Устройства для сжигания дров

Самым простым устройством для обогрева является костёр, который состоит из двух или более поленьев, обменивающихся теплом. Этот элемент стал важнейшим изобретением человечества. Чёрные (курные) бани представляют собой комбинацию огня и воды.

Структура костра

Пустоты между поленьями в костре создают множество микрокамер с горящими деревянными стенками. Скорость их горения можно изменять путем подбора размеров и способа укладки поленьев, а также их шуровкой, увлажнением и вентиляцией. Это и отличает костры от лесных и бытовых пожаров, которые лишь условно контролируемы при тушении. Однако концепция локальных костров является основополагающей для теории распространения пожаров.

Отличия костра от полена

Главные отличия костра от полена заключаются в следующем: во-первых, возможность нагревания поленьев (для сушки и розжига) уже горящими поленьями, а во-вторых, ограниченный доступ кислорода к зоне горения. При достаточном количестве воздуха пламя будет низким, но если его не хватает, то летучие продукты пиролиза покидают промежутки между поленьями и горят над костром в виде «столба огня».

Рис. 97. Костры с повышенной лучистой теплоотдачью: а — рыхлая укладка поленьев; б — подкладка поленьев на угли; в — костёр с подкладкой дров под металлическим навесом, который ограничивает высоту пламени и отражает тепловое излучение. 1 — основание, 2 — горящие угли, 3 — постоянно подкидываемые поленья, 4 — дым, 5 — конвективная струя, 6 — металлический навес.

Лучистое тепло костра

Костёр согревает людей благодаря лучистому теплу, излучаемому от углей и раскалённых частиц пламени. Горячие дымовые газы поднимаются вверх и не влияют на человека, если лишь не нагревают потолок или радиационную панель. Пламя, разведенное в нижней части густого слоя дров, зачастую дымит и поглощает тепло, если затенено поленьями. Если же огонь разведен сверху, то он эффективно нагревает стены помещения и уменьшает дыма за счёт сжигания сажи.

Языки пламени и газообразование

Языки пламени представляют собой волосы горючих продуктов пиролиза, визуально выделяющиеся зонами горения. Эти языки поднимаются вверх и объединяются в ускоряющуюся струю огня, которая формирует дымовую трубу для создания тяги.

Динамика дымовых газов

Столб дымовых газов расширяется, и на больших высотах ведет себя так, как струя над тепловым источником. Воздушные потоки над костром притягивают значительные объёмы холодного воздуха, и это приводит к необходимости вывода всех дымовых газов в атмосферу. С увеличением диаметра дымовой трубы могут возникать низкие потоки, что затрудняет тягу и может привести к загрязнению помещения.

Изготовление очагов и каминов

В помещениях костры разжигались на специальных огнестойких ложах, называвшихся каминами у греков и римлян, топками у славян и очагами у турок. Это чаще всего каменные или кирпичные площадки с ограждениями. Позже огонь стали ограничивать сводами, что привело к созданию печей, которые обеспечивали возможность готовки пищи на лучистом тепле.

Рис. 98. Открытые очаги: а — ограждённая площадка, б — площадка с навесом, в — площадка с ограждением в виде бочки.

Печи и камины: эволюция

Переносные жаровни начали использоваться для создания огнестойких лож. Дымовые газы от открытых очагов выводились через отверстия в потолках, что предотвратило загрязнение и опасность пожаров. С XII века в Европе начали использовать вытяжные зонты для вывода дыма, что дало импульс для развития современных каминов.

Актуальные решения и модернизация

Камины разработаны как экономичные средства обогрева, улучшающие уют в помещениях, часто с использованием стеклянных дверей и современных систем подачи воздуха для повышения эффективности.

Выводы

Современные обогревательные устройства, такие как камины и печи, продолжают эволюционировать, адаптируясь к требованиям комфорта и безопасности пользователей. Важно учитывать исторический контекст и технологические достижения для оптимального использования данных решений.

Источник: health.totalarch.com. Дачные бани и печи. Принципы конструирования. Хошев Ю.М. 2008