдя на улицу, часто рассматривается как атрибут роскоши и проявление романтической нерасчетливости. Но при правильном выборе обогреватель на твердом топливе способен эффективно решать и отопительные задачи.

При выборе отопительного прибора и места его установки в помещении нужно учитывать, какой вид теплоотдачи является для него преобладающим.

Немного термодинамики

Общее начало термодинамики гласит: любая изолированная система будет стремиться к состоянию термодинамического равновесия, подразумевающему постоянство температуры во всем объеме окружающей среды. Именно так происходит в отапливаемом жилом доме — от источника тепла энергия «старается» равномерно заполнить собой все внутреннее пространство и по возможности проникнуть за его пределы — через стены, окна, перекрытия, какими бы утепленными они ни были.
Тепло распространяется тремя способами: кондукцией, конвекцией и излучением. В первом случае имеет место перетекание энергии от более нагретого участка теплопроводящей среды к менее нагретому.
Конвекция — распространение тепла потоками жидкости или газа. Обтекая нагревательный прибор и забирая его энергию, воздушные потоки распределяют ее в объеме отапливаемого помещения. Различают естественную и принудительную конвекцию. Естественная возникает из-за разницы в плотности нагретого и холодного теплоносителя. Принудительная конвекция подразумевает использование механических устройств, в случае с воздухом — вентиляторов.
Излучение — передача энергии электромагнитными волнами, которая происходит без всякого промежуточного носителя — от более нагретого тела к менее нагретому. Количество передаваемой тепловой энергии тем больше, чем выше температура излучающей среды. Максимальное излучение происходит от видимого пламени в топке источника тепла (спектр — от ультрафиолета до инфракрасных лучей). Но даже если перепад температуры между поверхностями и телами составляет всего несколько градусов, тепловое излучение имеет место.

Как правило, при работе системы отопления передача тепла осуществляется комбинированно. Так, при топке кирпичной печи энергия пламени излучением и конвекцией (с потоком дымовых газов) передается кладке, распространяется в ней кондукцией, а потом отдается в помещение — опять излучением и конвекцией. Но в зависимости от конструкции обогревателя при его работе может преобладать тот или иной вид теплопередачи.

Условия комфорта

Ощущение теплового комфорта очень индивидуально и зависит от обстоятельств. После лыжной прогулки вам наверняка захочется устроиться поближе к «лучащим» печке или каминному стеклу, но постоянно находиться возле сильно нагретой поверхности не так уж приятно.
Ощущение теплового комфорта человека зависит от движения воздуха (сквозняки неприятны), его влажности (слишком сухой, как и чересчур влажный воздух вызывает дискомфорт), температуры воздуха и поверхностей. Наиболее комфортно большинство людей чувствуют себя, если разница температур различных поверхностей в помещении (радиационная асимметрия) не превышает 5 °С, разница температуры воздуха и поверхностей помещения в целом — 4 °С, а перепад температур по высоте человека меньше 3 °С.
Разумеется, к этому нужно добавить точное и непрерывное поддержание определенной температуры комнатного воздуха.
Движение воздуха в помещении желательно свести к минимально необходимому. Он должен содержать достаточное количество кислорода, а углекислого газа, продуктов сгорания топлива и пыли — минимальное.
Строго соблюсти условия комфортного микроклимата под силу лишь высокотехнологичной установке, а не отдельно взятому твердотопливному камину или печи. Но загородная жизнь делает нас не столь требовательными к тепловым ощущениям.

От камелька к генератору тепла

Традиционный открытый камин не подходит для отопления из-за слишком низкого КПД — 10-15% (основная часть тепла уходит с дымовыми газами). Он неудобен также из-за быстрого прогорания дров с большим количеством золы и потреблением воздуха из помещения. Тепло от камина передается в основном излучением. При этом имеют место как значительная радиационная асимметрия, так и ощутимое движение воздушных масс, причем по направлению к камину, а не от него. У такого очага можно посидеть время от времени, но обогревать им жилье не получится.
Другое дело — современный камин, топливник которого закрыт термостойким стеклом. Это может быть готовый модуль или камин на основе встраиваемой чугунной или стальной каминной топки (вставки, кассеты). Принцип их действия одинаков: топка, в которой происходит горение, обтекается снаружи потоком воздуха, затягиваемого в зазор между нею и кожухом обогревателя или каминной нишей. Нагретый воздух поступает в помещение через решетку или специальные щели в верхней части камина.
КПД закрытого камина зависит от его конструкции. При большой теплообменной поверхности топки (у чугунных моделей она достигается за счет оребрения) и наличии конвективной камеры он может составлять 85%.
Отдача тепла в помещение закрытым камином происходит конвекцией (с нагретым воздухом) и излучением от пламени в топке. И то, и другое обеспечивает быстрый прогрев комнаты. Соотношение воздушной и лучевой составляющих зависит от площади каминного стекла и металлической части топки.
Лучи от огня нагревают стены помещения, и они также начинают излучать тепло, но уже значительно более мягкое, чем сама топка.

Еще во времена СССР чугунные радиаторы встраивались в открытые камины или отопительные печи и нагревали воду для систем отопления с естественной циркуляцией в небольших загородных домах. Сегодня дровяные камины и печи с водяным теплообменником выпускаются серийно. Правда, в качестве основного теплогенератора они имеют ограниченное применение. Причина этого в цикличной работе камина и отсутствии автоматической подачи топлива. Вставать и топить их ночью неудобно. И экономически такое решение обычно не имеет преимуществ перед использованием обычного дровяного камина, выполняющего прежде всего функцию домашнего очага, и отопительного котла. Однако в ряде случаев оно бывает оправданным.
В домах с периодическим проживанием в отсутствие хозяев достаточно поддерживать в доме температуру +5 °С, чтобы не заморозить системы водоснабжения, отопления и канализации. С такой задачей прекрасно справляются электрические конвекторы. А поднять температуру до комфортных +20 °С на время приезда людей помогает дровяной камин или печь при топке в дневное время.
Но если дом имеет большую площадь, эксплуатируемый второй этаж и ограничения по потребляемой электрической мощности, электричества для обогрева в ночное время не хватает. Необходимо дополнительное тепло, которое нужно равномерно распределить по всем (особенно удаленным) помещениям. Эту задачу может решить камин с водяным теплообменником. Топки с водяным теплообменником значительно долговечнее обычных, т.к. не допускают перегрева металла. При их работе можно избежать также перегрева помещения, где установлен камин. Появляется и возможность разделить по времени выработку и потребление тепла — за счет бойлера-аккумулятора.

Современный камин — это не только центральный элемент интерьера, но и мощный источник тепла. Обычно покупатель имеет дело с каминами и печами, отдающими тепло за счет естественной конвекции воздуха в каминном зале. Но как быть, если необходимо обогревать и другие помещения, включая несмежные? На помощь приходит распределительный кожух, к которому подключаются гофрированные воздуховоды. При его использовании нужно быть готовым к довольно сложным работам по прокладке вентиляционных рукавов, но взамен вы получаете отопление, для которого, кроме дров, ничего не нужно (нагнетающий вентилятор необходим при длине воздуховода от 10 м). На выпуске воздуховоды оборудуются термостойкими вентиляционными решетками. Обычно они снабжены жалюзийной либо какой-нибудь иной задвижкой, которая обеспечивает отключение помещения в тот момент, когда в отоплении нет нужды.

А из какого материала выбрать обогреватель? Наши покупатели часто отдают предпочтение чугуну, а не стали. Но это всего лишь устоявшийеся традиции. Сталь не менее термостойкий материал (температура ее плавления — 1500 °С, чугуна — 1200 °С). При этом чугун крайне трудно поддается сварке, поэтому производители печей и каминов из него скрепляют детали топки механически (винтами) с использованием термостойких герметиков. В то время как надежный сварной шов обеспечивает герметичность конструкции на протяжении всего срока службы отопительного прибора из стали.

Что касается художественных достоинств чугуна (фасадные части чугунных печей издавна декорируют рельефными изображениями или эмалью), то и стальные печи-камины не отстают в этом плане: в ход идут накладки из цветных металлов и другие материалы.
Можно сказать, что чугун — это традиционный материал для камина, а сталь — более современный. Передача лучистого тепла находящимся в помещении людям происходит не только непосредственно от отопительного прибора, но и от вторично нагретых поверхностей — стен, пола, потолка. Если они достаточно теплые, ощущение комфорта возникает у человека при менее высокой температуре воздуха, чем обычно. Желательно, чтобы стены, на которые направлено излучение, были массивны. С точки зрения приведенных ранее условий теплового комфорта закрытый камин также нельзя назвать оптимальным вариантом для постоянного использования в роли основного обогревателя. К тому же при его интенсивной эксплуатации пользователи могут сталкиваться с проблемой копоти на стекле — из-за недостаточно качественного топлива или при режиме длительного горения, а также при ограниченном доступе воздуха. Это не относится к каминам, в которых реализуется технология «чистое стекло». Камин может быть оснащен распределительным кожухом, к которому подключаются воздуховоды для передачи тепла в соседние помещения дома, или водяным теплообменником.

В последнем случае появляется возможность передавать тепло в отдаленные помещения дома, запасать его впрок (в бойлере- аккумуляторе) и использовать для приготовления горячей воды. Аккумулировать тепло камина можно и за счет его комбинирования с различными теплоемкими конструкциями. Топка современного закрытого камина имеет высокую эффективность. Однако в реальных условиях эксплуатации значения КПД и мощности каминной топки могут отличаться от указанных в сертификатах производителей оборудования, т.к. зависят от множества факторов. Так, мощность определяют количество и качество сжигаемых дров, сила тяги в дымоходе, количество поступающего в камеру сгорания воздуха, материалы облицовки камина.
Если камин предполагается использовать не только как романтический центр семейного уюта, но и для отопления дома, целесообразно применить в конструкции конвекционного короба теплоаккумулирующие материалы и дополнить каминную топку техническими элементами, которые существенно увеличивают мощность всего камина. Например, почти любую каминную топку Schmid можно оснастить элементами, увеличивающими время теплоотдачи или повышающими конвекционную теплотдачу. Готовая конструкция из шамота, устанавливаемая на чугунный дымосборник топки Schmid, выполняет функцию дополнительных дымооборотов (аналог печных каналов). Тепло дымовых газов сначала накапливается в шамоте, а от него передается на поверхность облицовки камина, что существенно продлевает теплоотдачу и частично придает камину качества печи. Естественно, в таком камине-печи конвекционный короб должен быть изготовлен из материалов с хорошей теплопроводностью, например, из шамотных плит.
Повысить конвекционную теплоотдачу камина можно, используя конструкцию турбоконвектора, устанавливаемого в чугунный дымосборник и увеличивающего площадь горячей поверхности каминной топки. Это повышает силу и температуру конвекционных потоков.
Для разводки теплого воздуха в различные помещения можно использовать конвекционный кожух, который крепится к корпусу топки. Нагретый воздух распространяется по дому по утепленным гофрированным трубам. С такой каминной топкой можно быстро обогреть не только комнату, в которой установлен камин, но и прилегающие к ней помещения.

Такой традиционный обогреватель, как печь или камин, обычно не бывает для нас непонятным, как сложное отопительное оборудование. Если смотреть на проблему поверхностно, то выбор не кажется сложным: вес, размер, заявленная производителем мощность, внешний вид, качество изготовления и личные предпочтения — категории, известные большинству людей. Но при этом не учитываются особенности эксплуатации отопительных приборов применительно к конкретному дому и образу жизни владельцев. Результатом подобного подхода может стать приобретение прибора, который будет неудобен или просто бесполезен.
Например, массивная кирпичная или каменная печь очень распространена в российских деревнях. Она обычно топится два раза в сутки, за счет большой массы запасает тепло и продолжает его отдавать очень долго. Это, пожалуй, самый комфортный источник тепла, поскольку его поверхность велика и никогда не нагревается до высоких температур. От нее можно буквально кожей почувствовать чрезвычайно мягкое тепловое излучение. Но такая печь очень тяжелая, занимает много места и подходит только для домов с постоянным проживанием. К тому же она «медленная». Если вы приедете зимой в промороженный дом, то половину первых суток придется выводить теплогенератор на нормальный режим работы. Только потом дом постепенно начнет прогреваться, на что потребуются еще сутки. Зато после вашего отъезда он еще долго будет оставаться теплым.
Легкая металлическая печь или топка — полная противоположность массивной печи. Она компактна, не требует фундамента и отдает свое тепло сразу, быстро остывая после прогорания дров. Преимуществом этой печи можно назвать ее способность очень быстро нагреть воздух в помещении до комфортной температуры. Недостатком — необходимость постоянно ее топить. Такая печь полезна для быстрого прогрева воздуха в помещении в случае кратковременного приезда зимой, для просушки дома, создания атмосферы уюта и комфорта в те дни, когда погода за окном испортится.
Часто удачным вариантом бывает совмещение двух этих типов источников тепла, например, металлическая печь, подключенная к кирпичному отопительному щитку, может сочетать полезные свойства металла и кирпича — быстрый нагрев и длительную теплоотдачу.

Мала печка, да греет

Особенности конкретного твердотопливного отопительного прибора, определяющие его преимущественное применение, зависят от конструкции модели. Для закрытых каминов и печей-каминов важным фактором является площадь светопрозрачной поверхности.
При одинаковых объеме камеры сгорания, организации процесса горения, качестве сжигаемого топлива приборы со стеклом разного размера, вырабатывая равное количество тепла, будут отдавать его по-разному.
Если от обогревателя требуется быстро нагреть каминный зал, следует выбрать модель с большим стеклом, то есть интенсивной лучевой теплоотдачей. А когда нужно больше тепла направить на нагрев циркулирующего воздуха, теплоносителя в водяном контуре или теплоаккумулирующей конструкции, используют обогреватель с меньшей площадью стекла или с отражающим покрытием на его внутренней поверхности.
Размер стекла рассматривается как критерий, по которому различают вид обогревателя: если площадь стекла меньше 600 см2, прибор относят к печам, если больше — речь идет о камине.
Печь-камин — более утилитарный источник тепла, предназначенный в первую очередь для обогрева, а не украшения помещения. При этом возможность созерцать вид живого огня сохраняется.

Преимуществами готовой печи-камина являются легкость, компактность, простой монтаж, относительно небольшая стоимость, быстрая отдача тепла.
Механизмы теплоотдачи зависят от конструкции печи. Если речь идет о простой металлической модели, то тепло от печи передается излучением от стекла, конвекцией окружающему воздуху (в комнате происходит его естественная циркуляция), а также излучением, которое не такое жесткое, как от пламени за стеклом, но и не совсем комфортное для постоянного пребывания в комнате.
Если конструкция печи-камина предусматривает обтекание нагретых поверхностей потоками воздуха в пространстве между корпусом и кожухом (как у камина), преобладать будет конвективная теплоотдача. Такая печь безопаснее чисто металлической (меньше вероятности обжечься).
Металлическая печь или печь-камин быстро разогревается, но и довольно быстро остывает после прогорания дров. Модель из чугуна будет держать тепло несколько дольше стальной печи, но все равно ее массы недостаточно для того, чтобы запасти тепло надолго, а высокая теплопроводность металла способствует быстрой отдаче энергии.
Печи-камины редко оборудуют распределительными коробами, т.е. при их использовании отсутствует возможность управлять потоками нагретого воздуха, направлять их в другие помещения.

Если требуется решить проблему отопления дома, обычно рекомендуется печь-камин. Камин лучше использовать как элемент интерьера, его украшение с дополнительной функцией источника тепла. В любом случае при выборе отопительного прибора ориентируются на такие характеристики, как номинальная тепловая мощность и коэффициент полезного действия. Ответственные производители определяют их в ходе заводских испытаний. Так, КПД дровяного камина или печи находят, измеряя количество тепла, выработанного обогревателем в течение двух часов в тестовом помещении.
Даже если заявленные теплотехнические характеристики, внешний вид и цена прибора вас устраивают, нужно обязательно проконсультироваться у менеджера, какой именно камин (или печь) лучше приобрести. При не такой уж большой разнице в цене эксплуатационные качества каминов могут сильно различаться. Это зависит от уровня их производства. Плохая герметичность топки, например, из-за неточности в отливке и обработке деталей обернется подсосами воздуха в обход регулирующей заслонки или, наоборот, попаданием дымовых газов в жилое помещение.

Про запас не согреешься?

Компактная печь, в том числе каминная, заводского исполнения, может иметь тепло- аккумулирующую оболочку или другие конструкционные элементы из камня или керамики. Получая тепло от нагретого воздуха, оболочка разогревается и отдает энергию в окружающее пространство излучением, которое значительно мягче, чем от обзорного стекла или металлического корпуса, и конвекцией — нагревая окружающий воздух. После прогорания дров запасенная энергия отдается также воздуху, заполняющему зазор между облицовкой и топкой, по каналам внутри теплоаккумулирующей конструкции или через конвекционную камеру.
По такому же принципу строится капитальная конвекционно-аккумулирующая печь: в ее полой конструкции, сложенной из кирпича или камня, располагаются металлическая топка и система дымооборотов из теплоаккумулирующего материала. Дверь топки может иметь стекло. Подобная печь характеризуется высоким КПД и обеспечивает как быструю теплоотдачу — за счет нагрева воздуха, так и долговременную — излучением от нагретой поверхности. При этом теплый воздух передается по конвекционным каналам в соседние помещения. Внутри печи можно расположить дополнительный накопитель или теплообменник водяного контура.
Такая печь — неплохое решение для дома как с периодическим, так и с постоянным проживанием, поскольку способна быстро обогреть дом и аккумулировать тепло, увеличивая интервалы между закладками дров. В помещение, где находится сама печь, кроме конвективных потоков поступает комфортное инфракрасное излучение. Но в другие комнаты будет подаваться только нагретый воздух (при разводке по каналам). Чтобы обеспечить в них полноценный комфорт, исключить «излучение наоборот» от наружных стен, скорее всего, потребуются дополнительные обогреватели.

Привычная нам массивная аккумулирующая печь отдает тепло мягким излучением и конвекцией окружающего ее воздуха. При правильном расположении такая печка может обогревать смежные помещения (так всегда делалось в сельских домах) при условии, что теплоотдачи выходящей в каждую комнату поверхности достаточно для покрытия ее тепловых потерь. Правда, массивная печь сначала долго разогревается и лишь потом начинает согревать помещение, направляя значительную часть тепла на стены. Это плохо, если вы приезжаете в загородный дом только на выходные. Следует учесть и невозможность регулировать ее теплоотдачу: если на улице потеплеет и в доме станет жарко, придется распахивать форточки.

Один из принципиальных вопросов, который придется решить покупателю отопительного камина или печи: какую модель лучше приобрести — с чугунной или стальной топкой? Чугунные топки гарантируют классический брутальный вид массивных литых элементов. Благодаря высокой теплоемкости чугуна внутри топки поддерживается высокая температура, что способствует более полному сгоранию топлива, и обеспечивается продолжительная отдача тепла в помещение после окончания горения. Кроме того, для большинства чугунных топок возможно длительное горение с перерывами лишь на очистку зольного короба. Преимущества стали как конструкционного материала позволяют производителям выпускать топки с возможностью разводки приточного воздуха в камеру сгорания для предотвращения отложений сажи на стекле (технология «чистое стекло»), дожигания топочных газов. Можно также организовать подачу воздуха в топку извне помещения. Выбор отдельно стоящей печи зависит от задачи, решаемой с ее помощью. Если главная цель — обогрев помещения, лучше установить модель без стекла (отопительная печь часто работает в режиме замедленного горения, что приводит к повышенному отложению сажи на его поверхности). Если печь нужна в первую очередь для украшения интерьера, выбирайте модель со стеклом, что позволит наслаждаться игрой живого огня.
«В последнее время потребителя все чаще интересует камин не только как средство создания уюта и «сильный антидепрессант», но и как отопительный прибор, возможно, даже в первую очередь. Необходимо помнить, что различные модели каминов и печей помогут достигнуть разного эффекта, исходя из того, надо ли быстро прогреть сильно промерзшее помещение или в основном поддерживать номинальную температуру на протяжении длительного времени, ставится ли цель прогреть помещение, где установлен камин, или необходимо эффективно отопить также соседние помещения. То есть для того, чтобы помочь клиенту выбрать подходящую для него модель, необходимо еще на этапе общения с ним выяснить, какой приоритет отдается тем или иным отопительным свойствам камина или печи и какие задачи он стремится решить в ходе ее эксплуатации. Как показывает практика, потребитель не всегда готов четко сформулировать свои запросы. Наша задача — помочь ему определиться в этом и предложить модель камина или печи, которая будет наиболее эффективно удовлетворять его потребности. Допустим, потенциального клиента интересует отопление в основном одного помещения площадью около 40 м2. И он хочет, чтобы печь обладала высоким КПД и режимом медленного горения и работала при минимальной частоте закладки дров, в частности, не требовала ее ночью. В этом режиме способна функционировать только теплоаккумулирующая печь.