Размеры камина: расчеты, частые ошибки

Символом дома с давних пор является очаг. Пусть появляются новые технологии, различные устройства, приборы для коммуникаций, но камин с мерцающим огоньком они никогда не смогут заменить. Хозяева, всегда начиная строить дом, первым делом продумывают о том, где же все-таки поставить печь или камин и каковыми должны быть размеры камина.

В статье рассказывается о том, какими могут размеры камина, где лучше его разместить, как правильно рассчитывается размер топки. Представленные фото и видео послужат дополнительной подсказкой к изложенному материалу.

Не каждому человеку известно, что все виды каминов, представленные огромным числом моделей, по некоторым техническим параметрам имеют вполне определенные, установленные стандартные показатели. К таким параметрам относятся габариты основных узловых элементов. При возведении камина следует придерживаться этих значений, так как отклонения могут привести к нарушению функций устройства. Любой камин должен справляться с одними и теми же задачами:

  • выводить тепло, полученное в результате сгорания топлива;
  • обеспечивать отвод продуктов сгорания;
  • обеспечивать подачу кислорода в топку.

Чертеж пристенного камина

История строительства каминов богата экспериментальными открытиями, которые накапливались в виде опыта, что передавался от мастера к его ученику. Сегодня многие профессиональные печники даже не задумываются над тем, почему выбранный стандартный проект имеет именно фиксированные габариты. Его знания сводятся к запоминанию показателей для разных типов печей. Между тем для стандартизации имеются довольно веские основания. Давайте более детально изучим размеры камина, его основные характеристики, являющиеся показателем его правильной работы.

Условия для нормальной тяги

Все слышали о таком термине, как тяга. Даже не зная определения, можно интуитивно представить себе, что это такое. Встречаются мнения, что это разность давлений или разность температур между верхней и нижней точками дымохода.

Однако такое представление не совсем корректно, ведь при малой разнице давлений тяга может быть увеличена за счет других факторов. Поэтому под тягой следует понимать скорость движения воздушных масс через сечение дымохода. Она может быть увеличенной, уменьшенной или нормальной. Средняя скорость должна быть равной 0,25 м/с.

Измерить скорость движения продуктов сгорания в домашних условиях невозможно. Перед розжигом камина рекомендуется убедиться, что тяга присутствует. Для этого следует наблюдать за поведением пламени горящего куска бумаги, а оценить величину этой тяги уже можно по поведению самого камина после растопки.

Схема кладки кирпичей

Чтобы не полагаться на волю случая, тщательно изучаются все факторы, влияющие на величину тяги. Среди них выделяют динамические (атмосферное давление, осадки, ветер, повреждение дымохода) и статистические, зависящие от того, какие размеры камина были выбраны при строительстве, какова его ширина, высота.

Какими должны быть размеры

Таблица с размерами элементов камина

Элементы камина Площать помещения, м2
12 15 20 25 30 40
Ширина портала 50 60 70 80 90 100
Высота портала 42 49 56 63 70 77
Глубина топливника 30 32 35 38 40 42
Высота задней стенки топливника 36 36 36 36 36 36
Ширина задней стенки топливника 30 40 45 50 60 70
Высота дымосборника 57 60 63 66 70 80
Сечение дымохода с шероховатыми стенками 14х27 14х27 27х27 27х27 27х40 27х40
Сечение дымохода с гладкими стенками 14х24 14х27 14х27 27х27 27х27 27х27

Размеры очага всегда зависят от параметров помещения. Имеются единые стандарты, так для комнат объемом от сорока и до восьмидесяти куб/м необходимо, чтобы топка составляла от 1 к 50 не менее 1 к 70 части от объема. Должна быть правильно рассчитана каминная топка, размеры должны соответствовать стандартным требованиям.

Согласно этим расчетам площадь топочных отверстий должна составлять от 0,2 до 0,4 кв. м. Высота топки должна равняться 3/3 части к ширине. Из этих данных топка должна быть 36Х45 и 52Х77 см. Чертеж камина с размерами указан ниже.

Когда размеры топки уточнены, высчитываются остальные параметры камина. В приложенном видео в этой статье показано, как можно произвести расчет самим. То есть это некая инструкция к работе.

  1. Глубина топочных отверстий. Зависит от высоты камина, составляет половину или третью часть. Если даже немного увеличить высоту топки, уже будет понижена теплоотдача, поэтому всегда важно заранее высчитать размер каминопечи. Если же наоборот уменьшить высоту, то тогда весь дым будет направляться в помещение.
  2. Размер дымохода для камина зависит от параметров топки. Сечение его обязательно должно быть меньше раз в 9-15 площади топотвертий. Возьмем, к примеру, в 10 раз, то для очага с отверстием под топку 0,2 кв. м сечение будет составлять 0,02 кв. м, а с площадью 0,4 – 0,04 кв. м. То есть размеры дымохода для камина будут составлять 14х14 см или 14 на 27 см, а диаметр трубы от 9 до 14 см.

Соблюдая данные пропорции, легко можно рассчитать и другие параметры печи.

Надо помнить! Пропорции важно соблюдать при установке камина, иначе он будет небезопасным и в ближайшем будущем его все равно придется переделывать либо убирать совсем.

Размеры каминов

О правильных размерах каминов существует столько мнений, сколько людей их высказывает.

Размеры и форма топливника камина во многом определяют эффективность его работы, т.к. теплоотдача открытого очага зависит от расположения и площади ограждающих поверхностей (речь идет о каминах, открытых с одной стороны). Лучшими параметрами обладают большие камины, но для их использования нужны соответствующие помещения. Чем меньше дом, тем труднее разместить в нем камин.

Эффективное функционирование камина возможно при наличии постоянного притока воздуха в открытое топочное пространство. Воздухообмен в помещении зависит от его объема и количества воздуха, поступающего в него через неплотности в стенах, полах, окнах и дверях. Если помещение маленькое и неплотности отсутствуют, от недостаточного притока воздуха камин будет дымить.

Сделать маленький камин с оптимальной теплоотдачей сложнее, чем сделать маленькую печь. Существуют вполне определенные минимальные параметры открытого очага, делать камин с топочной камерой меньших размеров нет смысла. Единственно возможный вариант, обеспечивающий эффективную работу камина в небольшом помещении, — это подача наружного воздуха непосредственно в топочное пространство по специальному каналу или подача его в помещение через устройство предварительного подогрева. Специальный канал должен оборудоваться задвижкой для его перекрытия и регулирования количества подаваемого воздуха. Сечение канала должно быть не менее 150 см 2 . Для перекрытия канала можно использовать обычную печную задвижку.

Внешний размер портала и самого камина, естественно, зависит от размера очага, но существенное влияние на его размер оказывает способ перекрытия проема. Применение металлических конструкций для этой цели нежелательно. В основном проемы перекрывают с помощью клинчатых, лучковых и арочных перемычек.

Известно, что клинчатые и лучковые перемычки создают значительные распорные нагрузки, передающиеся на стенки портала. Для обеспечения надежности конструкции приходится увеличивать толщину боковых стен, в результате чего увеличивается внешний размер камина. При использовании клинчатой перемычки частично распорные нагрузки можно погасить за счет применения металлических стяжек. В случае применения арочной перемычки можно выполнить боковые стенки камина минимальной толщины. Ранее в замках и дворцах камины утапливались в стены, поэтому распорная нагрузка не имела никакого значения. В современной индивидуальном строительстве такая возможность предоставляется не всегда.

При расположении камина в проеме или нише толстой стены появляется также возможность спрятать в стену и дымовую трубу, как это делалось во всех дворцах и замках. Следует обратить внимание и на то, что у большинства известных нам каминах, расположенных во дворцах, под расположен на уровне пола помещения. В современной практике под камина принято приподнимать над уровнем пола на 4. 6 рядов кладки.

Рекомендации по выбору размеров камина.

Как правильно рассчитать размер камина

При всем многообразии внешних форм и размеров каминов, все они — изделия стандартизированные. Причина в том, что для нормального горения топлива и вывода дыма необходимо наличие воздушного потока, способного доставить необходимое количество окислителя (кислорода) и предотвратить выход продуктов горения из топки в любом направлении, кроме дымохода. Соблюдение всех размеров камина — залог его надежной работы.

Воздух поступает в топку через портал (окно) камина. Считается, что для обеспечения правильной работы отопительного прибора скорость движения воздуха через портал должна быть не менее 0,25 м/сек.

На практике измерить значение скорости трудно. До растопки камина можно только определить, есть тяга или ее нет по отклонению пламени зажженной бумаги. Насколько тяга (скорость воздушного потока) хороша или плоха, пользователь камина убеждается на практике по запаху гари (задымлению помещения) и скорости сгорания дров.

На тягу влияет множество параметров, среди которых — температура внутри и снаружи помещения, степень разогрева дымовых газов, состояние дымохода (наличие или отсутствие в нем трещин, через которые в трубу подсасывается дополнительный воздух), вид, количество и влажность топлива.

Но самое главное условие исправной работы камина, обеспечивающее его функционирование в широких пределах переменных параметров — соблюдение основных размеров и их соотношений в конструкции отопительного устройства.

Основные размеры каминов

К основным размерам конструкции камина относятся высота (В), ширина (А) каминного окна и его площадь (F), высота (Hтр), размеры проходного сечения, площадь сечения дымовой трубы (f). Конечно же, все эти размеры могут быть различны, но между ними должно соблюдаться определенное соотношение, иначе камин работать не сможет.

Не определяет работоспособность камина, но существенно влияет на эффективность его работы глубина топливника © и размеры, определяющие положение его боковых стенок. Не меньше чем параметры топки, на эффективность работы камина влияют размеры и положение каминного зуба (выступа), высота начала выступа от пода камина (L), превышение уровня зуба над верхней границей каминного окна (G), ширина проема трубы, не перекрываемая каминным выступом (M).

Остальные размеры камина на его работоспособность и эффективность влияния не оказывают. Форму камина, размеры корпуса, положение каминного стола (каминной полки) выбирать следует исходя из того, насколько гармонично камин вписывается в общий интерьер помещения.

Дымовая труба

В статье «Устройство камина» уже упоминалось, что площадь окна каминного портала выбирают в зависимости от объема помещения, в котором он установлен, а именно, количество квадратных метров площади окна должно быть в 20 раз меньше количества кубических метров объема помещения. Исходя из выбранных размеров каминного окна, рассчитывают площадь поперечного сечения трубы не менее чем 1/16 от площади портала. В случае, если камин пристраивается к уже готовой дымовой трубе, то исходя из требуемых соотношений расчет ведется на основе размеров готовой трубы, из которых высчитываются допустимые параметры каминного окна.

Приведенные рассуждения и соотношения в основном верны, но в них не учтены важные параметры — высота дымовой трубы и форма ее сечения.

Дымовая труба в поперечном сечении может быть круглой, квадратной или прямоугольной. Дым (каминные газы) поднимается по трубе не вертикально вверх, а восходящими спиралеобразными потоками. В круглой трубе форма потока соответствует форме трубы, все ее пространство занято единым восходящим потоком газов.

В трубах квадратного сечения по углам образуются завихрения, направленные против основного потока газов, в результате восходящее движение дыма происходит не по всей площади сечения трубы, а только в ее центре, что практически ведет к уменьшению эффективного сечения трубы. Еще сильнее мешают восходящему движению завихрения, образующиеся в трубах прямоугольного сечения.

Из-за уменьшения эффективного поперечного сечения трубы в зависимости от формы, трубы круглого, квадратного и прямоугольного сечения, имеющие одни и те же пропорции по отношению к площади портала, выводят дым из камина с различной эффективностью.

Точный инженерный расчет параметров дымовой трубы — задача скорее для теоретика, чем для практика, требующая не только учета множества непостоянных параметров, но и обладания определенными специальными познаниями в теплотехнике.

На практике обычно пользуются усредненными таблицами и диаграммами, рассчитанными специалистами. Различные специализированные фирмы предлагают расчеты дымовых труб применительно к собственной продукции, поэтому точные значения «фирменных» параметров могут различаться.

На рисунке представлена диаграмма, разработанная немецкой фирмой «Shiedel», связывающая диаметр круглого дымохода собственного производства с высотой дымовой трубы и площадью портала открытого камина.

Следующая диаграмма облегчает выбор высоты трубы с разной геометрией проема в зависимости от соотношения площади портала и сечения проема дымовой трубы.

Как видно из графика — разница в необходимой для обеспечения тяги высоте трубы при одних и тех же значениях соотношения площади портала и сечения довольно значительна. На практике соотношение выбирают в зависимости от диаметра трубы, имеющейся в наличии, а при строительстве кирпичных труб ориентируются на размеры проема, выложенного целыми полноразмерными кирпичами.

Еще один фактор, влияющий на окончательную высоту трубы — размещение выхода дымохода над кровлей. При расположении трубы вблизи конька крыши (до 1,5 м), верхний срез дымохода должен располагаться выше конька как минимум на 50 см. На расстоянии 1,5-3 м — не должен опускаться ниже конька. При удалении свыше 3 м, угол между горизонтальной линией, проходящей через конек, и линией, соединяющей его с верхним срезом трубы, не может превышать 10°. Если пренебречь рекомендациями, то тягу будет существенно уменьшать воздушный поток, образованный атмосферным ветром, дующим со стороны противоположного ската крыши.

Приведенные в таблицах и диаграммах значения высоты трубы и соотношения между сечением трубы и площадью портала не абсолютны. Различие цифр, полученных из разных источников, объясняется тем, что четких границ между камином, работающим правильно или с некоторыми незначительными недостатками, не существует. Кроме того, как уже отмечалось, на эффективность камина оказывают влияния и другие факторы, а не только геометрические размеры. Поэтому практически определить (тем более до начала эксплуатации), насколько идеально будет работать отопительное устройство, невозможно.

При наличии сомнений в целесообразности той или иной цифры лучший советчик — личный опыт. К сожалению, домашний мастер обычно им не обладает, поэтому без консультации с профессионалом не обойтись.

Благодарим фирму «РЕТРО» за помощь в подготовке материала. Компания «РЕТРО» осуществляет весь спектр печных работ, занимается изготовлением, ремонтом, реставрацией печей и каминов.

Расчет параметров

Исходной точкой для расчета конструкции может служить объем комнаты или ее площадь. Чтобы определить площадь каминного окна, являющегося передней частью топки, нужно площадь комнаты разделить на 50. Все необходимые измерения для дома реально провести без специальных приборов. Зная площадь топочного отверстия, придется решить небольшую задачу по математике. Отношение ширины и высоты окна выражается дробью 2/3. Исходя из этих условий, определяются первые конкретные размеры.

От глубины топки теоретически скорость течения газов не должна зависеть. Но практика показывает абсолютно противоположные результаты.

  • Чрезмерная глубина ведет к увеличению скорости. Такой исход считается неблагоприятным, так как тепло не будет успевать передаваться в комнату и вместе с теплым воздухом покинет помещение через дымоход.
  • Малая глубина топки – прямая причина плохой тяги. Комната постепенно начнет наполняться продуктами сгорания.

Стандартную глубину привязывают к высоте окна. Она составляет 2/3 от значения последней. Выбранные пропорции проверены годами и являются истиной, к которой нет необходимости подбирать теорию.

Готовый чугунный вариант

Полный расчет камина подразумевает вычисление параметров и для дымохода. Но здесь основные показатели находятся в зависимости от формы дымового канала. В поперечном сечении канал может представлять собой круг, квадрат или прямоугольник.

Конвекционные потоки поднимаются по дымоходу по сложной траектории, которая похожа на спираль. В результате этого в канале круглого сечения воздушные массы практически не встречают препятствия. В остальных двух видах каналов по углам образуются микропотоки, которые своим завихрением препятствуют движению дыма. В таких дымоходах целесообразно говорить об эффективном канале, с площадью, гораздо меньшей площади дымового отверстия.

Данная теория является доказательством того факта, что при одинаковой высоте дымохода величина тяги зависит от формы сечения канала. Усредненные параметры дымохода можно установить и их придерживаться при строительстве. На длину трубы будет влиять место ее выхода сквозь кровлю. Здесь важно не соблюдение пропорций, а расстояние от трубы до конька. Если оно варьируется в пределах 1,5 м, то труба возводится выше верхней точки крыша на 0,5 м.

Таблица на основе габаритов дымовой трубы

Следующий диапазон расстояний, ограниченный тремя метрами, соответствует равенству уровней трубы и конька. При расстоянии от трубы до конька, превышающем 3 м необходимо применить геометрические построения. Мысленно следует провести горизонтальную линию через самую верхнюю точку крыши. От нее отсчитать угол 10° градусов и провести луч. Наша труба должна заканчиваться на пересечении луча и оси дымового канала.

Не следует забывать и про площадь канала. Она должна быть в 10 раз меньше, чем площадь каминного окна. Если выполнить канал с большей площадью, то это не приведет к увеличению тяги, как может показаться на первый взгляд. Слишком большая площадь способствует прорыву потоков холодного воздуха из атмосферы в комнату. Это явление называется обратной тягой.

Фундамент

Строительство всегда начинается с плана. Если в доме планируется установить камин, то сразу надо продумать место для него и высчитать размер фундамента под камин. Выполняется обычное основание, как для любых сооружений. Очень тщательно продумать, где лучше разместить камин.

Не стоит думать, что отопительный элемент прекрасно можно установить без основания.

Установка получится отнюдь не из дешевых. Цена будет значительно отличаться от проведенной работы с обустроенным заранее фундаментом. Понадобится выполнить дорогостоящие монтажные работы, демонтировать полы и перекрытия.

Высчитывая размер основания, надо учитывать некоторые правила:

  • сделанный он под стены и камин предназначен для абсолютно разных нагрузок, поэтому в дальнейшем будет различная усадка, поэтому одним целым быть не должен;
  • между основанием под отопительное устройство и другой конструкцией делаются зазоры из песка, шириной не менее 5 см.

Если основание надо сделать в уже готовом здании, все правила следует также учитывать.

Обычно размеры основания под камин следующие:

  • плоскость всегда сантиметров на пять больше размеров каминного стола и при этом важно надо учитывать размеры дымохода для камина;
  • допустима глубина около 50 см.

Надо учитывать! В песчаных грунтах фундамент оседает быстрей, во влажной глине для усадки понадобится много лет.

Также необходимо брать в расчет климатические условия. Глубина залегания фундамента, а также его высота должна быть соотнесена уровню промерзания почвы, примерно сантиметров на 20. Если здание строится на хрящевом или скальном грунте, то эти показатели можно не учитывать.

Планируя строительство, надо сразу проконсультироваться с профессионалами по поводу того, где лучше размещать камин.

Как сделать фундамент под печь или камин

О том, как рассчитать размер топки в камине говорилось выше, а теперь надо разобраться, как сделать фундамент под камин. Сначала выбирают материал. Можно использовать:

  • кирпич;
  • щебенку;
  • гравий;
  • камень и тому подобное.

Для связки используют любой цементный раствор, где на одну часть песка – шесть частей цемента.

Всю работу можно сделать своими руками. Готовится котлован по продуманному плану. Дно котлована надо тщательно выровнять, уплотнить.

Далее все укладывается слоями:

  1. Щебенка или камень.
  2. Тщательно уплотнить.
  3. Залить слой из раствора, его толщина должна составлять около 25 см.
  4. Уложить камни с промежутками от 3-х см.
  5. Все пустотки засыпаются мелкой щебенкой или камнем.

После того, как котлован сделан, смело можно приступать к надземной части. Сначала делается опалубка, ее размер согласно котловану. Далее снова все укладывается слоями.

Это важно! Каждый слой при выполнении фундамента нужно выравнивать и проверять ровность при помощи уровня.

Надо проверить, чтобы все боковые стены были сделаны строго по вертикали, а поверхность обязательно должна быть горизонтальной. В таком положении на основание будет воздействовать только вес самого обогревательного устройства.

Если же у основания будет даже незначительный наклон, то на него уже будут воздействовать дополнительная нежелательная нагрузка, что может привести к его разрушению. Также в таком наклонном положении фундамент будет подвижен, и грунт будет проседать.

Верхнюю часть выложить двумя рядами кирпичей, на цементном растворе. Между рядами обязательно пара слоев гидроизоляции.

Идеальный вариант, когда высота фундаментного основания совпадает с уровнем с чистого пола. Надо обязательно разместить основание под камин, оно всегда пониже топливника. Размер основания камина тоже высчитывается.

Основное о каминном основании

Чтобы добиться хорошего обогрева в доме надо, расположить топливник пониже. Нет стандартных размеров для каминных столов, надо при его устройстве учитывать, чтобы корпус камина свободно помещался вместе отделкой, и не должно быть никаких боковых напусков.

При выполнении основания необходимо учитывать следующие требования:

  • ширина основания должна быть пошире портала камина примерно на кирпич;
  • на глубину оснований влияет глубина топливника;
  • для небольших каминов глубина основания составляет от 3-х кирпичей.

В основании в зависимости от конструктивного решения камина можно разместить воздушный канал. В некоторых конструкциях он выводится прямо в подвал через фундамент.

Это допускается, если через отапливаемое помещение невозможно подать требуемый для горения объем воздуха. Но какой бы ни была конструкция, всегда нужно учитывать размеры топки камина.

Самый простой вариант, когда не делают сборник золя и воздушные каналы. В таком случае основание камина может быть толщиной в один ряд кирпичей.

Надо помнить! В сторону огня должны направляться лишь целые и обожженные в заводских условиях грани кирпичей. Любые срезы, сколы уже не устойчивы к высоким температурам.

Если вся работа будет проведена правильно и заранее продумана и рассчитана, то камин в доме будет очень долго радовать всех домочадцев.