Сколько нужно кирпича на печь для дома с плитой: можно ли использовать силикатный

При сжигании дров в камине температура в топочной камере достигает +1200°С, а при использовании угля и того больше. Выбирая кирпич нужен для кладки печи в доме, следует учитывать термическую и прочностную нагрузку, которая будет на него воздействовать. Чтобы сделать правильный выбор, нужно изучить ассортимент доступного материала, его особенности и правила использования.

Содержание

1. Виды печного кирпича
2. Сравнительные характеристики красного и шамотного кирпича
3. Определение качества и расчет количества кирпича
4. Пример расчета

Виды печного кирпича

Разновидности кирпича для кладки печи в частном доме

Требования к кирпичу для кладки печей расписаны в ГОСТ 390-2018.

В соответствии с положением документа допускается использование продукции такого типа:

1. Основной (известково-магнезиевый). Изготавливается с использованием магнезита, благодаря чему имеет температуру плавления +2000°С. Больше применяется в промышленном производстве.
2. Шамотный (глиноземистый). Состоит из особого сорта глины — шамот. Имеет высокую сопротивляемость жару, блеклый вид, поэтому идет только на обустройство топок и каналов.
3. Клинкерный. Блоки делают из глины сорта клинкер, закаленной при высокой температуре, до появления керамического слоя, защищающего поверхность. Материал универсальный, но и стоит дороже.
4. Кварцевый. Представляет собой смесь песка и незначительного объема гончарной глины. В ходе обжига образуется полнотелое изделие с оплавленными гранями. Негативно реагирует на вещества, образующиеся после смешивания конденсата и сажи.
5. Углеродистый. В глиняную смесь добавляется графит и кокс. Готовый материал отличается высокой прочностью, жаростойкостью и устойчивостью к химически активным веществам.

Решая, какой печной кирпич лучше использовать для печи, можно остановиться и на бывшем в употреблении. На нем допускается наличие поверхностных щелей. Не разрешается использовать для сооружения печки пережженные, силикатные, декоративные и строительные материалы.

Огнеупорный кирпич для кладки топки

Печь из кирпича делается на десятилетия, поэтому к выбору материала нужно подходить грамотно и ответственно. Каждый его вид имеет определенные особенности и цену. Чтобы снизить расходы, очаг кладут участками.

Рассчитывая, сколько нужно кирпича на печь для дома с плитой, отдельно определяется количество для топки, дымохода и тела. Зная размер печного кирпича, проводится сложение числа камней в порядовках. При этом учитывается, что размер топки при одинаковых габаритах корпуса может существенно различаться. Если в шведке есть духовка, установлен водяной контур пятиоборотка или трехоборотка, на нее пойдет больше шамотных блоков. Когда делается голландка с лежанкой, увеличится расход уже красного кирпича.

Как правило, для жаровни используются шамотные марки, корпус выкладывается из красных, а дымоход — из клинкерных кирпичей.

Сравнительные характеристики красного и шамотного кирпича

Для кладки печки используются блоки разного состава, размера и формы. Как правило, на создание тела очага используется красные и серые шамотные кирпичи. Каждый из материалов имеет несколько разновидностей, различающихся по техническим характеристикам.

Размеры красного кирпича для печи 120х250х65 мм. Типы:

• Стандартный. Служит для выкладывания стенок, лежаков и дымоходов. Морозоустойчивость F 50, влагопоглощение 8-10%, теплопроводность 0,51 Вт/(мК), пустотность до 13%.
• Огнеупорный. Рассчитан на высокую температуру до +1750°С. Тепловая проводимость от 0,70–0,85 Вт/(мК), пустотность от 8%, влагопоглощение 8%.
• Забутовочный двойной. Используется для стен, что удобно для ускорения строительства. Морозостойкость F 150, поглощение влаги 10%, теплопроводность 0,50 Вт/(мК), пустотность до 13%.
• Керамический. Применяется для укладки фундамента и основы кирпичного очага. Морозоустойчивость F 50-100, влагопоглощение 6-16%, теплопроводность от 0,70 Вт/(мК), пустотность 13%.
• Цокольный. Морозостойкость F 100, поглощение влаги 12%, теплопроводность 0,51 Вт/(мК), пустотность менее 13%.

Вес красного печного кирпича составляет 3,4-3,6 кг, двойной модели — 6,9-7,2 кг.

Шамотные блоки классифицируются по таким классам:

• ША. Используются для формирования топок, рассчитаны на температуру +1800°С.
• ШБ. Универсальный, относительно недорогой материал, выдерживающий нагрев до +1600°С, чего вполне достаточно для бытового устройства.
• ШЛ. Облегченный вариант, востребованный при строительстве без тяжелого фундамента. Уровень огнестойкости составляет +1500°С.

При проектировании очага можно выбрать укороченные и удлиненные блоки, фасонные, крупные, специальные и сложные. Это облегчит кладку и уменьшит объем дополнительных работ по подгонке.

Определение качества и расчет количества кирпича

Для печи с плитой потребуется больше кирпича

При покупке материала нужно внимательно отнестись к проверке его качества. Самое главное — это целостность и прочность. Хороший блок выдерживает сильный удар молотка, издавая при этом звонкий звук высокой тональности. Один из фрагментов следует расколоть — внутри он должен быть однородного цвета, а скол ровным. Бороздки и неровности на поверхности являются следствием технологического процесса и не считаются браком.

Подсчет блоков проводится по порядовкам. Другого способа получения точного результата просто не существует. Печь является пустотелой конструкцией, потребность высчитывается в штуках, которые затем переводятся в кубометры. Именно в таких единицах отпускается и отгружается продукция.

Поскольку в строительстве будут использоваться разные сорта камней, их количество следует рассчитывать по таким направлениям:

• основание;
• стены;
• облицовочный слой;
• каналы;
• дымоход;
• топки;
• декоративные элементы.

Если предполагается резать блок, он считается как целый.

Поскольку шамот лучше сохраняет тепловую энергию, целесообразно немного переплатить и использовать его для возведения всего сооружения.

Пример расчета

При расчете необходимо брать на 15% больше материала

Простым вариантом определения количества камней является уравнение, где число блоков в первом уровне умножается на число рядов и на коэффициент заполнения. Он составляет 0,8 на отопительные и 0,65 на варочные конструкции. На дымоход нужно 56 фрагментов на метр, плюс 15% на брак и ошибки.

Пример: очаг размером 100Х100 см, что составляет 4х4 кирпича. Высота 30 рядов. Дымоход высотой 400 см.

• печь — 32х30х0,65 = 624;
• дымоход — 4х56=224;
• итого — 848.

Добавив 15% (127) получаем 975 штук. Дальше учитывается глина (30 кг/100 штук) = 300 кг, песок (70 кг/100 штук) = 700 кг. Добавляется проволока, дверки и элементы декора.

Подробный расчет — сколько нужно кирпича на печь-голландку с плитой

Самая лучшая печь

Печь-голландка отличается простотой эксплуатации, несложной конструкцией и высокой производительностью.

Компактная голландка может использоваться в загородном доме или на даче. Она быстро разогревается и медленно остывает при закрытой заслонке.

Классический вариант печи – прямоугольной формы, с протяженными дымоходными каналами над топкой –  предназначеных только для отопления.

Однако со временем возникли различные формы: треугольная, круглая, трапециевидная. Появились и различные варианты использования голландок: помимо отопительных, есть отопительно-варочные печи, которые комбинируются с плитой, есть комбинации с камином, с лежанкой, с ёмкостью для нагрева воды.

Печь-голландка может стать базой для отопительной системы, основанной на циркуляции в трубах подогретой воды.

Электрический насос обеспечит стабильное движение воды в трубах. Подобная отопительная система позволит увеличить обогрев помещения, сэкономить топливо и является удачным решением для большого дома, допустим, на два этажа.

Умелое оформление позволит сделать такую печь частью декора, эффектно вписав её в интерьер помещения.

Срок  службы

Срок эксплуатации печи-голландки составляет порядка 25 лет при её правильной эксплуатации.

Отметим, что голландка рассчитана на тяжёлое топливо хорошего качества. Топить её следует углём или дровами; мусор, щепки, опилки и другое бросовое топливо не подойдут. Это обусловлено тем, что печь оптимально функционирует в режиме тления, который обеспечивают дрова и уголь.

Использование мокрого топлива приведёт к зарастанию дымохода сажей.

Любой желающий, при наличии базовых навыков кладки кирпича и монтажа, может сделать такую печь своими руками.

Место

Выбирать место расположения голландки, её размеры и длину дымохода следует с учётом размера и особенностей дома. Чаще всего печь располагают у одной из капитальных стен дома, недалеко от входа в комнату.

Важно создать тепловую завесу от проникающего из входной двери холода и равномерно согревать помещение. Кроме того, для контроля за исправностью голландки, её уборки и чистки следует обеспечить доступ ко всем её стенкам.

Запасаемся материалами

Если выбран тип печи («мини» или «макси»), принято твёрдое решение о постройке печи-голландки – пора запасаться материалами и подбирать инструменты.

Необходимы следующие материалы

• огнеупорные печные кирпичи стандартного размера;
• глина;
• щебень;
• песок;
• вода;
• рубероид;
• тонкая стальная проволока.

Кроме того, следует позаботиться об облицовочных материалах. Печь нагревается до очень высокой температуры, соответственно, к облицовочным материалам предъявляется ряд требований:

• высокая прочность и термостойкость
• устойчивость к механическим воздействиям
• низкопористая структура
• толщина от 6 мм.

Этим требованиям соответствуют несколько современных и традиционных видов строительной керамики: майолика, терракота, изразцы, клинкерная плитка и керамогранит – которые различаются способом укладки и дизайном.

Объем используемых при постройке материалов принимается конструктивно. При этом необходимо рассчитать: сколько нужно кирпича на постройку печи-голландки.

При строительстве потребуются следующие инструменты:

• уровень;
• мастерок;
• рулетка;
• ёмкость для строительных материалов;
• лопата.

Кроме того, понадобятся печные заслонки, регулирующие тягу и скорость горения топлива, топочная дверца.

Перейдём к расчету необходимого для постройки печи-голландки количества кирпичей.

Сколько кирпича вешать в граммах?

Рассмотрим один из простых и популярных методов расчета, позволяющий быстро узнать, сколько кирпича надо для постройки печи-голландки.

Формула

Для расчета используется следующая формула:

В данной формуле используются следующие параметры:

• В – планируемая высота печи;
• Р – высота одного ряда;
• О – число кирпичей в первом ряду.

Разберём наглядный пример.

Допустим, планируется постройка голландки высотой 2,4 м., в основании которой лежит 24 кирпича.  Высота одного ряда составляет 7 см (толщина одного кирпича).

• От планируемой высоты печи следует отнять 0,3 м на разделку. Таким образом, после вычитания остается 2,1 м.
• Полученное число следует разделить на высоту одного ряда, в результате получаем 30 рядов.
• Умножаем полученное значение на 2/3, то есть отнимаем 10 рядов.
• Остаётся 20 рядов.
• Умножаем полученное число рядов на число кирпичей в основании (24  штуки).
• Получаем 480 кирпичей.
• Добавим 50 кирпичей на разделку.

Арифметически это выглядит следующим образом:

В результате получается 530 кирпичей – необходимое число для постройки тридцатирядной печи-голландки.

Отдельно рассчитывается количество кирпичей на постройку дымохода. Оно определяется высотой и сечением дымохода. Таким образом, следует использовать формулу:

Используются такие параметры:

• Чд – число рядов в дымоходе;
• Н – число кирпичей в одном ряду дымохода.

Эти несложные расчёты позволят определить, сколько кирпича потребуется на постройку печи-голландки.

Фундамент? Фундамент!

Печь-голландка, несмотря на свой небольшой вес, нуждается в фундаменте. Можно оборудовать фундамент двумя способами – из цементного раствора либо из кирпичей. У обоих вариантов имеются свои особенности.

Если в наличии есть бесплатные песок и гравий, то заливка фундамента из цементной смеси будет дешевле кирпичного фундамента. Однако это трудоёмкий процесс, даже с использованием бетономешалки.

В свою очередь, кирпичный фундамент голландки будет заметно дороже, но при этом его гораздо легче сделать.

Формирование цементного фундамента

Рассмотрим способ формирования цементного фундамента для печи-голландки.

Необходимо сделать следующее:

1. Подготовить котлован, глубина которого составляет не менее 50 см. Площадь формируемого основания должна быть больше размера планируемой печи.
2. Сделать из гравия подушку толщиной 10-1 см и аккуратно утрамбовать её.
3. Установить опалубку и поставить армирующий каркас из металлических стержней, толщина которых составляет 1 см.
4. Подготовить цементную смесь и залить постепенно армирующую конструкцию.
5. Покрыть фундамент цементным порошком.

А теперь раствор.

Качественная кладка печи-голландки с плитой требует подготовки глиняного раствора. От качества раствора зависит прочность и термостойкость голландки, её герметичность в процессе эксплуатации.

При нарушении пропорций составляющих раствор элементов возможны растрескивание печи и даже утечка угарного газа.

Соотношение вяжущих элементов в составе глиняного раствора зависит от его назначения:

• для кладочных работ или
• для отделки печи с плитой.

Застывшая смесь должна обладать высоким уровнем жёсткости. Кладочный раствор правильной консистенции будет пластичным и вязким, он не станет крошиться и не будет жидким.

Приготовление кладочного раствора.

Этот процесс включает следующие действия:

• Глина помещается в корыто, где к ней добавляется немного воды.
• После этого глина размокает 6-48 часов.
• Во время размокания глины материал тщательно перемешивается, при необходимости растаптывается в резиновых сапогах.
• К раствору добавляется просеянный песок.

Раствор оптимальной консистенции будет медленно сползать с лопаты.

На этом приготовления закончены, можно приступать к кладке печи-голландки с плитой.

Ну и небольшое видео о том, как построить небольшую печь:

А у вас есть опыт постройки печи-голландки? Поделитесь пожалуйста комментариями ниже!

А если есть вопросы, то так же спрашивайте в комментариях ниже.

Спасибо!

Кольца огня: печи Гофмана

——————————————————– ————————————————– ————————————————– –

Огонь распространяется по всему зданию в бесконечном процессе, который чрезвычайно энергоэффективен

————————— ————————————————– ————————————————– —————

Фотографии вверху: масштабная модель эллиптической печи Гофмана, построенная в 1868 году.
Экспонируется в Музее искусств и ремесел в Париже, Франция.

«Печь Хоффмана», «кольцевая печь» или «кольцевая печь» представляла собой массивную печь, в которой глина обжигалась при температуре около 1000 ° по Цельсию (1830 ° F) для производства кирпичей и черепицы. Это была круглая, эллиптическая или прямоугольная кирпичная конструкция, состоящая из бесконечного туннеля, разделенного на 12–24 камеры, соединенных друг с другом и с главным дымоходом, ведущим к большому дымоходу.

Каждая из камер также имела отверстие, через которое загружались и выгружались кирпичи, закрывавшееся дверью или временной кирпичной стеной.

Камеры были заполнены кирпичами (около 25 000 штук) и обожжены одна за другой. Тепло в одной камере использовалось не только для обжига кирпичей внутри, но и для предварительного нагрева кирпичей, которые еще предстояло обжечь в последующих камерах. Между тем воздух, который втягивался через дверь камеры, где разгружались кирпичи, шел в обратном направлении и охлаждал уже обожженные кирпичи в предыдущих комнатах. Огонь «гонялся» по всему зданию в бесконечном процессе, который был чрезвычайно энергоэффективным. В зависимости от размера печи для того, чтобы огонь совершил полный оборот, требовалось от одной до шести недель.

Кольцевая печь была запатентована в Германии Фредериком Хоффманном в 1858 году. Она произвела революцию в производстве кирпича и плитки по многим причинам: она позволила добиться лучшего и более однородного качества керамических изделий, она была намного более экономичной как в с точки зрения расхода топлива и затрат на рабочую силу, и резко увеличила объем производства – до 10 миллионов кирпичей на заводе в год.

Население быстро росло в начале промышленной революции, и производители кирпича изо всех сил пытались не отставать от спроса. Печь Гофмана позволяла производить кирпич и плитку в массовом порядке, но, несмотря на ее сложность, весь процесс обжига производился без использования машин.

Непрерывное производство

Печь Гофмана является так называемой “печью непрерывного действия” – она ​​работает 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году (за исключением случаев, когда она останавливается на техническое обслуживание) . До его изобретения кирпичи и черепицу обжигали в так называемых «периодических печах». Этот метод был очень трудоемким, поскольку важно следить за тем, чтобы керамические материалы не нагревались и не охлаждались слишком быстро. Это означало, что огонь нужно было разводить очень медленно и осторожно, а обожженные кирпичи должны были оставаться в печи несколько дней после того, как огонь был потушен. В течение всего этого периода периодическая печь не могла быть использована для обжига новой стопки кирпичей.

Более того, саму конструкцию приходилось каждый раз нагревать, а в процессе топки большая часть тепла терялась через дымоход или крышу, расходуя впустую большое количество топлива.

Первоначальная печь Хоффмана была круглой в плане с большой дымовой трубой, расположенной в центре (иллюстрация выше), но от этой формы быстро отказались в пользу эллиптической формы и, в конечном итоге, прямоугольной формы с двумя параллельными туннелями, построенными рядом, соединены изогнутыми туннелями на обоих концах (иллюстрация ниже). Дымоход мог находиться посередине или рядом со зданием. Прямоугольная печь экономила место, была проще в эксплуатации и обеспечивала более равномерную циркуляцию воздуха.

Питание печи

Некоторые печи Хоффмана работали на газу, но в основном это был уголь. Потолок кольцевой печи имел множество рядов отверстий, закрытых воздухонепроницаемыми металлическими крышками, которые были известны как «отверстия для подачи» (см. Рисунок и рисунок ниже). Опытные «кочегары» сбрасывали небольшое и точно дозированное количество толченого угля через отверстия над топкой камеры, используя маленькую угольную лопату.

Они сформировали команду с «установщиками», которые строили внутри камер штабеля из необожженных зеленых кирпичей. Эти штабели были расположены так, что в них были дымоходы и каналы для обеспечения равномерного пропекания. Прямо под каждым загрузочным отверстием располагались кирпичи, образующие «камины», в которых можно было сжигать топливо. Это были полые шахты, построенные из кирпичей, иногда с выступающими кирпичами, чтобы топливо не попадало прямо на дно.

После того, как штабели были построены, камера была закрыта дверью или временной кирпичной стеной, чтобы ее нельзя было снова открыть до выгрузки кирпичей через несколько недель. Не было необходимости входить в камеры, чтобы зажечь огонь: как только комната была достаточно предварительно прогрета горячими газами соседних камер, температура внутри была достаточно высокой, чтобы самовозгораться уголь, который сбрасывался через загрузочные отверстия.

Как это работает

В книге “Цемент, бетон и кирпич”, изданной в 1914, Альфред Б. Серл дает четкое и подробное описание точной работы прямоугольной печи Гофмана на основе чертежа. Несмотря на его длину, его объяснение очень полезно, так что вот оно — слегка адаптированное — полностью:

«Предполагая, что печь работает на полную мощность, происходит следующее: топливо подается в загрузочные отверстия. охватывая три камеры (1, 2 и 3). Каждую четверть часа в каждое отверстие помещается легкий заряд топлива. Номер 1 будет почти готов. Горячие газы от горящего топлива будут выноситься тягой через пять следующих друг за другом камер (4, 5, 6, 7 и 8) и будет постепенно предварительно нагревать кирпичи, не требуя никакого внимания.После этого газы будут иметь такую ​​низкую температуру, что они больше не будут полезны и удаляются через дымоход в камере 8 в главный дымоход и, таким образом, в дымоход. Все заслонки главного дымохода в камерах с 1 по 7 тем временем остаются закрытыми, так что все имеющееся тепло используется для нагревания кирпичей, подлежащих обжигу».

“Камеры 9, 10 и 11 содержат свежеуложенные кирпичи, и они должны быть отделены от остальной части печи. Их температура должна быть повышена как минимум до 120 градусов Цельсия (248 ° F) с помощью отдельного источника тепла; до нагревание их отходящими газами обычно приводит к их сильному пенообразованию, хотя для некоторых целей это не имеет значения, и их можно сразу же отправить в так называемый «круг печи» без какого-либо предварительного нагрева. кирпичи должны нагреваться как можно более чистым воздухом до тех пор, пока их температура не станет такой, чтобы на них не образовывались продукты конденсата.Самый чистый теплый воздух, который можно получить, – это тот, который проходит через камеры, содержащие охлаждающие кирпичи (14, 15 и 16), и многие печи имеют специально устроенные для этой цели дымоходы для подачи теплого воздуха [не показаны]».

“Как только кирпичи достигнут температуры около 120 градусов по Цельсию (248°F), перегородка между камерой 8 и камерой 9 убирается. Задвижка дымохода в камере 8 закрывается и подача тепла перекрывается подача воздуха к номеру 9. Горячие газы от топлива переходят затем в камеру 9, о которой говорят, что она «уходит в круг печи». Тем временем камера 12 заполнена, а камера 13 пуста или опустошен».

“Камеры 14, 15 и 16 содержат кирпичи, которые охлаждаются, что осуществляется автоматически за счет тяги печи, которая втягивает холодный воздух через открытый дверной проем камеры 13. Поступивший таким образом воздух первым вступает в контакт с почти холодными кирпичами, и постепенно нагревается, забирая тепло от охлаждающих кирпичей на своем пути до тех пор, пока не достигает горящего топлива в камерах 1, 2 и 3 и не достигает той же температуры, что и самые горячие кирпичи в печи, и обеспечивает при тщательном управлении очень полное сгорание топлива с едва ли неизбежными потерями тепла».

“Любое описание работы непрерывной печи неизбежно должно показаться сложным, но на самом деле эти печи довольно просты. Как только камера заполнена, ее содержимое сначала прогревается горячим воздухом, а затем вынимается в круг печи, как описано. Затем она не требует дальнейшего внимания, пока она не станет настолько горячей, что для завершения горения в нее нужно будет подать немного топлива. Как только содержимое этой камеры достаточно нагреется, добавление в нее угля прекращается, вокруг печи помещается еще одна камера и т. д., одна камера опорожняется, а другая постоянно заполняется, и огонь перемещается вокруг печи совершенно правильным и непрерывным образом. .”

Умелая эксплуатация

Понятно, что печь Гофмана требует умелой и бережной эксплуатации. Если бы температура была слишком высокой, кирпичи вышли бы деформированными. Если бы температура была слишком низкой, кирпичи были бы слабыми и пористыми. Если кирпичи нагревались или охлаждались слишком быстро, это могло привести к растрескиванию, деформации или искривлению изделий. Ответственный за печь констатировал завершение обжига с помощью проб, измерений усадки и конусов Зегера (рисунок справа). В хорошо эксплуатируемой печи Гофмана в среднем было испорчено только 3 процента кирпича, но при плохом управлении эта цифра может достигать 50 процентов.

Бесконечный туннель

Помимо бесхозяйственности, еще одним риском была погода. Если для создания тяги используется дымоход, ливень создаст неравномерный нагрев. Поэтому в некоторых более поздних печах были установлены большие вентиляторы для получения более мощной и совершенно устойчивой тяги (что также ускоряло производственный процесс). Большие перепады температур также были проблемой.

Хотя это упрощает объяснение системы Гофмана, в действительности большинство этих печей непрерывного действия не состояло из 12-24 отдельных камер. Так называемые камеры были в основном теоретическими секциями бесконечного туннеля, которые действительно могли быть отделены друг от друга очень большими металлическими заслонками (которые можно было поднимать и опускать снаружи) или — позже — листами бумаги или ткани (которые автоматически разрывается в нужный момент налетающим горячим воздухом).

Ziegelwerk Notthaft от schlot.at

Но в любой момент процесса работало максимум 3 заслонки, поэтому в действительности печь Гофмана никогда не содержала более 3 камер, причем одна из них была очень большой. Основная функция жалюзи заключалась в том, чтобы предотвратить попадание всасываемого холодного воздуха вокруг печи.

Гигантская версия изразцовой печи

Примечательно, что работа печи Гофмана очень похожа на работу дровяной изразцовой печи – очень эффективного отопительного прибора, использовавшегося со времен средневековья для обогрева внутренних помещений зданий. В обоих случаях сложная система дымоходов и каналов максимально долго удерживает горячие газы внутри печи. Только когда их температура становится настолько низкой, что они больше не нужны, газы выходят через дымоход.

Это делает процесс горения очень энергоэффективным (поскольку почти все вырабатываемое тепло используется) и относительно чистым (из-за полного сгорания почти не выходит дым из трубы).

В печи Гофмана газы, выходящие из дымохода, имеют температуру ниже 130 градусов Цельсия (266°F), тогда как газы из печей периодического действия имеют температуру 800 градусов Цельсия (1472°F) или даже выше – расходование большого количества топлива, подобное тому, что происходит в неэффективной дровяной печи. В среднем расход топлива печи Гофмана составляет одну треть от расхода топлива печи периодического действия.

Другое сходство между изразцовыми печами и печами Хоффмана заключается в том, что обе печи постоянно излучают тепло, и их нужно только время от времени топить, чтобы процесс продолжался. И точно так же, как печь-печь, печь Хоффмана становится более энергоэффективной, чем она больше. Поэтому одним из недостатков печей Гофмана было то, что они требовали большого участка земли. Их минимальный периметр составлял не менее 68 метров (224 фута), а некоторые прямоугольные печи имели длину от 100 до 200 метров (от 328 до 656 футов).

Существует также одно существенное различие между кольцевыми печами и печными печами: печь Гофмана имеет массивные стены (толщиной около одного метра), обеспечивающие хорошую изоляцию и препятствующие утечке тепла наружу здания. В духовке-печке такого нет, потому что она предназначена для обогрева снаружи.

Несмотря на свою энергоэффективность, печи Hofmann не были чистыми и приятными фабриками. Кочегары были покрыты черной сажей, и люди, живущие вокруг печи, тоже были не в восторге от этого. Однако эти побочные эффекты больше связаны с эпохой, когда использовались печи Гофмана, чем с самой технологией – уголь был повсюду, а дымоходы не были оборудованы скрубберами.

Некоторые кольцевые печи работали на газу (опять же, как и некоторые изразцовые печи), и, в принципе, они также могли работать на различных видах топлива из биомассы или (чистом) электричестве. Нет никаких причин, по которым сегодняшняя печь Хоффмана должна быть грязнее, чем современная кирпичная или цементная плита.

Многокамерные печи Хоффмана

Печь Хоффмана быстро прижилась: в 1870 году, через десять лет после постройки первой печи, по всему миру уже работало 639 таких печей. Обжиг кирпича, черепицы и керамических труб оставался самой важной технологией на протяжении столетия.

Оригинальный дизайн был адаптирован ко многим другим формам, некоторые из которых были довольно эффектными. Важное усовершенствование печи Гофмана сделал Якоб Бюрер из Швейцарии. Он добился большой эффективности использования топлива и значительного увеличения производительности за счет использования печи непрерывного действия с туннелем примерно в два раза длиннее и вдвое шире, чем обычно используемые. Чтобы преодолеть трудности строительства и потери тепла, присущие очень длинной и узкой печи, Бюрхер устроил свой туннель зигзагообразным образом. Хотя внешне его печь имеет квадратную форму, ее эффективная длина туннеля почти вдвое больше, чем у печи Гофмана.

Там, где требовалась очень большая производительность, строились “стержневые печи” формы, похожей на один из чертежей, показанных выше. Благодаря их особой форме в каждой печи можно было поддерживать несколько топок с минимальными трудозатратами, а стоимость возведения была меньше, чем у нескольких непрерывных печей равной общей мощности. В начале 20 века на континенте существовало уже более 200 таких шахтных печей с годовой производительностью от 5 до 50 миллионов кирпичей каждая.

Непрерывная печь иногда расширялась за счет использования только что описанного принципа «стержня»: такая модификация старой круглой печи Гофмана показана слева. При таком расширении печи чаще всего приходилось дополнять тягу дымохода с помощью вентилятора. Некоторые большие печи непрерывного действия также были оборудованы несколькими дымоходами. Внизу: 40-камерная печь с двумя дымоходами.

Печи Хоффмана, используемые в настоящее время

Сегодня кольцевые печи (и некоторые альтернативы) по-прежнему используются в развивающихся странах (на первом рисунке ниже показана одна в Китае, на втором — в Монголии), а в некоторых кустарные производители традиционного кирпича в развитых странах, продукция которых в основном предназначена для реконструкции исторических зданий.

В некоторых развивающихся странах используется упрощенная версия печи Гофмана, в которой арочная крыша заменена покрытием из кирпича и песка. Их называют траншейными печами Булла, названными в честь их британского изобретателя У. Булла, и они распространены в Пакистане, Индии, Бангладеш, Непале (некоторые отличные фотографии здесь) и Мьянме.

Эти печи полунепрерывного действия длиной от 100 до 150 метров, обычно встроенные в траншеи, производят кирпич аналогичной прочности, но с меньшим эстетическим качеством. В траншейной печи Быка легкие дымоходы из листового металла перемещаются каждые 24 часа командой рабочих, чтобы топить другую часть туннеля.

“Кирпичный завод” на лодке

Эти печи менее эффективны, чем настоящие печи Гофмана, но все же более эффективны, чем печи периодического действия. Их большое преимущество в том, что они дешевле в строительстве. В настоящей печи Гофмана необходимо сжечь от шести до десяти миллионов кирпичей, прежде чем экономия топлива компенсирует затраты на строительство печи.

Во второй половине двадцатого века большинство печей Хоффмана в развитых странах мира были заменены туннельными печами непрерывного действия (которые уже были запатентованы в 1877 году другим немцем, Отто Боком). В туннельной печи процесс печи Гофмана переворачивается с ног на голову.

Современное производство кирпича: туннельная печь

В печи Хофмана кирпичи остаются на месте, а огонь перемещается, но в туннельной печи огонь остается неподвижным, а кирпичи медленно перемещаются по туннелю. Огонь располагается в центре, и кирпичи медленно продвигаются по туннелю на поезде или конвейерной ленте, так что кирпичи, находящиеся в начале туннеля, далее медленно прогреваются огнем, а кирпичи, прошедшие огню дают постепенно остывать.

“Кирпичный завод” на лодке

Туннельные печи намного дороже в строительстве, чем печи Гофмана, но они экономят затраты на рабочую силу, потому что они могут быть высоко автоматизированы – сегодня они работают без присутствия человека. Тем не менее, несмотря на всю эту высокотехнологичность, они не более энергоэффективны, чем печи Гофмана – оба процесса требуют около 2000 килоджоулей на килограмм кирпича.

По сравнению с некоторыми усовершенствованными версиями печей Хоффмана, туннельная печь еще менее эффективна. Кроме того, в современных кирпичных производствах слишком часто энергоэффективность приносится в жертву скорости, а процессы сушки и охлаждения ускоряются за счет дополнительных затрат энергии (см. характеристики современной туннельной печи).

Причина существования туннельной печи в том, что производственный процесс еще более ускоряется, что приводит к гораздо большему производству кирпича. Это также может быть самым разрушительным аспектом современного производства кирпича, потому что, похоже, существует корреляция между скоростью производства и легкостью, с которой мы сносим здания.

© Крис Де Декер (под редакцией Винсента Грожана)0025 Источники (в порядке важности):

• «Цемент, бетон и кирпичи», Альфред Б. Сирл, 1914.
• «Современное производство кирпича», Альфред Б. Сирл, 1911 г. В главе 8 (стр. 243–367) содержится дополнительная информация о печах Гофмана.
• “Большая четверка”, Музей искусств и ремесел.
• «Заметки о строительстве зданий», Генри Фидлер, 1889 г.
• «Словарь искусств, мануфактур и шахт, содержащий четкое изложение их принципов и практики», том III, 1875 г.
• «Печи Хоффмана», Немецкая биржа соответствующих технологий (GATE).
• “Hoffmannscher Ringofen”, немецкая Википедия. Примечание: описание печи Гофмана в английской Википедии неверно. Его путают с туннельной печью.
• «Печь Хоффмана, Craven Lime Works», Out of Oblivion.
• «Архитектурная керамика: кирпичи, плитка, трубы, эмалированная терракота, обычные и инкрустированные карьеры, керамическая мозаика, фаянс и архитектурный керамогранит», Леон Лефевр, К.Х. Бёрд и У. Мур Биннс, 19 лет.00.
• “Кирпичный завод” на тарботе (фотографии). Также ознакомьтесь с коллекцией кирпичей и другими промышленными наборами.
• “Кольцо-Офен” Карла Энкеля (фото).
• “Ziegeleipark Mildenberg” Матиаса 17 (фотографии).
• Briqueterie DeWulf & Schlot.at (фотографии).

Статьи по теме:

• Сжигание костей земли: печи для обжига извести
• Плитка вместо стали: тимпанный свод
• Фруктовые стены: городское солнечное хозяйство в 1600-х годах
• Загорание в гостиной: изразцовые печи и тепловые стены
• Средневековые дымовые трубы: ископаемое топливо в доиндустриальные времена
• Светлое будущее заводов на солнечной энергии: нам нужен возобновляемый источник тепловой энергии
• Ветряные электростанции: история (и будущее?) промышленных ветряков
• Солнечная оболочка: как обогревать и охлаждать города без ископаемого топлива

Главная страница.

Подъемные печи в Китае

Небольшой альтернативой печи Хоффмана является печь для обжига кирпича с вертикальным валом (рисунок ниже). Она появилась в 1960-х годах в Китае и, как говорят, в два-три раза эффективнее печи Гофмана.

Кроме того, он дешев в строительстве, не требует большой площади земли, а также подходит для производства гораздо меньшего количества кирпича. Печь Хоффмана должна быть достаточно большой, чтобы быть эффективной, и не подходит для производства менее 15 000 кирпичей в день (около 5 миллионов кирпичей в год).

В вертикальной шахтной печи для обжига кирпича зона пожара находится в середине шахты. Кирпичи загружаются сверху (на рисунке не показан пандус сзади), а выгружаются снизу. По сути, печь построена внутри дымохода. Его работа объясняется здесь. Около 50 000 из них были построены в Китае.

Хотя исследований этого типа печей пока немного, не будет сюрпризом, если выяснится, что китайцы нашли наиболее экологичный способ обжига кирпича. Выше было описано, что до печи Гофмана все печи были печами периодического действия, но это не совсем верно.

Первые китайские гончары строили свои печи в виде ряда камер на склоне холма (рисунок справа) в 5 веке. Сначала зажигалась самая нижняя камера, и тепло сгорания поднималось по камерам, расположенным выше по склону холма, предварительно нагревая керамику. Когда печь топили, она охлаждалась воздухом, проходившим через нее снизу. Эти китайские поднимающиеся печи, которые также заправлялись через отверстия в крыше, были предшественниками печи Гофмана.

Траншейная печь Быка в Непале:

Больше фотографий здесь.

---

Читать журнал Low-tech без доступа к компьютеру, источнику питания или Интернету. Печатные архивы теперь составляют четыре тома с общим объемом 2398 страниц и 709 изображений. Их можно заказать в нашем книжном магазине Лулу.

---

Brick Kiln Solutions: Поиск кирпичных печей из космоса

Иголки в стоге сена

Производство кирпича занимает центральное место в строительстве в Бангладеш, где отсутствуют внутренние источники многих других строительных материалов (1,2). В Бангладеш и по всей Южной Азии кирпичи производятся в традиционных печах, где глиняные кирпичи ручной формовки обжигаются углем. В промышленности преобладают традиционные стационарные печи с дымоходом, которые расположены в низменных поймах и работают только в сухие зимние месяцы (1,2). При сжигании угля для производства кирпича в атмосферу выбрасывается ряд загрязняющих веществ, в том числе CO2, SO2, CO, NOX, взвешенные твердые частицы и черный углерод. Следовательно, производство кирпича способствует глобальному изменению климата (3-5), а также ухудшает качество местного воздуха (6), отрицательно влияя на здоровье человека. Недавние оценки показывают, что сокращение ожидаемой продолжительности жизни, связанное с загрязнением воздуха, в Бангладеш составляет в среднем 1,87 года на человека, что выше, чем в любой другой стране мира (7). Производство кирпича также влияет на урожайность сельскохозяйственных культур, поскольку для производства кирпича в печах для обжига кирпича используется плодородная почва близлежащих фермеров (8), а загрязнение воздуха, которое оседает на сельскохозяйственных угодьях, напрямую препятствует росту растений (9). ).

Из-за многих неблагоприятных последствий производства кирпича правительство Бангладеш (GoB) приняло многочисленные постановления, ограничивающие места для установки печей для обжига кирпича и предписывающие более чистые производственные процессы (1,10). К сожалению, эти правила редко соблюдаются. Например, когда в 2002 г. были запрещены печи для обжига кирпича с более короткими дымоходами, Департамент окружающей среды перестал отражать их в официальной статистике, однако многие из них продолжали работать по всей стране (1). На самом деле, несмотря на то, что правительство Великобритании сообщает, что в Бангладеш насчитывается около 6000 печей для обжига кирпича (10), нет точного подсчета того, сколько традиционных печей работает, потому что многие из них либо не учитываются, поскольку они нарушают различные правила, либо никогда не регистрируются с самого начала.

Мы сотрудничаем со Stanford SustainLab, чтобы использовать достижения в области машинного обучения и улучшения спутниковых изображений для разработки сверточной нейронной сети (CNN) для определения местоположения всех традиционных печей для обжига кирпича в Бангладеш. Студентка бакалавриата информатики Джихён Ли возглавила усилия по разработке модели и созданию воспроизводимого конвейера. Мы используем спутниковые снимки от DigitalGlobe с изображениями 224 x 224 пикселей с пространственным разрешением 1 м . Мы начинаем с компиляции набора обучающих данных спутниковых изображений, содержащих эти координаты с метками классов положительного (содержит печь) или отрицательного (не содержит печи) и обучаем модель для классификации, используя подход переноса обучения. Затем мы внедрили слабо контролируемый подход к локализации, который определяет, где на изображении находится печь, а затем экстраполирует более точное географическое положение. Наконец, мы добавили дополнительный плотный узел в самом конце CNN, чтобы классифицировать, является ли каждая идентифицированная печь традиционной печью с неподвижным дымоходом или печью с зигзагом.

Мы будем использовать эти данные, чтобы активизировать дискуссию между владельцами кирпичных печей, государственными регулирующими органами, исследователями и гражданским обществом. Цель состоит в том, чтобы мотивировать продвижение к производственной системе, которая наносит меньший вред окружающей среде и здоровью.

Ссылки:

1. Стивен П. Луби, Дебашиш Бисвас, Эмили С. Герли и Иджаз Хоссейн. Почему в Бангладеш для производства кирпича используются сильно загрязняющие окружающую среду методы. Энергия для устойчивого развития, 28:68–74, октябрь 2015 г.
2. Всемирный банк. Внедрение энергоэффективных чистых технологий в кирпичном секторе Бангладеш. Технический отчет, МБРР/Всемирный банк, Вашингтон, округ Колумбия, 2011 г.
3. Билкис А. Бегум. Исследование источников атмосферного аэрозоля в городских и полугородских районах Бангладеш. Атмосферная среда, 38(19):3025–3038, июнь 2004 г.
.
4. Билкис А. Бегум, Филип К. Хопке и Андреас Марквитц. Загрязнение воздуха мелкодисперсными твердыми частицами в Бангладеш. Исследование загрязнения атмосферы, 4, 2013 г.
5. Шерил Вейант, Васудев Атали, Сантош Рагаван, Ума Раджаратнам, Дирадж Лалчандани, Самир Майтель, Эллен Баум и Тами С. Бонд. Выбросы от производства кирпича в Южной Азии. Экологические науки и технологии, 48(11):6477–6483, июнь 2014 г.
.
6. Сарат К. Гутикунда, Билкис А. Бегум и Зия Вадуд. Загрязнение твердыми частицами от кластеров кирпичных печей в районе Большой Дакки, Бангладеш. Качество воздуха, атмосфера и здоровье, 6(2):357–365, июнь 2013 г.
7. Джошуа С. Апте, Майкл Брауэр, Аарон Дж. Коэн, Маджид Эззати и К. Арден Поуп. Окружающие частицы PM2,5 сокращают глобальную и региональную ожидаемую продолжительность жизни. Письма об окружающей среде и технологиях, 5 (9)): 546–551, сентябрь 2018 г.
.
8. Дебашиш Бисвас, Эмили С. Герли, Шеннон Резерфорд и С. П. Луби. Движущие силы и последствия продажи верхнего слоя почвы для производства кирпича в Бангладеш. Экологический менеджмент, 62(4):792–802, 2018.
.
9. А. Д. Бханаркар, Д. Г. Гаджгате и М. З. Хасан. Оценка загрязнения воздуха мелкой промышленностью. Мониторинг и оценка окружающей среды, 80(2):125–133, 2002.
.
10. Департамент окружающей среды.